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6ES7221-1BF22-0XA8物优价廉1 引言　　PLC是专为工业控制而设计的专用计算机，其体积小，具有高可靠性和很强的抗干扰能力，因而在工业控制中得到了广泛的使用。随着工业的自动化程度的提高，对PLC的应用提出了更高的要求：更快的处理速度，更高的可靠性，控制与管理功能一体化。控制与管理一体化也就是将计算机信息处理技术，网络通信技术应用于PLC，使PLC用于下位分散控制，用计算机提供图形显示界面，同时对下位机进行监控。本文讨论的是上位计算机与欧姆龙CPM2A型PLC的通信与监控设计。2 通信协议2.1 CPM2A 的通信链接方式　　CPM2A有三种通信联系方式：上位链接系统、同位链接系统、ComPoBus通信系统。工厂自动化系统中常把三种系统复合起来一起使用来实现工厂自动化系统要求的多级功能。复合型PLC网络中，上位链接系统处于高位，负责整个系统的监控优化。　　上位机与CMP2A的通信有两种方式：上位机命令与PLC通信命令。上位机命令方式上位机处于主动,命令由上位机发往PLC。采用上位机命令方式能方便的实现上位机对PLC的监控。上位机与CPM2A采用RS-232端口进行通信，串口接线如图1所示。图1 CPM2A与上位机的链接2.2 CPM2A的上位通信协议　　CPM2A的数据是以帧的格式发送的，当通信命令小于一帧时，发送格式如图2所示。其中正文多122个字符。当命令块内容大于一帧时，由起始帧、中间帧、及结果帧组成。起始帧多131个字符，中间帧及结束帧多128个字符。起始帧由设备号、命令码、正文、 FCS、和分界符构成。中间帧有正文、FCS、分界符组成。结束帧由正文FCS、结束符组成。上位机每发送完一帧，在收到PLC发回的分界符后再发送下一帧。图2 CPM2A 通信时命令块的格式　　命令块中的校验码FCS是８位二进制数转换成的２位ASCⅡ字符。这８位数据是将一帧数据中校验码前的所有字符的ASCⅡ码位按连续异或的结果。转换成字符时，按照２位十六进制数转换成对应的数字字符。　　PLC接收到上位机发送的命令帧后，自动产生响应块，响应块的格式与图２格式类似，只是在命令码后面多了两位的响应码，响应码表示了上位机命令的出错信息。响应码00表示PLC正常完成上位机命令。3 PLC命令的编写　　在CPM2A的上位链接系统中，PLC接收指令并被动地给上位机返回响应块。所以作为下位机的PLC不需要编写通信程序。　　上位机与PLC的通信不能改变PLC的输入状态。为了通过上位机改变PLC的输出，在编写下位机的程序时就要利用PLC的工作位，通过上位机改变工作位的状态来改变PLC的输出，从而达到上位机对PLC输出的控制。　　如图3所示，在梯形图中加入了工作位3.00，4.00。系统正常工作时3.00，4.00置OFF，当需要实现上位机控制时，把3.00置ON，使PLC的输入端0.00失效，通过工作位4.00的通断来控制系统的输出。图3 实现上位机监控的PLC编程4 编写上位机通信程序　　在上位链接系统中，通信一般都是由上位机发起的，按PLC标准通信进行连接。上位机给PLC发送操作指令，PLC按照指令执行相应的操作，同时给上位机返回数据。串口通信流程如下图。图4 通信流程图4.1 编写上位通信程序　　编写通信程序可以采用语言或者汇编语言，下面给出的例子是用Delphi编写的上位机与CPM2A型PLC通信程序.通信采用标准通信模式。通信界面如图5。图5 通信界面//程序初始化:procedure Tbbbb1.Init_PLC（nPort:integer）;beginif MSComm.PortOpen thenMSComm.PortOpen:=False;MSComm.Commport:=nPort;//通信端口选择MSComm.Settings:=‘9600,e,7,1‘;//1位起始位，7位数据位，偶效验，2位停止位，9600bpsMSComm.PortOpen:=True;//打开串口end;//FCS校验function FCS（s:bbbbbb）:variant;vari,len,tmpVar:integer;DataCheck:byte;f1,f2:byte;beginf1:=0;f2:=0;DataCheck:=0;len:=length（s）;tmpVar:=0;for i:=1 