基于C++builder的PLC通信程序研究與設計

【摘 要】 為了實現(xiàn)PC與西門子S7-200 PLC的實時遠程監(jiān)控，應用C++ builder 6.0開發(fā)了一個上位機程序，通過發(fā)送接收數(shù)據(jù)報文實現(xiàn)了PLC輸入輸出端口的狀態(tài)控制。經(jīng)過測試，軟件達到了調(diào)試效果，為工業(yè)現(xiàn)場PLC的靈活應用提供了一個新方法。

【關鍵詞】 C++ Builder PLC 報文 串口 MSComm

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2015.04.013

可編程邏輯控制器（PLC）主要用于工業(yè)現(xiàn)場的實時控制，系統(tǒng)相關的人機界面主要是開關、按鈕、指示燈等部件。由于其穩(wěn)定可靠且具有良好的適應性和易于拓展能力，在工程中得到了越來越多的應用。雖然PLC易于控制、設計靈活、能模擬現(xiàn)場調(diào)試、編程簡單、具有良好的抗干擾性，但是PLC也有不易顯示各種實時圖表、曲線、趨勢圖和漢子，用戶界面不夠良好，不便于監(jiān)控等缺點。現(xiàn)在工業(yè)現(xiàn)場的PLC都配備了串行接口，可以通過232、485、422與其它設備或PC相連接。而基于PC的上位機軟件一般都具有良好的人機界面，修改靈活，便于實現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)控和管理，進行程序的編制、參數(shù)設定、參數(shù)修改、數(shù)據(jù)采集等，既能保證系統(tǒng)性能，又能使系統(tǒng)操作簡單，便于在工業(yè)生產(chǎn)過程中有效地實時監(jiān)管控制。將PC的上位機與PLC的下位機系統(tǒng)集成是目前大多數(shù)自動控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方式[1]。本文將設計一種可以與PLC實現(xiàn)穩(wěn)定、可靠數(shù)據(jù)通信的上位機軟件程序。

1 初始化

上位機開發(fā)以西門子S7-200（CPU224）為例，通過DC24V電源給PLC供電。集成在S7-200中的點對點PPI可以實現(xiàn)485接口的高速數(shù)據(jù)通信，應用銀杏USB-485轉(zhuǎn)換器將PC與PLC連接起來組成PC/PPI網(wǎng)絡，實現(xiàn)點對點實時通信。設計軟件功能包括IO輸入輸出兩部分：開關量輸入，利用繼電器改變某個輸入端口的狀態(tài)，程序讀取這個端口的輸入狀態(tài)（開啟或關閉），并在程序中實時顯示；開關量輸出，上位機程序界面中指定端口的地址，單擊置位復位按鈕，即指定地址的端口狀態(tài)為開啟或關閉，使線路中指示燈點亮或熄滅。

下位機西門子S7-200PLC需要在PLC中運行一段程序，與上位機之間的通信方式采用主從方式，PC為主機，PLC為從機。待PC向PLC發(fā)出報文，后者收到報文后，進行異或校驗處理，若校驗正確則返回收到的報文內(nèi)容。

1 PLC調(diào)試軟件界面圖

在C++ builder 6.0中新建plc.bpr工程，設置Form1的標題為“PLC（S7-200）調(diào)試程序”。創(chuàng)建3個GroupBox控件分別用于顯示輸入狀態(tài)、輸出控制和報文監(jiān)控[2]。此外用Shape控件來顯示輸入狀態(tài)和輸出狀態(tài)指示燈（綠色和紅色），用CheckBox控制輸出點復選框。選用MSComm組件進行串口通信開發(fā)。

if（MSComm1->PortOpen！=true）

{

MSComm1->CommPort=1； //設置通信端口

MSComm1->InputMode=1； //數(shù)據(jù)為二進制

MSComm1->Settings = \"9600，n，8，1\"；

MSComm1->InBufferSize=512；

MSComm1->OutBufferSize=1024；

MSComm1->RThreshold=1；

MSComm1->PortOpen=true； //打開端口1

Shape1->Brush->Color=clLime；

……

}else

{

ShowMessage（\"串口已經(jīng)打開\"）；

return；

}

程序首先進行串口初始化，設置通信端口號、波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、輸入輸出緩存區(qū)大小、接收觸發(fā)字符數(shù)等基本信息，同時將輸出狀態(tài)的Shape控件初始化為綠色。當PC與PLC調(diào)試完畢時，則需要關閉上位機程序[3]。

