PLC_VB图形监控(转)

作 者：台湾南台科技大学 电机系 宓哲民

1  概论

在plc的图形监控技术中，虽然以使用通用型的人机接口搭配套装式图形监控软件较为简易、便利，但是就学习或使用者本身而言，只是就图形监控组件的变量(编号)或属性作一些简单的设定，至于plc  pc间如何透过rs-232或rs-485串行通讯端口执行接点状态或数据缓存器数值之读取、写入与控制等，就有些雾里看花了。此外条形码扫瞄器(bar code reader,bcr)、电子磅秤(electronic load cell)、温度控制器、modus通讯、区域或网络通讯…等，若不知道相关的通讯协议，就无法与pc或plc联机以读取或写入所需的数据。有鉴于plc在产业自动化中的枢纽地位，加以各技职院校均开设有plc及vb等相关课程，若使用vb 作为plc的图形监控，在教学、自学及实作上不但可坐收事半功倍之效，同时也可达到科技整合的目标，提升机电控制的技术层次，因此本专栏就以plc_vb图形监控作为探讨主题。



图1 通讯协议数据格式



图2 位元元件位址的计算方式

2  plc通讯协议

pc  plc通讯之目的，不外乎是pc与plc间进行相关接点状态或数据缓存器数值之读取、写入或控制，上述数据存取或控制，除了在硬件联机及通讯参数设定方面必须双方一致外，在讯息格式方面亦必须符合专属的通讯协议。在pc与plc的通讯架构中，pc为主系统(master)，plc则为仆系统(slave)，亦即pc与plc间通讯，是由pc发出命令讯息给plc，只有在plc接收到pc的命令后，才会响应一讯息给pc。

以下以丰炜(vigor)plc为例，介绍其m、vb、vh系列plc之通讯协议：

2.1 传输讯息格式

为了使得各类型pc能够互通讯息，美国国家标准局制定了ascii码。ascii码原先仅使用7bits，因考虑到一些特殊的图形码，故目前已扩充为8bits。不过在plc  pc通讯上，ascii码还是采用原先7bits的编码方式，所以其数据位为7bits。

2.2 通讯参数

(1)传输格式：usb或标准rs-232、异步(asynchronous)、双向传输。

(2)传输速率或鲍率(baud)：plc内建之cp1固定为19200bps；cp2有4800、9600、19200、及38400bps等可供选择，由ladder master设定；至于 cp3则固定为19200bps。

(3)同位检查(parity check）：偶同位（even parity，e）。

(4)数据位(data bits)：7 bits。

(5)停止位(stop bit)：1 bit。

2.3 通讯协议数据格式

通讯协议数据格式如下图1所示：

(1)起始码

数据传输的开头字符，pc下达命令给plc时之起始码为stx(2h)，plc回传资料给时为ack(6h)。

(2)站号

数据传输对象的辨识码，在通讯回路中每一台plc都必须有一个站号，当pc对plc下达命令时，就是以站号来指定要将命令下达给那一台plc。plc内建之cp1固定为0号；cp2可选择范围为0～255号，由ladder master设定；cp3由vb-cadp模块左侧旋转开关设定，范围为0~99号。

(3)命令

通讯命令系pc要求plc所执行之动作，可以经由pc对plc执行位组件之状态或缓存器的值连续读取、写入或位组件on/off等命令共有4种，各命令码代号、种类、对象组件及其功能，如表1所示。

(4)传送数据

数据传输的内容，包含：数据地址、长度、内容及错误码…等。

(5) 结束码

数据传输的结束字符为etx(3h)，当plc收到代表通讯结束的etx字符后，即可开始处理该次通讯命令或数据。

(6)检查码

系将图1中之站号～结束码中各字段所有ascii字符之16进制数值依序相加，但不考虑进位，也就是取其和最右边的2个数值作为检查码，此一核算方式称为2纵式余数查核法2（longitudinal redundancy check，lrc）。当接收端收到命令讯息后会依相同计算法则重新核算其检查码，若两者数值相同，则表示所传输数据正确，否则表示在传输过程中有错误发生。

(7)错误码

在plc的回传数据中会有一个错误的讯息码，错误码及其说明如表2所示。

2.4 数据地址

pc  plc通讯必须了解plc内部有那些组件，以及那些组件的实际地址(address)，以便于进行数据的存取。

(1)群组地址

适用于连续数据读取【51h】及连续数据写入【61h】等通讯命令，可分为下列二种：

① 位型态组件

诸如：x、y、m、s、t、c等多个字节(bytes)数据。若字节数byte=1时，则群组地址定义8个连续的位型态组件。

② 字符组型态组件

诸如：t/c现在值或缓存器d之数值等。

常用群组地址如表3所示，t/c现在值或d数值占有2个连续的地址。

(2)位组件地址

适用于将指定的bit设定为on【70】及设定为off【71】等通讯命令。位组件地址=数据地址+组件位置，计算方式说明如下：

【例1】求位组件y10的地址

解答：10/8=商数=1…余数=2；y0群组之数据地址=0040，取前3位=004+商数+余数=00412。之后将00412的前三个位舍弃，即可求得y10组件地址为020a，详细步骤如图2所示。经上述计算程序转换后之常用位组件地址如表4所示：



