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第２７卷第４期
２００５－０４
制造业自动化
收稿日期：２００４－１０－１３作者简介：宋万清（１９６２－ ）， 男， 博士生， 副教授， 研究方向为智能控制， 故障诊断， 现场总线。 Ｌａｂｖｉｅｗ实现ＰＣ与ＰＬＣ实时监控 宋万清， 杨建国
（ 东华大学 机械学院 ， 上海 ２０００５１）
摘
要：以ＯＭＲＯＮ Ｃ２００ＨＥ可编程控制器为例，用Ｌａｂｖｉｅｗ实现ＰＣ与ＰＬＣ的实时监控功能： ＰＣ 机读取ＰＬＣ的ＤＭ区连续通道数据； ＰＣ机将ＰＬＣ设置为“ＭＯＮＩＴＯＲ”状态，对ＩＲ区通道 写入数据，然后ＰＬＣ设置为“ＲＵＮ”状态。还介绍了ＦＣＳ校验码的实施。
关键词： 串行通讯； ＲＳ－２３２Ｃ协议； ＰＬＣ； ＬａｂＶＩＥＷ； ＦＣＳ校验码中图分类号：ＴＰ２７３文献标识码：Ｂ 文章编号：１００９－０１３４（２００５）０４－００６０－０３ ０ 引言
随着ＰＬＣ网络通讯功能的不断增强，ＰＬＣ与ＰＣ
组成的集散控制系统被广泛应用。Ｌａｂｖｉｅｗ把复杂、烦琐、费时的语言编程简化成为菜单或图标提示的选择功能（图形），不仅具有强大的虚拟仪表功能，还具有丰富的图形界面模块、数值分析、数字信号处理。在工业自动化生产线上用Ｌａｂｖｉｅｗ实施在线监控，不仅能够达到智能的人机界面、智能化控制，而且便于现场技术人员对控制系统软件的二次开发。本文以全自动供水系统为背景，介绍了用Ｌａｂｖｉｅｗ实施在线监控。 微计算机信息
１ ＰＣ与ＰＬＣ的通讯方式
１．１ 硬件连接［１］
ＰＣ与ＰＬＣ之间遵循ＲＳ－２３２Ｃ协议。Ｃ２００Ｈ系列ＰＬＣ有Ｃ２００Ｈ－ＬＫ２０１ ２５针串口和ＣＯＭ１ ９针串
ＲＳ－２３２Ｃ接口（又称 ＥＩＡ ＲＳ－２３２Ｃ）是目前最
常用的一种串行通讯接口，其中ＥＩＡ代表美国电子工业协会，ＲＳ代表“推荐标准”，“２３２”是标识号，“Ｃ”代表ＲＳ－２３２的最新一次修改。其特点是ＰＬＣ每接收来制ＰＣ的一个命令帧，就自动向ＰＣ回送一应答帧命令，其命令帧格式为： 应答帧格式为：
设备的代码。ＬＫ２０１模块可以通过ＳＷ１进行设置， ＣＯＭ１模块在ＤＭ６６４８，ＤＭ６６５３中设置。最多设置３２，所以一台ＰＣ最多向３２个ＰＬＣ通讯。
识别码和正文取决于上位机命令。结束码为００表示正常结束，１３表示ＦＣＳ错误，１４表示格式错误，１５表示入口码数据错误，１８表示帧长度错误，Ａ３表示传输数据时因ＦＣＳ错误引起终止，Ａ８表示传输数据时因帧长度错误引起终止。１．３ ＰＣ与ＰＬＣ实时监控的通讯功能
上位机与ＰＬＣ组成的实时监控系统，串行通讯
①连续循环扫描ＰＣ与ＰＬＣ之间的发送、接受命令状态，使用Ｌａｂｖｉｅｗ的Ｗｈｉｌｅ循环即可，以下不在论述；②上位机在线读ＰＬＣ的ＤＭ区连续通 道数据；③上位机向ＰＬＣ的ＩＲ数据存储单元发送命令而不影响ＰＬＣ正在控制运行的现场设备。
２ ＰＣ从ＰＬＣ的ＤＭ区读取数据［４］
制造业自动化
若命令帧为 “＠００ＲＤ０００００００４５２＊ ”，表示上位机连续读取ＤＭ００００至ＤＭ０００３的４个通道内容，５２为程序算出的ＦＣＳ。ＤＭ００００通道的数据以十六进制形式放在应答帧中第８位至第１２位，ＤＭ０００１通道的数据是第１３位至１６位，ＤＭ０００２通道的数据是第１７位至２０位，ＤＭ０００３通道的数据是第２１位至２４位，每个通道的数据占四位。对ＰＬＣ数据的读取只能以“通道”的形式，而不能以“位”的形式。
