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1 引言 計算機(jī)串行通信是計算機(jī)與控制設(shè)備（plc）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的基本通信方式，也是實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動控制經(jīng)常用到的通信模式。每一種通信方式都嚴(yán)格約定了與其對應(yīng)的通信協(xié)議，要確保計算機(jī)與plc之間能正常通信，就必須遵照其通信協(xié)議編寫通信程序。 2 串行通信 串行通信在工業(yè)系統(tǒng)控制的范疇中一直占據(jù)著極其重要的地位，串行端口（rs-232）是計算機(jī)上的標(biāo)準(zhǔn)配置，常用于連接調(diào)制解調(diào)器來傳輸數(shù)據(jù)，在計算機(jī)的硬件設(shè)備管理器中可以看到，定義為com1、com2等。常用的串行通信方式有兩種，分別是rs-232和rs-485，本文以rs-232方式為例進(jìn)行介紹。 3 上位機(jī)編程 3.1 c++builder編程 c++builder是由borland公司推出的產(chǎn)品。它采用c++語言作為開發(fā)語言，是面向?qū)ο笳Z言，具有可視化編程界面且功能強(qiáng)大。 3.2 c++builder串行通信相關(guān)api函數(shù) c++builder本身并不提供單獨(dú)的串行通信組件，而是使用一些windows api的函數(shù)來達(dá)到此目的。這些函數(shù)是由操作系統(tǒng)所提供，可以為程序設(shè)計人員提供相當(dāng)多的執(zhí)行功能。api中與串行通信相關(guān)的函數(shù)約有20個，本文將對經(jīng)常使用的函數(shù)作討論。 （1） 打開串行端口 hcomm=createfile（comno，generic_read|generic_write，0，null，open_existing，0，0） 函數(shù)參數(shù)定義如下： hcomm：createfile（）函數(shù)的返回值，程序使用此返回值進(jìn)行相關(guān)的串行端口操作。 comno：定義串行端口號，為com1、com2等。 generic_read|generic_write：對串行端口的讀/寫操作。 0：是否共享串行端口，通常不會將串行端口與其它程序共享，因此設(shè)為0，否則為1。 null：函數(shù)的返回值hcomm是否可被子程序繼承，此處設(shè)為不可繼承。 open_existing：打開端口的方式，串行端口是一種設(shè)備，必須指定為open_existing方式。 0：使用同步或異步方式傳輸數(shù)據(jù)，同步方式編程簡單，速率快，因此設(shè)為0，否則為1。 0：由于使用串行端口編程，設(shè)為0。 （2） 得到串行端口狀態(tài)： getcommstate（hcomm，&dcb） 函數(shù)參數(shù)定義如下： hcomm：createfile（）函數(shù)的返回值。 dcb：串行端口控制塊地址，負(fù)責(zé)對串行端口參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，具體參數(shù)如下： dcb.baudrate：設(shè)置串行端口的波特率，有19200kb/s、9600kb/s、4800kb/s幾種，一般為：9600kb/s。 dcb.bytesize：設(shè)置串行端口的數(shù)據(jù)位數(shù)，有5、6、7、8幾種，歐姆龍plc數(shù)據(jù)位數(shù)為7。 dcb.parity：設(shè)置串行端口的校驗(yàn)位檢查，有none、even、odd幾種，設(shè)為none。 dcb.stopbits：設(shè)置串行端口的停止位數(shù)，有1、1.5、2幾種， 歐姆龍plc的停止位數(shù)為1。 （3） 設(shè)置串行端口狀態(tài)： setcommstate （hcomm，&dcb） 函數(shù)參數(shù)定義與getcommstate（）函數(shù)相同。 （4） 向串行端口寫數(shù)據(jù)： writefile（hcomm，senddata，bs，&lrc，null） 函數(shù)參數(shù)定義如下： hcomm：createfile（）函數(shù)的返回值。 senddata：寫數(shù)據(jù)的地址。 bs：寫入數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。 lrc：被寫入的數(shù)據(jù)地址。 null：寫入數(shù)據(jù)的同步檢查，串行端口采用同步通信時可以設(shè)為null。 （5） 清除串行端口的錯誤或?qū)⒋卸丝诋?dāng)前的數(shù)據(jù)狀態(tài)送至輸入緩沖區(qū)： clearcommerror（hcomm，&dwerror，&cs） 函數(shù)參數(shù)定義如下： hcomm：createfile（）函數(shù)的返回值。 