面向对象的串行通信技术的研究
日期：2006-4-16 15:41:32 来源：本文摘自《PLC&FA》
点击： 作者：未知
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面向对象的程序设计方法是把系统中所有资源，如数据、模块以及系统都看成对象，每个对象把一个数据类型和一组过程封装在一起，使得这组过程了解对这一数据类型的处理，并在定义对象时可以规定外界在其上的运行权限。
本工作采集的数据可以分为两类，一类是模拟量，包括各段线路上的三相电压值、电流值以及有功、无功、功率因数等;另外一类即开关量，包括断路器的分合闸状态、油机工作状态等。模拟量是由智能仪表采集然后通过PLC传到工控机中，开关量直接通过现场设备继电器动作反映到PLC中，然后送入工控机中。工控机对这些数据进行分析，分类记入数据库、实时显示在显示屏上并提供数据查询。这样由局部状态(即数据)和操作集(即对这些数据所进行的分析、记录和显示)就组成了一个实体，这个实体就是本次工作的对象。
本次数据采集系统由智能仪表、可编程控制器和工控机三部分组成，其系统框图如图1所示。在本系统中，PLC处于相对特殊的位置:对于上位工控机来说他是从机，对于智能仪表来说它又是主机，为了解决这一争用串口的矛盾，我们选择了S7－226，这种类型的PLC有两个串口，我们设置其中一个串口和上位工控机通信，另一串口与智能仪表交换数据。PLC与上位机串行通信接口采用RS-485，通信方式为半双工，不能同时接收和发送数据。当PLC运行时就可以存于PLC缓冲区中的数据送入上位机的串口，上位机接收这些数据后显示并通过数据库控件Adodc的绑定，把数据记录到数据库，从而完成数据的采集。
4 PLC与上位机通信程序设计
S7-200的通信功能强大，有多种通信方式可供用户选择，包括单主站方式、多主站方式、使用调制解调器的远程通信方式等。本工程选择STEP7-Micro/WIN32支持的通信硬件PC/PPI电缆，它所支持的波特率有9.6kbps和19.2kbps，协议为PPI协议，即点对点通信协议。PPI是主/从协议，计算机网络上的S7-200CPU均为从站。通信端口采用RS-485 信号标准的连接口，PC/PPI电缆把 S7-200与计算机连接起来。通过使用接收中断、发送中断和字符中断等指令，自由端口通信可以控制S7-200CPU通信口的操作模式。
4.1 PLC通信参数初始化
本系统工作使用的是自由端口模式，允许在CPU处于RUN模式是串口0(或串口1)使用自由端口模式。通过设定SMB30(或SMB130)的值，可以选择波特率、奇偶校验、每个字符的数据位和协议。CPU处于STOP模式时，停止自由端口通信，串口强制转换成PPI协议模式，此时，就可以向CPU中输入PLC程序，实现编程软件对PLC的编程和控制功能。
4.2 上位工控机通信参数的初始化
上位机通信接口部分采用VB语言来编写，在VB中专门有一个控件Microsoft Comm Control(简称MSComm控件)用来提供串行通信。在编程过程中只要设置MSComm控件的属性就可以实现串行通信。在此控件众多的属性当中，需要重新定义的属性只有CommPort(传输数据的通信端口号)、Settings(设置数据传输的波特率、奇偶校验、数据位以及停止位，注意，此参数一定要与PLC通信程中设置的参数相一致)、PortOpen(设置通信端口的状态)、InputMode(读取接收缓冲区的格式)等。为减少丢失数据的现象，在程序初始化串口以后，程序为串口设立一个定时器，利用该定时器定时检查串口状态，如果有数据则开始接收处理，否则该定时器消息无处理。为避免出现在数据处理未结束时下一个定时器消息可能发生的现象，除了加大定时器间隔，我们把程序设置为在发现有数据时关闭定时器，在数据接受完再打开。
1 引言W1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
PLC即可编程控制器，是一种数字运算操作的电子系统，专门为工业环境下应用而设计，它既可以完成各种各样的控制功能，又可以与工控机或其他PLC(相同类型或不同类型)组成通信网络进行通信。但是由于市场上有很多种类型的PLC，对于不同型号的PLC来说，如果采用传统的程序设计方法(即结构化程序设计)，笔者在做程序设计时就必须根据其型号做出相应的修改，有时甚至会面目全非，为了使应用软件能有良好的可重用性，可以采用面向对象的程序设计方法设计应用软件。本文是以“面向对象的程序设计”的思想为指导，以VB为基础实现上位计算机与可编程控制器(PLC)之间的通信功能。
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2 面向对象的程序设计方法及问题的描述
