1 引言 計算機串行通信是計算機與控制設備(plc)進(jìn)行數據傳送的基本通信方式,也是實(shí)現工業(yè)自動(dòng)控制經(jīng)常用到的通信模式。每一種通信方式都嚴格約定了與其對應的通信協(xié)議,要確保計算機與plc之間能正常通信,就必須遵照其通信協(xié)議編寫(xiě)通信程序。 2 串行通信 串行通信在工業(yè)系統控制的范疇中一直占據著(zhù)極其重要的地位,串行端口(rs-232)是計算機上的標準配置,常用于連接調制解調器來(lái)傳輸數據,在計算機的硬件設備管理器中可以看到,定義為com1、com2等。常用的串行通信方式有兩種,分別是rs-232和rs-485,本文以rs-232方式為例進(jìn)行介紹。 3 上位機編程 3.1 c++builder編程 c++builder是由borland公司推出的產(chǎn)品。它采用c++語(yǔ)言作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言,是面向對象語(yǔ)言,具有可視化編程界面且功能強大。 3.2 c++builder串行通信相關(guān)api函數 c++builder本身并不提供單獨的串行通信組件,而是使用一些windows api的函數來(lái)達到此目的。這些函數是由操作系統所提供,可以為程序設計人員提供相當多的執行功能。api中與串行通信相關(guān)的函數約有20個(gè),本文將對經(jīng)常使用的函數作討論。 。1) 打開(kāi)串行端口 hcomm=createfile(comno,generic_read|generic_write,0,null,open_existing,0,0) 函數參數定義如下: hcomm:createfile()函數的返回值,程序使用此返回值進(jìn)行相關(guān)的串行端口操作。 comno:定義串行端口號,為com1、com2等。 generic_read|generic_write:對串行端口的讀/寫(xiě)操作。 0:是否共享串行端口,通常不會(huì )將串行端口與其它程序共享,因此設為0,否則為1。 null:函數的返回值hcomm是否可被子程序繼承,此處設為不可繼承。 open_existing:打開(kāi)端口的方式,串行端口是一種設備,必須指定為open_existing方式。 0:使用同步或異步方式傳輸數據,同步方式編程簡(jiǎn)單,速率快,因此設為0,否則為1。 0:由于使用串行端口編程,設為0。 。2) 得到串行端口狀態(tài): getcommstate(hcomm,&dcb) 函數參數定義如下: hcomm:createfile()函數的返回值。 dcb:串行端口控制塊地址,負責對串行端口參數進(jìn)行設置,具體參數如下: dcb.baudrate:設置串行端口的波特率,有19200kb/s、9600kb/s、4800kb/s幾種,一般為:9600kb/s。 dcb.bytesize:設置串行端口的數據位數,有5、6、7、8幾種,歐姆龍plc數據位數為7。 dcb.parity:設置串行端口的校驗位檢查,有none、even、odd幾種,設為none。 dcb.stopbits:設置串行端口的停止位數,有1、1.5、2幾種, 歐姆龍plc的停止位數為1。 。3) 設置串行端口狀態(tài): setcommstate (hcomm,&dcb) 函數參數定義與getcommstate()函數相同。 。4) 向串行端口寫(xiě)數據: writefile(hcomm,senddata,bs,&lrc,null) 函數參數定義如下: hcomm:createfile()函數的返回值。 senddata:寫(xiě)數據的地址。 bs:寫(xiě)入數據的字節數。 lrc:被寫(xiě)入的數據地址。 null:寫(xiě)入數據的同步檢查,串行端口采用同步通信時(shí)可以設為null。 。5) 清除串行端口的錯誤或將串行端口當前的數據狀態(tài)送至輸入緩沖區: clearcommerror(hcomm,&dwerror,&cs) 函數參數定義如下: hcomm:createfile()函數的返回值。 dwerror:返回錯誤信息代碼。 cs:指向串行端口狀態(tài)的結構變量。 。6) 從串行端口的輸入緩沖區讀出數據: readfile(hcomm,inbuff,cs.cbinque,&nbytesread,null);函數參數定義如下: hcomm:createfile()函數的返回值。 inbuff:指向用來(lái)存儲數據的地址。 cs.cbinque:讀取數據的字節數。 nbytesread:總的讀取字節數。 null:如果不進(jìn)行后臺工作,串行端口設為null。 。7) 關(guān)閉串行端口: closehandle(hcomm) 函數參數定義如下: hcomm:createfile()函數的返回值。 4 plc通信數據幀介紹 計算機與歐姆龍plc通信時(shí),按應答方式進(jìn)行。由計算機發(fā)給plc一組ascii碼字符數據,這一組數據成為命令塊。plc收到命令塊后經(jīng)分析認為命令正常,則按照命令進(jìn)行操作,將操作結果返回給計算機。plc返回給計算機的這一組數據稱(chēng)為響應塊。若plc收到命令后經(jīng)分析確認命令不正常,則返回給計算機錯誤命令塊。計算機和plc通信時(shí),歐姆龍plc是被動(dòng)的,必須先由計算機給plc發(fā)出命令塊,plc再給計算機發(fā)出響應塊。命令塊和響應塊以幀(frame)為單位進(jìn)行傳送,一幀最多由131個(gè)字符組成。下面將歐姆龍plc命令幀與響應幀的組成結構介紹如下: 4.1 命令幀 命令幀組成結構如圖1所示。 ![]() @:在起始處必須放置 節點(diǎn)號:有效值為00—31, 表示pc機最多可同32臺plc通信 頭代碼:plc的命令代碼 發(fā)送文本:pc機發(fā)送的命令參數 fcs(frame check sequence) :幀檢查順序代碼(幀校驗碼) 幀校驗碼是2位(bit) 十六進(jìn)制數。它是由幀數據包含的所有字符的ascii碼進(jìn)行位異或運算的結果。 終止符:“*”號和回車(chē)符“cr” 舉例如下: 讀h區命令幀結構如圖2所示。 ![]() 響應幀結構如圖3所示。 ![]() @ :返回命令頭 節點(diǎn)號 :有效值為00—31,返回數據的plc節點(diǎn)號 頭代碼 :plc的命令代碼 尾代碼 : 返回命令完成狀態(tài)碼 接收文本: 在有數據時(shí)返回的數據 fcs :幀檢查順序代碼 終止符:“*”號和回車(chē)符“cr” 舉例如下: 讀h區響應幀結構圖4所示。 ![]() 為了降低串行通信的誤碼率,在接收和發(fā)送端都必須對數據進(jìn)行校驗,常用的方法是進(jìn)行fcs校驗。對幀數據進(jìn)行冗余校驗計算時(shí),應對幀數據中各個(gè)字符的ascii碼進(jìn)行位異或運算,然后將結果轉為2位十六進(jìn)制字符。 5 c++builder api函數應用 5.1 通信主程序的設計架構 通信主程序的主要功能:實(shí)現計算機對plc的運行控制和狀態(tài)監視,即構成一個(gè)閉環(huán)監控系統,程序設計架構如圖5所示。 ![]() 。1) 打開(kāi)通信端口,對端口進(jìn)行初始化設置,工作流程如圖6示。 ![]() void__fastcall tform1::button1click(tobject *sender) { char *comno; dcb dcb; string temp; temp=“com”+inttostr(rdcom-》itemindex+1); comno=temp.c_str() ; hcomm=createfile(comno,generic_read|generic_write, 0,null,open_existing,1,0); if(hcomm==invalid_handle_value) { messagebox(0,“打開(kāi)通信端口錯誤,請檢查端口是否被占用!” ,“comm error”,mb_ok); return; } getcommstate(hcomm,&dcb); dcb.baudrate=cbr_9600; dcb.bytesize =7; dcb.parity =evenparity; dcb.stopbits =onestopbit; setcommstate(hcomm,&dcb); if(!setcommstate(hcomm,&dcb)) { messagebox(0,“通信端口設置錯誤。!”,“set error”,mb_ok); closehandle(hcomm); return; } } 5.3 寫(xiě)plc內存數據 。1) 將計算機發(fā)出的命令寫(xiě)入plc,實(shí)現計算機對plc的控制功能。工作流程如圖7示。 ![]() string tform1::write(string address,string value) { unsigned long lrc,bs; string temp; char *senddata; char inbuff[1024]; int ln,i=0; string word,check; dword nbytesread,dwevent,dwerror; comstat cs; word=“@00wd”+address+value; if(hcomm==0) { messagebox(0,“串口未打開(kāi)。!”,“錯誤信息”,mb_ok); return(0); } temp=outchecksum(word); senddata=temp.c_str() ; bs=strlen(senddata); loop: if(++i《=3) { writefile(hcomm,senddata,bs,&lrc,null); sleep(100); if(hcomm==invalid_handle_value) return(0); clearcommerror(hcomm,&dwerror,&cs); if(cs.cbinque》sizeof(inbuff)) { purgecomm(hcomm,purge_rxclear); return(0); } readfile(hcomm,inbuff,15,&nbytesread,null); check=inbuff; if(check.substring(6,2)!=“00”) { goto loop; } } else { messagebox(0,“數據寫(xiě)錯誤”,“通信錯誤”,mb_ok); } } 5.4 讀plc內存數據 。1)從plc中讀取數據,監視plc的運行數據,工作流程如圖8示。 ![]() string tform1::read(string address,string value) { string readdata,readdata1,readdata2; string temp; unsigned long lrc,bs; char *senddata; int ln,i=0,len; dword nbytesread,dwevent,dwerror; comstat cs; char inbuff[1024]; string word; word=“@00rd”+address+value; if(hcomm==0) return(0); temp=outchecksum(word); senddata=temp.c_str(); bs=temp.length(); loop: if(++i《=3) { writefile(hcomm,senddata,bs,&lrc,null); sleep(100); if(hcomm==invalid_handle_value) return(0); clearcommerror(hcomm,&dwerror,&cs); if(cs.cbinque》sizeof(inbuff)) { purgecomm(hcomm,purge_rxclear); return(0); } cs.cbinque=4*strtoint(value)+11; readfile(hcomm,inbuff,cs.cbinque,&nbytesread,null); inbuff[cs.cbinque]=`\0`; readdata =inbuff; len=readdata.length(); if(len==0) { goto loop; } if(readdata.substring(6,2)!=“00”) { goto loop; } if(inchecksum(readdata)!=1) { goto loop; } } else { messagebox(0,“讀數據錯誤”,“通信錯誤”,mb_ok); } return(readdata); } 6 結束語(yǔ) 本文圍繞如何使用c++builder api函數編寫(xiě)出符合計算機與歐姆龍plc串行通信協(xié)議的控制程序進(jìn)行闡述,項目已經(jīng)調試通過(guò)運行。(工控網(wǎng)) |