监控计算机与PLC数据通信的研究

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【摘要】

通过对监控计算机与plc数据通信系统的研究，对PCL的概念进行简述，如何的融入监控计算机，对装置进行实时的监控，以汽车行车的电气控制系统为例，对相关的技术进行分析整理，通过简洁精美的操作界面进行操作。对使用PLC数据通信系统的设备进行实时的监控。

【关键词】监控计算机；PLC数据通信；微处理器

前言

随着经济的不断发展，计算机的控制技术在现代化的企业中功不可没，通过监控计算机与PLC的数据通信技术进行有机的结合。对于PLC与网络的工作原理进行分析，重点讲个人的计算机开发成了PLC的以及网络的超级终端，对于实现现阶段的PLC对系统的数据操作和管理的技术。根据PLC的基本理论进行构建工业地控制系统对PLC的实时掌握的要点，通过控制的过程和方式，对整个PLC的网络结构进行相关的配置。通过介绍个人计算机与PLC的连网通信的必要条件和个人计算机中的异步通信的适配器、运用高级的语言编写个人计算机的PLC通信的接口程序的原理。

1PLC控制系统的概述

PLC控制系统简单来说就是以一个微处理器为核心，利用微机技术、通信技术、自动化技术为一体，中文名称为可编程控制器的通用工业控制装置。PLC有着功能性强、适应能力强、可靠性高、结构模块化等特点，在现阶段的工业控制中有着十分广泛的使用。通过计算机将PLC连入控制网络，能够产生十分有效地数据处理效果和规范的管理，还能够为使用者提供十分精美且简便的操作界面，还能够通过这种方式对系统的参数进行修改以及控制，控制图表中进行相对应的显示，通过PLC技术的使用，能够使工作人员能够了解现场的实时情况。通过对上位机的通信与PLC的功能相结合，可以达到什么样的效果？

2PLC通信及网络技术的概述

2.1PLC通信网络的概念

2.1.1通信的概念计算机和PLC都属于数字设备的一种，通过交换0、1的数字信号。数据信息指的是符合规定的编码、位长、格式的数字信号。而数据通信指的是通过适当的传输的路径对一台机器的数据信息传送到另一台机器上。机器的范围可以是计算机或者是PCL，也可以是其他带有通信功能的设备。通信的方式按照不同数字代表的不同的数字信号，通过顺序的调换排列的方式不同，也可分为并行和串行两种通信方式。一般来说，要求较高的通信方式都采用并行，并行通讯具有传输的速度快、用时较短的特点，因为并行的传输线的成本较高，所以用数据传输的方式能够达到十分快捷的效果。而普通的通信使用串联的传输方式就能够满足通信的需求了。点对点的通信方式一般情况下都会有固定的时间或者是传输方向，通过各种通信方式进行工作。其中单工通信指的是对某一个方向的数据接收发送，比如：我们身边的广播、遥控和寻呼机都属于单工通信。半双工的通信方式可以使两个方向的通信不同时的进行传输，比如：对讲机、发报机等使用的都是半双工的通信方式。全双工的通信方式就可以使两个方向进行双线的同时的传输。最常见的就是我们身边的电话和手机。将通信方式按照不同的网络形式可以分为，在两个终端直通交换和分支，在直通的终端是专用终端，其他两种通信方式都属于网络通信的范围内。在串行的通信中，使用者可以根据同步方式的不同要求，将通信方式分类为同步或者异步，通过字符进行传输的串行的异步通信，通过对信息发送的起始标志和同步标志进行通信的完成。当发送方和接收方的频率出现偏差的时候，也不会对通信造成错位的影响，在下一个字符进行传输时，就可以形成同步。异步通信指的是每一个数据的前后标注位置，传输的过程中会出现一少部分空档，传输的效率没有相应的保证，传输的效率低。同步通信指的是将每一个数据都能够按照一定的顺序进行连接，以某一个数据块为单位，对其中的每一个数据块进行一到两个同步的字符，传输结束前进行校验字符的工作。其优点是能够提高一定的传送速度，但是对时钟的信号和数据的发送端与接收端能够严格的进行同步，且对时钟的信号也严格的要求一致。使用了这类方式的传输硬件设备比较繁琐，能够将信息限制成为不同的速度。

