基于VC

基于VC++和MFC的上位机与PLC的通讯系统2008-8-25 10:05:00杨东海翁新华杨汝清供稿摘要：本文介绍了用VC++和MFC开发的上位机和PLC的通讯系统，给出了系统的通讯原理和系统的软件设计方法。

实践证明整个系统运行稳定，实用性和可扩展性强。

关键词：PLC VC++ MFC通讯模式1 概述PLC（Programmable Logic Controller）作为新一代工业控制器，以其高性能价格比在工业测控系统中获得了广泛应用。

随着微电子及控制技术的不断发展，PLC已逐渐成为一种智能型、综合型控制器，由PLC构成的集散控制是现代工业控制的一个重要组成部分。

在众多的小型集散控制系统中，若使用专业工控组态软件，如INTOUCH、FIX等，制作上位机的监控界面，而以专用的PLC通信接口模块以及其厂家推荐的DDE Server作为联系上位机和PLC的桥梁，则成本较高、投资较大。

所以上位机直接与PLC的通讯是一种很好的技术方案。

在Windows环境下开发与工业PLC通讯，可以利用C并借助Windows SDK提供的应用程序接口函数来完成软件的设计，但这样开发的程序很复杂;也可以利用Visual Basic提供的通讯控件来开发串行通讯程序，程序的编制十分简单，但在现实中，许多大的应用系统都是基于VC++平台开发的，VC++是现今最复杂、但也是最强大的一种Windows应用程序开发工程软件。

它在图形处理和数据库管理等方面具有较强的优势，并且用它来实现底层的通讯控制有着更快的效率，使用MFC设计的界面与Visual Basic设计的界面一样简练。

因此我们利用VC++6.0提供的通讯控件MSComm，以MFC来设计界面编制程序，构造与PLC的通讯系统。

系统中的PLC为西门子公司的S7-200系列CPU226型。

2 系统的通讯原理西门子S7-226型PLC是一种模块化结构的小型PLC，具有较高的性能价格比，它带有两个RS485通讯口，而上位机即工控机的串行口是RS232，所以采用西门子公司专用的PC/PPI编程电缆作为上下位机的连接电缆，它实现了RS232和RS485的转换，并且具有隔离抗干扰功能。

整个系统原理图如图1所示。

图1 通讯系统原理CPU226自带的通讯口RS485采用半双工通讯，只需用两根数据线TXD和RXD来发送数据和接收数据，所以通讯中没有硬件握手信号，而只能采用软件握手的通讯方式保持数据传输的同步。

为了保证通讯的安全性，必须对发送的数据帧中加入帧校验码（FCS），采取的方法是：把所发送的数据帧中的数据按照字节进行异或运算后得到的FCS连同数据一起发送。

接收方收到后，进行同样的运算，并把结果与FCS比较，如果两者不相等，则认为传输数据出错。

对于检验到出错的数据采取放弃的措施，并立即发送反馈信号要求发送方重发数据。

因此上位机和PLC发送数据的格式分别为表1和表2所示。

控制命令如请求、应答等信号另有则不必加上校验码。

表1上位机数据格式表2 PLC数据格式3 系统的软件设计3.1系统的控制流程整个通讯由上位机触发开始，首先由上位机发送握手信号，P LC接收到握手信号后，发送回握信号;上位机收到回握信号，则开始发送请求指令，P LC收到指令后发送数据给上位机;上位机收到数据进行校验，出错则要求PLC重发，没有错误则处理输出显示。

下面图2和图3分别就是上位机和PLC的通讯程序流程图。

图2 上位机程序流程图图3 P LC程序流程图3.2 PLC软件设计S7-200系列PLC有两种通讯模式：一种是点对点（PPI）通讯模式，另一种是对用户完全开放的自由口通讯模式（free port mode），PPI模式用于P LC间直接连接的通讯，可以组成网络，自由口模式应用于PLC与计算机间以及PLC间无线通讯等方面。

本通讯系统采用自由口通讯模式。

在通讯之前通过改写S MB30或SMB130来选择通讯模式，设定波特率以及数据长度和校验位。

对于数据发送，采用专用发送指令XMT TABLE, PORT，其中TABLE为发送缓冲区的首地址，首地址中保存要发送的字节数，即数据长度，最大为255，其后的地址中保存要发送的数据，PORT指定用于发送的端口。

对于数据接收，使用接收指令RCV TABLE, PORT，接收指令激活初始化或结束接收信息，通过指定端口（PORT）接收信息并存储于数据缓冲区（TABLE），数据缓冲区的第一个数据指明了接收的字节数。

在西门子PLC编程语言中，共有33个中断事件，其中用于通讯口的中断事件就有6个。

在通讯过程中，我们利用中断来实现发送数据和接收数据的切换，当数据发送完成，会产生发送字符中断事件，在中断程序中切换到接收状态;当接收数据完成，会产生接收信息完成中断事件，在中断程序中切换到发送状态，由于收发切换有一定的间隔，所以必须延时一段时间再发送数据，我们用定时中断来产生延时。

为了产生接收信息完成中断事件，必须要对RCV指令设定结束信息作为判断接收完成的条件，通过向SMB89或S MB189中装入字符来设置，这个字符必须与上位机发送来的结束信息相吻合。

