引 言

PLC具有可靠性高，系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活，編程簡單，易于安裝，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但單獨(dú)的PLC不能提供良好的人機(jī)界面和數(shù)據(jù)處理能力。在實(shí)際應(yīng)用中，往往需要將一組PLC的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、顯示和打印出來并對(duì)PLC進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，應(yīng)用工業(yè)監(jiān)控組態(tài)軟件可以解決此類問題。當(dāng)系統(tǒng)不是很大時(shí)，也可以采用VC等工具自己開發(fā)出上位機(jī)監(jiān)控通信軟件，相對(duì)于專業(yè)監(jiān)控組態(tài)軟件，它具有靈活、小巧、成本低等優(yōu)點(diǎn)。正是基于現(xiàn)場的應(yīng)用實(shí)際，使用VC開發(fā)出了一套滿足現(xiàn)場需要的數(shù)據(jù)采集管理軟件系統(tǒng)。

1 現(xiàn)場需求描述

車間有10臺(tái)單獨(dú)的試驗(yàn)臺(tái)（由OMRON CJlG-HPLC和觸摸屏組成），負(fù)責(zé)檢驗(yàn)4種類型制動(dòng)閥產(chǎn)品的性能參數(shù)，并存入各自的DM，EM存儲(chǔ)區(qū)中，現(xiàn)要求用一臺(tái)工控機(jī)將各臺(tái)PLC內(nèi)的數(shù)據(jù)采集進(jìn)去，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品信息的集中管理，可以靈活地查詢、修改、添加、導(dǎo)出所有的產(chǎn)品信息，并能打印出各種指定格式的產(chǎn)品記錄單和匯總單；同時(shí)需要對(duì)PLC工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。

2 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

該系統(tǒng)的硬件由1臺(tái)上位機(jī)（工控機(jī)），11個(gè)RS 232/RS 485轉(zhuǎn)換模塊（該系統(tǒng)選用1個(gè)FS-485G模塊（需外接電源）連接工控機(jī)，10個(gè)UT-201型連接PLC），10根CJIG-H自由口到RS 232的轉(zhuǎn)換電纜（該系統(tǒng)選用FS-CN26），10臺(tái)CJIG-H PL及若干雙絞線組成，其示意圖如圖1所示。

3 上位機(jī)軟件的實(shí)現(xiàn)

3.1 通信部分的實(shí)現(xiàn)

3.1.1 功能描述

自動(dòng)將現(xiàn)場10臺(tái)試驗(yàn)臺(tái)的緊急閥和主閥信息采集存人數(shù)據(jù)庫；較實(shí)時(shí)地監(jiān)視工控機(jī)與各試驗(yàn)臺(tái)的通信狀態(tài)和通信內(nèi)容；并可設(shè)置COM口；配置待通信的試驗(yàn)臺(tái)；編排試驗(yàn)員姓名與其編號(hào)的對(duì)應(yīng)序列。通信部分的運(yùn)行界面如圖2所示。

3.1.2 上位機(jī)與PLC之間的通信協(xié)議

該系統(tǒng)采用Host Link通信協(xié)議，上位機(jī)與PLC組成1：N的Host Link通信系統(tǒng)。Host Link采用總線式通信方式，通信的主動(dòng)權(quán)在上位機(jī)一方，上位機(jī)啟動(dòng)通信；首先向PLC發(fā)出FINS命令，PLC收到后會(huì)自動(dòng)識(shí)別并加以執(zhí)行，然后將執(zhí)行結(jié)果返回上位機(jī)，上位機(jī)以幀的形式發(fā)送命令（命令碼），PLC也以幀的形式回送執(zhí)行結(jié)果（響應(yīng)碼）。在通信時(shí)，PLC與上位機(jī)的通信參數(shù)（如節(jié)點(diǎn)地址、通信波特率、數(shù)據(jù)格式）應(yīng)設(shè)為一致。上位機(jī)的通信設(shè)置在對(duì)應(yīng)的VC編寫的程序中進(jìn)行，PLC的通信設(shè)置在其對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)定區(qū)進(jìn)行。FINS命令具體格式可在OMRON CJCS通信手冊(cè)中查找。

3．1．3 上位機(jī)的通信編程

上位機(jī)通過串口與PLC相連，故使用VC的串口通信控件 MSComm，完成對(duì)串口的讀寫工作。在使用Mscomm控件進(jìn)行讀寫前，必須先初始化該控件的一些屬性，串口初始化代碼如下：