2.1.2串行通信的接口标准

（1）RS232CRS232C指的是在1969年美国的电子工业协会提出的串行的通信接口标准，在现阶段的计算机和可编程的控制器中得到了广泛的使用。PLC数据通信与计算机之间也需要RS232C的标准接口实现的，具有十分强大的抗干扰能力。对单端的驱动和接受的电路，产生的最大距离大致为15m左右，插件的标准基本为9/25针，PCL数据通信一般使用九针的连接器就足够了。

（2）RS422/RS485对于RS232来说，RS422和RS485采用的是差分传输的方式对数据信号进行传输，也可以叫平衡传输，可以达到最大为1.219KM的传输距离，也能够达到10MB/S。并且允许在一个相同的传输线上进行连接多个接受的节点。

2.2PLC局域网基础

网络结构：PLC数据通信网络经过了长时间的发展，可以实现ISO模型所需要的大部分功能。计算机的网络按照分布的距离可以分成广域网、局域网和互联网三种。PLC控制可以归于局域网的范围内，PLC自身对工业的工作要求就比较特殊，通信数据要有极速响应的能力，对信息的传输具有一定的可靠性，能够在工厂恶劣的环境下工作。网络结构也叫拓扑结构，网络主要是由物理节点组成的，经常使用的网络结构种类为，联网结构和链接结构。联网机构指的是通过多个节点的连接，利用星形、总线形或是环形形式的方式进行连接。相对来说，连接结构就没有那么复杂，简单来说就是将通信的接口与介质找出，将两个节点进行连接。而正是因为这样的原因，当两个PLC之间相连接或者一个PLC与计算机相连接时，称作链接，不是联网。一般情况下，工厂所使用的自动化系统，其结构基本是一层一层之间进行的相互协作。但是每一层之间的要求不同，就无法成为单一的网络结构，为了维持正常的工作，一般都会选择多级通信进行工作，组成了复合型的网络结构，通过对不同级别的子网络进行不同通信协议的配置，才能够满足各个层次对通信不同的需求。

2.3网络通信协议

PLC网络与计算机的性质相仿，都是有各种数字设备之间与终端的设备，都属于一种复合型的系统，其中包含了多个节点。在这个复合系统中，由于几个节点之间所针对的设备都有所不同，其形式，方式都有很大的差异。而针对对不同型号、不同系列系列的计算机，PLC数据通信的通信方式也会产生一定的不同，要根据通信软件的基本要求对软件进行开发。在网络系统中，通过自动地进行通信从而确保双方数据通信正常的操作，还可以对通信之间出现了什么问题进行反映，制定相关的方案，我们称之为网络通信协议，也可以叫做网络通信规程。按照功能分类可以分为识别和同步的通信，传输正确的保证、检测和修正的信息传输。

3监控计算机和PLC数据通信与行车控制设备

3.1行车电气控制设备

根据不同的要求，可以对电气控制系统进行不同的改进，比如汽车行车的电气控制设备，就需要根据加工过程的比较柔性，预批量生产的需要相结合，从而提高电气控制设备的使用程度，针对汽车行车对电气控制设备的需要对其进行不同的工艺的流程的改进。要注意设计设备的结构要与行车结构相类似，二者之间的差距不能过大，要求做到准确的进行定位控制，在形成使用的过程中，能够更加快捷的进行放置，在控制设备工作的过程中，能够控制大车的移动，对吊篮上下、左右、前后的运动，以及小车的移动。上极为的数据的发送范围：

