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1、小型水电站数据采集系统中小型水电站数据采集系统中 PLCPLC 与与 PCPC 的通信方法的通信方法 摘要：摘要：阐述了一种在小型水电站水力监测数据采集系统中 PLC 与 PC 串行通信的实现方法， 给出了 PLC 与 PC 的硬件接口方法，阐明了实现 PLC 与 PC 之间正常交换数据的通信原理， 编写了基于 Windows 和 VB 环境下的通信程序，在江西洪门水电厂计算机监控系统中运行 表明通信方法简单、稳定且可靠性高。 关键词：关键词：水电站；PLC；串行通信 Establish on Communication between PLC and PC in the waterpower
2、 factory inspection system Abstract: The method that PLC and PC serial communication is introduced and connect is established in the system of dynamic inspecting waterpower factory state, the serial communication program is designed in the environment of WINDOWS and VB. Key words: waterpower factory
3、; PLC; serial communication 0 0 引言引言 可编程控制器（PLC）以其体积小，功能强，速度快，可靠性高，灵活性强，环境适应 性好和使用维护方便等优势在小型水电站水力监测数据采集系统中作为下位机得到广泛应 用，如 PLC 调速系统、PLC 励磁系统、PLC 集水井排水控制系统、PLC 水力监测数据采集系 统和 PLC 闸门监控系统等。为使机组监控系统充分发挥控制分散、管理集中、信息共享和 较强的组态功能的特点，适应计算机网络技术的发展，就必须求可靠性高、实时性好、编 程工作量相对较小、人机交互性能较强和便于工程技术人员维护的下位机（PLC）与上位机 （PC）的数据通
4、信方法，以便于提高网络化监控系统的数据分析与处理智能化程度，保证 电能生产的安全与稳定。 1 1 串行通信硬件及其接口串行通信硬件及其接口 小型水电站水力监测数据采集系统的上位机（PC）可采用研华 P166 以上的工控机，如 我们选用的是研华公司的监控管理系统，其硬件主要配置可选为 Pentium III 866 CPU、256M 内存、80GB 硬盘和显存 32M AGP 显卡并支持 directDraw，操作系统为 Windows98，带有监控软件包，主要用于数据分析与处理、控制决策、系统优化、现场监视、 故障及事故诊断及后备控制等。其主功能有：读写 PLC 的运行状态，读写 PLC 出错
5、信息， 读写数据区 DM 的内容，读写定时器/计数器的设定值与当前值，对指定点通道强行置位/复 位，读写 PLC 程序和读取或修改 I/O 表等。 小型水电站水力监测数据采集系统的下位机以可编程控制器（PLC）为例，选用日本 OMRON 公司系列化产品，如 C200HS、C500 和 C1000H 等，主要用于实时控制、管理和调节 器的自诊断1.2。图 1 为监控系统中 PLC 与 PC 硬件接口图，为实现 RS-232C 与 RS-422 的 转换，选用了 Link Adaptor 3G2A9-AL004-(P)E，为实现多线程，选用了 Link Adaptor 3G2A9-AL001，并通
6、过 HOST Link unit 连接 PLC。2RI TXD RXD RTS CTS SG DSR DTR CDFG TX RX RS CS SG DR ER CDRDB+SGSDB+ RDA- SDA-FGRDB+SGSDB+ RDA- SDA-FGPCC 2 0 0 H SITA机组9 3 2 7 8 5 6 4 120AL001AL004COM口DA-9DA-25DA-9HOST LINK UNITDA-9 11111 22222 33333 44444 555556788886666 999977778A L 0 0 1图1 机组监控系统中PLC之间与PC接口AL001其它PLC图
7、1 机组监控系统中 PLC 之间与 PC 接口 2 2 串行通信原理串行通信原理 在小型水电站水力监测数据采集系统中，要实现 PLC 与 PC 之间正常交换数据，必须保 持一致的通信协议，如图 1 所示接口，其波特率为 9600bps/S，采用 PC 始终具有初始传送 优先权、所有的通信均由 PC 进行启动和 PLC 总处于被动状态的通信方式，严格按照 OMRON 可编程序控制器专用协议编写通信程序，且数据交换以帧为单位，使通过 HOST Link unit 传送的命令帧为 PLC 所接收理解，命令帧格式如图 2 所示。在图 2 中，为起始符号；节点 号为 PLC 的编号，如 00-01，由
8、PLC 的 DM 设置；识别码表明帧的功能，如 RD 和 WD 分别表 示读和写 DM 数据区的内容，在 OMROM 可编程控制器中共有 43 个由二个英文字母组成的命 令；FCS 为 2 字符的帧的检查顺序码，是对帧起始至帧报文结束的每一个字符连续执行数 据异或运算后的结果，经转换成两个 ASCII 码字符，将收到的所有 ASCII 字符与收到的校 验码按位作异或运算，只有异或结果为零才表明传送结果正确；报文即为数据；*和 CR 为 终止符，二个停止位，表示命令帧结束。符节点号 识别码报 文F C S终止符*CR图 2 命令帧格式*节点号符*识别码报 文F C SCR终止符*响应码*图 3