該程序中使用事件驅(qū)動(dòng)（Event-driven）的方法來接收數(shù)據(jù)，當(dāng)串口接收緩沖區(qū)中有字符到達(dá)時(shí)，MsComm控件的Oncomm事件處理函數(shù)捕獲到相關(guān)的通信事件，并被自動(dòng)調(diào)用，在OnComm函數(shù)中加入自己的處理代碼，即可把PLC中傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)等；通過MSComm控件的SetRThreshold函數(shù)設(shè)置產(chǎn)生OnComm事件之前要接收的字符數(shù)，在OnComm函數(shù)中用Switch語句，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同的響應(yīng)碼的不同處理。

通過定時(shí)函數(shù)和循環(huán)控制函數(shù)，周期地依次向各個(gè)PLC發(fā)送讀寫PLC的FINs命令碼，再在OnComm函數(shù)中加入對(duì)不同PLC響應(yīng)碼的處理函數(shù)，就可實(shí)時(shí)地完成對(duì)PLC數(shù)據(jù)的采集。同時(shí)根據(jù)響應(yīng)碼的內(nèi)容監(jiān)視PLC的運(yùn)行狀態(tài)。PLC自動(dòng)將檢驗(yàn)的產(chǎn)品性能數(shù)據(jù)連續(xù)存入D存儲(chǔ)區(qū)中，當(dāng)存儲(chǔ)區(qū)滿時(shí)自動(dòng)從頭循環(huán)覆蓋存放，上位機(jī)定時(shí)將PLC的D存儲(chǔ)區(qū)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)讀入、處理并存人數(shù)據(jù)庫。該系統(tǒng)中上位機(jī)1 min內(nèi)可依次讀完10臺(tái)PLC的各自1條產(chǎn)品性能信息，而PLC檢驗(yàn)完1個(gè)產(chǎn)品需15 min左右，故可滿足相對(duì)的實(shí)時(shí)性。為保證上位機(jī)完整且不重復(fù)地讀取PLC的所有產(chǎn)品性能數(shù)據(jù)，在各臺(tái)PLC中對(duì)每種產(chǎn)品都定義了A，B兩個(gè)存儲(chǔ)單元，A單元存放上位機(jī)讀取過的最后一條信息地址，當(dāng)上位機(jī)每讀完1條信息，就由上位機(jī)對(duì)此單元的內(nèi)容更新；B單元存放最新的產(chǎn)品信息存放地址，當(dāng)PLC每產(chǎn)生1條新信息時(shí)，就由PLC更改該單元內(nèi)容；上位機(jī)在讀取產(chǎn)品信息前，先對(duì)比A，B單元的內(nèi)容，決定是否進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取和讀取哪個(gè)地址的數(shù)據(jù)。這樣即使上位機(jī)與PLC斷開一定時(shí)間后，當(dāng)重新連接上，也可將以前沒讀到的信息讀入。程序流程圖如圖3所示。

在上位機(jī)中向PLC發(fā)送命令碼時(shí)，必須加相應(yīng)的FCS校驗(yàn)碼。該校驗(yàn)碼是8位的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成的2位ASCII字符。這8位數(shù)據(jù)是將1幀中校驗(yàn)碼前所有字符的ASCII碼按位連續(xù)異或的結(jié)果，轉(zhuǎn)換為字符時(shí)，按照2位16進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的數(shù)字字符。同時(shí)，當(dāng)接收到PLC自動(dòng)發(fā)回的響應(yīng)碼時(shí)，為確保接收數(shù)據(jù)的正確性，也必須用響應(yīng)碼中的FCS進(jìn)行校驗(yàn)。系統(tǒng)中的發(fā)送命令碼、接收響應(yīng)碼、生成命令碼和檢驗(yàn)響應(yīng)碼的代碼如下：

（1）發(fā)送命令碼

3．1．4 設(shè)置COM口、配置試驗(yàn)臺(tái)、編排試驗(yàn)員的實(shí)現(xiàn)程序

設(shè)置COM口、配置試驗(yàn)臺(tái)、編排試驗(yàn)員的實(shí)現(xiàn)程序還需有以下功能：設(shè)置通信的COM口；配置實(shí)驗(yàn)臺(tái)，根據(jù)PLC的工作狀態(tài)，選擇需進(jìn)行通信的PLC；編排試驗(yàn)員，由于PLC中存放的是試驗(yàn)人員的工號(hào)，故需在程序中建立一張表將工號(hào)對(duì)應(yīng)為姓名，再將該姓名存入數(shù)據(jù)庫。

