摘 要： 可編程控制器與上位計算機組成的集散控制系統(tǒng)越來越廣泛應用于生產過程自動化領域。本文介紹了OMRON PLC的網絡硬件組成及特點;通信模式;通信程序。 關鍵詞：OMRON PLC 網絡 通信 1、 引言 　　近年來，PLC的網絡應用日益廣泛，組成更高級的集散控制系統(tǒng)甚至整個工廠的自動化，已成為工業(yè)現代化的趨勢，實現遠程連接和通信成為了PLC的基本性能之一。而PLC網絡結構復雜，技術難度大，投資較高，給用戶在開發(fā)應用造成了一定的困難。OMRON公司的PLC較早投入我國市場，在我國工控領域應用較為廣泛，掌握其PLC的網絡技術和通信方法，對進一步推廣PLC的應用，提高工廠自動化水平具有較大的現實意義。 2、 OMRON PLC網絡 　　OMRON PLC的網絡分為三層：Ethernet網、Controller Link控制器網、Compo BUS/D與Compo BUS/S元器件網，其三層網絡控制平臺如圖1所示。 [align=center] 圖1 OMRON PLC三層網絡[/align] 　　2.1 Ethernet網 　　Ethernet網絡即所說的以太網，它是工廠自動化領域用于信息管理層上的網絡，它的通信速率高，可達100M bps，以太網模塊使PLC可以作為工廠局域網的一個節(jié)點，網絡上的任何一臺計算機都可以實現對它的控制。在OMRON的PLC中，中型機以上的PLC才能上以太網，通常有三種機型，CS1系列、CV系列、和C200H系列。在CS1系列和CV系列上分別直接裝Ethernet單元CS1W-ETN01/11、CV500-ETN01，而在C200Hα上除了必須安裝PC卡單元（C200HW-PCS01）外，還必須配置通信板（C200HW-COM01/04）,并用總線單元將PC卡單元與通信板連接起來。OMRON PLC的Ethernet網具有以下功能： 　　遠程編程和監(jiān)控：在連接到Ethernet網絡的計算機上運行CX-Programmer可以對所有連接的Ethernet網絡上的PLC進行編程和監(jiān)控。 　　FINS信息服務：在PLC之間和PLC與計算機之間發(fā)送FINS信息，使用Ethernet Fins Gateway能夠不必編寫FINS指令程序而直接管理信息。 　　Socket服務：由Windows提供一組函數，允許用戶程序直接調用及使用TCP和UDP協(xié)議，在Ethernet網上進行數據傳輸。 　　FTP服務：使用FTP在CPU單元的存儲卡和計算機存儲器之間傳送文件。 　　Email服務：當在出錯或在預定的時間內，一個標志變?yōu)镺N，此時從PLC向上位機發(fā)送電子郵件。 　　網絡間通信：處在網絡上的不同節(jié)點可以通過網關通信，通過FINS指令可實現跨網絡的連接。PLC通過使SEND、RECV、CMND指令跨網并與其它PLC進行通信，網間通信限制在三級網絡內進行。OMRON PLC的Ethernet網的主要技術指標如表1所示。 　　表1 Ethernet網的主要技術指標 　　2.2 Controller Link 控制器網 　　Controller Link 控制器網能夠在工廠現場以一種全功能的FA網絡形式連接PLC，Controller Link 是一種令牌總線網，可以在OMRON的CS1/CV/C200HX系列PLC和計算機之間方便靈活地發(fā)送和接收大容量的數據包，它支持能共享數據的數據鏈接和在需要時發(fā)送和接收數據的信息服務，數據鏈接區(qū)域能自由設置以建立靈活的數據鏈接系統(tǒng)。Controller Link 網具有以下功能： 　　數據鏈接：在PLC之間以及PLC和上位計算機之間，能夠柔性的創(chuàng)建大容量數據鏈接，使用Controller Link FinsGateway 能夠在應用層上管理數據鏈接，無需梯形圖。I / O、鏈接區(qū)、數據存儲器區(qū)和擴展數據存儲器區(qū)均可作為發(fā)送或接收區(qū)。 　　遠程編程和監(jiān)控：通過與RS-232C鏈接，Controller Link 網絡上能夠使用CX-Programmer進行編程和監(jiān)控PLC。 　　FINS通信服務：在PLC和上位計算機之間實現大容量數據傳送，Controller Link FinsGateway 能夠在應用層上管理數據鏈接，而不必編寫FINS指令程序。 　　信息服務：可以對特定節(jié)點進行讀寫數據、改變操作模式等操作，通過在程序中執(zhí)行SEND / RECV指令發(fā)送和接收數據，通過CMND指令發(fā)送FINS命令執(zhí)行讀寫操作。 　　