ＰＬＣ；③处理ＰＬＣ串口自动返回的应答帧，判断ＰＬＣ是否正常执行ＰＣ机命令帧。若正常，从响应帧中提取ＰＬＣ 指定通道的数据到ＰＣ并在界面以十进制显
图２ 串口通讯．ＶＩ图标／连接端口
图３ 串口通讯．ＶＩ前面板
利用“串口设置节点”设置好串口后，在输入控件“命令字符串”中输入需要进行ＦＣＳ校验的字符串，经过ＦＣＳ校验后利用“字符串合并节点”按照“命令字符串”、“ＦＣＳ校验码”、“＊”、“回车”的顺序将所有字符打包在一起，成为命令帧，在输出控件“命令帧”中显示，并利用“串口写节点”发送到ＰＬＣ，程序如图４所示。
灵敏度特异度图４ 串口通讯．ＶＩ框图程序
图５ 串口通讯．ＶＩ框图程序
ＰＣ 读出应答帧后，先利用“字符串提取节点”将应答帧中的第６、７位“结束码”字符提取出来，判断是否等于“００”，若相等再分别将应答帧中的第８至第１１位、第２０至２３位的ＤＭ通道内容提取出来，利用“十六进制字符串转换成十进制数节点”分别将它们转换成十进制数后，再进行工程转换为有效量程，保留俩位小数，以便在人机界面显示。最后在输出控件“水位值”和“频率值”中显示。如果结束码不等于“００”，则前面板上的灯“错误”亮，表示通讯命令未能正常执行，程序如图６。
图６ 串口通讯．ＶＩ框图程序
例如，ＰＣ读取ＤＭ区中ＤＭ００１０～ＤＭ００１３通
图７ 读取液位值的框图程序
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３ 上位机向ＰＬＣ的ＩＲ区通道写数据
ＰＬＣ在“ＲＵＮ”状态时是不能写入数据，所以ＰＣ向ＰＬＣ写数据比读数据要复杂。分三步：①ＰＬＣ的在线运行方式设置为“ＭＯＮＩＴＯＲ”或“ＰＲＯＧＲＡＭ”状态；②写数据；③再设置回原来的“ＲＵＮ”状态。当然，这个过程程序是在瞬间完成的。３．１ ＰＣ设置ＰＬＣ运行状态
命令帧格式：
识别码为ＳＣ，表示根据命令帧中
“正文”设置
ＰＬＣ杨武事件
的运行方式：００表示ＰＲＯＧＲＡＭ
方式；０２表示ＭＯＮＩＴＯＲ方式；０３表示ＲＵＮ方式。
应答帧格式：
例如命令帧为“＠００ＳＣ０２５２＊”，表示不管ＰＬＣ现在为何种运行方式，ＰＣ将ＰＬＣ设置为“ＭＯＮＩＴＯＲ”，程序如图８、９、１０、１１所示。
图８ ＭＯＮＩＴＯＲ．ＶＩ的图标／连接端口
图９ ＭＯＮＩＴＯＲ．ＶＩ的前面板
图１０ ＭＯＮＩＴＯＲ．ＶＩ的框图程序图１１ ＭＯＮＩＴＯＲ．ＶＩ的框图程序
在这个程序中由于命令帧是确定的，即作ＦＣＳ校验的字符串是“＠００ＳＣ０２”，所以不需要每次在前面板上输入，也就不需要输入控件“命令字符串”。此外又在前面板上添加了一个输出控件“错误”指示
灯，若上位计算机发送命令帧后，ＰＬＣ发送的应答帧“结束码”不等于“００”时，则“错误”指示灯亮。
３．２ 向ＰＬＣ的ＩＲ区写数据
识别码为ＷＲ， 从指定通道开始一个通道接一个通道地把数据写入ＩＲ区。由于ＳＲ区和输入继电器区是只能读不能写，因此“ＷＲ”能写的通道是０００～０２９通道中除了Ｉ／Ｏ登记表中登记的、用作输入的通道和０３０～２５０通道。
命令帧格式：
示ＰＣ将十六进制数“５”写到ＰＬＣ的ＩＲ区的２００通道，将“６”写到２０１通道，将“７”写到２０２通道。