（1）行车启停的控制命令。使用者通过操作面上的正转、停止、反转进行启动时，会引发CLICK事件指令的出现，通过对事件单机能够打开事件的通信口，发送一些比较有意义的字符。PLC数据通信设备对字符进行识别处理，按照指令进行工作。

（2）进行实时的查询。在表单的设计过程中添加一个控件TIMER，预定时间到达，就会开始对预先设定的指令进行操作，通过对已经上传到接收数据的文本框来显示实时的速度值。

3.2基于PLC技术的人机界面

当一个PCL数据通信系统能够具有人机操作界面，就会有更加深层次的价值，能够在硬件软件的基础上方便了人们的使用过程，更加快捷的进行指令下达。人机界面简单来说就是之人通过这个界面更加快捷的对系统进行操作。人们可以根据人机界面的提示进行相关的操作，达到使用的目的，在整个通讯数据控制系统中，能够通过命令的下达进行数据的输入、相关信息的查询输入以及对系统进行控制，PCL控制系统也是如此，能够进行操作。一般情况下，设计者都会将操作界面设计的简单一些，更加方便人们使用，还要具有一定的引导功能，通过人机界面能够实现对设备的控制和收集需要的参数数据等功能。PLC数据通讯的程序大致可以分为以下的几个部分：

（1）主程序。指的是在程序中对需要的数据进行的接受处理，以及发送的过程。

（2）初始化子程序。特殊的标志寄存器中存在的SMB30，会为自由口选择的一些通信的参数，这类子程序主要针对的是SMB87/88/89的控制字符。

（3）校验子程序。根据本文中提到的相关的知识来说，校验子程序就是指BCC的校验码，对发送者想要传动的字符进行分析再进行发送。同样的也会使接收方进行相同的方式对字符进行修改接受，从而判断传来的指令是否是正确的。

（4）读写数据子程序。读写子程序和数据子程序指的是在PLC中的数据通过整理发送给计算机，再将计算机传来的数据写进PLC中。这两个子程序的进入的前提都要求先对RCV进行禁止程序，再进行相应的数据传输的过程，最后将信息反馈给系统。

（5）接受、发送完成数据的中断程序。对数据进行接受的中断程序会将接收到的数据进行技术还原并将数据进行保存，最后进行校验，对正确的指令进行执行，再通过程序的启动进行接收。而发送的中断程序在运行的过程中先要对标志位进行正确的服务指令，系统使用寄存器将数据进行清零，允许RCV程序进行启动。要在这一过程中注意，中断系统一般情况下会使用半双工的方式进行通讯工作，所以PLC接收、发送的程序进行之后，要将通信的设置成接收的状态。PCL设备的主要部件较多，这就造成了在PCL设备使用的过程中，PCL的主机会因为输入设备和输出设备的干扰信号造成使用过程中出现很多的问题。

4结语

综上所述，对于一些自行开发的监控系统还是有一定的局限性。在中型企业和小型企业的控制系统中，这种数据通信具有一定的指向性，设备建成使用的成本低，设计技术的灵活性比较好。随着控制系统的不断扩大，相关的参数的数量也会增加，在操作过程中控制的参数也会增加，导致设备没有办法正常的运转，就需要借助外力来进行控制，能够在运行的过程中达到目的，更好更快地运行。监控计算机与PLC数据通信结合的软件的编程量相对来说比较大，整个软件的调试的过程消耗的时间比较长，软件自身的安全性也比较差，缺点和问题要在不断的使用和研究中进行改正。

参考文献

[1]杜晓滔.基于PLC和串行通信的船舶电站监控系统的设计与实现[D].武汉理工大学，2008.

[2]高贵刚.Li/MnO_2电池生产线计算机集中监控与远程监控系统研究[D].天津工业大学，2008.

[3]李勇.基于可编程控制器（PLC）的集散型测控网络技术的研究与实现[D].山东科技大学，2003.

作者：荣婉如 单位：渤海大学信息科学与技术学院