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BASIC语言在PLC控制系统中的应用

供稿:中国工控网 2016/9/22 14:09:54

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1 引言

  basic语言是微机系统中广泛应用的一种高级编程语言,它的指令接近思维逻辑的表达,与自然语言有相通之处,易学易懂,同时它包涵丰富的算法函数,能十分方便地进行各种数据处理,因而深受广大编程爱好者喜爱。plc是计算机科学在工业控制领域内的一个重要分支,它一般采用梯形图、语句表作为其编程语言,由于梯形图形似电气原理图,直观易懂,易为电气工程师所接受,为plc的推广应用起到了极大的推动作用。plc从诞生至今,几十年来,应用领域不断扩大,现在,通讯问题已成为plc应用中的一个重要课题之一。

  本文以ge fanucplc系列pcm智能通讯模块在某泵站控制系统中的应用为例进行探讨,介绍了basic语言在解决plc与现场仪表或其它外部智能设备之间数据通讯问题时能起到的作用,为广大同行提供又一种串行通讯解决方案。

2 系统简述

  本系统采用ge fanuc 90-30系列plc model351,一块智能通讯模块cmm311,一块可编程智能通讯模块pcm311,及开关量输入、输出模块,模拟量输入模块若干。

  通讯模块cmm311有两个通讯口,分别负责与上位机组态软件及现场digital触摸屏进行通讯。

  可编程通讯模块pcm311为通讯协处理机,内有固化的megabasic语言解释程序,能执行通过外部编程终端存储进来的basic程序。该模块有两个通讯端口,一个端口为编程口,ge公司logicmaster编程软件包中有专用于pcm模块编程的软件,用它可通过该编程口登录pcm模块,将计算机中文本形式的basic代码文件存入模块的存储器中;另一个端口为专用外部通讯口,在basic程序中可打开此端口与外部智能设备进行通讯。在特殊时候,编程口也可被basic程序打开,作与外部设备通讯用,但这样使用在调试时稍有不便。

  系统布置要求叙述如下:

  plc cpu负责开关量、模拟量的采集、运算,实施直接的控制功能;通讯模块cmm311通过两个通讯口分别连接上位机及触摸屏,实现人机界面与plc的数据通讯;pcm模块的com2与westinghouse(西屋仪表)mint ii网络转换器相连,负责通过mint ii网络转换器与现场三个种类的12台westinghouse仪表通讯,采集电流、电压、功率等各种物理量的实时数据,同时,com1在调试完毕后用来与现场一台三菱fx2n plc通讯,实现从ge plc系统到fx2n系统的数据通路,方案图如图1所示。

  2.1 minit ii转换器通讯协议简介

  在这个方案中,minit ii与下位设备的硬件连接为双绞线,minit ii及下位各设备都并入双绞线组成的westinghouse incom网络,在该网络中各通讯主体使用二进制通讯方式,数据帧均由33位二进制数构成,minit ii充当主站(master)角色,对下位各设备发起通讯,进行轮询。

  pcm311模块与minit ii转换器进行的是ascii码通讯方式,而minit ii转换器与下位dt3000、mp3000、iq200各系列设备的通讯方式为二进制码通讯,实际上minit ii所起到的作用是将pcm模块发出的ascii码指令帧转译为二进制码指令帧,当然,在通讯过程中,我们只需关心ascii码通讯帧的格式,minit ii会自动将其转为二进制格式后发到incom网络中去。

  minit ii模块的25针rs232串行口接收的ascii码帧由10个ascii码字符组成,分为控制指令帧、数据指令帧两类,大致形式如下:

  控制指令:

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

  数据指令:

  (stx)(c/d)(data)(sumcheck)

  stx:第2号ascii码,占一位

  c/d:控制指令时为1,数据指令时为0,占一位

  inst、comm、scomm:由这三个数字指定需要返回的参数,各占一位

  address:指定指令的发送对象,是一个三位数的十六制数,占三位

  sumcheck:和校验码,占二位

  data:返回的数据信息,占六位

  minit ii串行通讯参数在其面板上通过开关来选定。

  2.2 fx2n plc通讯协议简介

  fx2n是三菱品牌plc在小系统控制应用中使用较多的一种经济型plc,外部设备通过232bd、485bd等插件或485adp等模块可与其建立ascii码串行通讯,读取plc内部寄存器的值。其协议格式如下:

  (1) 读寄存器

  *外设:(enq)(站号)(pc号)(命令字符)(等待时间)(头元件)(元件数)(和校验)

  *plc:(stx)(站号)(pc号)(返回数据)(etx)(和校验)

