監控計算機與PLC數據通信的研究

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【摘要】

通過對監控計算機與plc數據通信系統的研究，對PCL的概念進行簡述，如何的融入監控計算機，對裝置進行實時的監控，以汽車行車的電氣控制系統為例，對相關的技術進行分析整理，通過簡潔精美的操作界面進行操作。對使用PLC數據通信系統的設備進行實時的監控。

【關鍵詞】監控計算機；PLC數據通信；微處理器

前言

隨著經濟的不斷發展，計算機的控制技術在現代化的企業中功不可沒，通過監控計算機與PLC的數據通信技術進行有機的結合。對于PLC與網絡的工作原理進行分析，重點講個人的計算機開發成了PLC的以及網絡的超級終端，對于實現現階段的PLC對系統的數據操作和管理的技術。根據PLC的基本理論進行構建工業地控制系統對PLC的實時掌握的要點，通過控制的過程和方式，對整個PLC的網絡結構進行相關的配置。通過介紹個人計算機與PLC的連網通信的必要條件和個人計算機中的異步通信的適配器、運用高級的語言編寫個人計算機的PLC通信的接口程序的原理。

1PLC控制系統的概述

PLC控制系統簡單來說就是以一個微處理器為核心，利用微機技術、通信技術、自動化技術為一體，中文名稱為可編程控制器的通用工業控制裝置。PLC有著功能性強、適應能力強、可靠性高、結構模塊化等特點，在現階段的工業控制中有著十分廣泛的使用。通過計算機將PLC連入控制網絡，能夠產生十分有效地數據處理效果和規范的管理，還能夠為使用者提供十分精美且簡便的操作界面，還能夠通過這種方式對系統的參數進行修改以及控制，控制圖表中進行相對應的顯示，通過PLC技術的使用，能夠使工作人員能夠了解現場的實時情況。通過對上位機的通信與PLC的功能相結合，可以達到什么樣的效果？

2PLC通信及網絡技術的概述

2.1PLC通信網絡的概念

2.1.1通信的概念計算機和PLC都屬于數字設備的一種，通過交換0、1的數字信號。數據信息指的是符合規定的編碼、位長、格式的數字信號。而數據通信指的是通過適當的傳輸的路徑對一臺機器的數據信息傳送到另一臺機器上。機器的范圍可以是計算機或者是PCL，也可以是其他帶有通信功能的設備。通信的方式按照不同數字代表的不同的數字信號，通過順序的調換排列的方式不同，也可分為并行和串行兩種通信方式。一般來說，要求較高的通信方式都采用并行，并行通訊具有傳輸的速度快、用時較短的特點，因為并行的傳輸線的成本較高，所以用數據傳輸的方式能夠達到十分快捷的效果。而普通的通信使用串聯的傳輸方式就能夠滿足通信的需求了。點對點的通信方式一般情況下都會有固定的時間或者是傳輸方向，通過各種通信方式進行工作。其中單工通信指的是對某一個方向的數據接收發送，比如：我們身邊的廣播、遙控和尋呼機都屬于單工通信。半雙工的通信方式可以使兩個方向的通信不同時的進行傳輸，比如：對講機、發報機等使用的都是半雙工的通信方式。全雙工的通信方式就可以使兩個方向進行雙線的同時的傳輸。最常見的就是我們身邊的電話和手機。將通信方式按照不同的網絡形式可以分為，在兩個終端直通交換和分支，在直通的終端是專用終端，其他兩種通信方式都屬于網絡通信的范圍內。在串行的通信中，使用者可以根據同步方式的不同要求，將通信方式分類為同步或者異步，通過字符進行傳輸的串行的異步通信，通過對信息發送的起始標志和同步標志進行通信的完成。當發送方和接收方的頻率出現偏差的時候，也不會對通信造成錯位的影響，在下一個字符進行傳輸時，就可以形成同步。異步通信指的是每一個數據的前后標注位置，傳輸的過程中會出現一少部分空檔，傳輸的效率沒有相應的保證，傳輸的效率低。同步通信指的是將每一個數據都能夠按照一定的順序進行連接，以某一個數據塊為單位，對其中的每一個數據塊進行一到兩個同步的字符，傳輸結束前進行校驗字符的工作。其優點是能夠提高一定的傳送速度，但是對時鐘的信號和數據的發送端與接收端能夠嚴格的進行同步，且對時鐘的信號也嚴格的要求一致。使用了這類方式的傳輸硬件設備比較繁瑣，能夠將信息限制成為不同的速度。