9、应答帧格式 PLC 收到 PC 发出的命令帧后，经执行并通过 HOST DLink unit 返回一应答帧，应答帧 格式如图 3 所示。应答帧中含有响应码，PLC 正确执行下达命令后响应码为 00，在实行多 点通信时，作为单帧发送的最大数据块为 131 个字符，PC 对应答帧按其格式正确分离出交 换数据块。如命令00RD20100003 FCS*CR 表示计算机要求读出 00 编号可编程控制器中 DM 数据区 D2011 开始的 3 个通道的数据内容，应答帧则为00RD004A02234E1234 FCS*CR，其 响应码为“00” ，表明通信有效，接收的 3 个通道的数据分别为“4A02、2
10、34E 和 1234” 。 3 3 PCPC 串行通信程序串行通信程序 在小型水电站水力监测数据采集系统中，上位机 PC 与 PLC 的串行通信程序可采用 VB、VC、Delphi、C+ Builder 等开发工具进行设计。考虑各种语言的特点，结合科研课题 实际，选用了工程技术人员易掌握，编程工作量较小的 VB 软件。采用 VB 开发串行通信通 常有两种方法，一是利用 VB 下的通信控件 MSComm，二是利用 API 函数。相比之下，通信 控件 MSComm 比 API 函数更容易解决串行通信问题，同时 VB 为 MSComm 通信控件提供了标准3的事件处理函数，并通过属性的方法提供了通信接
11、口的参数设置3，图 4 为 PC 串行通信程 序流程图。图 4 PC 串行通信程序流程图 PC 串行通信程序源代码为： Option Explicit 要求所有的变量都有定义Private Instring As String Private Sub From Load ( )Call Setting 调用函数 Setting 用来设置 PLC 初始状态End SubPrivate Sub setting ( )MSComm1. CommPort =1 设定串行通信口 Com1MSComm1. Setting=“9600,E,7,2“ 设置 PLC 的波特率为 9600bps/sE 为偶校验、
12、数据位数为 7、停止位数为 2 MSComm1.InputLen=0 串行端口读入所有缓冲区中的字符MSComm1.Rthreshold=15If MSComm1. PortOpen=False Then 如果 PortOpen 关闭的话则打开端口MSComm1.PortOpen =True 打开串行端口 COM1End IfBeep 发出鸣叫声End SubPrivate Sub reset( )MSComm1.Out Buffer Count =0 清除发送寄存器MSComm1.In Buffer Count=0 清除接收寄存器End SubPrivate Sub Timer1_ Time
13、r( )Dim Commd As Variant 定义 Commd 为时间/时期或浮点数或字符串变量Call reset 调用 reset 函数Commd=“00RD0000000254*“+vbCr chr$(13)MSComm1.Output=Commd 将字符串 commd 写入输出寄存器End SubPrivate Sub MSComm1_OnComm()Select Case MSCmEventCase comEvReceive 当收到 Rthreshold 个字符时刻引发这个事件Intring=MSComm1.Input 将输入寄存器中的字符串附给字符串 InstringBeep
14、Call MMI 调用 MMI 函数End selectEnd SubPrivate Sub MMI()Dim sss As string 定义 sss 为字符串变量sss=Mid (Instring,1,19) sss 为字符串 Instring 中 1 到 19 个字符Form1.Labell.Caption= sss sss 在窗口中的标签上显示出来 End Sub4Private SubCommand1_Click() MSComm1.portopen=false 关闭窗口前关闭端口 End 结束系统End Sub 4.结束语结束语 小型水电站水力监测数据采集系统中 PLC 与 PC
15、的通信方法是基于小型水电站水力监 测数据采集系统和PLC 在水电厂集水井排水控制系统中的应用两课题研究所设计的， 经在江西洪门水电厂计算机监控系统中运行表明，通信方法简单、稳定且可靠性高。本文作者创新点：建立了一种在小型水电站水力监测数据采集系统中 PLC 与 PC 串行 通信的实现方法，设计了一种基于 Windows 和 VB 环境下 PLC 与 PC 实现正常交换数据的 通信原理的硬件接口方法和通信程序，经在江西洪门水电厂计算机监控系统中运行表明通 信方法简单、稳定且可靠性高。 参考文献参考文献 1 李东晓 PC 与 PLC 实时通信的 Visual C+6.0 实现 M 计算机应用研究 2002.1：111-113 2 肖大雏 一种基于 PLC 的火电厂微机监控系统及其数据通信的实现 M 热能动力工程 2000.4：417-420 3 张 洋 S7-200 可编程控制器与微机通信的设计和实现 M微计算机信息 2004.08：13-14
