BASIC在PLC控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

1 引言

basic語(yǔ)言是微機(jī)系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的一種高級(jí)編程語(yǔ)言，它的指令接近思維邏輯的表達(dá)，與自然語(yǔ)言有相通之處，易學(xué)易懂，同時(shí)它包涵豐富的算法函數(shù)，能十分方便地進(jìn)行各種數(shù)據(jù)處理，因而深受廣大編程愛(ài)好者喜愛(ài)。plc是計(jì)算機(jī)科學(xué)在工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)重要分支，它一般采用梯形圖、語(yǔ)句表作為其編程語(yǔ)言，由于梯形圖形似電氣原理圖，直觀易懂，易為電氣工程師所接受，為plc的推廣應(yīng)用起到了極大的推動(dòng)作用。plc從誕生至今，幾十年來(lái)，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，現(xiàn)在，通訊問(wèn)題已成為plc應(yīng)用中的一個(gè)重要課題之一。

　　本文以ge fanuc plc系列pcm智能通訊模塊在某泵站控制系統(tǒng)中的應(yīng)用為例進(jìn)行探討，介紹了basic語(yǔ)言在解決plc與現(xiàn)場(chǎng)儀表或其它外部智能設(shè)備之間數(shù)據(jù)通訊問(wèn)題時(shí)能起到的作用，為廣大同行提供又一種串行通訊解決方案。

2 系統(tǒng)簡(jiǎn)述

　　本系統(tǒng)采用ge fanuc 90-30系列plc model351，一塊智能通訊模塊cmm311，一塊可編程智能通訊模塊pcm311，及開(kāi)關(guān)量輸入、輸出模塊，模擬量輸入模塊若干。

　　通訊模塊cmm311有兩個(gè)通訊口，分別負(fù)責(zé)與上位機(jī)組態(tài)軟件及現(xiàn)場(chǎng)digital觸摸屏進(jìn)行通訊。

　　可編程通訊模塊pcm311為通訊協(xié)處理機(jī)，內(nèi)有固化的megabasic語(yǔ)言解釋程序，能執(zhí)行通過(guò)外部編程終端存儲(chǔ)進(jìn)來(lái)的basic程序。該模塊有兩個(gè)通訊端口，一個(gè)端口為編程口，ge公司logicmaster編程軟件包中有專用于pcm模塊編程的軟件，用它可通過(guò)該編程口登錄pcm模塊，將計(jì)算機(jī)中文本形式的basic代碼文件存入模塊的存儲(chǔ)器中;另一個(gè)端口為專用外部通訊口，在basic程序中可打開(kāi)此端口與外部智能設(shè)備進(jìn)行通訊。在特殊時(shí)候，編程口也可被basic程序打開(kāi)，作與外部設(shè)備通訊用，但這樣使用在調(diào)試時(shí)稍有不便。

　　系統(tǒng)布置要求敘述如下：

　　plc cpu負(fù)責(zé)開(kāi)關(guān)量、模擬量的采集、運(yùn)算，實(shí)施直接的控制功能;通訊模塊cmm311通過(guò)兩個(gè)通訊口分別連接上位機(jī)及觸摸屏，實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面與plc的數(shù)據(jù)通訊;pcm模塊的com2與westinghouse（西屋儀表）mint ii網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器相連，負(fù)責(zé)通過(guò)mint ii網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器與現(xiàn)場(chǎng)三個(gè)種類的12臺(tái)westinghouse儀表通訊，采集電流、電壓、功率等各種物理量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，同時(shí)，com1在調(diào)試完畢后用來(lái)與現(xiàn)場(chǎng)一臺(tái)三菱fx2n plc通訊，實(shí)現(xiàn)從ge plc系統(tǒng)到fx2n系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通路，方案圖如圖1所示。


2.1 minit ii轉(zhuǎn)換器通訊協(xié)議簡(jiǎn)介

　　在這個(gè)方案中，minit ii與下位設(shè)備的硬件連接為雙絞線，minit ii及下位各設(shè)備都并入雙絞線組成的westinghouse incom網(wǎng)絡(luò)，在該網(wǎng)絡(luò)中各通訊主體使用二進(jìn)制通訊方式，數(shù)據(jù)幀均由33位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成，minit ii充當(dāng)主站（master）角色，對(duì)下位各設(shè)備發(fā)起通訊，進(jìn)行輪詢。

　　pcm311模塊與minit ii轉(zhuǎn)換器進(jìn)行的是ascii碼通訊方式，而minit ii轉(zhuǎn)換器與下位dt3000、mp3000、iq200各系列設(shè)備的通訊方式為二進(jìn)制碼通訊，實(shí)際上minit ii所起到的作用是將pcm模塊發(fā)出的ascii碼指令幀轉(zhuǎn)譯為二進(jìn)制碼指令幀，當(dāng)然，在通訊過(guò)程中，我們只需關(guān)心ascii碼通訊幀的格式，minit ii會(huì)自動(dòng)將其轉(zhuǎn)為二進(jìn)制格式后發(fā)到incom網(wǎng)絡(luò)中去。

　　minit ii模塊的25針rs232串行口接收的ascii碼幀由10個(gè)ascii碼字符組成，分為控制指令幀、數(shù)據(jù)指令幀兩類，大致形式如下：

