1 引言
在工業控制中，可編程控制器(PLC)由于控制能力強、體積小、抗干擾能力強、可靠性高、使用極為方便等優點而得到了廣泛的應用，已經成為現代工業控制的主要技術平臺之一。實際應用中往往需要利用PC機對PLC控制程序中的少量參數進行設置或修改，這樣就需要解決PC機與PLC進行通信的問題。本文以PLC在罐蒸呢機控制系統中與上位機PC之間通信的實際應用為基礎，探討了PLC與PC機通信問題。系統框圖如圖1所示:
2 方案概述
罐蒸呢機是在紡織行業當中應用較多的設備，其工作流程為:打開高壓釜的門;小車從高壓釜中退出;梁(軸)裝在星形件上;星形件轉動;梁裝在小車上;小車進入高壓釜;高壓釜門關閉;在高壓釜中循環。
在罐蒸呢機的控制當中，采用西門子S7-200系列的PLC可滿足要求，在系統造價方面要求盡量低。上位機方面:需要控制的數據不是很多，采用專門的組態軟件成本太高。基于這種思路，我們在上位機上采用VC++編制串口通訊程序進行數據的傳輸、控制。
一般S7-200系列通信端口分為四種工作方式:PPI，MPI，PROFIBUS和自由口通信。其中PPI模式只能在PLC停止方式(STOP)下通信，而自由口模式只能在PLC運行方式(RUN)下通信。CPU的串行通信口可由用戶程序控制，這種操作方式稱之為自由口模式。當選擇自由口模式時，用戶程序即可以通過發送中斷、接收中斷、發送指令(XMT)和接收指令(RCV)來控制串行通信口的運行。在自由口模式下，通信協議完全由用戶程序來控制。
由于在自由端口模式下，通信協議可完全由梯形圖程序控制，還可使用接收中斷、發送中斷、發送指令和接受指令來控制通信操作，因而選用自由口通信方式。
3 上位機(PC)控制程序編程
3.1 初始化
上位機的控制程序的編寫按照如下步驟進行:
(1) 建立基于對話框的MFC應用程序;
(2) 在對話框中插入MSComm控件;
(3) 利用ClassWizard定義CMSComm類控制對象;
(4) 在對話框中添加MSComm控件，并賦予變量;
(5) 打開串口、設置參數:需要完成的任務是選擇、打開串口，規定波特率，校驗類型，數據位、停止位等一些控制信息;
if(m_ctrlComm.GetPortOpen())
m_ctrlComm.SetPortOpen(FALSE);
m_ctrlComm.SetCommPort(1); //選擇com1
if( !m_ctrlComm.GetPortOpen())
m_ctrlComm.SetPortOpen(TRUE);
//打開串口
else
AfxMessageBox("cannot open serial port");
m_ctrlComm.SetSettings("9600,n,8,1");
//波特率9600，無校驗，8個數據位，1個停止位
//在該處的設置要同下位機的通訊參數相匹配，一般根據下位機的具體情況設定
m_ctrlComm.SetInputMode(1);
//1:表示以二進制方式檢取數據
m_ctrlComm.SetRThreshold(1);
//SetRThreshold(1);
//參數1表示當串口接收緩沖區中有大于等于1個字符時將引發接收數據的OnComm事件
m_ctrlComm.SetInputLen(0);
//設置當前接收區數據長度為0
m_ctrlComm.GetInput();
//先預讀緩沖區以清除殘留數據
(6) 添加串口事件消息處理函數OnComm。 這個函數是用來處理串口消息事件的，即每當串口接收到數據，就會產生一個串口接收數據緩沖區中有字符的消息事件，就會執行剛才添加的函數，在OnComm()函數中加入相應的處理代碼就能實現自己想要的功能。
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3.2 控制數據的處理
對控制數據進行存儲操作，編程時給控制量賦初值即默認值，每次運行上位機控制程序時將控制數據讀出并送給相應的控制單元，即使是第一次運行該程序，點擊“運行”也能將控制數據從文件中取出并同步下達到下位機;以后每次更改控制數據時就將該控制數據進行保存，作為新的默認控制數據，以備以后啟動設備時使用。
在這里我們要實現的功能是控制下位機的啟動和停止，以及三個定時器的定時長度的給定。所發送的數據包括下位機的起停標志，3個定時器定時長度和控制信息結束標志。需要注意的是在控制信息的結尾要添加結束標志，該結束標志在PLC上規定，需要上位機配合，作用是下位機接收到該標志以后產生接收完成中斷，從而響應上位機的控制。具體操作如下:
發送數據:由發送按鈕觸發一個單擊消息，用以讀取編輯框的內容，將讀取的數據保存到文件當中，并向串口發送數據。