to len dobeginDataCheck:=ord（DataCheck） xor ord（s[i>）;end;f1:=DataCheck and $0f;f2:=DataCheck and $f0;f2:=f2 shr 4;result:=inttostr（f2）+inttostr（f1）;end;// 调用MSComm控件实现PLC通信procedure Tbbbb1.HandShake_PLC;vartmpByte1,tmpByte2:char;tmpVar:bbbbbb;s:bbbbbb;beginInit_PLC（1）;  s:=Edit1.text;tmpVar:=s+inttostr（FCS（s））+‘＊‘+chr（13）;MSComm.RThreshold:=0;MSComm.Output:=tmpVar;//向串口输出数据sleep（1000）;// 延时tmpVar:=MSComm.bbbbb;//从串口读取数据tmpByte1:=tmpVar[5>;tmpByte2:=tmpVar[6>;if tmpByte1=chr（48）& tmpByte2:=chr（48）;//校验码等于00,PLC正常完成操作thenbeginShowmessage（‘发送的数据正确‘）;elseShowmessage（‘发送的数据有问题‘）;//end;end;4.2 实现上位机对PLC的监控　　编写通信程序建立了上位机与PLC的连接.在PLC的任何工作方式下都可以通过”读”指令读取PLC的状态.从而对PLC进行监视.只有当PLC的工作方式为监视的情况下才可以通过上位机对PLC进行控制.所以在需要上位机实施控制的系统里面PLC都必须设置为监视工作方式.　　上位机只需要设置PLC的相应工作位就可以实现对PLC的控制.下图为PLC上位机控制过程。图a表示PLC 正常工作时输出由输入0.00控制，当需要把PLC的控制转由上位机控制时，只需要通过向PLC输入@00RR00030001，置3.00为ON，切断0.00的通路，这样输出10.00就转由4.00控制，当输入@00WR00040001时,4.00为ON,输出位10.00产生输出。（a） PLC正常工作（b）上位机控制图6 PLC的上位机控制5 结束语　　本文探讨了实现PLC的上位链接系统通信的方法，以及要实现上位机对下PLC控制的PLC编程。通过上位机对PLC的监视与控制，可用方便的实现工厂生产过程的自动化监控。产品介绍：产品特色 提供左侧并列式高速扩充介面，可扩充应用多样的网路介面，如乙太网，设备，现场总线以及类比，温度模组...等，以实现即时控制的要求，多可连接16台（左侧扩充第8台+右侧扩充第8台）类比，温度，轴控，通讯等特殊扩充模组，主机内建200KHz四轴独立与脉波输出二组直线/圆弧补间的运动指令，让位置控制的应用要求可轻易达成。  产品规格 主机点数： 28  大的I / O点数： 512点 程式容量：大16K步骤 指令执行速度： 0.24μS （基本指令）  通讯埠：内建RS - 232接口与RS - 485接口，相容MODBUS通信的ASCII / RTU的通讯协定。  资料暂存器： 10,000字元 档案暂存器： 10,000字元 高速脉波输出：支援四点（ Y0 ，日圆， Y4 ，日圆）高速脉波输出， 2组（ Y0 ， Y1 ） （日圆，钇）公司相脉波讯号输出及第2组（ Y0 -钇＆ Y4 - Y7 ）双轴补间机能，高均可达200KHz 。  内建4组硬体高速计数器 指单一计数器高计数范围 新开发模块1蓝牙转接器——VB-BT232只要你的手机具备JAVA和蓝牙功能，就可以通过它来操控PLC，新的技术，方便的应用。将PLCmate软件安装到手机中，就可以无线上下载程序、监看PLC内部资源，甚至可以编辑程序。到现场再也不用携带电脑、下载线，只要一个模块再加上一台人人在用的手机，就可以轻松解决调试问题。此外，也可以使用电脑通过蓝牙功能无线连接PLC， 在一些不便连接线路的场合，可以很方便的解决通讯问题。新开发模块2Ethernet通讯模组——VB-ENET以太网信号接入模块，有了它，可以直接接入网线和PLC进行通讯、下载、监控和编辑程序。同时，它也是以太网—RS485信号转换器，可以不接入PLC单独使用，支持TCP、UDP、DHCP、ICMP 、TCP/IP等多种网络协议。从此，丰炜PLC的通讯彻底上升到以太网级别。