  *外设:(ack)(站号)(pc号)

  (2) 写寄存器

  *外设:(enq)(站号)(pc号)(命令字符)(等待时间)(头元件)(元件数)(写出数据)(和校验)

  *plc:(stx)(站号)(pc号)

  *enq、stx、ack、etx:为相应的ascii码

  *站号:plc的站地址,为两位十六进制数(00-0fh),由plc的d8121寄存器指定

  *pc号:用于a系列melsecnet网络中的plc,对fx2n均为ffh

  *命令字符:分为位读(br)、位写(bw)、字读(wr)、字写(ww)

  *等待时间:以10ms为单位,以十六进制数表示,占一个字符(0-f)

  *头元件:为要读、写的开始元件号,如m0001、d0000等。

  *元件数:为要读、写的元件个数。

  *返回数据、写出数据:为从plc返回的寄存器值或要写到plc的数据值

  由于fx2n与中央控制柜距离较远,故本系统中采用fx2n与485bd插件,pcm311模块经232/485转换器与485bd相连,转换器与485bd之间采用两对双绞线相连,全双工方式通讯,plc串行通讯参数在d8120中设定。

  2.3 megabasic的语法简介

  (1) 串口操作:pcm模块共有二个串口,它们均可在megabasic程序中被打开,与外部进行通讯,以下为常用的串口操作函数。

  *串口的打开:open ,

  如open #8,com1

  *串口的关闭:close

  如close #8

  *串口通讯参数的设定:ioctl ,

  (2) ioctl_string格式为:

  baud(波特率),parity(校验),databits(数据位),stopbits(停止位),flowctl(流控制方式),physical(物理协议如232/485/422),duplexmode(通讯模式,半双工/全双工)如ioctl #8,19200,n,8,1,n,232

  (3) 从串口读取数据:inchr$(,,,,)

  如restr=inchr$(ch%,10,,0,timeout%)

  (4) 向串口发送数据:print,

  如print #8,hello world

  (5) megabasic程序对plc寄存器的访问:

  对于pcm模块所在的plc系统中的寄存器如%i,%q,%r,%m等,basic程序中并不可直接引用,而需通过使用特定的功能指令来访问它们。

  a)访问plc寄存器之前,先要使用syslink指令。

  syslink,,[type]

  local_name:basic程序内部定义的变量

  cpu_symbol:plc的寄存器名,外加双引号(如%r500)

  type:关联数据的类型,如bool,byte,int16,uint,dint等

  b) 读、写plc寄存器

  sysread

  syswrite

  在syslink指令执行后,即可使用上面两个指令分别读、写basic变量所关联的plc寄存器。

  2.4 系统编程过程简介

  根据minit ii通讯协议及megabasic语言的基本语法,在文本编辑器(如记事本)中写好大致的程序,特别是对返回数据的解析编写专门的函数来进行处理,以得到浮点数形式的电压、电流、功率等数据,其中重点要注意好对返回错误帧时的处理,还有采集不同数据时的协议上的差别,这一部分程序写好后,利用pcm模块的com1通过logicmaster软件导入pcm模块,用com1监视运行,用com2通讯,进行联机调试,根据调试情况加以修正完善,得到最终版本。

  类似上述步骤,根据fx2n的通讯协议,写好与fx2n通讯的程序,用com1监视运行,用com2通讯,经调试修正,得到最终版本。

  将两个版本的程序合并,并将与fx2n通讯的端口改为com1,去掉程序中用于监视运行的输出语句(print),再重新导入pcm模块中,一个满足系统要求的完整的通讯程序就这样就写成了。

3 结束语

  用类似本系统中的pcm模块完成通讯任务,笔者认为其相对利用plc梯形图程序进行通讯优点很明显。首先由于其使用的是与微机系统中的basic语言语法相同的高级语言,易学易懂,处理复杂的数据运算时得心应手,在复杂的有大量通讯任务的系统中有很重大的推广价值;再者在系统调试时也有明显优势,一个端口正在通讯时,一个端口实时监视程序的运行情况,并可以自然语言的形式输出实时的调试信息,plc程序就不会有这么好的效果,那么结果是这种系统的开发周期必然大为缩短。

  plc系统中采用basic语言的协处理器,笔者认为这是plc应用中一个新的发展,对简化编程,减轻工控系统开发者的开发压力可起到较大的作用,据了解,很多plc厂商都有类似功能的模块生产,如三菱公司就推出了ad51h高速智能通信组件,使用ad51h basic语言,支持四个通信口,具备384k内存,大大提高了plc系统数据通信与收集方面的灵活性。

审核编辑(王金鹏)
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