2.1.2串行通信的接口標準

（1）RS232CRS232C指的是在1969年美國的電子工業協會提出的串行的通信接口標準，在現階段的計算機和可編程的控制器中得到了廣泛的使用。PLC數據通信與計算機之間也需要RS232C的標準接口實現的，具有十分強大的抗干擾能力。對單端的驅動和接受的電路，產生的最大距離大致為15m左右，插件的標準基本為9/25針，PCL數據通信一般使用九針的連接器就足夠了。

（2）RS422/RS485對于RS232來說，RS422和RS485采用的是差分傳輸的方式對數據信號進行傳輸，也可以叫平衡傳輸，可以達到最大為1.219KM的傳輸距離，也能夠達到10MB/S。并且允許在一個相同的傳輸線上進行連接多個接受的節點。

2.2PLC局域網基礎

網絡結構：PLC數據通信網絡經過了長時間的發展，可以實現ISO模型所需要的大部分功能。計算機的網絡按照分布的距離可以分成廣域網、局域網和互聯網三種。PLC控制可以歸于局域網的范圍內，PLC自身對工業的工作要求就比較特殊，通信數據要有極速響應的能力，對信息的傳輸具有一定的可靠性，能夠在工廠惡劣的環境下工作。網絡結構也叫拓撲結構，網絡主要是由物理節點組成的，經常使用的網絡結構種類為，聯網結構和鏈接結構。聯網機構指的是通過多個節點的連接，利用星形、總線形或是環形形式的方式進行連接。相對來說，連接結構就沒有那么復雜，簡單來說就是將通信的接口與介質找出，將兩個節點進行連接。而正是因為這樣的原因，當兩個PLC之間相連接或者一個PLC與計算機相連接時，稱作鏈接，不是聯網。一般情況下，工廠所使用的自動化系統，其結構基本是一層一層之間進行的相互協作。但是每一層之間的要求不同，就無法成為單一的網絡結構，為了維持正常的工作，一般都會選擇多級通信進行工作，組成了復合型的網絡結構，通過對不同級別的子網絡進行不同通信協議的配置，才能夠滿足各個層次對通信不同的需求。

2.3網絡通信協議

PLC網絡與計算機的性質相仿，都是有各種數字設備之間與終端的設備，都屬于一種復合型的系統，其中包含了多個節點。在這個復合系統中，由于幾個節點之間所針對的設備都有所不同，其形式，方式都有很大的差異。而針對對不同型號、不同系列系列的計算機，PLC數據通信的通信方式也會產生一定的不同，要根據通信軟件的基本要求對軟件進行開發。在網絡系統中，通過自動地進行通信從而確保雙方數據通信正常的操作，還可以對通信之間出現了什么問題進行反映，制定相關的方案，我們稱之為網絡通信協議，也可以叫做網絡通信規程。按照功能分類可以分為識別和同步的通信，傳輸正確的保證、檢測和修正的信息傳輸。

3監控計算機和PLC數據通信與行車控制設備

3.1行車電氣控制設備

根據不同的要求，可以對電氣控制系統進行不同的改進，比如汽車行車的電氣控制設備，就需要根據加工過程的比較柔性，預批量生產的需要相結合，從而提高電氣控制設備的使用程度，針對汽車行車對電氣控制設備的需要對其進行不同的工藝的流程的改進。要注意設計設備的結構要與行車結構相類似，二者之間的差距不能過大，要求做到準確的進行定位控制，在形成使用的過程中，能夠更加快捷的進行放置，在控制設備工作的過程中，能夠控制大車的移動，對吊籃上下、左右、前后的運動，以及小車的移動。上極為的數據的發送范圍：