　　控制指令：

　　（stx）（c/d）（inst）（comm）（scomm）（address）（sumcheck）

　　數(shù)據(jù)指令：

　?。╯tx）（c/d）（data）（sumcheck）

　　stx：第2號(hào)ascii碼，占一位

　　c/d：控制指令時(shí)為1，數(shù)據(jù)指令時(shí)為0，占一位

　　inst、comm、scomm：由這三個(gè)數(shù)字指定需要返回的參數(shù)，各占一位

　　address：指定指令的發(fā)送對(duì)象，是一個(gè)三位數(shù)的十六制數(shù)，占三位

　　sumcheck：和校驗(yàn)碼，占二位

　　data：返回的數(shù)據(jù)信息，占六位

　　minit ii串行通訊參數(shù)在其面板上通過(guò)開(kāi)關(guān)來(lái)選定。

2.2 fx2n plc通訊協(xié)議簡(jiǎn)介

　　fx2n是三菱品牌plc在小系統(tǒng)控制應(yīng)用中使用較多的一種經(jīng)濟(jì)型plc，外部設(shè)備通過(guò)232bd、485bd等插件或485adp等模塊可與其建立ascii碼串行通訊，讀取plc內(nèi)部寄存器的值。其協(xié)議格式如下：

　　（1） 讀寄存器

　　*外設(shè)：（enq）（站號(hào)）（pc號(hào)）（命令字符）（等待時(shí)間）（頭元件）（元件數(shù)）（和校驗(yàn)）

　　*plc：（stx）（站號(hào)）（pc號(hào)）（返回?cái)?shù)據(jù)）（etx）（和校驗(yàn)）

　　*外設(shè)：（ack）（站號(hào)）（pc號(hào)）

　?。?） 寫(xiě)寄存器

　　*外設(shè)：（enq）（站號(hào)）（pc號(hào)）（命令字符）（等待時(shí)間）（頭元件）（元件數(shù)）（寫(xiě)出數(shù)據(jù)）（和校驗(yàn)）

　　*plc：（stx）（站號(hào)）（pc號(hào)）

　　*enq、stx、ack、etx：為相應(yīng)的ascii碼

　　*站號(hào)：plc的站地址，為兩位十六進(jìn)制數(shù)（00-0fh），由plc的d8121寄存器指定

　　*pc號(hào)：用于a系列melsecnet網(wǎng)絡(luò)中的plc，對(duì)fx2n均為ffh

　　*命令字符：分為位讀（br）、位寫(xiě)（bw）、字讀（wr）、字寫(xiě)（ww）

　　*等待時(shí)間：以10ms為單位，以十六進(jìn)制數(shù)表示，占一個(gè)字符（0-f）

　　*頭元件：為要讀、寫(xiě)的開(kāi)始元件號(hào)，如m0001、d0000等。

　　*元件數(shù)：為要讀、寫(xiě)的元件個(gè)數(shù)。

　　*返回?cái)?shù)據(jù)、寫(xiě)出數(shù)據(jù)：為從plc返回的寄存器值或要寫(xiě)到plc的數(shù)據(jù)值

　　由于fx2n與中央控制柜距離較遠(yuǎn)，故本系統(tǒng)中采用fx2n與485bd插件，pcm311模塊經(jīng)232/485轉(zhuǎn)換器與485bd相連，轉(zhuǎn)換器與485bd之間采用兩對(duì)雙絞線相連，全雙工方式通訊，plc串行通訊參數(shù)在d8120中設(shè)定。

　　2.3 megabasic的語(yǔ)法簡(jiǎn)介

　?。?） 串口操作：pcm模塊共有二個(gè)串口，它們均可在megabasic程序中被打開(kāi)，與外部進(jìn)行通訊，以下為常用的串口操作函數(shù)。

　　*串口的打開(kāi)：open ，

　　如open #8，“com1”

　　*串口的關(guān)閉：close

　　如close #8

　　*串口通訊參數(shù)的設(shè)定：ioctl ，

（2） ioctl_string格式為：

　　baud（波特率），parity（校驗(yàn)），databits（數(shù)據(jù)位），stopbits（停止位），flowctl（流控制方式），physical（物理協(xié)議如232/485/422），duplexmode（通訊模式，半雙工/全雙工）

