BASIC語言在PLC控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

1 引言

basic語言是微機系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的一種高級編程語言，它的指令接近思維邏輯的表達(dá)，與自然語言有相通之處，易學(xué)易懂，同時它包涵豐富的算法函數(shù)，能十分方便地進(jìn)行各種數(shù)據(jù)處理，因而深受廣大編程愛好者喜愛。plc是計算機科學(xué)在工業(yè)控制領(lǐng)域內(nèi)的一個重要分支，它一般采用梯形圖、語句表作為其編程語言，由于梯形圖形似電氣原理圖，直觀易懂，易為電氣工程師所接受，為plc的推廣應(yīng)用起到了極大的推動作用。plc從誕生至今，幾十年來，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，現(xiàn)在，通訊問題已成為plc應(yīng)用中的一個重要課題之一。

本文以ge fanucplc系列pcm智能通訊模塊在某泵站控制系統(tǒng)中的應(yīng)用為例進(jìn)行探討，介紹了basic語言在解決plc與現(xiàn)場儀表或其它外部智能設(shè)備之間數(shù)據(jù)通訊問題時能起到的作用，為廣大同行提供又一種串行通訊解決方案。

2 系統(tǒng)簡述

本系統(tǒng)采用ge fanuc 90-30系列plc model351，一塊智能通訊模塊cmm311，一塊可編程智能通訊模塊pcm311，及開關(guān)量輸入、輸出模塊，模擬量輸入模塊若干。

通訊模塊cmm311有兩個通訊口，分別負(fù)責(zé)與上位機組態(tài)軟件及現(xiàn)場digital觸摸屏進(jìn)行通訊。

可編程通訊模塊pcm311為通訊協(xié)處理機，內(nèi)有固化的megabasic語言解釋程序，能執(zhí)行通過外部編程終端存儲進(jìn)來的basic程序。該模塊有兩個通訊端口，一個端口為編程口，ge公司logicmaster編程軟件包中有專用于pcm模塊編程的軟件，用它可通過該編程口登錄pcm模塊，將計算機中文本形式的basic代碼文件存入模塊的存儲器中;另一個端口為專用外部通訊口，在basic程序中可打開此端口與外部智能設(shè)備進(jìn)行通訊。在特殊時候，編程口也可被basic程序打開，作與外部設(shè)備通訊用，但這樣使用在調(diào)試時稍有不便。

系統(tǒng)布置要求敘述如下：

plc cpu負(fù)責(zé)開關(guān)量、模擬量的采集、運算，實施直接的控制功能;通訊模塊cmm311通過兩個通訊口分別連接上位機及觸摸屏，實現(xiàn)人機界面與plc的數(shù)據(jù)通訊;pcm模塊的com2與westinghouse(西屋儀表)mint ii網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器相連，負(fù)責(zé)通過mint ii網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器與現(xiàn)場三個種類的12臺westinghouse儀表通訊，采集電流、電壓、功率等各種物理量的實時數(shù)據(jù)，同時，com1在調(diào)試完畢后用來與現(xiàn)場一臺三菱fx2n plc通訊，實現(xiàn)從ge plc系統(tǒng)到fx2n系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通路，方案圖如圖1所示。

2.1 minit ii轉(zhuǎn)換器通訊協(xié)議簡介

在這個方案中，minit ii與下位設(shè)備的硬件連接為雙絞線，minit ii及下位各設(shè)備都并入雙絞線組成的westinghouse incom網(wǎng)絡(luò)，在該網(wǎng)絡(luò)中各通訊主體使用二進(jìn)制通訊方式，數(shù)據(jù)幀均由33位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成，minit ii充當(dāng)主站(master)角色，對下位各設(shè)備發(fā)起通訊，進(jìn)行輪詢。