图4 检查码计算_vb窗体

图5 检查码计算结果



图6 位组件on/off_vb窗体

表1  pc→plc通讯命令


表2 错误码及其说明

表3 常用群组地址

表4   经过转换后之常用位元元件位址

3  vb简介

visual basic(vb)由于它提供了完善的图形化接口，兼具对象导向、事件驱动的程序设计理念，让使用者在vb的整合开发环境(ide)下，点选工具箱中所提供的识别图式工具按钮，经由对象在窗体的适当配置，不用编写程序即可完成所须的输入/输出接口，并可立即在屏幕上看到画面设计的实际结果，诸如：对象大小、位置、标题、颜色、图形…等。此外vb方便且强大的除错功能，更大大地提升了程序设计的效能，因此在 windows多任务作业环境下，具亲和力且易学易用的vb，无疑是初学者开发应用程序的最佳选择。

在plc的图形监控技术中，虽然以使用套装式图形监控软件较为简易、便利，但是就学习过程或使用者本身而言，并无法提升自己的技术层次。有鉴于plc在产业自动化中的枢纽地位，并考虑plc_pc通讯和vb建构输入/输出接口的便利及自行开发应用程序的重要性与日俱增，加上vb新增的进阶功能，诸如：多媒体、对象连结与内嵌(ole)、动态链接库(dll)、动态数据交换(dde)…，若搭配其它数据库软件包(excel、access、dbase、foxpro…)，以及因特网支持(active x…)，则vb在plc图形监控中将更形简易和便利。

microsoft不断的推陈出新，将vb 6.0先后加以更新为vb.net、vb 2005及2008，虽然增加了许多因特网的应用功能，但其硬件规格及需求不但较vb 6为高，而且作业环境及工作窗口亦较vb 6来得复杂，无形中拉高了学习的门坎，使初学者不禁望而却步。一些简单的机电控制或应用，并非一定得使用vb 2005或2008不可，vb 6依然受到大多数人的关爱。有鉴于此，本文仍然以vb 6为主，相信具备了程序设计的理念和经验之后，跨入vb 2005或2008的学习及应用领域，应该可以触类旁通。



图7 mscomm控件通讯参数设定



图8 y0设定为on的通讯格式



图9组件群组连续写入及读取_vb窗体



图10连续写入_y0～y7全亮

4  vb通讯对象_mscomm

在vb6的专业版及企业版中，mscomm控件并不是预设之常用工具，但是可以经由新增工具的方式来开启mscomm控件，使应用程序具有串行通讯的功能。启动vb之后执行菜单列中『项目』『设定使用组件』，出现一[设定使用组件]对话框，在控件中勾选microsoft comm control 6.0，按下『确定』钮后，即可将mscomm控件加载一般工具箱内，使其成为预设的工具选项，mscomm控件的识别图标为一电话盒，如图3所示。

mscomm控件在pc和plc串行通讯中较常使用的属性如下：

（1）mscomm1.output = commandcode

将commandcode(命令码)写入传送暂存区，亦即pc经由通讯端口送出命令字符串给plc。

（2）mscomm1.input

传回接收暂存区中之数据，亦即pc经由通讯端口接收plc传回来的响应字符串讯息。

（3）mscomm1.portopen = false

关闭通讯端口。

（4）mscomm1.portopen = true

开启通讯端口。



图11连续读取_y0～y7全亮



图12 1个byte数据读取示意图

图13连续写入_y0～y17全亮



图14连续读取_y0～y17全亮

5  plc_vb基本通讯命令学习范例

5.1【例1】检查码计算

(1)设计一vb窗体如图4所示，并分别在窗体中设置如图所示的对象(或控件)。为了帮助读者理解程序代码，我们在相关的对象上方以卷标(label)项作了一些批注。

(2)若要将位组件m10(组件地址：040a)设定为on(命令：70)，且采plc内建之cp1(站号：0)，则程序执行后在text1文字方块内输入0070040a，之后按下检查码计算钮，检查码计算结果为9f，如图5中之text2所示。

(3)程序代码

为了缩短篇幅，我们直接在程序代码中加上批注，亦即单引号`或rem，它属于不被执行叙述，其目的在于增加程序的可读性或便于日后修改。

private sub command1_click()