ＷＲＩＴＥ．ＶＩ的图标／连接端口和前面板与图８、图９相同。与图１０、图１１不同的是程序多了一个输入控件“命令字符串”，从前面板上输入命令，就可以对ＰＬＣ的ＩＲ区中可设置数据的通道写数据。本文程序中ＦＣＳ校验子程序只能对最多１３位的命令字符串进行校验，所以一次也就只能够对一个通道写数据，图１２ ＭＯＮＩＴＯＲ．ＶＩ的框图程序
图１３ ＭＯＮＩＴＯＲ．ＶＩ的框图程序
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一次采样中断周期的０．２％左右，最坏情况下（状态切换）占用５％，但最坏情况出现的频率极低，并且在这种情况下，计算任务未开始或者已完成，运动控制的其它任务没有调度，所以也满足对该模块的时间花费要求。
在上述测试条件下综合考虑多轴控制，实现１０轴控制开销（不计联动控制计算）占用运算资源小于５０％。因此，可以证明该模型可以满足数控加工的实时要求且具有高度模块化、易于扩展的特性。
５ 结论
在开放式控制器软件体系结构的研究中，我们尝试采用面向对象的软件方法建立整个系统的模型，并且在实际的控制器硬件平台上进行了验证。经过研究实践，我们认为采用面向对象建模的手段是可以建立符合开放性要求（模块化、可扩展、具有互易操作性）的控制器算法模型的。当然上述模型方法的实现同时需要软件工程手段才能充分保证其性能上的要求。
追求控制器的开放化是国际控制器领域技术发
展的重要趋势。为了提高企业核心竞争力，实现技术的追赶和超越，我们将继续和高校、科研院所以及行业伙伴等一道，继续这方面的深入研究，推动我国控制器技术的发展和产业升级。参考文献：
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遇［Ｊ］．机械工人，２００４（９）：２９－３１．
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３．３ 将ＰＬＣ设置为ＲＵＮ
这个程序与图４－４结构一样，差别在于将图４－４命令字符串为＠００ＳＣ０２改为命令字符串为＠００ＳＣ０３即可实现将ＰＬＣ设置为ＲＵＮ。
４ ＦＣＳ校验码
ＦＣＳ校验码是ＰＣ发命令帧的一部分，所以首先编写程序，计算出命令帧中的ＦＣＳ校验码，如图１４
图１４ ＦＣＳ校验．ＶＩ的框图板
ＦＣＳ校验是对ＲＳ－２３２Ｃ协议从起净“＠”到正
蝶形胶布文最后一位之间的所有字符作“异或”运算。用“Ｓｔｒｉｎｇ”是字符串输入控件，输入命令帧中ＦＣＳ校验码之前的每一个字符，转换成ＡＳＣⅡ码的数组后，将数组的每一个元素分别提取出来，第一位与
第二位作“异或”后，所得结果与第三位作“异或”，依次类推，再将最终的“异或”结果转换成２位的十六进制字符，在“ｈｅｘ ｉｎｔｅｇｅｒ ｓｔｒｉｎｇ”中输出显示。
此ＦＣＳ校验程序对１３位的字符串进行运算，可以满足读ＰＬＣ数据区或写数据时命令帧的ＦＣＳ码。若需对多个连续的ＰＬＣ通道写数据，只要再插入相应位数的提取数组元素作“异或”运算的功能就可以了。
５ 结束语
本文是以全自动控制供水监控系统而设计，有关ＰＣ与ＰＬＣ之间数据传送过程中，进制的转换、工程单位的转换、人机界面没有论述，但Ｌａｂｖｉｅｗ程序中包含了这些内容。参考文献：
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