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面向对象的程序设计方法是把系统中所有资源，如数据、模块以及系统都看成对象，每个对象把一个数据类型和一组过程封装在一起，使得这组过程了解对这一数据类型的处理，并在定义对象时可以规定外界在其上的运行权限。
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本工作采集的数据可以分为两类，一类是模拟量，包括各段线路上的三相电压值、电流值以及有功、无功、功率因数等;另外一类即开关量，包括断路器的分合闸状态、油机工作状态等。模拟量是由智能仪表采集然后通过PLC传到工控机中，开关量直接通过现场设备继电器动作反映到PLC中，然后送入工控机中。工控机对这些数据进行分析，分类记入数据库、实时显示在显示屏上并提供数据查询。这样由局部状态(即数据)和操作集(即对这些数据所进行的分析、记录和显示)就组成了一个实体，这个实体就是本次工作的对象。
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3 系统构成
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本次数据采集系统由智能仪表、可编程控制器和工控机三部分组成，其系统框图如图1所示。在本系统中，PLC处于相对特殊的位置:对于上位工控机来说他是从机，对于智能仪表来说它又是主机，为了解决这一争用串口的矛盾，我们选择了S7－226，这种类型的PLC有两个串口，我们设置其中一个串口和上位工控机通信，另一串口与智能仪表交换数据。PLC与上位机串行通信接口采用RS-485，通信方式为半双工，不能同时接收和发送数据。当PLC运行时就可以存于PLC缓冲区中的数据送入上位机的串口，上位机接收这些数据后显示并通过数据库控件Adodc的绑定，把数据记录到数据库，从而完成数据的采集。
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图1 系统框图
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4 PLC与上位机通信程序设计
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S7-200的通信功能强大，有多种通信方式可供用户选择，包括单主站方式、多主站方式、使用调制解调器的远程通信方式等。本工程选择STEP7-Micro/WIN32支持的通信硬件PC/PPI电缆，它所支持的波特率有9.6kbps和19.2kbps，协议为PPI协议，即点对点通信协议。PPI是主/从协议，计算机网络上的S7-200CPU均为从站。通信端口采用RS-485 信号标准的连接口，PC/PPI电缆把 S7-200与计算机连接起来。通过使用接收中断、发送中断和字符中断等指令，自由端口通信可以控制S7-200CPU通信口的操作模式。
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4.1 PLC通信参数初始化
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本系统工作使用的是自由端口模式，允许在CPU处于RUN模式是串口0(或串口1)使用自由端口模式。通过设定SMB30(或SMB130)的值，可以选择波特率、奇偶校验、每个字符的数据位和协议。CPU处于STOP模式时，停止自由端口通信，串口强制转换成PPI协议模式，此时，就可以向CPU中输入PLC程序，实现编程软件对PLC的编程和控制功能。
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4.2 上位工控机通信参数的初始化
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上位机通信接口部分采用VB语言来编写，在VB中专门有一个控件Microsoft Comm Control(简称MSComm控件)用来提供串行通信。在编程过程中只要设置MSComm控件的属性就可以实现串行通信。在此控件众多的属性当中，需要重新定义的属性只有CommPort(传输数据的通信端口号)、Settings(设置数据传输的波特率、奇偶校验、数据位以及停止位，注意，此参数一定要与PLC通信程中设置的参数相一致)、PortOpen(设置通信端口的状态)、InputMode(读取接收缓冲区的格式)等。为减少丢失数据的现象，在程序初始化串口以后，程序为串口设立一个定时器，利用该定时器定时检查串口状态，如果有数据则开始接收处理，否则该定时器消息无处理。为避免出现在数据处理未结束时下一个定时器消息可能发生的现象，除了加大定时器间隔，我们把程序设置为在发现有数据时关闭定时器，在数据接受完再打开。
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