小型水电站数据采集系统中PLC与PC的通信方法.doc

小型水电站数据采集系统中PLC与PC的通信方法摘要：阐述了一种在小型水电站水力监测数据采集系统中PLC与PC串行通信的实现方法，给出了PLC与PC的硬件接口方法，阐明了实现PLC与PC之间正常交换数据的通信原理，编写了基于Windows和VB环境下的通信程序，在江西洪门水电厂计算机监控系统中运行表明通信方法简单、稳定且可靠性高。关键词：水电站；PLC；串行通信Establish on Communication between PLC and PC in the waterpower factory inspection systemAbstract: The method that PLC and PC serial communication is introduced and connect is established in the system of dynamic inspecting waterpower factory state, the serial communication program is designed in the environment of WINDOWS and VB.Key words: waterpower factory; PLC; serial communication0 引言可编程控制器（PLC）以其体积小，功能强，速度快，可靠性高，灵活性强，环境适应性好和使用维护方便等优势在小型水电站水力监测数据采集系统中作为下位机得到广泛应用，如PLC调速系统、PLC励磁系统、PLC集水井排水控制系统、PLC水力监测数据采集系统和PLC闸门监控系统等。为使机组监控系统充分发挥控制分散、管理集中、信息共享和较强的组态功能的特点，适应计算机网络技术的发展，就必须求可靠性高、实时性好、编程工作量相对较小、人机交互性能较强和便于工程技术人员维护的下位机（PLC）与上位机（PC）的数据通信方法，以便于提高网络化监控系统的数据分析与处理智能化程度，保证电能生产的安全与稳定。1 串行通信硬件及其接口小型水电站水力监测数据采集系统的上位机（PC）可采用研华P166以上的工控机，如我们选用的是研华公司的监控管理系统，其硬件主要配置可选为Pentium III 866 CPU、256M内存、80GB硬盘和显存32M AGP显卡并支持directDraw，操作系统为Windows98，带有监控软件包，主要用于数据分析与处理、控制决策、系统优化、现场监视、故障及事故诊断及后备控制等。其主功能有：读写PLC的运行状态，读写PLC出错信息，读写数据区DM的内容，读写定时器/计数器的设定值与当前值，对指定点通道强行置位/复位，读写PLC程序和读取或修改I/O表等。 小型水电站水力监测数据采集系统的下位机以可编程控制器（PLC）为例，选用日本OMRON公司系列化产品，如C200HS、C500和C1000H等，主要用于实时控制、管理和调节器的自诊断1.2。图1为监控系统中PLC与PC硬件接口图，为实现RS-232C与RS-422的转换，选用了Link Adaptor 3G2A9-AL004-(P)E，为实现多线程，选用了Link Adaptor 3G2A9-AL001，并通过HOST Link unit 连接PLC。图1 机组监控系统中PLC之间与PC接口2 串行通信原理在小型水电站水力监测数据采集系统中，要实现PLC与PC之间正常交换数据，必须保持一致的通信协议，如图1所示接口，其波特率为9600bps/S，采用PC始终具有初始传送优先权、所有的通信均由PC进行启动和PLC总处于被动状态的通信方式，严格按照OMRON可编程序控制器专用协议编写通信程序，且数据交换以帧为单位，使通过HOST Link unit 传送的命令帧为PLC所接收理解，命令帧格式如图2所示。在图2中，为起始符号；节点号为PLC的编号，如00-01，由PLC的DM设置；识别码表明帧的功能，如RD和WD分别表示读和写DM数据区的内容，在OMROM可编程控制器中共有43个由二个英文字母组成的命令；FCS为2字符的帧的检查顺序码，是对帧起始至帧报文结束的每一个字符连续执行数据异或运算后的结果，经转换成两个ASCII码字符，将收到的所有ASCII字符与收到的校验码按位作异或运算，只有异或结果为零才表明传送结果正确；报文即为数据；*和CR为终止符，二个停止位，表示命令帧结束。图2 命令帧格式 图3 应答帧格式PLC收到PC发出的命令帧后，经执行并通过HOST DLink unit 返回一应答帧，应答帧格式如图3所示。应答帧中含有响应码，PLC正确执行下达命令后响应码为00，在实行多点通信时，作为单帧发送的最大数据块为131个字符，PC对应答帧按其格式正确分离出交换数据块。如命令00RD20100003 FCS*CR表示计算机要求读出00编号可编程控制器中DM数据区D2011开始的3个通道的数据内容，应答帧则为00RD004A02234E1234 FCS*CR，其响应码为“00”，表明通信有效，接收的3个通道的数据分别为“4A02、234E和1234”。3 PC串行通信程序在小型水电站水力监测数据采集系统中，上位机PC与PLC的串行通信程序可采用VB、VC、Delphi、C+ Builder等开发工具进行设计。考虑各种语言的特点，结合科研课题实际，选用了工程技术人员易掌握，编程工作量较小的VB软件。采用VB开发串行通信通常有两种方法，一是利用VB下的通信控件MSComm，二是利用API函数。相比之下，通信控件MSComm比API函数更容易解决串行通信问题，同时VB为MSComm通信控件提供了标准的事件处理函数，并通过属性的方法提供了通信接口的参数设置3，图4为PC串行通信程序流程图。图4 PC串行通信程序流程图PC串行通信程序源代码为： Option Explicit 要求所有的变量都有定义 Private Instring As String Private Sub From Load ( ) Call Setting 调用函数Setting用来设置PLC初始状态 End Sub Private Sub setting ( ) MSComm1. CommPort =1 设定串行通信口Com1 MSComm1. Setting=9600,E,7,2 设置PLC的波特率为9600bps/s E为偶校验、数据位数为7、停止位数为2 MSComm1.InputLen=0 串行端口读入所有缓冲区中的字符 MSComm1.Rthreshold=15 If MSComm1. PortOpen=False Then 如果PortOpen关闭的话则打开端口 MSComm1.PortOpen =True 打开串行端口COM1 End If Beep 发出鸣叫声 End Sub Private Sub reset( ) MSComm1.Out Buffer Count =0 清除发送寄存器 MSComm1.In Buffer Count=0 清除接收寄存器 End Sub Private Sub Timer1_ Timer( ) Dim Commd As Variant 定义Commd 为时间/时期或浮点数或字符串变量 Call reset 调用reset函数 Commd=00RD0000000254*+vbCr chr$(13) MSComm1.Output=Commd 将字符串commd写入输出寄存器 End Sub Private Sub MSComm1_OnComm() Select Case MSCmEvent Case comEvReceive 当收到Rthreshold个字符时刻引发这个事件 Intring=MSComm1.Input 将输入寄存器中的字符串附给字符串Instring Beep Call MMI 调用MMI函数 End select End Sub Private Sub MMI() Dim sss As string 定义sss为字符串变量 sss=Mid (Instring,1,19) sss为字符串Instring中1到19 个字符 Form1.Labell.Caption= sss sss 在窗口中的标签上显示出来End SubPrivate SubCommand1_Click()MSComm1.portopen=false 关闭窗口前关闭端口End 结束系统 End Sub4.结束语小型水电站水力监测数据采集系统中PLC与PC的通信方法是基于小型水电站水力监测数据采集系统和PLC在水电厂集水井排水控制系统中的应用两课题研究所设计的，经在江西洪门水电厂计算机监控系统中运行表明，通信方法简单、稳定且可靠性高。本文作者创新点：建立了一种在小型水电站水力监测数据采集系统中PLC与PC串行通信的实现方法，设计了一种基于Windows和VB环境下PLC与PC实现正常交换数据的通信原理的硬件接口方法和通信程序，经在江西洪