pcm311模塊與minit ii轉(zhuǎn)換器進(jìn)行的是ascii碼通訊方式，而minit ii轉(zhuǎn)換器與下位dt3000、mp3000、iq200各系列設(shè)備的通訊方式為二進(jìn)制碼通訊，實際上minit ii所起到的作用是將pcm模塊發(fā)出的ascii碼指令幀轉(zhuǎn)譯為二進(jìn)制碼指令幀，當(dāng)然，在通訊過程中，我們只需關(guān)心ascii碼通訊幀的格式，minit ii會自動將其轉(zhuǎn)為二進(jìn)制格式后發(fā)到incom網(wǎng)絡(luò)中去。

minit ii模塊的25針rs232串行口接收的ascii碼幀由10個ascii碼字符組成，分為控制指令幀、數(shù)據(jù)指令幀兩類，大致形式如下：

控制指令：

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

數(shù)據(jù)指令：

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

stx：第2號ascii碼，占一位

c/d：控制指令時為1，數(shù)據(jù)指令時為0，占一位

inst、comm、scomm：由這三個數(shù)字指定需要返回的參數(shù)，各占一位

address：指定指令的發(fā)送對象，是一個三位數(shù)的十六制數(shù)，占三位

sumcheck：和校驗碼，占二位

data：返回的數(shù)據(jù)信息，占六位

minit ii串行通訊參數(shù)在其面板上通過開關(guān)來選定。

2.2 fx2n plc通訊協(xié)議簡介

fx2n是三菱品牌plc在小系統(tǒng)控制應(yīng)用中使用較多的一種經(jīng)濟型plc，外部設(shè)備通過232bd、485bd等插件或485adp等模塊可與其建立ascii碼串行通訊，讀取plc內(nèi)部寄存器的值。其協(xié)議格式如下：

(1) 讀寄存器

*外設(shè)：(enq)(站號)(pc號)(命令字符)(等待時間)(頭元件)(元件數(shù))(和校驗)

*plc：(stx)(站號)(pc號)(返回數(shù)據(jù))(etx)(和校驗)

*外設(shè)：(ack)(站號)(pc號)

(2) 寫寄存器

*外設(shè)：(enq)(站號)(pc號)(命令字符)(等待時間)(頭元件)(元件數(shù))(寫出數(shù)據(jù))(和校驗)

*plc：(stx)(站號)(pc號)

*enq、stx、ack、etx：為相應(yīng)的ascii碼

*站號：plc的站地址，為兩位十六進(jìn)制數(shù)(00-0fh)，由plc的d8121寄存器指定

*pc號：用于a系列melsecnet網(wǎng)絡(luò)中的plc，對fx2n均為ffh

*命令字符：分為位讀(br)、位寫(bw)、字讀(wr)、字寫(ww)

*等待時間：以10ms為單位，以十六進(jìn)制數(shù)表示，占一個字符(0-f)

*頭元件：為要讀、寫的開始元件號，如m0001、d0000等。

*元件數(shù)：為要讀、寫的元件個數(shù)。

*返回數(shù)據(jù)、寫出數(shù)據(jù)：為從plc返回的寄存器值或要寫到plc的數(shù)據(jù)值

由于fx2n與中央控制柜距離較遠(yuǎn)，故本系統(tǒng)中采用fx2n與485bd插件，pcm311模塊經(jīng)232/485轉(zhuǎn)換器與485bd相連，轉(zhuǎn)換器與485bd之間采用兩對雙絞線相連，全雙工方式通訊，plc串行通訊參數(shù)在d8120中設(shè)定。

2.3 megabasic的語法簡介

(1) 串口操作：pcm模塊共有二個串口，它們均可在megabasic程序中被打開，與外部進(jìn)行通訊，以下為常用的串口操作函數(shù)。

*串口的打開：open ，

如open #8，“com1”

*串口的關(guān)閉：close

如close #8

*串口通訊參數(shù)的設(shè)定：ioctl ，

(2) ioctl_string格式為：

baud(波特率)，parity(校驗)，databits(數(shù)據(jù)位)，stopbits(停止位)，flowctl(流控制方式)，physical(物理協(xié)議如232/485/422)，duplexmode(通訊模式，半雙工/全雙工)如ioctl #8，“19200，n，8，1，n，232”