UpdateData(TRUE); //讀取編輯框內容
CFile OutFile;
OutFile.Open(pFileName,CFile::modeCreate|CFile::modeWrite);
OutFile.SeekToEnd();
CArchive ar(&OutFile,CArchive::store);
UpdateData(true);
ar << m_strTXData<<
ar.Close();
OutFile.Close(); //文件關閉
CtrlData=MachineState+m_strTXData+m_strTXData2
+m_strTXData3+EndFlag; //控制數據
MessageBox("發送給定數據？","發送提示！",0+48+512);//添加消息提示框
m_ctrlComm.SetOutput(COleVariant(CtrlData));
//發送數據
CtrlData="";
另外，啟動、停止按鈕也會觸發單擊消息，處理方法跟上述發送數據的過程相似，只是在處理時要首先置位MachineState，啟動時置1，停止時置0，用來啟動或停止設備;而且不再對保存控制數據的文件進行操作。
4 下位機(PLC)控制程序編程
4.1 初始化
設定串口的通訊參數。接收完成以及發送完成都要產生中斷，中斷號分別為9、23。
main:
NETWORK 1
LD SM0.1
MOVB 16#09, SMB30 //自由口參數:無校驗，8位數據位，波特率9600，自由口通信;
MOVB 16#B0, SMB87
//接收信息控制，啟動接收功能，檢測信息結束標志;
MOVB 16#2A, SMB89
//定義信息結束標志，與上位機配合;
MOVW +5, SMW90
//空閑行時間期限，單位微秒;
MOVB 100, SMB94 //接收字符數目最大值
ENI //開中斷
ATCH INT_0, 23 //接收中斷連接
ATCH INT_2, 9 //發送中斷連接
RCV VB100, 0
4.2 控制主程序
NETWORK 1
LDB= VB101, 16#31
//檢測到要求起動機器的控制信息，轉入開動操作
LPS
S V10.0,1 //設置啟動標志位
A V10.0 //檢測啟動標志位
A I0.1 //檢測輸入是否為1
TON T51, VW600
//若各條件具備，啟動定時器，其定時參數由上位機給定
A T51
A V10.0
//若定時到并且下位機處于啟動狀態，置位輸出Q0.4
= Q0.4
NETWORK 2
LDB= VB101, 16#30
A V10.0
S V10.0, 1
這段程序將接收到的控制數據的啟動、停止控制位進行判斷，根據判斷的結果決定啟動還是停止設備;在這段程序里面還將上位機發送的時間數據送給定時器;這樣上位機就能實時控制下位機的起停，并且能實時的對定時器的定時長度進行修改，實現遠程控制。
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4.3 中斷處理
INT_0:
//接收完成中斷如果接收狀態顯示接受到結束字符，連接一個10ms定時器
// 發發送，同時將接收到的控制信息中的控制數據部分進行轉換，以便后續程序的應用
LDB= SMB86,16#20
MOVB 10,SMB34
BTI VB102, VW600
//數據轉換，由ASCII轉換為整型數據
-I 16#0030, VW600
//將整型數據進行運算得出操作者見到的數據
*I +10, VW600
ATCH 1,10
CRETI
NOT
RCV VB100,0
//如果接收完成，然后啟動一個新的接收
在這段程序中將接收到的數據信息部分進行轉換和運算。因為默認的下位機接收和發送的數據都是文本信息，格式為ASCII碼值，所以如果想得到用戶在上位機上給定值轉換成為整數，然后將這些數據用于控制。
4.4 注意事項
在編程時有一點應該注意:那就是接收和發送兩種模式之間的切換時間，因為用485通訊口進行通訊時，發送結束后不能立即轉為接收模式，有一個反應時間。所以在接收完成后如果要接著發送數據的話，需要設一個定時器，延遲一段時間以后再進行發送操作，反之亦然。主程序及各中斷服務程序流程圖如圖2所示:
5 結束語
上位機的運行界面如圖3所示，在該界面下就能實現對下位機的啟動、停止控制，以及對控制參數的修改，并可實現參數的在線修改。
在該工程中控制對象的控制點數不是很多，人機交互也不是很多，功能相對獨立，能夠獨立組成一個小系統。在這種情況下該方案能有效節約投資，簡化控制，維護方便，操作簡單，且能保證控制系統的實時性，在小型控制系統尤其是需要交互的數據不太多的情況下，優勢較為明顯。