基于三菱FX系列PLC和组态王转辙机监控系统

2018-08-15 14:12:14 组态王
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基于三菱 FX 系列 PL C 和组态王 转 辙 机 监 控 系 统 敬 伟,高 丽,王 鹏,兀 伟 (西安工业大学 电信 学院,西安 710032 ) 摘要 :该文在介绍三菱 FX 系列的可编程控制器及上位机监控软件“组态王”软件的基础上,根 据转辙机测试 台微机监控 系统的要求,提 出一种用 V B6.0 实现组 态王软件 实时监控三菱 FX 系列 PLC 的方 法。 关键词 :组态王 ;可编程控制器;动 态数据交换 中图分类号 :TN915.04  文献标志码 :A  文章编号 :1000 —0682(2009)03 —0061 —03 T h e co n tro l sy ste m o f p o in t sw itch b ased on M itsub ishi F X series P L C and K ingview softw are JIN G W e i,G A O L i,W A N G P eng ,W U W ei (College  Electronic Information Engineering,Xi an z h,l0  University ,Xi 0n 710032,China) A b stract :A ccord ing to requirem ent of the control system of point sw itch ,one m ethod of the K in g— view softw are system of real tim e control of PL C b y V B 6 .0 is brough t forw ard ,b ased on introduction of PL C of F X series of M itsubishi an d K ingview softw are. K ey w ords:K ingview ;program m able logic control(PLC );dynam ic data exchange(D DE ) 0 引言 工业 自动化通用组态软件 一组态王软件系统与 最终工程人员使用的具体的 PLC 或现场部件无关。 对于不同的硬件设施 ,只需为组态王配置相应 的通 信驱动程序即可。组态王支持的硬件设备包括:可 编程控制器 (PLC )、智能模块 、板卡 、智能仪表 、变频 器等等。 PLC 以卓越 的可靠性和方便的可编程性广泛应 用于工业控制领域¨j。实现 Pc 机和 PLC 通信 的 目 的是为了向用户提供诸如工艺流程图显示 、动态数 据画面显示 、报 表显示 、窗 口技术 等 多种功 能 ,为 PLC 提供 良好 的人机界面 。 工程采用三菱公司的 FX 系列 中的 FX 2N 可编 程控制器 J,及上位工控机组 成控制 系统 。上位机 监控软件采用北 京亚控 科技发 展有 限公司 的 6.5 收稿 日期 :2008 —07 —03 基金项目:陕西省教育厅专项科研计划资助项目(06JK273) 作者简介 :敬 伟 (1977 ),女 ,重庆人 ,西北 工业 大学在 职博 士 生,西安工业大学电信学院讲师 ,主要研究方向为数字图像处理及智 能仪表 。 “组态王”组态软件 ,实现对转辙机测试 台的过程监 控及数据处理。 1  系统简介 转辙机是铁路上常见的用于控制火车前进方向 的设备。转辙机活动杆的伸出或者缩回决定火车不 同的前进方向。 转辙机实时监控系统以组态王为主要运行画面, 首先在组态王界面上对被监控系统的参数进行设置 , 然后起动被测 的转辙机测试台,在组态王的界面上可 以动态显示下位机的运行状态以及完成对多种 电动 直流转辙机各项 电器性能指标 的测试 ,如工作电流 、 工作电压 、摩擦 电流 (故障电流)、转换力及转换 时间 (动作时间)等。由于组态王只提供这类三菱可编程 控制器PLC 的驱动程序,没有提供其通信协议,因此, 在功能并不很强大的组态王 内部直接开发可编程控 制器 PLC 的通信协议是有较大难度的。