MSComm1->PortOpen=1；

Close（）；

2 輸入顯示

首先聲明一個存儲接收數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)BYTE rcv[8]，針對下位機PLC的數(shù)據(jù)報文內(nèi)容為：rcv（0）起始00，rcv（1）字節(jié)數(shù)，rcv（2）Q0狀態(tài)，rcv（3）Q1狀態(tài)<>255，rcv（4）I0狀態(tài)，rcv（5）I1狀態(tài)，rcv（6）校驗，rcv（7）結(jié)束255.在MSComm的接收觸發(fā)事件中，通過RxBuff獲取MSComm1->Input所獲得的報文數(shù)據(jù)，然后依次的存入rcv[8]數(shù)組中，第一個for循環(huán)用于數(shù)組賦值，第二個for循環(huán)用于顯示接收到的報文信息，便于程序調(diào)試。

int ByteNum；//收到的字節(jié)數(shù)

OleVariant RxBuff；

RxBuff=MSComm1->Input；

ByteNum=RxBuff.ArrayHighBound（）；

for（int i=0；i<=ByteNum；i++）

rcv[i]=RxBuff.GetElement（i）；

for（int i=0；i<8；i++）

Edit1->Text=Edit1->Text+IntToStr（rcv[i]）；

應用C語言中的itoa函數(shù)將整型的接收報文數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二進制的字符，便于轉(zhuǎn)換成8個字節(jié)長的字符，便于后續(xù)的輸入狀態(tài)判斷。以Shape15為例，判斷str[8]字符內(nèi)容，由此決定控件的顏色為紅色或者綠色。

char p[8]；

String str；

itoa（rcv[2]，p，2）； //整型轉(zhuǎn)換成二進制字符str.sprintf（\"%8s\"，p）；

if（str[8]=='1'）

Shape15->Brush->Color=clRed；

else

Shape15->Brush->Color=clLime；

3 輸出控制

程序涉及了多個端口控制輸出，為了便于上位機操作控制，應用CheckBox控件對應每一個輸出端口。類似上述轉(zhuǎn)換，將每個端口的狀態(tài)轉(zhuǎn)換為字符形式保存。

check[0]=CheckBox1->State；

check[1]=（CheckBox2->State）*2；

check[2]=（CheckBox3->State）*4；

……

check[7]=（CheckBox8->State）*128；

控制報文發(fā)送需要創(chuàng)建OleVariant Txbuff，同樣創(chuàng)建一個字符型數(shù)組temp[8]，將待發(fā)送的輸出端口信息check[i]累加成給變量q1。因為PC與PLC直接的通信涉及到異或校驗，將異字節(jié)內(nèi)容存在fcs變量，以待報文后續(xù)發(fā)送，同時報文以0xFF做報文尾標識，最后應用MSComm1->Output=Txbuff將預置好的數(shù)據(jù)發(fā)送出去[4]。

BYTE temp[8]；//報文長度

BYTE fcs；

int q1=0；

for（i=0；i<8；i++）

q1=q1+check[i]；

temp[0]=0；//起始字符

temp[1]=4；

fcs=temp[1]；//fcs表異或校驗碼

for（i=2；i<6；i++）

{

temp[i]=sdata[i-2]；

fcs=fcs^temp[i]；//算異或校驗碼

}

temp[i]=fcs；

temp[i+1]=0xFF；//結(jié)束字符Txbuff=VarArrayCreate（OPENARRAY（int，（0，7）），varByte）；

for（int i=0；i<8；i++）

Txbuff.PutElement（temp[i]，i）；

MSComm1->Output=Txbuff；//發(fā)送

4 結(jié)論

上位機軟件設計、調(diào)試完畢后，執(zhí)行發(fā)送或定時器發(fā)送。單擊界面中代表端口號的選擇按鈕，給S7-200PLC對應的端口置位，則PLC上相應的指示燈亮或滅；界面中輸出控制指示燈圖像改變顏色。而當PLC的輸入端口接收到信號時，界面中的輸入狀態(tài)指示燈改變顏色。經(jīng)過測試上位機的功能達到了預期的設計目的，實現(xiàn)了PC與PLC的遠程實時控制。

參考文獻

[1] 曹衛(wèi)彬.《C/C++串口通信典型應用實例編程實踐》[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007：177-187

[2 陳成勇.《軟PLC技術研究與開發(fā)》[D].碩士論文.2008.05

[3] 李劍.《西門子PLC與監(jiān)控計算機通信問題的研究[D]》.碩士論文2007.01

[4] 陳卓.《PLC與上位計算機通訊監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應用》[D].碩士論文2004.04

作者簡介

李玉石，工程師，主要從事計量檢定、儀器儀表的研究工作。

（責任編輯：張曉明）