CPM2AH PLC与STC89C52单片机之间的串行通信设计及其应用

工业自CPM2AHPLC与STC89C52单片机之问的串行通信设计及其应用王宏超吴亦锋福州大学机械工程及自动化学院，福建福州350108程控制器PLC的IO资源，采用功能强大的欧姆龙CPM2AHPLC与SI、C89C52单片机作为主要控制器，系统的硬件设计首先说明了二者串行接口的工作特性以及通信参数的设置方法，其次详细分析了二者的通并举例说明了二者进行通信的参数设置，最后实现了单片机与PLC的通信，从而节省了PIC的IO点数的该通信方式经济且可靠，在实际工程应用中有一定意义。关键词串行通信；PLC；单片机中图分类号TN91504文献标识码A文章编号10099492201009003502L刖吾在PLC组成的工业控制设备中用户多利用其并行接口进行功能的扩展，如键盘、显示等，这就要占用大量的IO点资源。其实，优秀的PLC都配有高性能的串行接口单元SIU，这个SIU专门负责高速的串行通信任务，不需要或仅需少量的CPU干涉，它将CPU解放出来集中解决数据处理或实时控制问题。PLC的RS一232C接口就是一个典型的串行通信接口。它除可以与计算机实现1L的通信外，还可连接外围设备，如条码判读器、串行打印机等FL2。若能利用单片机丰富的I0口资源和扩展灵活的功能做系统的键盘、显示模块通过RS一232串口与PLC进行通信，对PLC各寄存器进行读写，可充分利用单片机成本低、扩展方便的优点，使PLC应用更具灵活性。本J研究以0MR0NCPM2AHPLC与STC89C52单片机为主要控制核心器件。设计二者的通信系统，说明其无协议通信的实现方法，介绍一种经济、可靠的通信方式。2通信接口电路及其参数设置21通信接口电路设计现代PLC大多具有标准的RS一232接口，可以与PC机、其它PLC、可编收稿日期20100322程终端等设备进行串行通信。RS一232是由美国电子工业协会EIA制定的异步传输标准接口，最大通信距离为15M，发送线与接收线各为一条，采用负逻辑，即逻辑“1”一5V15V逻辑“0”5V15V，而单片机采用的是ITIL电平，即逻辑“1”3V5V，逻辑004V二者不能互相兼容，所以得先进行电平转换。本文使用MAX232芯片进行电平转换。图L所示为0MR0NCPM2AHPLC与STC89C52单片机通过MAX232进行通信的硬件连接图。图LPLC与SRC89C52单片机通信硬件连接22通信参数设计0MRONPLC采用HOSTLINK协议与单片机进行11通信，单片机作为上位机，主动发送滨写命令，实现对PLC的数据存储区DM、继电器区HR的指定位或通道进行强制置位等读写操作。通信前保证单片机与PLC具有相同的通信参数，如波特率、数据位等具体设置方法将在下面介绍，PLC无需编写任何通信程序，只要用户遵循通信协议的要求，发送相应的命令帧，PLC就会自动做出响应，并将结果返回给单片机。221PLC串行通信接口设置通信前必须先在CPM2AHPLC中设置参数如表】所示表1PIC相关寄存器参数设置参数设置值上位机链接端口通信模式HOSTLINK置DM66451215位为0端口设置L暨DM664500,03位为1波特率960O置DM66460007位为03启始位L数据位8鼍DM664608一L5位为08停止位I奇偶校验位N节点号00置DM664800,07位为00这些参数在OMRONPLC编程软件CXPROGAMMER中设置完成后，再传到PLC后才能生效并且要将CPU单元的通信开关DIP开关置为OFF状态才能使其设置值有效，PLC才能实现与单片机通信。而DIP开关置为ON状态时的通信参数是由缺省值决定，无法自行设置。222单片机串口设置STC单片机是一款增强型的51系列单片机，完全兼容MCS一5L，还增加了一些新的功能具有一个全双工的UART口，其中P30RXD为接收端P31TXD为发送端。通过串行口控制寄存器SCON和电源控制寄存器PCON这两个特殊寄存器控制其工作。本文采用串行通信丁作方式1，方式L是标准的异步通信方式，这种方式每帧数据包括1O位L位起始位、8位数据位、1个停止位，波特率可变，由定时器TL的溢出率和PC0N波特率选择位SMOD决定波特率采用960OBITS4L，当CPU晶振选为110592MHZ时，单片机相应寄存器参数设置如表2所示表2单片机相应寄存器参数设置寄存器名称设置值TMOD20H设置定时器1为工作方式2THL0XFDH1TLL0XFDH波特率9600BITSLSCON50H串口工作方式1允许接收3通信协议上位机链接通信协议采用0MR0NHOSTLINK协议，在保证PLC与单片机间通信参数设景一致后，单片机编写相应控制命令的发送和接收程序，PLC接收来自上位机发送的ASC码控制命令时自动以ASCII码做出响直。