dwerror：返回錯誤信息代碼。 cs：指向串行端口狀態(tài)的結(jié)構(gòu)變量。 （6） 從串行端口的輸入緩沖區(qū)讀出數(shù)據(jù)： readfile（hcomm，inbuff，cs.cbinque，&nbytesread，null）;函數(shù)參數(shù)定義如下： hcomm：createfile（）函數(shù)的返回值。 inbuff：指向用來存儲數(shù)據(jù)的地址。 cs.cbinque：讀取數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。 nbytesread：總的讀取字節(jié)數(shù)。 null：如果不進(jìn)行后臺工作，串行端口設(shè)為null。 （7） 關(guān)閉串行端口： closehandle（hcomm） 函數(shù)參數(shù)定義如下： hcomm：createfile（）函數(shù)的返回值。 4 plc通信數(shù)據(jù)幀介紹 計算機(jī)與歐姆龍plc通信時，按應(yīng)答方式進(jìn)行。由計算機(jī)發(fā)給plc一組ascii碼字符數(shù)據(jù)，這一組數(shù)據(jù)成為命令塊。plc收到命令塊后經(jīng)分析認(rèn)為命令正常，則按照命令進(jìn)行操作，將操作結(jié)果返回給計算機(jī)。plc返回給計算機(jī)的這一組數(shù)據(jù)稱為響應(yīng)塊。若plc收到命令后經(jīng)分析確認(rèn)命令不正常，則返回給計算機(jī)錯誤命令塊。計算機(jī)和plc通信時，歐姆龍plc是被動的，必須先由計算機(jī)給plc發(fā)出命令塊，plc再給計算機(jī)發(fā)出響應(yīng)塊。命令塊和響應(yīng)塊以幀（frame）為單位進(jìn)行傳送，一幀最多由131個字符組成。下面將歐姆龍plc命令幀與響應(yīng)幀的組成結(jié)構(gòu)介紹如下： 4.1 命令幀 命令幀組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。 
@：在起始處必須放置 節(jié)點(diǎn)號：有效值為00—31， 表示pc機(jī)最多可同32臺plc通信 頭代碼：plc的命令代碼 發(fā)送文本：pc機(jī)發(fā)送的命令參數(shù) fcs（frame check sequence） ：幀檢查順序代碼（幀校驗(yàn)碼） 幀校驗(yàn)碼是2位（bit） 十六進(jìn)制數(shù)。它是由幀數(shù)據(jù)包含的所有字符的ascii碼進(jìn)行位異或運(yùn)算的結(jié)果。 終止符：“*”號和回車符“cr” 舉例如下： 讀h區(qū)命令幀結(jié)構(gòu)如圖2所示。
響應(yīng)幀結(jié)構(gòu)如圖3所示。
@ ：返回命令頭 節(jié)點(diǎn)號 ：有效值為00—31，返回數(shù)據(jù)的plc節(jié)點(diǎn)號 頭代碼 ：plc的命令代碼 尾代碼 ： 返回命令完成狀態(tài)碼 接收文本： 在有數(shù)據(jù)時返回的數(shù)據(jù) fcs ：幀檢查順序代碼 終止符：“*”號和回車符“cr” 舉例如下： 讀h區(qū)響應(yīng)幀結(jié)構(gòu)圖4所示。
為了降低串行通信的誤碼率，在接收和發(fā)送端都必須對數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，常用的方法是進(jìn)行fcs校驗(yàn)。對幀數(shù)據(jù)進(jìn)行冗余校驗(yàn)計算時，應(yīng)對幀數(shù)據(jù)中各個字符的ascii碼進(jìn)行位異或運(yùn)算，然后將結(jié)果轉(zhuǎn)為2位十六進(jìn)制字符。 5 c++builder api函數(shù)應(yīng)用 5.1 通信主程序的設(shè)計架構(gòu) 通信主程序的主要功能：實(shí)現(xiàn)計算機(jī)對plc的運(yùn)行控制和狀態(tài)監(jiān)視，即構(gòu)成一個閉環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)，程序設(shè)計架構(gòu)如圖5所示。
（1） 打開通信端口，對端口進(jìn)行初始化設(shè)置，工作流程如圖6示。