一般采用的 方法是:利用 Visual Basic 提供的串行通信功能 l4 J, 实现与可编程控制器 PLC 之间的通信,再利用 VB 的 DD E 功能完成组态王与 V isual Basic 之间的动态数据 交换。这样就把从可编程控制器 PLC 采集到的外部 · 62 ·  工业仪表与自动化装置  2009 年第 3 期 信号通过 Visual Basic 间接动态的显示在组态王界面 上。其系统结构如图 1 所示 。 图 1 系统框架 图 2 V B 与 PL C 之 间串行通信 的实现 带异步通信适配器的 PC 机与 PLC 只有满足如 下条件 ,才能互联通信 』:带有异步通信接 口的 PLC 才能与带异步通信适配器 的 PC 机互联 ;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 ;双方的初始化 、波特率 、数据位 数 、停止位数 、奇偶效验都相 同。只有在对 PLC 的 通信协议分析清楚的情况下 ,严格按照协议的规定 及帧格式来编写 PC 机的通信程序。PLC 中配有通 信机制 ,一般不需要用户编程。 PC 机与三菱 FX 系列 PLC 不能直接连接,要通 过一条 PC/PPI 电缆进行 R S232/R S485 的变换 ,图2 表示了它们之间的连接关系。 『PC 机卜—  [ 二二] 卜—  三菱系列PLC I 匝 圈 图2 PC 机与PLC 的连接方式 2.1 PL C 的通信协议 FX 系列 PLC 传输速率 固定为 9600bit/s,数据 格式由 1 位起始位 、7 位数据位 (A SCII 码) 、1 位偶 校验位及 1 位停止位组成 ,其 格式如 图 3 所示。通 信一般都以“帧”为单 位进行 。帧 中含有要传送 的 多个字符。帧结构如图 4 所示 ,其 中 STX 和 ETX 分 别表示帧的起始标志和结束标志 ,必须和命令码与 数据作为整体一起发送 。和校验值是从命令码开始 到 ETX 之间的所有字符的 A SCII码相加 ,取和的最 低两位数。三菱 FX 2N 系列 PLC 规定 了通信中可以 使用的字符及其 A SCII 码 和命令码 ,如表 1 和表 2 所示 。 起始位  偶校验位 停 I 位 图 3 数据格式 图4 帧结构 表 1 F x 系列 PL C 与计算机通信的控制字符 字符 ASCII码  注释 E N Q  05H  计算机发出请求 A C K  06H  PLC 对 E NQ 的确认回答 N A K  15H  PLC 对 E N Q 的否认 回答 STX  02H  信息帧开始标记 ETX  03H  信息帧结束标记 字符 A SC II 码 字符 ASCII码 字符 A SC II 码 字符 ASCII码 0  3 0 I4  4  34 H  8  3 8 H  C  43 1 4 l  3 1H  5  35 H  9  39 H  D  44 H 2  32 H  6  36 H  A  4 1 H  E  45 H 3  33 H  7  3 7 H  B  4 2 H  F  4 6H 表2 FX : 系列P L C 与计算机通信使用的命令码 上位机与 PLC 的通信过程如图 5 所示。上位 机读 PLC 的命令帧格式 和 PLC 的返 回帧格式 以及 上位机写 PLC 的命令 帧格式和 PLC 的返 回帧格式 分别如图 6 和如图 7 所示 。 帧 (命令)  帧 (确认 ) 帧 (响 应 ) 图5 上位机与 PLC 的通信过程 其 中 PLC 站号由 PLC 中的 l6 位寄存器 D 8121 确定 ,在 PLC 程序可以设定本机的站点号 。计算机 号为上位机告诉下位 PLC 本计算机 的站点号,在上 位机程序中确定 。元件起始号为所要读的第一个元 件(包括输入输 出和内部寄存器) ,元件数量为所要 读写的元件个数。站号、计算机号和读写元件数量 以 16 进制表示 。等待时间为上位告诉下位 PLC 的 通信延时时间 ,设定值为 0 —150 IllS,在数据帧中以 l6 进制 0 ~A 表示 ,若设定为 0 ,则 PLC 在接到上位 机请求后马上回答。有无校验码可以在 PLC 的通 信寄存器 D8120 中设定。 