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1、利用Visual Basic和PLC开发小型监控系统利用Visual Basic和PLC开发小型监控系统 摘要：本文通过分析啤酒稀释自控系统这一实例，介绍了利用微软Visual Basic的串口通信控件MSComm和小型PLC开发小型自控系统的方法。 关键词：串行通信、三菱FX、Visual Basic、自控系统 一 前言 随着生产自动化程度的不断提高，可编程序控制器PLC得到了广泛的应用，特别是小型PLC具有编程简单、性能可靠和价格低的特点，被大量应用于单机控制系统中，如啤酒的稀释控制、离心机控制等。作为设备维修技术人员，一般都能掌握PLC和计算机PC的应用知识，但如何利用PLC和PC来设计
2、小型自控系统，实现简单的数据采集和监控操作，从而满足生产需要，却是一个要深入学习研究的问题。 面向生产操作，设计简单有效的控制系统，涉及到三部分的软件编程： 第一：PC上人机操作界面的设计。PC作为上位机，一般都是运行在Windows 98/2000操作系统下，利用微软提供的可视化编程软件Visual Basic 6.0，设备维修技术人员就可设计出优美的人机操作界面，只需进行主要操作功能编程和少量界面控制编程。 第二：实现生产工艺要求的PLC控制程序设计。因为是小型控制系统，其生产控制过程并不复杂，技术人员只要充分了解了生产工艺和控制要求，运用PLC编程工具，此部分设计编程并不难。 第三：PC
3、与PLC通讯程序的设计。此部分的开发设计较难，需要掌握PC和PLC的有关通讯硬件驱动和通讯协议的知识。但对于小型控制系统来说，主要通过PC串口来通讯，所以通讯程序设计的关键是如何利用Visual Basic 6.0中的串口通信控件MSComm控件，并根据PLC的串口通信协议设计出上下位机的数据交换程序。 下面以啤酒稀释自控系统设计为例，主要讲解PC和PLC通讯程序的设计要点。 二 啤酒稀释自控系统设计分析 1. 啤酒稀释控制要求 啤酒稀释是啤酒生产中一个重要环节，通过把高浓度的酒液与脱氧水按比例混合成稀释酒，从而提高啤酒产量和增加啤酒品种，稀释的控制过程很简单，主要步骤有： 1) 输入高浓度的
4、浓度A和稀释后要达到的浓度B ； 2) 计算出加水量的百分比 (B-A) / A*100% ； 3) 根据此百分比和高浓酒的瞬时流量，计算出脱氧水要达到的流量； 4) 比较水的瞬时流量和计算出的流量，来控制水调节阀的开度，使水瞬时流量等于计算流量。 由于酒和水的瞬时流量是变化的，所以3）、4）步要反复进行。以上所有的计算功能和PID调节功能都由PLC完成。 2. 啤酒稀释的人机操作界面： 人机操作主要用来输入啤酒浓度数据、操作命令，直观显示各种流量数据并记录偏差曲线，界面图如下： 3. 硬件配置 本例子中上位机PC选用联想奔腾品牌机，外加RS232转RS485通讯转换卡。下位机PLC选用三菱F
5、X2N-16MR，另加模拟输入模块FX2N-2AD 和模拟输出模块FX2N-2DA各一块,外加一个485串口通讯模块PC-485BD。 三 PC与PLC通讯程序设计分析 在分析具体的VB通讯程序之前，先要介绍有关VB串口通信控件MSComm的应用知识和三菱PLC 通讯协议。 1. MSComm控件简介 如图所示是Mscomm控件的图标。 它可以用来提供简单的串行端口通信功能，也可以用来创建功能完备、事件驱动的高级通信工具。Mscomm控件提供了一系列标准通信命令的使用界面。使用它可以建立与串行端口的连接，通过串行端口再连接到其它设备（如调制解调器、PLC），发出命令，交换数据，以及监视和响应串
6、行连接中发生的事件和错误。 2. MSComm控件的基本属性 MSComm 控件有很多重要的属性，基本属性如下： 属性 描述 CommPort 设置并返回通讯端口号。 Settings 以字符串的形式设置并返回波特率、奇偶校验、数据位、停止位。 PortOpen 设置并返回通讯端口的状态。也可以打开和关闭端口。 Input 从接收缓冲区返回和删除字符。 Output 向传输缓冲区写一个字符串。 如下程序打开串行端口COM1 MSComm1.CommPort = 1 使用 COM1 MSComm1.Settings = 波特率，无奇偶校验，7位数据，一个停止位。 MSComm1.PortOpen
7、 = True 打开端口，开始通信。 3. MSComm控件的通信方式 通信控件有2种不同的方式来处理和解决各类通信软件的开发和设计问题。 （1） 事件驱动 事件驱动通讯是处理串行端口交互作用的一种非常有效的方法。在许多情况下，在事件发生时需要得到通知，例如：当线路数据到达本端或CD线和RTS信号线状态发生变化时，要求我们使用相应的事件来跟踪和出理。在这些情况下， Mscomm控件将触发OnComm事件,CommEvent属性值也将被改变。所以在OnComm事件中读取CommEvent属性值就可以检测和处理通信错误等方面的问题。 （2）查询方式 利用定时器控件Timer，我们可以设计程序每隔一
8、段时间去读取CommEvent的值并处理所发生错误和事件。 4. 本实例中采用的通讯方式 在本例子中，PC与PLC 采用无握手协议的串行通信，它们只用两根数据线 TD和RD、一根信号地线连接，数据通信采用查询方式。根据系统功能要求，PC需发送两种类型的命令： (1) 周期性命令，它由定时器触发引起，每隔0.5秒发送一次。用它来向PLC查询实时显示的数据。如酒、水的瞬时流量，调节阀开度等。 (2) 非周期性命令，它由操作者按动命令按钮引起，非周期性发送。用它来传送输入参数、 操作命令给PLC 。 在啤酒稀释的人机操作界面中，有运行时不可见的通信控件（MSComm1）一个、定时器控件一个Timer
