PLC串行通信在测控装置中的实现

1、PLC串行通信在测控装置中的实现黄天戍，吴少勇 时间:2008年08月26日 字 体: 大 中 小关键词:摘要：关键词： RS-232串行通信 可编程控制器 自由端口模式 数据缓冲区 PC/PPI电缆HG-2003型温升测控装置是笔者与我国北方某科学研究院联合开发的一套专门用于高压晶闸管阀温升检测试验的测控装置。考虑到PLC及其网络已被公认为现代测控装置开发的几大支柱之一，而且从近几年的统计数字来看，PLC产品在世界范围内的产量、销量高居各测控器件榜首，因此笔者决定本测控系统的核心器件采用可编程控制器(PLC)，其基本功能可通过软件编程实现。PLC的三大亮点是：(1)集电控、电传、电仪三电于一

2、体；(2)网络的性能价格比高；(3)可靠性高。这些亮点就使得整个测控设备结构简单、可靠性高，同时也为实现系统控制功能的二次开发奠定了良好的技术基础。本文主要讨论设备中所采用的西门子公司的S7-200型PLC和PC机之间的串行通信问题。1 温升测控系统整体介绍1.1 HG2003测控装置的测控对象及结构测控装置的物理结构分为两部分：操作控制台和试区控制箱。其中,试区控制箱即PLC控制箱被安装在试验区的隔离开关柜内。操作控制台即PC机人机界面操作台则安装在控制室内。由于二者之间相距约40m，所以采用PC/PPI电缆传输测控信号时需加装中继器。1.2 HG2003测控装置的基本功能本测控系统的基本功

3、能包括：开关分合控制指示功能；设备和试品的过流、过压、过热报警及保护功能；各种操作连锁功能,如电源开关柜内10kV电源断路器和隔离开关柜内的手动隔离开关、控制室门触点、试验大厅门触点间的连锁保护功能等，并设有相关的报警提示画面。这些功能可以避免操作顺序出错。2 S7-200通信程序的设计与实现2.1 PC机与S7-200的通信方式2.2 自由端口模式下PLC串行通信程序的编程要点计算机与可编程控制器通信时，为了避免通信中的各方争用通信线，一般采用主从工作方式，即计算机为主机，可编程控制器为从机；只有主机才有权主动发送请求报文，从机收到后返回响应报文。下面主要谈一谈编程过程中应注意的几个问题。首

4、先是电缆切换时间的处理。因为使用了PC/PPI电缆，所以在S7-200 CPU的用户程序中应考虑电缆的切换时间。S7-200 CPU接收到RS232设备的请求报文到它发送响应报文的延迟时间必须大于等于电缆的切换时间。波特率为9600bps和19200bps时，电缆的切换时间分别为2ms和1ms。在梯形图程序中可用定时中断实现切换延时。其次就是通信可靠性的处理，校验码的采用是提高通信可靠性最常用的措施之一。用得较多的是异或校验，即将每一帧中的第一个字符(不包括起始字符)到该帧中正文的最后一个字符作异或运算，并将异或的结果(异或校验码)作为报文的一部分发送到接收端。接收方接收到数据后计算出所接收到

5、的数据的异或校验码，再与发送方传过来的校验码比较，如果不同，可以判断通信有误。最后需注意的是防止起始字符、结束字符与数据字符的混淆。因为报文的起始字符和结束字符只有8位，接收到的报文数据区内出现与起始字符或结束字符相同的数据字符的机率很大，这可能会引起字符混淆。可以在发送前对数据作某种处理，例如选择起始字符和结束字符为某些特殊的值，而将数据字符转化为BCD码或ASCII码后再发送，这样可以避免出现上述的情况，但是会增加编程的工作量和数据传送的时间。2.3 通信程序中关键指令的使用与说明发送指令XMT(Transmit)用于启动自由端口模式下数据缓冲区(TBL)数据的发送，指令格式如图1所示。通

6、过指定的通信端口(PORT),将存储在数据缓冲区(TBL)中的信息发送。使ENO=0的错误条件：SM4.3(运行时间)，0006(间接寻址)，009(在端口0同时XMT/RCV)，000B(在端口1同时XMT/RCV)。3 计算机通信程序的设计与实现3.1 Windows环境下的PC机通信程序在Windows环境下，操作系统通过驱动程序控制各硬件资源，不允许用户像在DOS环境下那样直接对串口进行底层的操作。为此，Visual Basic提供了一个串行通信控件：MSComm控件。程序员只需设置和监视MSComm控件的属性和事件，就可以轻而易举地实现串行通信。3.2 MSComm控件的属性MSCo

7、mm控件主要属性如下：(1)Comm Port：设置并返回通信端口号。(2)Settings：以字符的形式设置并返回波特率、奇偶校验位、数据位和停止位。其中字符n、o、e分别代表无校验、奇校验、偶校验。(3)Port Open：设置并返回通信端口状态。设置为Ture时，打开端口；设置为False时，关闭端口。另外，还有Input、Output、Input Mode、In Buffer Count等属性，这里不再一一介绍。3.3 MSComm控件处理接收信息的方式MSComm控件提供两种处理方式：(1)事件驱动方式：RTHreshold属性非0时，收到字符或传输线发生变化时就会产生串口事件On

8、Comm。通过查询Comm Event属性可以捕获并处理这些通信事件。(2)查询方式：通过查询Input Buffer Count(接收缓冲区的字节数)属性值，处理接收到的信息。本装置中采用事件驱动方式。用Visual Basic语言设计串行通信程序简单实用，关键是如何形成一个友好的用户界面。编程的细节这里不再详述。随着工业PC机的推出，个人计算机在工业现场运行的可靠性问题也得到了解决。因此在各类测控设备中实现PLC和PC机间的串行通信有着重大的意义。这样一方面有助于将个人计算机开发成简易工作站或者工作终端，实现集中显示、集中报警功能；另一方面也可把个人计算机开发成PLC编程终端，通过编程器接口接入PLC网络，进行编程、调试及监控，并最终达到PLC测控设备结构简单、运行可靠、维护容易、便于二次开发的技术特点。?参考文献1 廖常初. PLC编程及应用.北京:机械工业出版社，2002.92