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          基于多線程技術的PLC與PC的通訊方式

          來源:襄陽元豐自動化設備  |  發布時間:2022年02月15日

          引言

          在現代工業控制系統中,PLC以其高可靠性、適應工業過程現場、強大的聯網功能等特點,被廣泛應用??蓪崿F順序控制、PID回路調節、高速數據采集分析、計算機上位管理,是實現機電一體化的重要手段和發展方向。但PLC無法單獨構成完整的控制系統,無法進行復雜的運算和顯示各種實時控制圖表和曲線,無良好的用戶界面,不便于監控。將個人計算機(PC)與PLC結合起來使用,可以使二者優勢互補,充分利用個人計算機強大的人機接口功能、豐富的應用軟件和低廉的價格優勢,組成高性能價格比的控制系統。

          1.系統構成

          推進系統中,PC機選用工控計算機。它是整個控制系統的核 心,是上位機。其主要利用良好的圖形用戶界面,顯示從PLC接收的開關量和控制手柄的位置,進行一些較復雜的數據運算,并且向PLC發出控制指令。

          PLC是該系統的下位機,負責現場高速數據采集(控制手柄的位置),實現邏輯、定時、計數、PID調節等功能,通過串行通訊口向PC機傳送PLC工作狀態及有關數據,同時從PC機接受指令,向蜂鳴器、指示燈、滑油泵、控制手柄的位置等發出命令,實現PC機對控制系統的管理,提高了PLC的控制能力和控制范圍,使整個系統成為集散控制系統。

          2.通訊協議

          計算機與PLC之間的通信是建立在以RS232標準為基礎的異步雙向通信上的,FX系列PLC有其特定的通信格式,整個通信系統采用上位機主動的通信方式,PLC內部不需要編寫專門的通信程序,只要把數據存放在相應的數據寄存器中即可,每個數據寄存器都有相應的物理通信地址,通信時計算機直接對物理通信地址進行操作。通信過程中,傳輸字符和命令字以ASCⅡ碼為準,常用的字符及其ASCⅡ碼對應關系。

          計算機與PLC進行通訊時,計算機與PLC之間是以幀為單位進行信息交換的,其中控制字符ENQ、ACK、NAK,可以構成單字符幀發送和接受,其余的信息幀發送和接受時都是由字符STX、命令字、數據、字符ETX以及和校驗5部分組成。

          校驗和在信息幀的尾部用來判斷傳輸的正確與否,和校驗碼的計算方法是將命令碼到ETX之間的所有字符的ASCⅡ碼(十六進制數)相加,取所得和的2位數,在后面的通信程序設計里面還會提到。進行差錯檢驗的方法很多,常用的有奇偶校驗碼,水平垂直冗余校驗LRC,目前廣泛使用的是CRC校驗碼,它能查處99%以上18位或更長的突出錯誤,而在計算機與PLC點對點的短距離通訊時,出錯的幾率較小,因而采用校驗和法,基本能滿足要求。

          3.多線程技術及在VC++串口通信程序中的實現

          在Windows的一個進程內,包含一個或多個線程,每個線程共享所有的進程資源,包括打開的文件、信號標識及動態分配的內存等等。

          一個進程內的所有線程使用同一個32位地址空間,而這些線程的執行由系統調度程序控制,調度程序決定哪個線程可執行和什么時候執行線程。線程有優先級別,優先權較低的線程要等到優先權較高的線程執行完任務后再執行。在多處理器的機器上,調度程序可以把多個線程放到不同的處理器上運行,這樣可以使處理器的任務平衡,也提高系統的運行效率。

          利用Windows的多線程技術,在輔助線程中監視串口,有數據到達時依靠事件驅動,讀入數據并向主線程報告;并且,依靠重疊讀寫操作,讓串口讀寫操作在后臺運行。

          4.上位計算機通信程序設計

          以讀取PLC輸出線圈Y0為首的2個字節的數據為例,編寫一個通信程序。查PLC軟元件地址表可知,輸出線圈Y0的首地址為00A0H,2個字節的數據即為Y0-Y7和Y10-Y17,根據返回的數據,就可以知道PLC此時的狀態,以實現對PLC的監控。在每一次讀操作之前,先要進行握手聯絡。 

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