利用編程口實(shí)現(xiàn)三菱PLC遠(yuǎn)距離通訊的方法

MITSUBISHI PLC是三菱公司生產(chǎn)的可編程序控制器，由于該產(chǎn)品體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，性能可靠，易編程，系列全（根據(jù)被控對(duì)象的復(fù)雜程度，選用相應(yīng)容量的PLC）等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)合和生產(chǎn)過(guò)程的現(xiàn)地控制中，可實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量采集、輸出，模擬量采集和輸出等功能。在實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)往往需要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制和監(jiān)視，因此PLC的長(zhǎng)距離通訊問(wèn)題具有實(shí)用性。這里介紹兩種PLC遠(yuǎn)距離通訊方法。 我們先來(lái)分析一下PLC的特性。 一、FX2系列PLC通訊接口的物理特性 PLC裝置上帶有一個(gè)25針RS-422編程口，該口主要用于對(duì)PLC進(jìn)行編程和調(diào)試。接口如示： 端口信號(hào)定義如下： RXD：接收數(shù)據(jù)（Received Data) TXD： 發(fā)送數(shù)據(jù) Transmitted Data) DTR： 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備就緒（Data Terminal Ready) DSR：數(shù)據(jù)裝置就緒（Data Set Ready) PWE: PLC數(shù)據(jù)接收允許 在用PC機(jī)或便攜機(jī)對(duì)PLC進(jìn)行編程和調(diào)試時(shí)，必須用一根專用通信電纜與之通信，當(dāng)編程調(diào)試結(jié)束后，該口即處于閑置狀態(tài)。要想實(shí)現(xiàn)PLC長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)通訊，一種方法是采用PLC通訊擴(kuò)展模件，這要增加額外的開(kāi)銷，另一種方法就是利用其自身的編程口，也能達(dá)到同樣的效果，同時(shí)可節(jié)省開(kāi)銷。出于保密等某種因素，PLC編程電纜的接口電路部分用強(qiáng)力膠密封，用戶無(wú)法查看。通過(guò)對(duì)其接口的分析和試驗(yàn)，找到了用四線制方式實(shí)現(xiàn)PLC通訊的連接方法，即用PLC的4個(gè)引腳RXD（R+、R-）、TXD（T+、T-）經(jīng)長(zhǎng)線與PC側(cè)的長(zhǎng)線收發(fā)器相連接，通過(guò)長(zhǎng)線收發(fā)器把信號(hào)轉(zhuǎn)換為RS-232后與PC的串口相連。其接口如圖2如示。 應(yīng)當(dāng)指出的是為了使PLC始終處于“數(shù)據(jù)裝置就緒”狀態(tài)，我們?nèi)藶閷?腳和7腳短接，同樣為了使PLC能接受主機(jī)的命令，也將21腳和20腳短接。 在實(shí)際應(yīng)用中，PC機(jī)通常要與若干個(gè)PLC通訊，單個(gè)串口是實(shí)現(xiàn)不了的，此時(shí)需擴(kuò)展端口來(lái)實(shí)現(xiàn)。選用MOXA Intellio C218 Turbo 系列串口卡帶Opt8F連接盒可實(shí)現(xiàn)與8個(gè)PLC相連。 Opt8F 是一個(gè)8串口RS-422、DB25孔式連接盒，帶光電隔離 。信號(hào)定義: TxD+(3)/-(16), RxD+(2)/-(14), GND(7) ，具備LED可監(jiān)看每個(gè)串口的TxD, RxD ；含1.5m DB62轉(zhuǎn)DB62接頭的電纜線，光電隔離最大可達(dá)500V ，數(shù)據(jù)傳輸速率: 50 bps ~ 115.2 Kbps。 硬件連接如圖所示： 如果PLC超過(guò)8個(gè)，可再擴(kuò)展一塊C218卡。 這里，也可以選用MOXA系列C168卡，不過(guò)它的8串口是RS-232口，需外加長(zhǎng)線收發(fā)器將 RS-422轉(zhuǎn)為RS-232后才能連到8串口上，連接方式同圖-2。 二、 PLC 通訊機(jī)制 1.PLC通訊口參數(shù) 波特率：9600比特/秒 校驗(yàn)方式：偶校驗(yàn) 停止位：1位 校驗(yàn)位：1位 傳輸方式：異步7位字符方式 2.PLC數(shù)據(jù)幀格式 PLC有三種通用寄存器：D寄存器、X寄存器、Y寄存器。