2009 年第 3 期  工业仪表与自动化装置  ·63 · 计‘ 可 编程 计算 可编 程序 计算机 通信指令 几 罢  l J l l I l I I l l  _ I 计  站 算  计 读 等  读元件数 校 号 号 算  指  待  起始元件 机  令  时  (5 个字符) 量 2 个字  验 空制器  号  间  符f 々礴制 码  I I l t  I \  /  -  l  ● 计  PLC 返回 田 校  \/  ∽ 站  算 的元 件  验 指定  曼 号  机  × 码 读元件的  域  I  号  状态值 计算机 图 6 上位机读 PLC 的命令帧格式和 PLC 的返回帧格式 图7 上位机写 PLC 的命令帧格式和 PLC 的返回帧格式 2.2 V B 的通信协议 在 V B 中 M SCom m 控件可以采用轮询或事件驱 动的方法从端 口获取数 据 J。这 里采用 的是 事件 驱动的方法。这种方 法就是在一个 事件发 生的时 候 ,让程 序 自动 地跳 到一 段 程序。该控 件 的 O n. com m 事件执行这个功能。Oncomm 程序负责对诸 如在串口的硬件中断或者一个软件缓存的计数器到 达了一个触发值这样的事件时做 出反应。 在 VB 中放置一个 TextBox 控件。通过设定其 Settings C om m P ort、InputM ode 、H andshaking 、P ortO pen 属性来实现设定 V B 的通信协议。这里设定 Settings 屙I生为 :9600 ,n ,8 ,1,即:该协议 的 自由 口波特率 为 96OO,无奇偶校验,每个字符的数据位为8 位。 3 V B 与组态王软件数据交换的实现 V B 与 “组态 王”之 间通信 的实 现主要是 通过 “组态王”提 供 的动态数 据交换 ( DD E )来 完成 的。 DDE 是 W indows平台上的一个完整的通信协议 ,它 使应用程序 能彼此交换数据和发送 指令 。D D E 过 程可以比喻成两个人 的对话。提问的一方称为“顾 客”(Client) ,回答 的一 方称为 “服务器 ”(Server)。 一 个应用程序可以同时是“顾客”和“服务器 ”:当它 向其他程序中请求数据时,它充当的是“顾客”;若 有其他程序需要它提供数据,它又成了“服务器”。 这里的关键是要 实现的是 “组态王 ”作为顾客程序 从 V B 得到数据。 使 V B 成为“服务器”很简单 ,只需在“组态王 ” 中设置服务器程序的 3 个标识名 (应用程序名 、主题 名、项 目名) , 并把 VB 应用程序 中提供数据 的 窗体的 LinkM ode 属 性设 置为 1 , 不必在 VB 中增加任何程序。值 得注意 的是 ,将 V B 的 Form Topie 的属性 ,设定成和在组态 王 中定 义 DD E 设 备 时 的”话 题 名 ”一 样 ;在组态王定义要显示 出指定 的 V B 可执行 文件 中指定 的 TextBox 控件的值。 4 结束语 当系统开始运行前 ,要求 首先运行 V B 的可执 行文件作为后台运行程序 ,然后才能运行组 态王系 统。当可编程控 制器 PLC 发送数据 的时候 ,由 V B 接受到此数据 ,再通过组态王提供的 D D E 功能 ,将 该数据显示到组态王界 面上。这样 ,就把从 可编程 控制器 PLC 采集到的外部信号通过 VB 间接动态的 显示在组态王界面上。 该方法实现了组态王对三菱 FX 系列 PLC 的实 时监控。经过测试可知 ,系统 的实时响应速度能达 到毫秒级 ,并且这种实现系统 实时监控 的方法可移 植性强 ,对于监控其他类 型的可编程控 制器 PLC 或 单片机也适用。 参考文献: [1] 齐从谦 ,王士兰.PLC 技术及应用[M ].北京:机械工业 出版社 ,2000. [2] 范逸之 ,陈立元,孙德萱,等.利用 Visual Basic 实现串 并行通信技术 [M ].北京 :清华大学出版社,2001. [3] 杨 勇.用 VB6.0 实现 PLC 与上位计算机的串行通信 [J].微计算机信息 ,2005,(10 —1):56 —59. [4] Jan Axelson.串行端 口大全[M ].精英科技译.北京 :中 国电力出版社 ,2001. [5]  (美)麦凯尔维,马丁森.Visual Basic 5 开发使用手册 [M ].杨继平译. 京:机械工业出版社,1997.
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