工业PLC的控制系统中上下位机的通讯实现

沃宇翔

摘 要：目前在控制系统中，各个设备之间的良好通信是其核心问题。因此文章基于PLC控制系统中上下位机通讯的实现，重点阐述了PLC控制系统的原理、特点、计算机通信的基本原理、PLC通信方式以及VB通信控件等，完整的阐述了控制系统中各个设备间的通信实现方式，仅供参考。

关键词：工业PLC；控制系统；VB；通信控制

一、PLC控制系统概述

PLC自动控制装置属于一种嵌入式的工控机，其主要以顺序控制为主，回路调节为辅，能够进行逻辑判断、定时、基数记忆以及算术运算等多种功能。不仅能够有效控制开关量和模拟量，还能够实现一定的通信功能。其主要特点如下：第一，具备较强的可靠性和抗干扰能力。PLC应用了大规模的集成电路技术，且其内部的电路选择也用了较为先进的抗干扰技术，因此其可靠性和抗干擾能力均很强。第二，功能较为完善，适用能力也较强。伴随着PLC的快速发展，现阶段已经产生了各种规模的产品系列，可以在多种规模的工业控制场合中应用。同时现代的PLC不仅距离逻辑处理能力，还具备较强的数据运算能力，能够在数字控制领域中发挥重要作用。第三，简便医学，深受业界好评。PLC是一种通用的工业控制计算机，其接口相对简便，编程语言也易于被理解。第四，系统设计工作量较小，维护较为便捷。第五，体积较小，能耗相对较低。例如目前出现的超小型的PLC，其底部的尺寸小于100mm，重量也小于150g。功耗则仅为瓦。且其体积较小，容易安装在机械的内部，是实现机电一体化的最佳控制设备。

二、基于PLC控制系统的通信原理

（一）并行通信与串行通信

为确保能够在实际应用中实现分散控制和集中管理，要求控制系统的各个部分能够相互进行数据的额通信。依据传输方式，可以划分为并行通信和串行通信。并行数据通信主要用于传输字节或者子尾单位，其传输的速度较快，不过需要较多的传输现象，因此适宜用在近距离的数据传输中。串行数据通信主要采用的是二进制的位（bit）为单位的一种数据传输方式，每次只能传送1位，适宜用在距离相对较远的场合中。在工业控制系统中，多采用串行通信。PC机和PLC都具备通用的串行通信接口，例如RS-232C和RS-485接口。

（二）异步通信与同步通信

通信实践工作中，通常难以确保数据的接收方和发送方具备同样的传输速率。因此为确保发送和接受过程的同步，不出现累计误差导致的错位。可以就实际的通信要求选择同步或者是异步的通信方式。异步通信所发送的字符信息格式包括了1个起始位，7、8个数据位，1个奇偶校验位（可省略），1、2个停止位组成。开始进行通信前，通信双方需要对所选用的信息格式、数据传输速率等进行相应的约定。因为1个字符中并不包含太多的位数，即便发送方和接收方的收发频率有所差距，也会由于两台设备间的时钟脉冲导致积累误差，进而造成收发错位现象。异步通信的缺点在于传送过程张附加的非有效信息较多，整体传输效率较低。同步通信主要以字节Wie单位（8bit），每次只需传送1到2个同步的字符，若干个数据字节和校验字节。同步通信方式中，必须确保发送方和接收方处于完全同步的状态中，因此通常需要使用调制解调的方式，以便于及时提取同步信号于数据流中，确保接收方能够收到和发送方完全相同的时钟信号。其特点在于传输的速率较高，通常应用于高速通信要求中。

（三）单工通信方式与双工通信方式

单工通信方式顾名思义，就是其发送和接收数据的时候，只能沿着单一的方向进行。而双工方式则恰恰相反，其在两个方向上均能够实现数据的传送和接收，针对具体的传输方式，可以将其分为全双工和半双工两种。

三、PLC通讯功能介绍

PLC和变频器、PC机、远程设备、工业以太网的依据不同的通信协议进行通信。文章主要分析了PLC和PC机之间的通信。自由端口模式能够提供一种方便且灵活的方法给PC机和PLC间的通信。在该种模式下，PLC的串行通信直接有用户程序予以控制，能够用来实现接收完成中断、字符接收中断、发送完成中断、发送指令以及接受指令等来实现通信控制功能。自由端口模式下的数据缓冲区数据发送由发送指令（XMT）启动，并经过指定的通信端口，发送并存储在TBL中的信息。在发送结束的时候可以启动中断事件。接收指令（RCV）初始化或者终止接收信息的服务。

四、VB通信功能的实现

（一）Windows环境下上位机通信软件介绍

基于Windows环境之下，上位机和PLC之间多采取串行通信方式。其需要相应的软件提供人机交互的平台，方能实现通信控制功能。目前常用的能够用于串行通信的软件主要有WinCCflexible组态软件和VB程序设计软件。因为实际工程中存在一定的多变性和复杂性，因此多选用VB来搭建人机交互平台。采用VB能够在实现串行通信的基础上，满足工程实际的不同需求，并设计不同的面向对象的工作窗口界面。其能够提供各种空间，便于各种设计要求的实现。

（二）MSComm控件的属性

VB提供了MSComm控件作为串行通信的控件。编程人员只需要对MSComm控件中的属性和事件进行设置和监视，就能够便捷的实现串行通信目的。对于MSComm控件的具体处理方式来说，通常可以选用事件驱动方式和查询方式两种。

总之，在当前的工业控制系统中，通信技术的重要性日趋凸显。基于PLC控制系统的上下机位通信方式作为未来工业自动化控制系统的重点发展方向，能够满足现代工程远程化和实时性的发展需求。

参考文献

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[2] 刘金娥，杨开.全自动定量包装机的PLC控制系统[J].中国新技术新产品，2016（01）.