基于C++Builder API函數的歐姆龍PLC串行通信

發布時間：2012-11-21 11:54 發布者：1770309616

1 引言
　　計算機串行通信是計算機與控制設備（plc）進行數據傳送的基本通信方式，也是實現工業自動控制經常用到的通信模式。每一種通信方式都嚴格約定了與其對應的通信協議，要確保計算機與plc之間能正常通信，就必須遵照其通信協議編寫通信程序。
2 串行通信
　　串行通信在工業系統控制的范疇中一直占據著極其重要的地位，串行端口（rs-232）是計算機上的標準配置，常用于連接調制解調器來傳輸數據，在計算機的硬件設備管理器中可以看到，定義為com1、com2等。常用的串行通信方式有兩種，分別是rs-232和rs-485，本文以rs-232方式為例進行介紹。
3 上位機編程
　　3.1 c++builder編程
　　c++builder是由borland公司推出的產品。它采用c++語言作為開發語言，是面向對象語言，具有可視化編程界面且功能強大。
　　3.2 c++builder串行通信相關api函數
　　c++builder本身并不提供單獨的串行通信組件，而是使用一些windows api的函數來達到此目的。這些函數是由操作系統所提供，可以為程序設計人員提供相當多的執行功能。api中與串行通信相關的函數約有20個，本文將對經常使用的函數作討論。
　　（1）打開串行端口
　　hcomm=createfile（comno，generic_read|generic_write，0，null，open_existing，0，0）
　　函數參數定義如下：
　　hcomm：createfile（）函數的返回值，程序使用此返回值進行相關的串行端口操作。
　　comno：定義串行端口號，為com1、com2等。
　　generic_read|generic_write：對串行端口的讀/寫操作。
　　0：是否共享串行端口，通常不會將串行端口與其它程序共享，因此設為0，否則為1。
　　null：函數的返回值hcomm是否可被子程序繼承，此處設為不可繼承。
　　open_existing：打開端口的方式，串行端口是一種設備，必須指定為open_existing方式。
　　0：使用同步或異步方式傳輸數據，同步方式編程簡單，速率快，因此設為0，否則為1。
　　0：由于使用串行端口編程，設為0。
　　（2）得到串行端口狀態：
　　getcommstate（hcomm，&dcb）
　　函數參數定義如下：
　　hcomm：createfile（）函數的返回值。
　　dcb：串行端口控制塊地址，負責對串行端口參數進行設置，具體參數如下：
　　dcb.baudrate：設置串行端口的波特率，有19200kb/s、9600kb/s、4800kb/s幾種，一般為：9600kb/s。
　　dcb.bytesize：設置串行端口的數據位數，有5、6、7、8幾種，歐姆龍plc數據位數為7。
　　dcb.parity：設置串行端口的校驗位檢查，有none、even、odd幾種，設為none。
　　dcb.stopbits：設置串行端口的停止位數，有1、1.5、2幾種，歐姆龍plc的停止位數為1。
　　（3）設置串行端口狀態：
　　setcommstate （hcomm，&dcb）
　　函數參數定義與getcommstate（）函數相同。
　　（4）向串行端口寫數據：
　　writefile（hcomm，senddata，bs，&lrc，null）
　　函數參數定義如下：
　　hcomm：createfile（）函數的返回值。
　　senddata：寫數據的地址。
　　bs：寫入數據的字節數。
　　lrc：被寫入的數據地址。
　　null：寫入數據的同步檢查，串行端口采用同步通信時可以設為null。
　　（5）清除串行端口的錯誤或將串行端口當前的數據狀態送至輸入緩沖區：
　　clearcommerror（hcomm，&dwerror，&cs）
　　函數參數定義如下：
　　hcomm：createfile（）函數的返回值。
　　dwerror：返回錯誤信息代碼。
　　cs：指向串行端口狀態的結構變量。
　　（6）從串行端口的輸入緩沖區讀出數據：
　　readfile（hcomm，inbuff，cs.cbinque，&nbytesread，null）;函數參數定義如下：
　　hcomm：createfile（）函數的返回值。
　　inbuff：指向用來存儲數據的地址。
　　cs.cbinque：讀取數據的字節數。
　　nbytesread：總的讀取字節數。
　　null：如果不進行后臺工作，串行端口設為null。
　　（7）關閉串行端口：
　　closehandle（hcomm）
　　函數參數定義如下：
　　hcomm：createfile（）函數的返回值。
4 plc通信數據幀介紹
　　計算機與歐姆龍plc通信時，按應答方式進行。由計算機發給plc一組ascii碼字符數據，這一組數據成為命令塊。plc收到命令塊后經分析認為命令正常，則按照命令進行操作，將操作結果返回給計算機。plc返回給計算機的這一組數據稱為響應塊。若plc收到命令后經分析確認命令不正常，則返回給計算機錯誤命令塊。計算機和plc通信時，歐姆龍plc是被動的，必須先由計算機給plc發出命令塊，plc再給計算機發出響應塊。命令塊和響應塊以幀（frame）為單位進行傳送，一幀最多由131個字符組成。下面將歐姆龍plc命令幀與響應幀的組成結構介紹如下：
　　4.1 命令幀
　　命令幀組成結構如圖1所示。

