浅析上位计算机和PLC间串行通讯方式及程序设计
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摘 要：在工业化发展的今天，工业可编程控制器出现在人们的视野中，这是一种专门在工业环境中进行工作的设备，可以实现数字化的运算以及操作，是一种重要的电子装置，被称为PLC，但是科学不会止步不前，而是需要不断进步，因此PLC更新换代的情况十分频繁。在这种情况下，上位计算机如何与plc之间进行串行通讯就显得愈发重要。本文从梯形图的编程方式入手，在通讯编程方法的基础上进行了研究，要将二者之间的通讯方式加以进一步的优化，以实现科学技术更好的发展。
关键词：PLC；上位计算机；通讯方式；程序设计PLC主要应用在工业生产中，计算机与之形成了下位机与上位机。本文将对上位计算机与PLC之间的关系加以进一步的研究，探究二者之间存在的通讯关系。上世纪的80年代，工业控制装置在我国的工业领域崭露头角，因为其具有较多的优势，例如具有较强的接口功能，拥有良好的适应性，在可靠性方面也十分令人青睐。因此在世界范围内都有所应用。作为工业设计中的不可或缺的两个组成部分，计算机与PLC之间的联系是十分紧密的，计算机主要是当做上位机使用，而PLC主要是当做下位机施工，二者采取一定的通讯方式就能进行联系。
1 概述
20世纪80年代初，新一代的工业控制装置逐渐的发展了起来，其中接口功能强、适应性好、可靠性高以及模块化结构和直观、编程简单的优点的PLC在世界范围内得到了广泛的应用。计算机和PLC在工业设计中组成控制系统，数据采集、输出控制以及状态判别的工作都是由PLC当做下位机进行的。工业控制器或微计算机一般都是作为上位机来使用的，计算、状态显示、数据分析、打印输出、信息存储的功能都是有其上位机来完成的，实时监控是控制器的主要作用。这是由PLC和微计算机结合起来的监控系统，PLC和微计算机两者之间进行优势互补，由于人机接口功能、低廉的价格、丰富的应用软件强大的个人计算机被充分利用而组成的控制系统具有高性能价格比，PLC和微计算机之间的应用是很广泛的。
PC与PLC间的通信方式分为同步通信和异步通信两类。目前主流的通信方式有RS-232，RS-422和RS-485，他们都是串行数据接口标准，是由美国电子工业协会EIA制定的一种串行物理接口标准，其中最常用的是RS-232通信方式。本案例采用RS-232的通信格式，在这种情况下需要设置波特率、奇偶校验位和停止位等参数，只要上位机和下位机这些参数设置一致就可以通信了。一般设置波特率为9600b/s、偶校验、7位数据位、1位停止位。但是此种通信方式只能由上位机发出命令，PLC响应上位机发出来的命令，当PLC不能正确响应时，PLC返回响应错误标志。上位机发出的数据是以帧为单位发送和接收的。通常，一个数据由5部分组成。累加和是从STX后面一个字节开始累加到ETX的和，取它们ASCII码所得和的最低二位数。其中STX对应的16进制数位0x02，是判知传输资料的开始。命令字是对下位机所做动作的指示，比如要求读取或写入等。
2 上位计算机与PLC的端口连线
当前，某公司推出了一种全新的PLC，只能自身具有接口，在使用的过程中，只要与接口进行连接就能实现数据的传输，所以PLC与计算机直接连接就可以。PLC的型号为小型CQML，在CPU上有一个自带的接口，计算机与这一接口可以直接进行连接，同时专用通讯模块也能不匹配。
3 通讯协议
CQML所使用的通讯方式主要有两种，一种是以PLC进行通讯启动，这种方式的特点在于优先权的选择，另外一种是以上位机进行通讯启动，可以得到优先权的选择。如果传输的主要单位为“帧”，那么通讯传输的方式主要是采用上位计算机以及PLC，在特定的时间下，就存在相应的发送权，在上位计算机与PLC之间轮流进行传输，每次发送一帧，由接受单元进行接受，当接受分界符以及结束符时，说明发送成功。
对于开始位的起始符，响应格式的命令为@，如果要想对节点加以区分，那么需要在多个节点中进行节点符号的设置。在进行网络连接时，大多都设置了多个节点，在读写区中，采用标题码当做命令码，读写区域也是用标题码进行说明，以标题码为WD为例，要想进行区分，就需要写成DM，并且读的方法为RD的区时，上位计算机如果发出相应的命令，那么PLC就会得到相应的相应，并且做出一些回复，将二者有机的联系在了一起。
4 对PLC的程序设计
在对PLC进行数据传输的过程中，程序设计是十分必要的，只有准确的设计出相应的程序，才能实现通讯传输。例如PLC的主要作用在于进行命令的发出，启动通讯以及对计算机传输的命令加以接受，在上位计算机与PLC同时进行通讯的过程中，首先要执行的就是对相关参数以及传输延迟时间进行设定。其中包含的几项内容有停止位、数据长度以及起始位等。因为PLC具有优先权的特点，所以当数据出现改变后，CQML能够自动的对数据进行传输，同时也能进一步降低计算机的长时间监督，并且还能将通讯数据的处理过程加以简化。在PLC进行命令的传输与接受过程中，主要是以两种类型的梯形图格进行的，一种是TXD，另外一种是BXD，其中S代表数据在传输时的开始字，D代表的是在存储与接受数据的过程中的首地址，C代表控制数据。代号编码从00至03所代表的是最左边的字节，或者是最右边字节的起始符，N代表数据所传输的字节，在BCD码中，主要包含4个组成部分，在进行数据传输的过程中，首先要对标志的传输设备进行查看，只有检查完成后，才能确定相应的数据可以正常的传输，显示ON。当显示为ON时，则表明可以进行数据的接受，当PLC进行数据传送的过程中，要在相应的计算机中对程序选用的数据进行接受，当执行任务的过程中，要将PLC的端口设置为RS-2332模式，并且无起始码，以CR或者LF作为结束码。在执行程序的过程中，ON为开启，代表传输工作正常，每次的传输字节为20个，最左边是起始字节，由此可以进行数据的传输。
5 上位计算机中数据传输的程序设计
在上位计算机和PLC的通讯过程中，具有启动通讯的优先权PLC，我们一般情况下不采用这一方法，而使用具有优先权的上位机，启动通讯的发送命令是由PLC发送的，PLC具有的通讯方式的自动返回响应。PLC与计算机在通讯时，首先得初始化处理通讯端口，它的初始化参数和PLC的参数相同。在数据传输时，最大的数据容量为131的单帧字符，所以数据传输超过131时，就要分段发送，分解为多帧，用分界符号分开。此程序的运行通过在VB5.0中。而且，具有传送数据优先权的PLC，在计算机的接受程序都可以使用V8编程，因为它与上面的程序在接收部分也是都基本相同的。可以利用MSComm中的控制件ONcomm来进行捕获通讯事件。这个程序已经被我们运行通过。
结束语
在使用的爬壁机器人里面的控制系统中，采用的上位计算机的连接与OMRON的CQML型PLC所组成监控系统对机器人实时进行监控，各个输出电机控制有PLC来完成。PLC通过采集机器人的运动过程、吸盘真空度和移动速度来进行整合，最后传送到上位计算机。上位计算机如果获得这些数据后，就会进行对机器人位姿控制、运动控制，路径规划，状态可视化进行运算处理，并且对PLC传送指令，继而对机器人实现实时监控。
参考文献
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