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基于三菱FX系列PLC和组态王转辙机监控系统

摘要 :该文在介绍三菱 FX 系列的可编程控制器及上位机监控软件“组态王”软件的基础上,根

据转辙机测试 台微机监控 系统的要求,提 出一种用 V B6.0 实现组 态王软件 实时监控三菱 FX 系列

PLC 的方 法。

关键词 :组态王 ;可编程控制器;动 态数据交换

中图分类号 :TN915.04  文献标志码 :A  文章编号 :1000 —0682(2009)03 —0061 —03

T h e co n tro l sy ste m o f p o in t sw itch

b ased on M itsub ishi F X series P L C and K ingview softw are

JIN G W e i,G A O L i,W A N G P eng ,W U W ei

(College  Electronic Information Engineering,Xi an z h,l0  University ,Xi 0n 710032,China)

A b stract :A ccord ing to requirem ent of the control system of point sw itch ,one m ethod of the K in g—

view softw are system of real tim e control of PL C b y V B 6 .0 is brough t forw ard ,b ased on introduction of

PL C of F X series of M itsubishi an d K ingview softw are.

K ey w ords:K ingview ;program m able logic control(PLC );dynam ic data exchange(D DE )

0 引言

工业 自动化通用组态软件 一组态王软件系统与

最终工程人员使用的具体的 PLC 或现场部件无关。

对于不同的硬件设施 ,只需为组态王配置相应 的通

信驱动程序即可。组态王支持的硬件设备包括:可

编程控制器 (PLC )、智能模块 、板卡 、智能仪表 、变频

器等等。

PLC 以卓越 的可靠性和方便的可编程性广泛应

用于工业控制领域¨j。实现 Pc 机和 PLC 通信 的 目

的是为了向用户提供诸如工艺流程图显示 、动态数

据画面显示 、报 表显示 、窗 口技术 等 多种功 能 ,为

PLC 提供 良好 的人机界面 。

工程采用三菱公司的 FX 系列 中的 FX 2N 可编

程控制器 J,及上位工控机组 成控制 系统 。上位机

监控软件采用北 京亚控 科技发 展有 限公司 的 6.5

收稿 日期 :2008 —07 —03

基金项目:陕西省教育厅专项科研计划资助项目(06JK273)

作者简介 :敬 伟 (1977 ),女 ,重庆人 ,西北 工业 大学在 职博 士

生,西安工业大学电信学院讲师 ,主要研究方向为数字图像处理及智

能仪表 。

“组态王”组态软件 ,实现对转辙机测试 台的过程监

控及数据处理。

1  系统简介

转辙机是铁路上常见的用于控制火车前进方向

的设备。转辙机活动杆的伸出或者缩回决定火车不

同的前进方向。

转辙机实时监控系统以组态王为主要运行画面,

首先在组态王界面上对被监控系统的参数进行设置 ,

然后起动被测 的转辙机测试台,在组态王的界面上可

以动态显示下位机的运行状态以及完成对多种 电动

直流转辙机各项 电器性能指标 的测试 ,如工作电流 、

工作电压 、摩擦 电流 (故障电流)、转换力及转换 时间

(动作时间)等。由于组态王只提供这类三菱可编程

控制器PLC 的驱动程序,没有提供其通信协议,因此,

在功能并不很强大的组态王 内部直接开发可编程控

制器 PLC 的通信协议是有较大难度的。一般采用的

方法是:利用 Visual Basic 提供的串行通信功能 l4 J,

实现与可编程控制器 PLC 之间的通信,再利用 VB 的

DD E 功能完成组态王与 V isual Basic 之间的动态数据

交换。这样就把从可编程控制器 PLC 采集到的外部

·

62 ·  工业仪表与自动化装置  2009 年第 3 期

信号通过 Visual Basic 间接动态的显示在组态王界面

上。其系统结构如图 1 所示 。

图 1 系统框架 图

2 V B 与 PL C 之 间串行通信 的实现

带异步通信适配器的 PC 机与 PLC 只有满足如

下条件 ,才能互联通信 』:带有异步通信接 口的 PLC

才能与带异步通信适配器 的 PC 机互联 ;双方采用

的总线标准一致 ,否则要通过“总线标准变换单元 ”