　　幀結構解析：
　　@：在起始處必須放置
　　節點號：有效值為00—31，表示pc機最多可同32臺plc通信
　　頭代碼：plc的命令代碼
　　發送文本：pc機發送的命令參數
　　fcs（frame check sequence）：幀檢查順序代碼（幀校驗碼）
　　幀校驗碼是2位（bit）十六進制數。它是由幀數據包含的所有字符的ascii碼進行位異或運算的結果。
　　終止符：“*”號和回車符“cr”
　　舉例如下：
　　讀h區命令幀結構如圖2所示。

　　4.2 響應幀
　　響應幀結構如圖3所示。

　　幀結構解析：
　　@ ：返回命令頭
　　節點號：有效值為00—31，返回數據的plc節點號
　　頭代碼：plc的命令代碼
　　尾代碼：返回命令完成狀態碼
　　接收文本：在有數據時返回的數據
　　fcs ：幀檢查順序代碼
　　終止符：“*”號和回車符“cr”
　　舉例如下：
　　讀h區響應幀結構圖4所示。

　　4.3 fcs（幀數據冗余校驗碼）的計算
　　為了降低串行通信的誤碼率，在接收和發送端都必須對數據進行校驗，常用的方法是進行fcs校驗。對幀數據進行冗余校驗計算時，應對幀數據中各個字符的ascii碼進行位異或運算，然后將結果轉為2位十六進制字符。
5 c++builder api函數應用
　　5.1 通信主程序的設計架構
　　通信主程序的主要功能：實現計算機對plc的運行控制和狀態監視，即構成一個閉環監控系統，程序設計架構如圖5所示。

　　5.2 打開串信端口
　　（1）打開通信端口，對端口進行初始化設置，工作流程如圖6示。

　　（2）打開通信端口程序源代碼：
　　void__fastcall tform1：：button1click（tobject *sender）
　　{
　　char *comno;
　　dcb dcb;
　　string temp;
　　temp=“com”+inttostr（rdcom-》itemindex+1）;
　　comno=temp.c_str（） ;
　　hcomm=createfile（comno，generic_read|generic_write，
　　0，null，open_existing，1，0）;
　　if（hcomm==invalid_handle_value）
　　{
　　messagebox（0，“打開通信端口錯誤，請檢查端口是否被占用！！” ，“comm error”，mb_ok）;
　　return;
　　}
　　getcommstate（hcomm，&dcb）;
　　dcb.baudrate=cbr_9600;
　　dcb.bytesize =7;
　　dcb.parity =evenparity;
　　dcb.stopbits =onestopbit;
　　setcommstate（hcomm，&dcb）;
　　if（！setcommstate（hcomm，&dcb））
　　{
　　messagebox（0，“通信端口設置錯誤！！！”，“set error”，mb_ok）;
　　closehandle（hcomm）;
　　return;
　　}
　　}
　　5.3 寫plc內存數據
　　（1）將計算機發出的命令寫入plc，實現計算機對plc的控制功能。工作流程如圖7示。