31命令帧格式5单片机发送到PLC的命令帧格式如表3所示。表3单片机发送到PLC的命令帧格式I节点号L头代码L开始字L字数LFCSI终止符起始码。必须置于每个发送命令的开头；节点号每个PLC的地址，设置在DM6648中节点号头代码设置2字符的命令代码如WD、RL；开始字指定字开始进行操作；字数指定操作字数；FCS设置2字符的帧检查顺序代码终止符设置2个字符，“和回车CHR13以表示命令的结束。注FCS为所有字符ASCII码异或运算的结果。32应答帧格式【】PLC到单片机的响应帧格式如表4所示。袁4PLC到单片机的响应帧格式L节点号L头代码L尾码L读数据LFCSI终止符起始码，必须置于每个发送命令的开头；节点号每个PLC的地址设置在DM6648中的节点号头代码返回2字符的命令代码如WD、RL；尾码表示命令完成的状态0OH为正常完成；读数据当有读数据时才有内容；FCS设置2字符的帧检查顺序代码；终止符设置2个字符，“和回车CHR13以表示应答的结束。注FCS为所有字符ASCII码异或运算的结果。33应用举例将CPM2AHPLC的O000通道的OO位置为1。单片机发送到PLC的命令帧如表5所示。表5单片机发送到PLC的命令帧PLC到单片机的响应帧如表6所示。下转第76页与开发5张永才，蔺天存齿轮传动误差的检测J机械科学与技术，1992，42262656彭东林，张兴红，刘小康，等基于时空转换的精密位移测量新方法与传统方法的比较J仪器仪表学报，2006，2744234267陈自然基于绝对式位移传感器的传动误差检测系统设计与开发D重庆重庆理工大学，2009上接第36页表6PLC到单片机的响应帧PLC响应尾码00HASCII码为30H，表示操作正常完成。4单片机的通信编程单片机与PLC进行通信，单片机主动发送命令帧启动通信，通信结束后，根据单片机所发指令PLC立即作出相应的响应。无须编写任何通信程序，然后把响应帧返回给开始定时器，串口卡JJ始化TS命令，测试串U接收响应帧WD命令，发送数据接收响应帧返回码足OOH吗图2查询方式下的程序流程图单片机，单片机接收PLC的响应帧。进行数据处理。单片机程序包括发送命令子程序、数据处理子程序等。STC89C52单片机可以工作在查询方式和中断方式，在查询方式下，单片机实时进行查询。随时与PLC从站进行通信其中RI为数据接收完成标志位、TI为数据发送完成标志位但这种方式单片机的工作效率低在单片机任务繁忙时不宜采用以免影响主站的工作效率。在中断方式下在引发中断后单片机才查询通信状态，从而进行接收和发送操作。其余时间主站可以执行其它任务，工作效率高。本设计采用查询方式，程序流程图如图2所示。用随着人们使用汽车数量的急剧增加导致城市停车问题不断恶化，为了缓解停车难问题，立体停车库就应运而生，现在大多数立体停车库都采用PLC作为其主控制器8彭东林，刘小康，张兴红，等精密时栅位移传感器研究J制造技术与机床，20051198101第一作者简介刘锋，男，1979年生，山东高唐人，硕士研究生。研究领域新型机械传动系统及其CADCAE。编辑昊智恒因整个系统需要用到较多的I0资源如果人机接口部分直接使用PLC的I0点会使整个系统价格膨胀。本设计应用单片机与PLC通信，充分利用各自的长处，由单片机完成键盘输入、显示等功能。而PLC集中处理立体停车库的控制问题。从而使得整个系统既工作可靠、使用方便，又大大降低了成本。6结束语本研究提出了设备间一种全新的通信方式通过对欧姆龙PLC、单片机串口特性与及通信协议的介绍，详细说明了该方式的实现方法。该方法不仅充分利用了PLC功能强大、抗干扰能力强等优点，也利用了单片机编程灵活、价格低廉等优点。该通信方式已成功应用于立体停车库控制系统中。实践结果表明，该方式是一种经济方便的通信方式，具有稳定性好、运行可靠、易于开发、成本低等优点。今后可考虑采用与上位机进行无线通信等方法，实现上位机对PLC控制设备系统进行无线控制，使控制更加灵活、可靠。研究结果表明这是一种经济、灵活、低成本的方法，具有较好的实用价值和经济效益，在实际工程应用中有一定意义。参考文献1李辉，郑宁PLC与单片机之间的串行通信及应用J电工技术，2003867682冯怀迪，周亚军通信协议设计与实现J】机电工程，20091191933欧姆龙公司欧姆龙CPM2ACPM2AH