变换之后才能互联 ;双方的初始化 、波特率 、数据位

数 、停止位数 、奇偶效验都相 同。只有在对 PLC 的

通信协议分析清楚的情况下 ,严格按照协议的规定

及帧格式来编写 PC 机的通信程序。PLC 中配有通

信机制 ,一般不需要用户编程。

PC 机与三菱 FX 系列 PLC 不能直接连接,要通

过一条 PC/PPI 电缆进行 R S232/R S485 的变换 ,图2

表示了它们之间的连接关系。

『PC 机卜—  [ 二二] 卜—  三菱系列PLC I

匝 圈

图2 PC 机与PLC 的连接方式

2.1 PL C 的通信协议

FX 系列 PLC 传输速率 固定为 9600bit/s,数据

格式由 1 位起始位 、7 位数据位 (A SCII 码) 、1 位偶

校验位及 1 位停止位组成 ,其 格式如 图 3 所示。通

信一般都以“帧”为单 位进行 。帧 中含有要传送 的

多个字符。帧结构如图 4 所示 ,其 中 STX 和 ETX 分

别表示帧的起始标志和结束标志 ,必须和命令码与

数据作为整体一起发送 。和校验值是从命令码开始

到 ETX 之间的所有字符的 A SCII码相加 ,取和的最

低两位数。三菱 FX 2N 系列 PLC 规定 了通信中可以

使用的字符及其 A SCII 码 和命令码 ,如表 1 和表 2

所示 。

起始位  偶校验位 停 I 位

图 3 数据格式

图4 帧结构

表 1 F x 系列 PL C 与计算机通信的控制字符

字符 ASCII码  注释

E N Q  05H  计算机发出请求

A C K  06H  PLC 对 E NQ 的确认回答

N A K  15H  PLC 对 E N Q 的否认 回答

STX  02H  信息帧开始标记

ETX  03H  信息帧结束标记

字符 A SC II 码 字符 ASCII码 字符 A SC II 码 字符 ASCII码

0  3 0 I4  4  34 H  8  3 8 H  C  43 1 4

l  3 1H  5  35 H  9  39 H  D  44 H

2  32 H  6  36 H  A  4 1 H  E  45 H

3  33 H  7  3 7 H  B  4 2 H  F  4 6H

表2 FX : 系列P L C 与计算机通信使用的命令码

上位机与 PLC 的通信过程如图 5 所示。上位

机读 PLC 的命令帧格式 和 PLC 的返 回帧格式 以及

上位机写 PLC 的命令 帧格式和 PLC 的返 回帧格式

分别如图 6 和如图 7 所示 。

帧 (命令)  帧 (确认 )

帧 (响 应 )

图5 上位机与 PLC 的通信过程

其 中 PLC 站号由 PLC 中的 l6 位寄存器 D 8121

确定 ,在 PLC 程序可以设定本机的站点号 。计算机

号为上位机告诉下位 PLC 本计算机 的站点号,在上

位机程序中确定 。元件起始号为所要读的第一个元

件(包括输入输 出和内部寄存器) ,元件数量为所要

读写的元件个数。站号、计算机号和读写元件数量

以 16 进制表示 。等待时间为上位告诉下位 PLC 的

通信延时时间 ,设定值为 0 —150 IllS,在数据帧中以

l6 进制 0 ~A 表示 ,若设定为 0 ,则 PLC 在接到上位

机请求后马上回答。有无校验码可以在 PLC 的通

信寄存器 D8120 中设定。

2009 年第 3 期  工业仪表与自动化装置  ·63 ·

计‘

可 编程

计算

可编 程序

计算机

通信指令

几 罢  l J l l I l I I l l  _ I 计  站 算  计 读 等  读元件数 校

算  指  待  起始元件

机  令  时  (5 个字符) 量 2 个字  验

空制器  号  间  符f 々礴制 码  I I l

t  I

\  /  -  l  ● 计  PLC 返回

田 校  \/  ∽ 站  算

的元 件  验

指定  曼 号  机  × 码

读元件的  域  I  号  状态值

计算机

图 6 上位机读 PLC 的命令帧格式和 PLC 的返回帧格式

图7 上位机写 PLC 的命令帧格式和 PLC 的返回帧格式

2.2 V B 的通信协议

在 V B 中 M SCom m 控件可以采用轮询或事件驱

动的方法从端 口获取数 据 J。这 里采用 的是 事件

驱动的方法。这种方 法就是在一个 事件发 生的时

候 ,让程 序 自动 地跳 到一 段 程序。该控 件 的 O n.

com m 事件执行这个功能。Oncomm 程序负责对诸

如在串口的硬件中断或者一个软件缓存的计数器到

达了一个触发值这样的事件时做 出反应。

在 VB 中放置一个 TextBox 控件。通过设定其

Settings C om m P ort、InputM ode 、H andshaking 、P ortO pen

属性来实现设定 V B 的通信协议。这里设定 Settings

屙I生为 :9600 ,n ,8 ,1,即:该协议 的 自由 口波特率 为

96OO,无奇偶校验,每个字符的数据位为8 位。

3 V B 与组态王软件数据交换的实现

V B 与 “组态 王”之 间通信 的实 现主要是 通过

“组态王”提 供 的动态数 据交换 ( DD E )来 完成 的。

DDE 是 W indows平台上的一个完整的通信协议 ,它

使应用程序 能彼此交换数据和发送 指令 。D D E 过

程可以比喻成两个人 的对话。提问的一方称为“顾



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