基于PLC和组态王软件转辙机测试台微机监控系统

基于PLC和组态王软件转辙机测试台微机监控系统收藏此信息打印该信息添加：佚名来源：未知摘要：本文在介绍西门子公司的S7-200系列的可编程控制器，以及上位机监控软件“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VB6.0实现组态王软件实时监控西门子系列PLC的方法。关键词：组态王;可编程控制器;动态数据交换TheControlSystemofPointSwitchBasedonPLCandKingviewSoftwareJINGWei，WANGPeng,WUWeiAbstract:AccordingtorequirementofthecontrolsystemofPortSwitch,onemethodoftheKingviewsoftwaresystemofrealtimecontrolofPLCbyVB6.0isbroughtforward,basedonintroductionofPLCofS7-200serialofSIEMENSandKingviewsoftware.Keywords:Kingview;programmablelogiccontrol（PLC）;dynamicdataexchange（DDE）1引言工业自动化通用组态软件-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讯驱动程序即可。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[1]。实现PC机和PLC通讯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。本工程采用西门子公司的S7-200系列的可编程控制器[2]，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“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。2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西门子可编程控制器PLC的驱动程序，没有提供其通讯协议，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的通讯协议是有较大难度的。一般采用的方法是：利用VisualBasic提供的串行通讯功能[3]、[4]，实现与可编程控制器PLC之间的通讯，再利用VB的DDE功能完成组态王与VisualBasic之间的动态数据交换。这样就把从可编程控制器PLC采集到的外部信号通过VisualBasic间接动态的显示在组态王界面上。其系统结构如图1所示。3VB与可编程控制器PLC之间串行通讯的实现带异步通讯适配器的PC机与PLC只有满足如下条件，才能互联通信[5]：带有异步通讯接口的PLC才能与带异步通讯适配器的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的通讯协议分析清楚的情况下，严格的按照协议的规定及帧格式来编写PC机的通讯程序。PLC中配有通讯机制，一般不需要用户编程。PC机与西门子系列PLC不能直接连接，要通过一条PC/PPI电缆进行RS232/RS485的变换，图2表示了它们之间的连接关系。3.1可编程控制器PLC的通讯协议设定可编程控制器PLC的通讯协议是通过对其自由端口的初始化来完成的。在自由端口模式下，通讯协议完全由梯形图控制。只有CPU处于RUN模式时，才能进行自由端口通讯。SMB30（用于端口0）和SMB31（用于端口1）用于选择波特率、奇偶校验和数据位数。自由端口的控制字节描述如下：BBB自由口波特率000=38400波特100=2400波特001=19200波特101=1200波特010=9600波特110=600波特011=4800波特111=300波特PP奇偶选择MM协议选择00=无奇偶校验00=点到点协议（PPI/从站模式）01=偶校验01=自由口协议10=无奇偶校验10=PPI/主站模式D每个字符的数据位0=每个字符8位1=每个字符7位这里选择的是SMB30（用于端口0），设置的字节为9（00001001H），即：该协议为自由口协议，自由口波特率为9600，无奇偶校验，每个字符的数据位为8位。发送发送指令（XMT）激活发送数据缓冲区（TBL）中的数据。数据缓冲区的第一个数据指明了要发送的字节数。PORT指定了用于发送的端口。XMT指令发送一个或多个字符，最多有255个字节的缓冲区。