D寄存器為數(shù)據(jù)寄存器，可存放雙字節(jié)整數(shù)，X寄存器為輸入位寄存器，字長(zhǎng)8位，每一位對(duì)應(yīng)一個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)；Y寄存器為8位輸出寄存器，字長(zhǎng)8位，每一位對(duì)應(yīng)一個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)；通過(guò)這三種寄存器，即可進(jìn)行模擬量、開(kāi)關(guān)量的采集，以及開(kāi)出控制。 PLC的通訊是完全被動(dòng)的半雙工通訊，要實(shí)現(xiàn)PLC數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳，首先要了解三種寄存器讀寫數(shù)據(jù)的幀格式，按照這個(gè)格式通過(guò)上位機(jī)對(duì)它發(fā)讀或?qū)懨睿ㄔ谲浖幸话阌脭?shù)組來(lái)存放該命令報(bào)文），PLC根據(jù)命令的性質(zhì)作出響應(yīng)。歸納起來(lái)只有兩種：寄存器讀和寫命令。其幀格式如下： 讀命令幀格式: 寫命令幀格式： （注：這里的高位指一個(gè)字節(jié)的高半字節(jié)，即高四位；低位指低半字節(jié)，以下同） STX：報(bào)文起始標(biāo)志 EXT：報(bào)文結(jié)束標(biāo)志。 被讀的寄存器的組地址為4位ASCII碼，可從PLC手冊(cè)中查到。一次最多讀出64個(gè)字節(jié)。 通訊開(kāi)始時(shí)，主機(jī)首先向PLC發(fā)查詢代碼ENQ（05H），如果PLC正常接收，則PLC回送確認(rèn)代碼ACK（06H）作為應(yīng)答，表示通訊建立，可以對(duì)PLC進(jìn)行讀、寫命令。如果PLC不能識(shí)別命令，則返回NAK（15H）。應(yīng)當(dāng)注意的是PLC的響應(yīng)有一定的延時(shí)（3秒以內(nèi)），在收到命令后，PLC要在執(zhí)行完下一周期END指令后方才響應(yīng)，因此主機(jī)在軟件上應(yīng)考慮延時(shí)讀數(shù)和三次重發(fā)。 PLC響應(yīng)后的數(shù)據(jù)格式： 校驗(yàn)和的計(jì)算，以D寄存器的讀報(bào)文為例 讀D123寄存器，地址為10F6H,讀4個(gè)字節(jié)： 校驗(yàn)和是報(bào)文內(nèi)CMD和ETX中間（包括CMD和ETX）各字節(jié)之和，上面報(bào)文校驗(yàn)和=30H+31H+30H+46H+36H+30H+34H+03H= 174H，取后兩位74H，即為校驗(yàn)和，用ASCII碼表示就是：37H和34H。 例如D寄存器中的數(shù)據(jù)為D123：1234H ， D124：ABCDH，則PLC響應(yīng)后，向PC發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)文為： 3、軟件 PC機(jī)COM1端口初始化程序（與PLC端口參數(shù)一致） ........ outputb(0x3fb,0x80); /*通訊線控制寄存器控制字，訪問(wèn)波特率除數(shù)鎖存器*/ outpoutb(0x3f8,0x0c); /*除數(shù)鎖存器控制字低位，定波特率*/ outportb(0x3f9,0x00); /*除數(shù)鎖存器控制字高位，定波特率*/ outportb(0x3fb,0x1a); /*通訊線控制寄存器控制字，定數(shù)據(jù)格式*/ outportb(0x3fc,0x03); /*MODEM控制寄存器控制字*/ ...... port_test: outportb(0x3f8,ENQ); do { in=inportb(0x3fd); }while(!in&0x01); in=inportb(0x3f8); if(in==NAK) { printf("Error NAK!\r\n"); goto port_test } if(in!=ACK) {printf("NOT RECEIVED ACK!\r\n"); goto port_test; } ....... 8串口方式的端口初始化程序： ......... stat=sio_reset(); stat=sio_open(port); stat=sio_ioctl(port,B9600,P_EVEN|BIT-7|STOP_1); port_test: stat=sio_putch(port,0x05); in=sio_getch(port); if(in!=0x06) goto port_test .......... 三、結(jié)束語(yǔ) 以上的軟硬件方案已在漫灣電廠壩區(qū)閘門的數(shù)據(jù)采集和控制中得到應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了單臺(tái)工控機(jī)與10余臺(tái)PLC的通訊，并與監(jiān)控系統(tǒng)相連，實(shí)現(xiàn)了壩區(qū)閘門的遠(yuǎn)方監(jiān)視和控制，數(shù)據(jù)通信可靠。