在工業控制中,用PLC控制的工程在上/下位機通訊上一般采用RS-232/RS-485串口通訊,這種方法對于數據量較大,通訊距離較遠,實時性要求高的控制系統,很難滿足通訊需要。
近年來隨著計算機網絡技術的飛速發展,網絡化數控已經成為現代制造業發展的必然趨勢,控制系統正向虛擬化、網絡化、集成化、分布化和節點智能化的方向發展。[1]許多大型PLC廠商生產的PLC都配備了相應的以太網通信模塊,本文討論了OMRONPLC的以太網通信體系結構,并以CP1HPLC的ENT2l以太網模塊為例實現與計算機的通信。
1.Winsock網絡通信控件
Winsock控件是不可視控件,它提供了訪問TCP和UDP網絡服務非常簡便的途徑,使編程人員開發客戶/服務器應用程序時,不必了解TCP的細節或調用低級的WinsockAPI函數,只通過設置Winsock控件的屬性并調用其方法,就可直接連接到一臺遠程計算機進行,并可實現雙向數據交換。
WinSock主要支持兩種類型的套接字:①流式套接字(StreamSocket)也稱面向連接方式,該方式對應的是TCP協議,其傳輸特點是通信可靠性高,可以保證數據流的傳輸是可靠的、有序的、無重復的www.cechina.cn,可提供雙向的數據流,數據被看作字節流,無長度限制。②數據報套接字(DatagramSocket)又稱無連接方式,對應的是UDP協議,這種方式不提供數據傳輸的正確性、有序性和無重復性,因為它支持面向記錄的數據流。因此,傳輸的數據可能丟失和重復,并且接收順序混亂,報文長度是有限的。考慮到本系統對通信可靠性和正確性的要求很高,選用流式套接字方式。基于Client/Server模式的流式套接字通訊過程如圖1所示。
2.Ethernet網絡通信單元的設置
在組建網絡時,根據網絡類型的不同,網絡中的每個節點需要安裝相應的通信單元,PLC上需安裝Ethernet網絡通信模塊CONTROLENGINEERINGChina版權所有,例如0MR0N公司的CJ1W—ETN21以太網模塊。應用之前必需對網絡進行必要的設置,分為開關設置和CPU總線單元系統設置。
開關設置主要包括以下幾項內容:確定分配給CJ1W—ETN21單元的內存工作區(CIO區、DM區),該地址在CPU總線區,由UNITNo.開關確定ETN單元的單元號范圍為0~F;NODENo.旋轉開關設定兩組l6進制數作為ETN單元在網絡中的節點號,范圍為O1~7E;IP地址設置網絡號和主機節點號,由32位二進制數組成,分4段以十進制數表示。
CPU總線單元設置主要通過編程設備如CX—Programmer軟件或編程器對網絡單元進行模式、本地IP地址、子網掩碼、FINS端口號、FTP登錄名及口令和IP路由器表等項進行設定。若使用FINS/TCP協議,則還需在以太網單元設置中修改FINS/TCP項的部分參數,如:自動分配的FINS節點號、是否保持激活等項。
3.面向上位計算機的通信協議
如圖2所示,以太網的分層模型分為物理層(PhysicalLayer)、網際層(InternetLayer)、傳輸層(TranspotLayer)和應用層(ApplicationLayer)。其中:傳輸層可使用無連接的UDP或需建立連接的TCP協議;應用層為FINS(FactoryInterfaceNetworkService)協議,FINS協議是由OMRON公司開發的用于工廠自動化控制網絡的指令響應系統。主要規定對PLC存儲空間的數據讀寫等操作方法。應用層使用FINS協議,傳輸層使用TCP協議的通信實現方法稱為FINS/TCP方法。
FINS協議包含指令系統和響應系統,其命令幀格是由FINS報頭、指令代碼、響應代碼和正文等幾部分組成。從上位計算機發出的指令和響應必須符合下面幀的格式要求,并提供合適的FINS報頭信息。[3-4]FINS通信服務是通過FINS命令幀和它們對應的響應幀交換實現的。
FINS命令/響應幀格式如圖3所示。FINS/TCPheader中規定了五種命令CONTROLENGINEERINGChina版權所有,用于客戶機(hostcomputer)與服務器(PLC)之間通信:發送客戶機節點地址(nodeaddress);(2)發送服務器節點地址(nodeaddress);(3)發送Finsframe;(4)Finsframe發送出錯通知;(5)客戶機與服務器聯機確認。
4.通信程序的具體實現
在新建VB工程后,需要執行VB工具欄“工程/部件”命令,將Winsock控件添加到工程中,并命名為“WskClient”。程序采用TCP/IP協議進行通信,其主要屬性設定如下:
WithWskClient
.Protocol=sckTCPProtocol‘采用TCP/IP協議
.Lo