新开发主机差分输入/输出型主机——VB1-28ML-D接入或输出信号时，可以有效的规避干扰，提高准确度和精度，远胜于“脉冲+方向”模式。可以配合光栅尺、磁性尺等高端定位设备使用，拓展了丰炜PLC的应用范围，提高了产品适应性。新增指令1、VB1系列PLC新增“中断一段速指令DVIT”该指令适用于套色印刷等需要抓色标停止的工艺，其动作原理是该指令启动后控制电机以一定频率运转，直到有色标等中断信号输入，该指令立即控制电机再走设定长度的距离后停机，该指令以中断方式执行，可以保证在每次色标信号输入后电机停止的位置相同，保证套色印刷等工艺的精度。2、VB1系列PLC新增直线插补指令直线补间相对位置定位指令（LIR）和直线补间位置定位指令（LIA）该两条指令即直线插补指令，多用于各种数控机床，其控制两轴如XY轴，通过该指令可以控制XY轴电机，在XY平面上，走出一条设定的直线轨迹。该两条指令一个是相对位置的、一个是位置的，工作原理都是一样的。自来水厂由一级泵房、加氯间、鼓风机房、絮凝沉淀池、滤池、清水池和二级泵房等组成。水源首先经过一级泵房(或取水泵房)至自来水厂，经过前消毒后进入絮凝沉淀池;经过絮凝—沉淀后进入滤池。滤池是水厂中的重要部分，用于过滤水中悬浮物，在过滤的过程中要实现滤池恒水位调节、滤池反冲洗(气冲——水冲——气水混合冲)等功能，至清水池，经后消毒后由二级泵房送至城市管网。　　在自来水厂中采用以和利时公司LK系列可编程控制器(PLC)为主的自动化控制系统，实现自来水厂的生产控制、运行操作、监视管理，系统不仅有可靠的硬件设备，还有功能强大，运行可靠，界面友好的系统软件、应用软件、编程软件和控制软件。运行和维护费用低，操作方便。图1 水厂工艺流程示意图　　自动化控制系统设计　　为了保证自来水厂工程控制过程的安全可靠和生产的连续性，提高自动化水平，采用以和利时公司LK系列PLC为主的集中和分散相结合的自动化控制系统，主要用于自来水厂的生产控制、运行操作、监视管理。　　整个系统由1个中央监控站、6个现场控制站(PLC1~PLC6)和8个PLC分站(PLC2-1~PLC2-8)组成。中央监控站由两台中央监控计算机(互为备用)、服务器、大屏幕背投系统、GPRS DTU、厂长室计算机、工程师室计算机、生产部门计算机等构成。现场控制站采用可编程控制器(PLC)，对工艺系统各过程进行分散控制，分别设于加药加氯间(PLC1)、净水间(PLC2)，8格滤池(PLC2-1~PLC2-8)、送水泵房(PLC3)、污泥脱水机房(PLC4)、纯净水制备车间(PLC5)、换热间(PLC6)，其中PLC5、PLC6为工艺设备厂家配套提供。中控室监控计算机与厂长室、工程师室、化验室、大屏幕背投等计算机、交换机、集线器(HUB)或路由器构成100Mbsp工业以太网。　　中央控制室(操作站、工程师站)与分控站(PLC)之间采用工业以太网，网络为光纤环网，控制站≥40台，通讯波特率为100Mbps，两个光纤链路模块之间的通讯使用多模光纤，长距离可达3000米。取水泵站与中央控制室监控计算机之间采用GPRS通讯网络进行数据通讯。变电站监控系统随10KV电气设备提供，通过MODBUS协议将变电站监控系统连接到自控系统中。图2 自来水厂自动化控制系统示　工艺控制策略　　一级泵房　　采集取水电动机、电动蝶阀及现场仪表的状态信号及数据信号并对以上设备发送控制信号，通过预装PID调节程序自动调节电动机运行频率和电动调节蝶阀的开度。　　加药加氯间　　采集现场设备和仪表的状态信号和数据信号，并对其发送控制信号，通过自动控制程序实现加氯和加药设备的自动运行控制。　　沉淀池　　根据排泥周期自动进行排泥操作。排泥周期与排泥阀排泥时间通过操作站可修改设定。　　滤池　　滤池是水厂中的重要部分，用于过滤水中悬浮物，在过滤的过程中要实现滤池恒水位调节、滤池反冲洗(气冲——水冲——气水混合冲) 等功能。　　滤池过滤过程的恒水位调节　　根据水位设定值对滤池出水阀开度进行调节，保持滤池恒水位运行。　　滤池反冲洗控制　　滤池的反冲洗由一台公用的PLC来控制。当达到反冲洗条件时，滤池提出反冲洗请求，PLC根据滤池的优先顺序，组成一个请求反冲洗队列。　　滤池反冲洗的控制条件主要是设定时间和滤池液位。　　二级泵房　　主要实现的功能有采集现场设备和仪表的运行状态和数据信号，并根据用户实际的用水情况，通过预装PID调节程序自动调节电动机运行频率，达到恒压供水的目的。