（1）行車啟停的控制命令。使用者通過操作面上的正轉、停止、反轉進行啟動時，會引發CLICK事件指令的出現，通過對事件單機能夠打開事件的通信口，發送一些比較有意義的字符。PLC數據通信設備對字符進行識別處理，按照指令進行工作。

（2）進行實時的查詢。在表單的設計過程中添加一個控件TIMER，預定時間到達，就會開始對預先設定的指令進行操作，通過對已經上傳到接收數據的文本框來顯示實時的速度值。

3.2基于PLC技術的人機界面

當一個PCL數據通信系統能夠具有人機操作界面，就會有更加深層次的價值，能夠在硬件軟件的基礎上方便了人們的使用過程，更加快捷的進行指令下達。人機界面簡單來說就是之人通過這個界面更加快捷的對系統進行操作。人們可以根據人機界面的提示進行相關的操作，達到使用的目的，在整個通訊數據控制系統中，能夠通過命令的下達進行數據的輸入、相關信息的查詢輸入以及對系統進行控制，PCL控制系統也是如此，能夠進行操作。一般情況下，設計者都會將操作界面設計的簡單一些，更加方便人們使用，還要具有一定的引導功能，通過人機界面能夠實現對設備的控制和收集需要的參數數據等功能。PLC數據通訊的程序大致可以分為以下的幾個部分：

（1）主程序。指的是在程序中對需要的數據進行的接受處理，以及發送的過程。

（2）初始化子程序。特殊的標志寄存器中存在的SMB30，會為自由口選擇的一些通信的參數，這類子程序主要針對的是SMB87/88/89的控制字符。

（3）校驗子程序。根據本文中提到的相關的知識來說，校驗子程序就是指BCC的校驗碼，對發送者想要傳動的字符進行分析再進行發送。同樣的也會使接收方進行相同的方式對字符進行修改接受，從而判斷傳來的指令是否是正確的。

（4）讀寫數據子程序。讀寫子程序和數據子程序指的是在PLC中的數據通過整理發送給計算機，再將計算機傳來的數據寫進PLC中。這兩個子程序的進入的前提都要求先對RCV進行禁止程序，再進行相應的數據傳輸的過程，最后將信息反饋給系統。

（5）接受、發送完成數據的中斷程序。對數據進行接受的中斷程序會將接收到的數據進行技術還原并將數據進行保存，最后進行校驗，對正確的指令進行執行，再通過程序的啟動進行接收。而發送的中斷程序在運行的過程中先要對標志位進行正確的服務指令，系統使用寄存器將數據進行清零，允許RCV程序進行啟動。要在這一過程中注意，中斷系統一般情況下會使用半雙工的方式進行通訊工作，所以PLC接收、發送的程序進行之后，要將通信的設置成接收的狀態。PCL設備的主要部件較多，這就造成了在PCL設備使用的過程中，PCL的主機會因為輸入設備和輸出設備的干擾信號造成使用過程中出現很多的問題。

4結語

綜上所述，對于一些自行開發的監控系統還是有一定的局限性。在中型企業和小型企業的控制系統中，這種數據通信具有一定的指向性，設備建成使用的成本低，設計技術的靈活性比較好。隨著控制系統的不斷擴大，相關的參數的數量也會增加，在操作過程中控制的參數也會增加，導致設備沒有辦法正常的運轉，就需要借助外力來進行控制，能夠在運行的過程中達到目的，更好更快地運行。監控計算機與PLC數據通信結合的軟件的編程量相對來說比較大，整個軟件的調試的過程消耗的時間比較長，軟件自身的安全性也比較差，缺點和問題要在不斷的使用和研究中進行改正。

參考文獻

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作者：榮婉如 單位：渤海大學信息科學與技術學院