(3) 從串口讀取數(shù)據(jù)：inchr$(，，，，)

如restr=inchr$(ch%，10，“”，0，timeout%)

(4) 向串口發(fā)送數(shù)據(jù)：print，

如print #8，“hello world”

(5) megabasic程序?qū)lc寄存器的訪問：

對于pcm模塊所在的plc系統(tǒng)中的寄存器如%i，%q，%r，%m等，basic程序中并不可直接引用，而需通過使用特定的功能指令來訪問它們。

a)訪問plc寄存器之前，先要使用syslink指令。

syslink，，[type]

local_name:basic程序內(nèi)部定義的變量

cpu_symbol:plc的寄存器名，外加雙引號(如“%r500”)

type：關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的類型，如bool，byte，int16，uint，dint等

b) 讀、寫plc寄存器

sysread

syswrite

在syslink指令執(zhí)行后，即可使用上面兩個指令分別讀、寫basic變量所關(guān)聯(lián)的plc寄存器。

2.4 系統(tǒng)編程過程簡介

根據(jù)minit ii通訊協(xié)議及megabasic語言的基本語法，在文本編輯器(如記事本)中寫好大致的程序，特別是對返回數(shù)據(jù)的解析編寫專門的函數(shù)來進(jìn)行處理，以得到浮點數(shù)形式的電壓、電流、功率等數(shù)據(jù)，其中重點要注意好對返回錯誤幀時的處理，還有采集不同數(shù)據(jù)時的協(xié)議上的差別，這一部分程序?qū)懞煤?，利用pcm模塊的com1通過logicmaster軟件導(dǎo)入pcm模塊，用com1監(jiān)視運行，用com2通訊，進(jìn)行聯(lián)機調(diào)試，根據(jù)調(diào)試情況加以修正完善，得到最終版本。

類似上述步驟，根據(jù)fx2n的通訊協(xié)議，寫好與fx2n通訊的程序，用com1監(jiān)視運行，用com2通訊，經(jīng)調(diào)試修正，得到最終版本。

將兩個版本的程序合并，并將與fx2n通訊的端口改為com1，去掉程序中用于監(jiān)視運行的輸出語句(print)，再重新導(dǎo)入pcm模塊中，一個滿足系統(tǒng)要求的完整的通訊程序就這樣就寫成了。

3 結(jié)束語

用類似本系統(tǒng)中的pcm模塊完成通訊任務(wù)，筆者認(rèn)為其相對利用plc梯形圖程序進(jìn)行通訊優(yōu)點很明顯。首先由于其使用的是與微機系統(tǒng)中的basic語言語法相同的高級語言，易學(xué)易懂，處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)運算時得心應(yīng)手，在復(fù)雜的有大量通訊任務(wù)的系統(tǒng)中有很重大的推廣價值;再者在系統(tǒng)調(diào)試時也有明顯優(yōu)勢，一個端口正在通訊時，一個端口實時監(jiān)視程序的運行情況，并可以自然語言的形式輸出實時的調(diào)試信息，plc程序就不會有這么好的效果，那么結(jié)果是這種系統(tǒng)的開發(fā)周期必然大為縮短。

plc系統(tǒng)中采用basic語言的協(xié)處理器，筆者認(rèn)為這是plc應(yīng)用中一個新的發(fā)展，對簡化編程，減輕工控系統(tǒng)開發(fā)者的開發(fā)壓力可起到較大的作用，據(jù)了解，很多plc廠商都有類似功能的模塊生產(chǎn)，如三菱公司就推出了ad51h高速智能通信組件，使用ad51h basic語言，支持四個通信口，具備384k內(nèi)存，大大提高了plc系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信與收集方面的靈活性。