9、1。通信控件（MSComm1）用于初始化串口数据并打开串口；定时器控件（Timer1）用于每隔0.5秒执行通讯命令，把查询命令从PC发送到PLC，同时接收PLC返回的应答数据。设计通讯数据的发送和查询功能，必须掌握PLC所遵循的通讯协议。 5. 三菱FX系列PLC通讯协议 三菱FX系列PLC共有四种通信模式，本实例采用的是PLC与计算机专用协议通信方式（无须PLC编程，电脑直接读写操纵PLC），其通讯命令字和通讯格式介绍如下： PC发送给PLC的通信命令字 命令字 注释 BR 以1点为单位，读出位元件的状态 WR 以16点为单位，读出位元件的状态，或以1字为单位，读出字元件的值 BW 以1点为
10、单位，写入位元件的状态 WW 以16点为单位，写入位元件的状态，或以1字为单位，写入值到字元件 BT 以1点为单位，设置/复位 位元件 WT 以16点为单位，设置/复位 位元件，或以1字为单位，写入值到字元件 RR 控制PLC运行RUN RS 控制PLC停止STOP PC 读出PLC设备类型 TT 连接测试 PC发送给PLC的通信命令格式 约定说明：ENQ为请求标志，ASCII值5,VB中以chr(5)表示； ACK为正确标志，ASCII值6,VB中以chr(6)表示； STX为请求标志，ASCII值2,VB中以chr(2)表示； EXT为请求标志，ASCII值3,VB中以chr(3)表示；
11、表格中粗体字为需要求和效验的部分； 和效验为每一项的ASCII值的总和转换成十六进制后，取其低两位； 站号、PLC号、元件数量、和效验都是以十六进制表示； 等待延时为0-150毫秒,以十六进制0H-FH表示，如100ms为AH。 1) 批量读出位元件BR指令格式 1 2 3 4 5 6 7 8 15 16 17 PC侧： ENQ 站号 PLC号 BR 延时 首地址 数量 和校验 ACK 站号 PLC号 PLC侧： STX 站号 PLC号 数据 EXT 和校验 9 10 11 12 13 14 例如：要读出站号为5的PLC的X40到X44共5点的状态值，延时100毫秒，假设PLC中X40与X43
12、为OFF，其余为ON，则指令数据如下： 注释： 请求 站号 PLC号 命令 延时 元件首地址 元件数量 和校验 代码： ENQ 0 5 F F B R A X 0 0 4 0 0 5 4 7 ASCII码： 05H 30H 35H 46H 46H 42H 52H 41H 58 30H 30H 34H 30H 30H 35H 34H 37H 只要将以上代码以字符串形式（VB中可以表示为chr(5)&”05FFBRAX00400547”）发送到PLC，就会有正确的回应信息，如下： 注释： 头 站号 PLC号 位元件状态值 尾 和校验 代码： STX 0 5 F F 0 1 1 0 1 EXT E
13、7 ASCII码： 02H 30H 35H 46H 46H 30H 31H 31H 30H 31H 03H 45H 37H 2) 批量读出字元件WR指令格式 1 2 3 4 5 6 7 8 15 16 17 PC侧： ENQ 站号 PLC号 WR 延时 首地址 数量 和校验 ACK 站号 PLC号 PLC侧： STX 站号 PLC号 数据 EXT 和校验 9 10 11 12 13 14 该命令使用与BR命令相同。 3) 批量写入位元件BW指令格式 1 2 3 4 5 6 7 8 9 PC侧： ENQ 站号 PLC号 BW 延时 首地址 数量 写入值 和校验 PLC侧： ACK 站号 PLC号
14、 10 11 12 4) 批量写入字元件WW指令格式 1 2 3 4 5 6 7 8 9 PC侧： ENQ 站号 PLC号 WW 延时 首地址 数量 写入值 和校验 PLC侧： ACK 站号 PLC号 10 11 12 6. VB通讯功能块设计分析 根据三菱PLC的通讯指令格式，在PC中编写数据查询功能块RevData( )和数据发送功能块SendData( )，就可以在定时中断处理块TIMER1( )中调用查询功能块RevData( )，实现PC界面数据定时刷新；在每一次操作命令执行时，调用数据发送功能块SendData( )，把控制值写入PLC中，从而实现控制。下面给出这两个功能块的设计程
15、序。 1) 查询数据函数RevData( ) （没有和校验） Sub RevPLC (iNo As String, iType As String, iAdd As String, iNum As String) iNo为PLC站号，iType为元件类型，iAdd为首地址，iNum为元件数量 Dim Stmp As String Dim cha, j As Integer Dim ChaCount As Integer Dim Comm As String Select Case iType Case 查询数据寄存器的值 Comm = 命令类型：数据字读 cha = Val(数据寄存器的值为十六进制表示，占4个字符 Case 查询继电器触电的值 Comm = 命令类型：二进制位读 cha = Val(End Select iAdd = Right$(iNum = Right$( Stmp = Chr$(5) & iNo & 输出命令格式 ChaC