`变量宣告：integer为整数、string为字符串

dim n, sum as integer

dim checkstring as string

`通讯格式中的英文字符必须为大写(a~f)，故先行将text1.text所输入之传送数据，经由程序自动转换为大写字母，然后加上结束码etx：chr(3)，形成一字符串checkstring

checkstring = ucase(text1.text + chr(3))

` for--next属于重复结构中之计数循环，指令pc在一定的次数内，重复的执行某一叙述区段，亦即取出checkstring字符串中每一个字符，并累加每一个字符的ascii码，而得出一整数sum。

for n = 1 to len(checkstring)

sum=sum + asc(mid(checkstring, n, 1))

next n

`将10进制整数sum转换为十六进制，并取其右边二位数，即为所求检查码。

text2.text = right(hex(sum), 2)

end sub

private sub command2_click()

`将text1及text2等控件内容予以清除成为空白字符串

text1.text = “” : text2.text = “”

`设定text1控件为驻点对象，亦即使text1取得窗体控制权

text1.setfocus

end sub

private sub command3_click()

end

end sub

5.2【例2】基本通讯命令_位组件on/off【70、71】

(1)设计一vb窗体如图6所示，并分别设置如图所示的对象或控件。

(2)将鼠标移到电话盒图标上，按一下鼠标右键，在下拉式快捷菜单中分别设定正确的：a、通讯连接端口，b、通讯参数，c、交握协议，如图7所示。

(3)若要将位组件y0设定为on，并采plc内建之cp1(站号固定为0号)，程序执行后分别在各text文字方块内键入如图8所示的通讯格式，之后按下on/off钮，此时主机led面板上之y0灯号亮起。将y0设定为off时，只要将命令改为71、检查码改为8d，再度按下on/off钮后，则led面板上之y0灯号熄灭。

(4)程序代码

private sub command1_click()

`开启通讯端口

mscomm1.portopen = true

` pc下达位组件on/off命令给plc

mscomm1.output = chr(2) & text4.text & text1.text & text2.text & chr(3) & text3.text

`关闭通讯端口

mscomm1.portopen = false

end sub

private sub command2_click()

text1.text = "": text2.text = "": text3.text = "": text4.text = ""

text1.setfocus

end sub

private sub command3_click()

end

end sub

5.3【例3】基本通讯命令_组件群组连续写入【61】及读取【51】

(1)如前所述，组件群组定义为8×n个连续的位型态或字符组组件。设计一vb窗体如图9所示，并分别设置如图所示的对象或控件。

(2)若要将字节组件y0～y7全部设定为on，并采plc内建之cp1，程序执行后分别在各text文字方块内键入如图10所示的通讯格式，之后按下write钮，此时主机led面板上之y0~y7灯号亮起。若键入如图11所示的通讯格式，按下read钮，则经由plc读取的数据亦为ff。

(3)程序代码

private sub command1_click()

mscomm1.portopen = true

` pc下达连续写入命令给plc

mscomm1.output = chr(2) & text6.text & text1.text & text2.text & text3.text & text4.text & chr(3) & text5.text

mscomm1.portopen = false

end sub

private sub command4_click()

dim strtmp as string

mscomm1.portopen = true

` pc下达连续读取命令给plc

mscomm1.output = chr(2) & text6.text & text1.text & text2.text & text3.text & chr(3) & text5.text

`后测试循环，等待plc响应字符串

do

strtmp = strtmp & mscomm1.input

loop until len(strtmp) >= 12

`取出数据

text7.text = mid(strtmp, 8, 2)

mscomm1.portopen = false

end sub

(4)1个byte数据读取程序代码解说

1个byte数据读取，plc响应字符串的字符数为12，数据由响应字符串的第8个字符开始往后取2个字符即为所求，如图12所示。

(5)本程序可扩充为字符组(word)连续写入及读取，以1个字符组为例，因为1word=2 bytes，故y0~y17全亮时之连续写入通讯格式如图13所示，连续读取通讯格式则如图14所示。

(6)1个word数据读取程序代码解说

1个word数据读取，plc响应字符串的字符数为14，数据由响应字符串的第8个字符开始往后取4个字符。因为数据是由较低次位lsb开始传输，故将low byte(b7~b0)和high byte(b15~b8)对调即为所求，因此祇要修改下列程序代码即可执行1个word数据读取，示意图如图15所示。

do

strtmp = strtmp & mscomm1.input

loop until len(strtmp) >= 14

response = mid(strtmp, 8, 4)

text7.text = right(response, 2) & left(response, 2)