　　（2）寫plc內存函數程序源代碼：
　　string tform1：：write（string address，string value）
　　{
　　unsigned long lrc，bs;
　　string temp;
　　char *senddata;
　　char inbuff［1024］;
　　int ln，i=0;
　　string word，check;
　　dword nbytesread，dwevent，dwerror;
　　comstat cs;
　　word=“@00wd”+address+value;
　　if（hcomm==0）
　　{
　　messagebox（0，“串口未打開！！！”，“錯誤信息”，mb_ok）;
　　return（0）;
　　}
　　temp=outchecksum（word）;
　　senddata=temp.c_str（） ;
　　bs=strlen（senddata）;
　　loop：
　　if（++i《=3）
　　{
　　writefile（hcomm，senddata，bs，&lrc，null）;
　　sleep（100）;
　　if（hcomm==invalid_handle_value） return（0）;
　　clearcommerror（hcomm，&dwerror，&cs）;
　　if（cs.cbinque》sizeof（inbuff））
　　{
　　purgecomm（hcomm，purge_rxclear）;
　　return（0）;
　　}
　　readfile（hcomm，inbuff，15，&nbytesread，null）;
　　check=inbuff;
　　if（check.substring（6，2）！=“00”）
　　{
　　goto loop;
　　}
　　}
　　else
　　{
　　messagebox（0，“數據寫錯誤”，“通信錯誤”，mb_ok）;
　　}
　　}
　　5.4 讀plc內存數據
　　（1）從plc中讀取數據，監視plc的運行數據，工作流程如圖8示。

　　（2）讀plc內存函數程序源代碼：
　　string tform1：：read（string address，string value）
　　{
　　string readdata，readdata1，readdata2;
　　string temp;
　　unsigned long lrc，bs;
　　char *senddata;
　　int ln，i=0，len;
　　dword nbytesread，dwevent，dwerror;
　　comstat cs;
　　char inbuff［1024］;
　　string word;
　　word=“@00rd”+address+value;
　　if（hcomm==0） return（0）;
　　temp=outchecksum（word）;
　　senddata=temp.c_str（）;
　　bs=temp.length（）;
　　loop：
　　if（++i《=3）
　　{
　　writefile（hcomm，senddata，bs，&lrc，null）;
　　sleep（100）;
　　if（hcomm==invalid_handle_value） return（0）;
　　clearcommerror（hcomm，&dwerror，&cs）;
　　if（cs.cbinque》sizeof（inbuff））
　　{
　　purgecomm（hcomm，purge_rxclear）;
　　return（0）;
　　}
　　cs.cbinque=4*strtoint（value）+11;
　　readfile（hcomm，inbuff，cs.cbinque，&nbytesread，null）;
　　inbuff［cs.cbinque］=`\0`;
　　readdata =inbuff;
　　len=readdata.length（）;
　　if（len==0）
　　{
　　goto loop;
　　}
　　if（readdata.substring（6，2）！=“00”）
　　{
　　goto loop;
　　}
　　if（inchecksum（readdata）！=1）
　　{
　　goto loop;
　　}
　　}
　　else
　　{
　　messagebox（0，“讀數據錯誤”，“通信錯誤”，mb_ok）;
　　}
　　return（readdata）;
　　}
6 結束語
　　本文圍繞如何使用c++builder
　　api函數編寫出符合計算機與歐姆龍plc串行通信協議的控制程序進行闡述，項目已經調試通過運行。（工控網）

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