以下是PLC的部分程序：MAIN（主程序）NETWORK 1LD SM0.1MOVB 16#09, SMB30//初始化自由端口，选择9600波特率，8位数据，无校验MOVB 16#A0, S MB87//RCV允许，检测信息结束字符MOVB …@‟, S MB89//设定信息结束字符为…@‟MOVB 10, S MB94//设定最大字符数为10MOVB 5, SMB34 //定时中断0为5msATCH 0,23//接收完成事件连接到中断0ENI//允许全局中断NETWORK 2RCV VB300, 0//接收数据NETWORK 3LD SM0.0MOVB 16,VB200//发送16个字符MOVD 16#4521347E, VD201//以下是实验数据MOVW +9860, VW205MOVD 16#12345678, VD207MOVW +10562, VW211MOVW +8568, VW213MOVB 8, VB215CALL SBR_0INT_0（中断0子程序）NETWORK 1//如果接收到的字符为…K…，则继续接收LDB= VB302, …K…RCV VB300, 0NETWORK 2//如果接收到的字符为…A…、…C…或者…R…，则发送数据LDB= VB302, …A…OB= VB302, …R…OB= VB302, …C…ATCH INT_1, 10//启动定时中断NETWORK 3 //如果接收到的字符为“Z”，则停止延时发送LDB= VB302, …Z…DTCH 10INT_1（中断1子程序）LD SM0.0XMT VB200, 0//发送数据DTCH 10//关定时中断3.3 上位机软件设计系统中上位机的软件部分利用VC++提供的通讯控件MSComm，以MFC为基础编制通讯程序。

MSC omm通讯控件提供了使用RS232开发串行通讯软件的细则，它使用事件驱动或查询方式来解决开发通讯软件中遇到的问题。

事件驱动是一种功能强大的处理问题的方法，对事件发生的跟踪和处理在通讯控件中是用OnComm来实现的，它包括检测和处理通讯错误以及数据的处理显示等。

为了清楚了解现场的工作状态，可以在界面上实时显示摄像机观察到的内容，为此，需要对图像采集卡采集到的图像进行分析处理，这里就不再详述。

图4为通讯界面。

程序设计方法如下：（1）建立项目：启动VC++6.0，利用MFC AppWizard（exe）应用向导建立一个基于对话框的应用程序ScommTest。

图4 通讯界面（2）在项目中插入MSComm控件：选择Project菜单下Add To Project子菜单中的 Component s and Controls…选项，在弹出的对话框中双击Registered ActiveX Controls项，选择Microsoft Com munications Control version 6.0，单击Insert按钮将它插入到Project中来，接受缺省的选项。

（3）在对话框中添加控件：向主对话框中添加通讯控件、按钮、文本框、编辑框和组合框，其中部分属性如表3所示。

表3控件属性表（4）初始化串口：在OnInitDialog（）函数中添加初始化串口参数的代码// TODO: Add extra initialization hereif（m_ctrlComm.GetPortOpen（））m_ctrlComm.SetPortOpen（FALSE）;m_ctrlC omm.SetCommPort（1）; //选择com1if（ !m_ctrlComm.GetPortOpen（））m_ctrlComm.SetPortOpen（TRUE）;//打开串口elseAfxMessageBox（"cannot open serial port"）;m_ctrlComm.SetSettings（"9600,n,8,1"）; //波特率9600，无校验，8个数据位，1个停止位m_ctrlComm.SetInputMode（1）; //1：表示以二进制方式检取数据m_ctrlComm.SetRThreshold（16）; //参数15表示每当串口接收缓冲区中有多于或等于15个字符时将引发一个接收数据的OnComm事件m_ctrlComm.SetInputLen（0）; //设置当前接收区数据长度为0m_ctrlComm.GetInput（）;//先预读缓冲区以清除残留数据（5）编写帧校验函数：首先在CSCommTestDlg类中加入公共成员函数说明BYTE PLCData[30];//定义输入数据存储区Void verfun（BYTE vdata[],int n）;//定义校验函数然后写帧校验函数：void CSCommTestDlg::verfun（BYTE vdata[],int n）｛int i;BYTE sum=vdata[0];for（i=1;i<=n-2;i++）sum︿=vdata[i];//计算校验码vdata[n]=sum;//保存帧校验码｝（6）为通讯控件IDC_MSComm1添加OnComm消息处理函数OnComm（）void CSCommTestDlg::OnComm（）｛VARIANT variant_inp;COleSafeArray safearray_inp;LONG len,k;BYTE rxdata[2048]; //设置BYTE数组（8位无符号整数）CString strtemp;if（m_ctrlComm.GetCommEvent（）==2） //事件值为2表示接收缓冲区内有字符｛variant_inp=m_ctrlComm.GetInput（）;//读缓冲区safearray_inp=variant_inp; //VARIANT型变量转换为ColeSafeArray型变量len=safearray_inp.GetOneDimSize（）; //得到有效数据长度for（k=0;ksafearray_inp.GetElement（&k,rxdata+k）;//转换为BYTE型数组for（k=0;k｛PLCData[k]=rxdata[k];｝verfun（PLCData,16）;//计算校验码if（PLCData[15]==PLCData[16]）｛ //接收数据正确发送确认信号m_ctrlComm.SetOutput（COleVariant（“K@”））;//可以在下面自行加上对数据的处理if（!m_quit）//如果没有结束信号则续传数据m_ctrlComm.SetOutput（COleVariant（“C@”））;elsem_ctrlComm.SetOutput（COleVariant（“Z@”））;｝else //接收数据出错要求重发数据m_ctrlComm.SetOutput（COleVariant（“R@”））;（7）为按钮IDC_BUTTON_START和IDC_BUTTON_QUIT添加消息处理函数OnButtonStart（）和OnButtonQuit（）void CSCommTestDlg::OnButtonQuit（）｛m_quit=TRUE;｝void CSCommTestDlg::OnButtonStart（）｛m_quit=FALSE;m_ctrlComm.SetOutput（COleVariant（"A@"））;//发送请求信号｝4 结束语本文运用VC++和MFC开发了计算机与PLC的通讯系统，充分利用计算机和PLC本身的资源实现了上位机对PLC的实时监控，可以有效地对作业工具进行监控和管理。