ESA功能：實時監(jiān)控網絡的狀態(tài)，當網絡上產生錯誤時，EAS可記錄和顯示錯誤發(fā)生的時間和錯誤信息。Controller Link 控制器網的主要技術指標如表2所示。 　　表2 Controller Link 控制器網的主要技術指標 　　2.3 Compo BUS/D網絡 　　Compo BUS/ D是OMRON的一種開放、多主控的設備網，開放性是其特色，采用Device Net 的通信協(xié)議。其它廠家的設備，只要符合 Device Net的標準，就可以接入其中，是一種控制功能齊全、配置靈活、實現方便的分散控制網絡。Compo BUS/D的主要功能有： 　　遠程I / O通信：無需編寫特殊的程序，裝有主單元PLC的CPU可以直接讀寫I / O，從單元的I / O點現實遠程控制。 　　信息通信：安裝主單元的PLC在CPU單元里執(zhí)行特殊指令（SEND 、RECV、CMND和IOWR）可以向其它主單元、從單元、甚至其它公司的設備讀寫信息，控制它們的運行。Compo BUS/D的通信標準如表3。 　　表3 Compo BUS/D的通信標準 　　2.4 Compo BUS/S 網絡 　　Compo BUS/S 網絡是一種主從式總線結構的控制網絡，它的響應速度快，實時性強，實現簡便，可以對遠程的I/O實現分散控制。該系統(tǒng)由一臺PLC（CS1、CQM1H、C200Hα）帶Compo BUS/S主站模塊或一臺SRM1主控單元作為主站，一個主單元最多可帶32個遠程從站單元，控制256個輸入輸出點。接16臺從站單元、128點輸入輸出點時可達到0.5ms的高速通信。Compo BUS/S通信系統(tǒng)具有以下特點： 　　主干線遠距離通信：新增了遠距離通信模式，允許主干線的通信距離達到500m。 　　豐富的主站和從站單元：有C200HW-SRM21-V1、CQM1-SRM21-V1、SRM-C0-V2主站單元和SRT2系列的從站單元，支持高速通信和遠距離通信。 　　高速通信：在高速通信方式下，接16臺從站單元，128點控制時，可實現0.5ms的快速通信。 　　配線簡單：主單元和從站單元間、從單元和從單元間可用4線制電纜連接，其中2根為信號線，2根為電源線，從而大幅度減少了配線。Compo BUS/S通信參數如表4所示。 　　表4 Compo BUS/S通信參數 3、 PLC與上位計算機之間的通信 　　在計算機與PLC構成的集散控制系統(tǒng)中，多數是由一臺計算機與數臺PLC形成1：N的通信模式。該模式系統(tǒng)中PLC負責現場高速數據采集、實現邏輯、定時、計數、PID調節(jié)等控制任務并通過串行通信口向上位計算機傳送PLC工作狀態(tài)及有關數據，從而實現計算機對控制系統(tǒng)的管理。PLC與上位計算機之間通信的準確、可靠、高效率是集散控制系統(tǒng)的關鍵所在。 　　3.1 PLC與上位機的鏈接方式 　　PLC與上位計算機形成1：N通信模式有兩種連接方式： [align=center] 方式一[/align] [align=center] 方式二[/align] 　　方式一較少使用連接適配器，也不用信號轉換，但若中間某一臺PLC出故障，其后的PLC將無法與上位機通信;方式二使用了信號轉換模塊，當某一臺PLC出故障不影響其它PLC通信。 　　3.2 PLC與上位機的通信過程 　　通信開始先由上位機依次向網內的PLC發(fā)出一串測試幀命令，PLC接到上位機的完整幀后，首先判斷是不是自己的代號，若不是就不予理睬，若是則發(fā)送回答信號。上位機接到回答信號后，與發(fā)送測試數據比較，若兩者無誤，發(fā)出可以進行數據通信的信號，轉入正常的數據通信。上位機與PLC實施鏈接通信，上位機具有優(yōu)先發(fā)送權，每發(fā)送完一幀發(fā)送權就在上位機與PLC之間輪換。當收到結束符或分界符時，發(fā)送權從發(fā)送單元傳給接收單元。其幀發(fā)送與接收如圖3.2所示。 [align=center] 圖3.2 上位機與PLC間的幀發(fā)送與接收[/align] 　　上位機發(fā)出命令格式和PLC響應格式如下圖： 　　@： 幀開始標志 　　節(jié)點號：通信網絡中每一臺PLC被分配給的唯一番號 　　標題號：該幀的通信命令碼 　　結束碼：返回命令的完成狀態(tài) 　　正 文：設置命令參數 　　FCS： 幀校驗順序代碼 　　結束符：命令結束 　　通信參數設置為：波特率9600bps，數據格式由DM0902/DM1920的第00-07位和DM0921/DM1921共同設定，默認方式時DM0902/DM1920的第00-07位的值為00000000，此時DM0921/DM1921區(qū)不起作用。