以上功能的實(shí)現(xiàn)，是通過在程序中寫配置文件，將配置信息存入硬盤，程序啟動(dòng)時(shí)再從硬盤讀取相應(yīng)的配置信息。VC中用GetPrivateProfileInt和WritePri-vateProfileString函數(shù)實(shí)現(xiàn)配置文件的讀寫。

3．2 查詢打印部分的實(shí)現(xiàn)

用戶登陸后，可對(duì)從PLC中采集到數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、打印、刪除、修改、備份，并將數(shù)據(jù)導(dǎo)出到EXCEL等，系統(tǒng)管理員可對(duì)一般用戶進(jìn)行相應(yīng)的管理。查詢部分的界面如圖4所示。

3．2．1 VC與SQL Server 2000的連接

該系統(tǒng)中VC通過ADO訪問數(shù)據(jù)庫，ADO是最新的數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)，由3個(gè)主要對(duì)象Connection，Command，Recordset和幾個(gè)輔助對(duì)象組成。Con-nection對(duì)象提供OLE/DB數(shù)據(jù)源和對(duì)話對(duì)象之間的關(guān)聯(lián)；Command對(duì)象封裝了數(shù)據(jù)源可以解釋的命令；Recordset用于表示從數(shù)據(jù)源中返回的表格數(shù)據(jù)；為了方便地在程序中訪問數(shù)據(jù)庫，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆庋b，該系統(tǒng)中定義了一個(gè)類ADOConn封裝了對(duì)數(shù)據(jù)庫的基本操作，在此后的數(shù)據(jù)庫訪問中可以方便地用ADOConn類的對(duì)象進(jìn)行操作。

利用SQL Servet 2000的企業(yè)管理器，在數(shù)據(jù)庫中為PLC上的各種產(chǎn)品的檢驗(yàn)報(bào)告各建立一張表，以存儲(chǔ)PLC上傳來的各項(xiàng)信息，此外還需建立一張用戶表來管理用戶的帳號(hào)和密碼。然后在VC程序中對(duì)每張表定義一個(gè)類，類的成員變量對(duì)應(yīng)表的列，類的成員函數(shù)是對(duì)成員變量和表的操作，以方便程序?qū)@些表的操作。

3．2．2 各功能在VC中的實(shí)現(xiàn)

查詢、修改、添加功能是在連接上數(shù)據(jù)庫后通過執(zhí)行相應(yīng)的delete，insert，update語句來實(shí)現(xiàn)的；可在SQL Server2000的企業(yè)管理企中設(shè)置備份調(diào)度來實(shí)現(xiàn)備份，也可在程序中寫B(tài)ACKUP DATABASE命令來實(shí)現(xiàn)備份；VC中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)與Excel表格數(shù)據(jù)的互導(dǎo)，可以充分利用Exeel處理數(shù)據(jù)的強(qiáng)大功能，增強(qiáng)程序的數(shù)據(jù)處理能力和與外部數(shù)據(jù)的交互性，程序中采用這種方式來導(dǎo)出產(chǎn)品數(shù)據(jù)匯總表，以便存檔、復(fù)制和打印，具體的實(shí)現(xiàn)代碼較長，讀者可參照相關(guān)VC資料來實(shí)現(xiàn)。

VC中實(shí)現(xiàn)打印功能的方法有：將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Excel，World中進(jìn)行打印；安裝第三方的打印控件（如水晶報(bào)表）實(shí)現(xiàn)；若是基于單/多文檔的程序可通過其封裝的打印功能實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)中，通過將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Excel中的方式來打印匯總表，而各個(gè)產(chǎn)品的報(bào)告單則通過編寫基于對(duì)話框的打印程序來打印，其方法是通過CPrintDialog類的GetPrinterDC函數(shù)得到打印機(jī)的設(shè)備環(huán)境，再通過CDC類的StartDoc，DrawText，Selec-tObject等函數(shù)繪制打印的圖表并打印輸出。系統(tǒng)中用CDC類的開始打印新頁函數(shù)StartPage和結(jié)束當(dāng)前打印頁函數(shù)EndPage來實(shí)現(xiàn)連續(xù)打印多張報(bào)告單。

結(jié) 語

Windows環(huán)境下的應(yīng)用程序編程是目前的主要趨勢(shì)，PLC與上位機(jī)的通信是目前工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展方向之一。利用Visual C++6．O和SQL Server 2000，在Windows XP環(huán)境下開發(fā)了OMRON PLC的數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和查詢軟件，其投資少，可靠性高，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫功能，現(xiàn)已成功運(yùn)用于某廠的產(chǎn)品檢驗(yàn)車間。若需要控制各PLC的設(shè)備，只需修改相應(yīng)的命令碼即可實(shí)現(xiàn)。