PLC与PC机之间的串行通信

P LC与PC机之间的串行通信

陈　岚　颜锦茹　江西工业贸易职业技术学院　江西南昌　330100

【摘　要】P LC与PC机之间主要采用串行通信方式,在满足通信条件的前提下,分析串行通信的硬件设计和软件构思,提出串行通信的接口设计方案和串行通信实施的工程要点。

【关键词】P LC与PC机　串行通信

随着P LC技术的快速发展,P LC与PC机之间的通信已经在工业自动化控制领域得到广泛应用,并给用户带来了各种控制功能,例如:工艺流程图显示、动态数据画面显示、报表显示、信号传送与控制等功能,使得P LC控制具备了良好的人机界面以及先进的控制技术。由于P LC与PC间的串行通讯方式具有使用线路少、成本低、简单易用,特别是在远程传输时,避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。 一、串行通信简介

计算机通信是指不同设备通过线路互相交换编码数据,其主要目的在于将数据从某端传送到另一端,实现信息的交换。通信方式有并行和串行两种方式,由于并行传输方式在数据电压传送的过程中容易衰减互扰,并且线路工程费用较高,而串行通信方式则能很好的解决这些问题,因此,在工业应用中绝大多数使用串行通信方式。

二、P LC与PC机进行串行通信的条件

带异步通信适配器的PC与P LC只有满足以下条件才能互联通信:①异步通信接口的P LC才能与带有异步通信适配器的PC机互联,并要求双方采用的总线标准一致,否则要通过“总线标准变换单元”变换之后才能互联。②双方的初始化,使波特率、数据位数、停止位数、奇偶校验都相同。③要对P LC的通信协议分析清楚,严格按照协议规定及帧格式编写PC机的通信程序,P LC中配有通信机制,一般不需要用户编写。

三、P LC与PC机之间串行通信的实现

1.硬件连接。PC与P LC之间不能直接连接,P LC必须通过PC/ PP I电缆与单片机进行串行通信。其通信方式有RS232、RS485、RS422等多种方式,如果设备是采用RS232方式通讯,那么在一个串口下面只能挂接一个设备,如果采用RS485或者RS422的方式通讯,那么可以使用多个设备构成一个网络,为了识别各个不同设备,给每一个设备加一个标志,一般把这个标志称作设备地址,此时,总线上的设备分为主设备和从设备两类,在工作时,主设备在工作时会根据需要向从设备发送请求帧,请求一些数据或者是发送一条命令,在发完请求帧后主设备需等待,否则它会认为本次通讯失败,然后按照一定的逻辑判断是应该重发请求还是放弃,从设备一直在监听通讯线路上的数据,并对这些数据进行分析,当收到对自己的请求时,会发送一个相应的应答帧。图1表示了PC与P LC的通信过程,其中MAX232为电平转换芯片,实现TT L与RS-232之间的转换。

2.P LC通信协议。在PC机中必须根据互联的P LC的通信协议来编写通信程序,在此,我们介绍P LC的通信协议。

1.数据格式,P LC采用异步格式,由1位起始位、7位数据位、1位偶校验位和1位停止位组成,波特率为9600bp s,字符为AS C II码。

2.P LC有4个通信命令,它们是读命令、写命令、强制通命令、强制断命令。

3.通信控制字符,P LC一般采用面向字符的传输规程,用到5个通信控制字符,如下表所示。

控制字符AS C II代码功能

E NQ05H计算机发出请求

ACK06H P LC对E NQ的确认回答

NAK15H P LC对E NQ的否认回答

ST X02H信息帧开始标记

ET X03H信息帧结束标记 4.传输过程,PC与P LC之间采用应答方式通信,传输出错,则组织重发。而P LC则根据PC机的命令,在每个循环扫描结束处的E ND 语句后组织自动应答,无需用户在P LC一方编写程序。

四、P LC与PC机之间串行通信接口设计

1.通常来说,一个厂家的同系列的P LC产品,通讯协议一般是一样的。区别只是在于其中一些寄存器的大小不同。

2.而对不同厂家的P LC设备,可以将通讯过程和协议方式进行抽象,提取它们的共同点和变化点,封装和隐藏数据交换过程中的细节,达到通用的目的。通过封装格式,规范代码,统一接口,提高驱动开发效率,降低驱动开发的难度。提高代码的重用性,增强驱动的稳定性,减少设计中容易出现的错误。

3.封装的数据和操作包括:隐藏一次数据采集中的底层通讯过程(某些设备完成一次采集需要一次以上的收发过程,如西门子S7200);封装针对采集点分散的动态采集算法;对驱动的开发人员来说,需要关注的接口仅有以下部分:定义设备本身的属性;如地址、实时采集的时间要求等;定义设备的读写操作属性;如通道数量等;通用设计仅提供跟设备协议相关的组包和解包接口,实现过程将由开发人员完成。

五、P LC与PC机串行通信工程实施要点

1.保证通信协议一致,所有联机的子机接口设备波特率及通信格式需与主机相同,合理分配各从机地址,避免地址冲突。

2.合理布线,减少外界干扰对通信的影响,提高通信可靠性。可遵循以下两条原则:远离电源线、变频器等干扰源;当网线不能与电源线等干扰源避开时,应与电源线垂直,不能平行,并采用质量高的双绞线走线。

3.一般来说,提高通信波特率能够提高通信效率,但并非一味提高就肯定好,传送速率的提高同时也加大了传送代码出错的概率,使传送质量下降,特别是在工业控制场合,外界干扰比较大的情况下,有时应适当降低传送速率,反而可以得到更好的传送效率。

4.正确编译通信程序。P LC通信程序的编译在实现串行通信中是非常关键的一步,一个合理的通信程序能够提高通信效率,而不完善的通信程序则会导致通信效率下降,甚至通信失败,使P LC出现运行错误。

六、结语

随着P LC与PC机在自动控制领域的不断发展,它们之间的串行通信在工业控制工程中有重要意义,通过完美的人机界面、完善的数据通信合作,大大提高了各设备之间的协调运行、控制效率以及控制规模,P LC与PC机之间串行通信技术的发展与完善将在工业控制领域发挥越来越大的作用

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参考文献:

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