每條指令都以標識號（Unit Number）和操作碼/頭（Header）開始，以校驗碼（FCS）和結束標志（Terminator）結束。 　　幀發(fā)送時，FCS置于結束符前以檢查是否發(fā)生數據錯誤。FCS是轉換成2個ASCⅡ字符的8位數據，這個8位數據對幀開始的數據直到此幀正文結束的數據進行“異或”運算的結果。FCS檢查程序如下： 　　400 ＊FCSCHECK 　　410 L=LEN（RESPONSE$）’ 　　420 Q = 0:FCSCK $ = “ ” 　　430 A$ = RIGHT $ （RESPONSE $ ,1） 　　440 PRINT RESPONSE $ , AS, L 　　450 IF A $ = “＊” THEN LENGS = LEN（RESPONSE $） -3 　　ELSE LENGS = LEN（RESPONSE $） -2 　　460 FCSP $ = MID（RESPONSE $, LENGS+1,2）’ 　　470 FOR I = 1 TO LENGS’ 　　480 Q = ASC （MID $ （RESPONSE $,I,1）） XOR Q 　　490 NEXT I 　　500 FCSD $ =HEX $ （Q） 　　510 IF LEN （FCSD $） =1,THEN, FCSD $ =”0”+FCSD $’ 　　520 IF FCSS $ < >FCSP $ , THEN FCSCK $ = “ERR” 　　530 PRINT “FCSD $ =” ; FCSD $ , “FCSP $ =” ; FCSP $ , “FCSCK $ =”; FCSCK $ 　　540 RETURN 　　幀發(fā)送檢查格式如圖3.4所示。 [align=center] 圖3.4 幀發(fā)送檢查[/align] 　　3.3 PLC與上位計算機通信程序 　　上位機通信軟件是用VB開發(fā)的。VB具有強大的圖形顯示功能，可以容易開發(fā)出界面良好的圖形用戶界面，同時VB還提供了串行端口控件 MSCOMM，程序員在利用該控件時，只需設置、監(jiān)視其屬性和事件，即可完成對串口初始化和數據的傳輸工作。通信程序如下： 　　Sub forml load （ ） 　　Mscomml. Comport = 1 　　Mscomml. Settings = “9600,n,8,1” 　　End sub 　　Sub commandl click 　　Mscomml. Inputlen = 0 　　If mscomml. Portopen = false then 　　Mscomml. Portopen = true 　　End if 　　For I = 1 to N ;N為網絡系統(tǒng)中的PLC個數 　　If i<10 then 　　S $ = “@” + “0” +str $ （i） + “ts” + “abcd” 　　Else 　　S $ = “@” + str $ （i） + “ts” + “abcd”;abcd 為測試字符 　　Endif 　　……; 　　Mscomml. Lutprt =sedate $ 　　Timer 1 on = false 　　Timer l. Enable = true 　　Do until （mscomml.inbuffercount < > 0） 　　Or （timer 1 on = true ） 　　Domy = doevents（ ） 　　Loop 　　Timer 1.enable = false 　　…… 　　Redata,$ = msconmml. Input 　　If rdata $ = sedate $ 　　…… ; 轉入正常通信數據處理 　　Else 　　Labell. Cation = str $ （ i ） + “測試通信失敗，檢查線睡后再測試” 　　Endif 　　Endsub 4、 結束語 　　OMRON PLC已廣泛應用于工業(yè)過程控制，隨著網絡技術的不斷提高和推廣，PLC的控制能力和控制范圍從設備級的控制發(fā)展到生產線級的控制乃至工廠級的控制。大力推廣PLC的網絡技術，必將加快我國工業(yè)企業(yè)向自動化、智能化發(fā)展的步伐。 參考文獻 　　[1] 鄭晟《現代可編程控制器原理與應用》科學出版社 2002 　　[2] 宋伯生《可編程控制器》中國勞動出版社 1999 　　[3] 源江科技《VB編程技巧》上?？茖W普及出版社 2002 　　[4] OMRON CQM《編程手冊》2002 　　[5] OMRON CQM《操作手冊》2002