void__fastcall tform1：：button1click（tobject *sender） { char *comno; dcb dcb; string temp; temp=“com”+inttostr（rdcom-》itemindex+1）; comno=temp.c_str（） ; hcomm=createfile（comno，generic_read|generic_write， 0，null，open_existing，1，0）; if（hcomm==invalid_handle_value） { messagebox（0，“打開通信端口錯誤，請檢查端口是否被占用！！” ，“comm error”，mb_ok）; return; } getcommstate（hcomm，&dcb）; dcb.baudrate=cbr_9600; dcb.bytesize =7; dcb.parity =evenparity; dcb.stopbits =onestopbit; setcommstate（hcomm，&dcb）; if（！setcommstate（hcomm，&dcb）） { messagebox（0，“通信端口設(shè)置錯誤！！！”，“set error”，mb_ok）; closehandle（hcomm）; return; } } 5.3 寫plc內(nèi)存數(shù)據(jù) （1） 將計算機(jī)發(fā)出的命令寫入plc，實(shí)現(xiàn)計算機(jī)對plc的控制功能。工作流程如圖7示。
string tform1：：write（string address，string value） { unsigned long lrc，bs; string temp; char *senddata; char inbuff［1024］; int ln，i=0; string word，check; dword nbytesread，dwevent，dwerror; comstat cs; word=“@00wd”+address+value; if（hcomm==0） { messagebox（0，“串口未打開！！！”，“錯誤信息”，mb_ok）; return（0）; } temp=outchecksum（word）; senddata=temp.c_str（） ; bs=strlen（senddata）; loop： if（++i《=3） { writefile（hcomm，senddata，bs，&lrc，null）; sleep（100）; if（hcomm==invalid_handle_value） return（0）; clearcommerror（hcomm，&dwerror，&cs）; if（cs.cbinque》sizeof（inbuff）） { purgecomm（hcomm，purge_rxclear）; return（0）; } readfile（hcomm，inbuff，15，&nbytesread，null）; check=inbuff; if（check.substring（6，2）！=“00”） { goto loop; } } else { messagebox（0，“數(shù)據(jù)寫錯誤”，“通信錯誤”，mb_ok）; } } 5.4 讀plc內(nèi)存數(shù)據(jù) （1）從plc中讀取數(shù)據(jù)，監(jiān)視plc的運(yùn)行數(shù)據(jù)，工作流程如圖8示。
string tform1：：read（string address，string value） { string readdata，readdata1，readdata2; string temp; unsigned long lrc，bs; char *senddata; int ln，i=0，len; dword nbytesread，dwevent，dwerror; comstat cs; char inbuff［1024］; string word; word=“@00rd”+address+value; if（hcomm==0） return（0）; temp=outchecksum（word）; senddata=temp.c_str（）; bs=temp.length（）; loop： if（++i《=3） { writefile（hcomm，senddata，bs，&lrc，null）; sleep（100）; if（hcomm==invalid_handle_value） return（0）; clearcommerror（hcomm，&dwerror，&cs）; if（cs.cbinque》sizeof（inbuff）） { purgecomm（hcomm，purge_rxclear）; return（0）; } cs.cbinque=4*strtoint（value）+11; readfile（hcomm，inbuff，cs.cbinque，&nbytesread，null）; inbuff［cs.cbinque］=`\0`; readdata =inbuff; len=readdata.length（）; if（len==0） { goto loop; } if（readdata.substring（6，2）！=“00”） { goto loop; } if（inchecksum（readdata）！=1） { goto loop; } } else { messagebox（0，“讀數(shù)據(jù)錯誤”，“通信錯誤”，mb_ok）; } return（readdata）; } 6 結(jié)束語 本文圍繞如何使用c++builder api函數(shù)編寫出符合計算機(jī)與歐姆龍plc串行通信協(xié)議的控制程序進(jìn)行闡述，項(xiàng)目已經(jīng)調(diào)試通過運(yùn)行。（工控網(wǎng)） |