如果有一个中断程序连接到发送结束事件上，在发完缓冲区中的最后一个字符时，则会产生一个中断（对端口0为中断事件9，对端口1为中断事件26）。XMT指令可以监视发送完成状态位SM4.5或SM4.6的变化，而不是用中断进行发送。接收接收指令（RCV）激活初始化或结束接收信息的服务。通过指定端口（PORT）接收的信息存储于数据缓冲区（TBL）。数据缓冲区的第一个数据指明了接收的字节数。RCV指令接收一个或多个字符，最多有255个字符，这些字符存储在缓冲区中。如果有一个中断程序连接到接收完成事件上，在接收到缓冲区中的最后一个字符时，则会产生一个中断（对端口0为中断事件23，对端口1为中断事件24）。可以监视SMB86或SMB186状态的变化，而不是用中断进行信息接收。本程序展示了接收和发送的使用，它将接收一串字符，直到接收到回车符，信息又发回到发送方。MAIN:LDSM0.1MOVB16#9,SMB30//选择9600波特率，8位数据，无校验MOVB16#B0,SMB87//初始化RCV信息控制信息MOVB16#0A,SMB89//设定信息结束为回车符MOVW5,SMW90//设置空闲超时为5msMOVB100,SMB94//最大字符数为100ATCH0,23//接收完成事件连接到中断ATCH1,9//发送完成事件连接到中断ENI//允许中断RCVVB100,0//接收信箱缓冲区指向VB100INT_0:INT_1:LDB=SMB86,16#20LDSM0.0MOVB10,SMB34DTCH10ATCH2,10XMTVB100,0CRETIINT_2:NOTLDSM0.0RCVVB100,0RCVVB100,03.2VB的通讯协议在VB中MSComm控件可以采用轮询或事件驱动的方法从端口获取数据[6]。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，让程序自动的跳到一段程序。该控件的Oncomm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、CommPort、InputMode、Handshaking、PortOpen属性来实现设定VB的通讯协议。这里设定Settings属性为：9600，n，8，1，即：该协议的自由口波特率为9600，无奇偶校验，每个字符的数据位为8位。4VB与组态王软件数据交换的实现VB与“组态王”之间通讯的实现主要是通过“组态王”提供的动态数据交换（DDE）来完成的。DDE是Windows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。DDE过程可以比喻成两个人的对话。提问的一方称为“顾客”（Client），回答的一方称为“服务器”（Server）。一个应用程序可以同时是“顾客”和“服务器”：当它向其他程序中请求数据时，它充当的是“顾客”;若有其他程序需要它提供数据，它又成了“服务器”。这里的关键是要实现的是“组态王”作为顾客程序从VB得到数据。使VB成为“服务器”很简单，只需在“组态王”中设置服务器程序的三个标识名（应用程序名、主题名、项目名），并把VB应用程序中提供数据的窗体的LinkMode属性设置为1，不必在VB中增加任何程序。值得注意的是，将VB的FormTopic的属性，设定成和在组态王中定义DDE设备时的“话题名”一样;在组态王定义要显示出指定的VB可执行文件中指定的TextBox控件的值。5结束语当系统开始运行前，要求首先运行VB的可执行文件作为后台运行程序，然后才能运行组态王系统。当可编程控制器PLC发送数据的时候，由VB接受到此数据，再通过组态王提供的DDE功能，将该数据显示到组态王界面上。这样，就把从可编程控制器PLC采集到的外部信号通过VB间接动态的显示在组态王界面上。该方法实现了组态王对西门子系列PLC的实时监控。经过测试可知，系统的实时响应速度能达到ms级，并且这种实现系统实时监控的方法可移植性强，对于监控其他类型的可编程控制器PLC或单片机也适用。参考文献：[1]齐从谦,王士兰编.PLC技术及应用[M].北京：机械工业出版社,2000[2]范逸之,陈立元,孙德萱等.利用VisualBasic实现串并行通信技术[M].北京：清华大学出版社,2001[3]杨勇.用VB6.0实现PLC与上位计算机的串行通信[J].微计算机信息,2005,10-1:56-59.[4]JanAxelson著.串行端口大全[M].精英科技译.北京：中国电力出版社,2001[5]（美）麦凯尔维,马丁森.VisualBasic5开发使用手册[M].杨继平译.北京：机械工业出版社,1997[6]西门子有限公司.西门子SIMATICS7-200可编程序控制器系统手册[M].2000