　　如ioctl #8，“19200，n，8，1，n，232”

　　（3） 從串口讀取數(shù)據(jù)：inchr$（，，，，）

　　如restr=inchr$（ch%，10，“”，0，timeout%）

　　（4） 向串口發(fā)送數(shù)據(jù)：print，

　　如print #8，“hello world”

　　（5） megabasic程序?qū)lc寄存器的訪問(wèn)：

　　對(duì)于pcm模塊所在的plc系統(tǒng)中的寄存器如%i，%q，%r，%m等，basic程序中并不可直接引用，而需通過(guò)使用特定的功能指令來(lái)訪問(wèn)它們。

　　a）訪問(wèn)plc寄存器之前，先要使用syslink指令。

　　syslink，，［type］

　　local_name:basic程序內(nèi)部定義的變量

　　cpu_symbol:plc的寄存器名，外加雙引號(hào)（如“%r500”）

　　type：關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的類型，如bool，byte，int16，uint，dint等

　　b） 讀、寫(xiě)plc寄存器

　　sysread

　　syswrite

　　在syslink指令執(zhí)行后，即可使用上面兩個(gè)指令分別讀、寫(xiě)basic變量所關(guān)聯(lián)的plc寄存器。

　　2.4 系統(tǒng)編程過(guò)程簡(jiǎn)介

　　根據(jù)minit ii通訊協(xié)議及megabasic語(yǔ)言的基本語(yǔ)法，在文本編輯器（如記事本）中寫(xiě)好大致的程序，特別是對(duì)返回?cái)?shù)據(jù)的解析編寫(xiě)專門(mén)的函數(shù)來(lái)進(jìn)行處理，以得到浮點(diǎn)數(shù)形式的電壓、電流、功率等數(shù)據(jù)，其中重點(diǎn)要注意好對(duì)返回錯(cuò)誤幀時(shí)的處理，還有采集不同數(shù)據(jù)時(shí)的協(xié)議上的差別，這一部分程序?qū)懞煤?，利用pcm模塊的com1通過(guò)logicmaster軟件導(dǎo)入pcm模塊，用com1監(jiān)視運(yùn)行，用com2通訊，進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，根據(jù)調(diào)試情況加以修正完善，得到最終版本。

　　類似上述步驟，根據(jù)fx2n的通訊協(xié)議，寫(xiě)好與fx2n通訊的程序，用com1監(jiān)視運(yùn)行，用com2通訊，經(jīng)調(diào)試修正，得到最終版本。

　　將兩個(gè)版本的程序合并，并將與fx2n通訊的端口改為com1，去掉程序中用于監(jiān)視運(yùn)行的輸出語(yǔ)句（print），再重新導(dǎo)入pcm模塊中，一個(gè)滿足系統(tǒng)要求的完整的通訊程序就這樣就寫(xiě)成了。

3 結(jié)束語(yǔ)

　　用類似本系統(tǒng)中的pcm模塊完成通訊任務(wù)，筆者認(rèn)為其相對(duì)利用plc梯形圖程序進(jìn)行通訊優(yōu)點(diǎn)很明顯。首先由于其使用的是與微機(jī)系統(tǒng)中的basic語(yǔ)言語(yǔ)法相同的高級(jí)語(yǔ)言，易學(xué)易懂，處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)運(yùn)算時(shí)得心應(yīng)手，在復(fù)雜的有大量通訊任務(wù)的系統(tǒng)中有很重大的推廣價(jià)值;再者在系統(tǒng)調(diào)試時(shí)也有明顯優(yōu)勢(shì)，一個(gè)端口正在通訊時(shí)，一個(gè)端口實(shí)時(shí)監(jiān)視程序的運(yùn)行情況，并可以自然語(yǔ)言的形式輸出實(shí)時(shí)的調(diào)試信息，plc程序就不會(huì)有這么好的效果，那么結(jié)果是這種系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)周期必然大為縮短。

　　plc系統(tǒng)中采用basic語(yǔ)言的協(xié)處理器，筆者認(rèn)為這是plc應(yīng)用中一個(gè)新的發(fā)展，對(duì)簡(jiǎn)化編程，減輕工控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者的開(kāi)發(fā)壓力可起到較大的作用，據(jù)了解，很多plc廠商都有類似功能的模塊生產(chǎn)，如三菱公司就推出了ad51h高速智能通信組件，使用ad51h basic語(yǔ)言，支持四個(gè)通信口，具備384k內(nèi)存，大大提高了plc系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信與收集方面的靈活性。