6  plc_vb进阶学习范例

【例4】马达起动停止控制

综合运用基本通讯命令，利用单一组件mn之on及off，来仿真一plc外部输入按钮。并启动定时器(timer)控件每隔一特定的时间持续不断的经由串行通讯端口去侦测plc是否已将响应讯息传送到接收暂存区，并将其内容值执行and运算，以取出所拟监看接点。在接点状态on/off变化时，则更改形状(shape)控件背景颜色(backcolor)的属性，达到图形监控的目的。

(1)plc程序设计

马达起动停止控制阶梯图，如图16所示。

(2)vb窗体

设计一马达起动停止控制之vb窗体如图17所示，并分别设置如图所示的对象或控件；vb执行结果则如图18所示。

(3)程序代码

private sub form_load()

`启动定时器

timer1.enabled = true

end sub

private sub command1_click()

`m0_on

mscomm1.portopen = true

mscomm1.output = chr(2) & "00" & "70" & "0400" & chr(3) & "8e"

mscomm1.portopen = false

`m0_off

mscomm1.portopen = true

mscomm1.output = chr(2) & "00" & "71" & "0400" & chr(3) & "8f"

mscomm1.portopen = false

end sub

private sub command2_click()

` m1_on

mscomm1.portopen = true

mscomm1.output = chr(2) & "00" & "70" & "0401" & chr(3) & "8f"

mscomm1.portopen = false

`m1_off

mscomm1.portopen = true

mscomm1.output = chr(2) & "00" & "71" & "0401" & chr(3) & "90"

mscomm1.portopen = false

end sub

private sub timer1_timer()

dim strtmp as string

dim inttmp as integer

mscomm1.portopen = true

` pc下达连续读取y0~y7命令给plc

mscomm1.output = chr(2) & "00" & "51" & "0040" & "01" & chr(3) & "ee"

do

strtmp = strtmp + mscomm1.input

loop until len(strtmp) >= 12

strtmp = mid$(strtmp, 8, 2)

`将plc响应数据转换成10进制数值，并与1(y0为b0)作and运算，以取出y0

a = val("&h" + strtmp) and 1

`判断y0的值

select case a

case 1   ` 1表示y0 on

shape1.backcolor = vbred`淡红色

label4.caption = "启动"

  case 0   ` 0表示y0 off

shape1.backcolor = vbgreen  `淡绿色

label4.caption = "停止"

end select

mscomm1.portopen = false

end sub



图15 1个word数据读取示意图



图16马达起动停止控制阶梯图



图17 马达起动停止控制_vb窗体  



图18 马达起动停止控制执行结果

7  结论

在plc的图形监控技术中，虽然以使用通用型的人机接口搭配套装式图形监控软件较为简易、便利，但是就学习或使用者本身而言，并不知晓pc plc间如何透过串行通讯端口执行接点状态或数据缓存器数值之读取、写入与控制等。此外更新版的vb虽然增加了许多因特网的应用功能，但作业环境及工作窗口亦变得较为复杂，使初学者不禁望而却步。一些简单的机电控制或应用，使用vb 6依然游刃有余。相信具备了vb6程序设计的理念和经验之后，跨入vb 2005或2008的学习及应用领域，应该可以触类旁通。

本文以丰炜plc通讯协议为例，就数据传输时之检查码计算、位组件on/off及组件群组连续写入及读取等基本通讯命令，使用vb6并按部就班为读者作一解说，最后综合运用上述基本通讯命令，以马达起动停止控制为例，使用定时器每隔一特定的时间，持续不断的经由串行通讯端口执行数据或数值的连续读取，并在接点状态on/off变化时，更改形状控件的背景颜色，达到plc_vb图形监控的目的。

通讯协议一般而言实属大同小异，故文中所提及之指令解说与实作，其它厂牌或机种之plc亦可适用。俗云：“师傅领进门，修行在个人”，6次专栏在此暂时告一段落，但愿您能针对每月专栏主题用心体会、勤加练习，相信假以时日您亦可“青出于蓝，而更胜于蓝”。

作者简介

宓哲民  男  硕士，副教授，主要研究方向为plc、人机接口及图形监控。

颜见明  男  现任丰彰国际贸易（上海）有限公司总经理。

参考数据

[1] 宓哲民，劉春山，戴源良，等．vb图形监控_f(a)x系列plc(修订三版)[m]．台湾：文京书局，2010．

[2] 王义文，宓哲民，陈文轩，陈文耀，等．可编程控制器(plc)原理与应用实务．北京：科学出版社，2010．

[3]  "m、vb、vh系列plc程序编辑手册"．丰炜科技企业有限公司．2010年．

顶一个，之前做过和三菱PLC的，但我只能做到强制ON的，其他的就没再深入

习惯 发表于 2013-12-4 07:49
顶一个，之前做过和三菱PLC的，但我只能做到强制ON的，其他的就没再深入

能做到强制ON，其他的也基本差不多了

谢谢楼主，支持共享！