松下PC-link網(wǎng)絡(luò)與PC通訊問(wèn)題--解讀松下未公開(kāi)的PLC通訊協(xié)議

2007-3-30 7:50:00 來(lái)源：中國(guó)自動(dòng)化網(wǎng) 網(wǎng)友評(píng)論 0條 點(diǎn)擊查看

摘要

　　隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、傳感器技術(shù)和PLC通訊技術(shù)的發(fā)展，利用PLC組建的自動(dòng)生產(chǎn)線和智能生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，日益受到各個(gè)行業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)工廠的青睞。本文所介紹松下PLC 的MEWNET模塊的通訊方式，采用了RS232與PC－Link形式結(jié)合的方式：上位PC通過(guò)RS232與被設(shè)為主站的PLC連接，下位的各個(gè)PLC通過(guò)RS484以PC－Link的形式連接。這種結(jié)合方式的網(wǎng)絡(luò)，在功能上克服了PC－Link模式下，下位PLC需要共享有限的鏈接繼電器和鏈接寄存器空間，沒(méi)辦法滿足需要同時(shí)采集、交換和處理大量數(shù)據(jù)的PLC網(wǎng)絡(luò)的弊端；在成本上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于以ET－LAN Unit模塊為基礎(chǔ)的以態(tài)網(wǎng)形式的PLC網(wǎng)絡(luò)；而且該網(wǎng)絡(luò)模式的上位機(jī)可在LabVIEW等軟件的支持下構(gòu)成實(shí)時(shí)監(jiān)控界面、下載數(shù)據(jù)到PLC、到處報(bào)表等功能。該網(wǎng)絡(luò)形式非常適合于生產(chǎn)企業(yè)建立監(jiān)控系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)在線半成本、成品的測(cè)試數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析，提高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性，為企業(yè)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。


　　關(guān)鍵字：　　PLC監(jiān)控 監(jiān)控網(wǎng)絡(luò) PC－Link




　　目前，各*的PLC都具有通訊功能，如松下PLC的FP2系列，可通過(guò)多種方式組成PLC網(wǎng)絡(luò)，其中較為常用的網(wǎng)路形式是PC-link網(wǎng)絡(luò)。不過(guò)現(xiàn)有的PLC還局限于邏輯控制與數(shù)據(jù)采集方面，其本身不具備數(shù)據(jù)分析能力，不能生產(chǎn)報(bào)表或創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)。因此，對(duì)于一個(gè)完整的自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)，或者一個(gè)完整的工控網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，上位組態(tài)可以說(shuō)是*的。而要實(shí)現(xiàn)上位機(jī)PC與PLC的大量數(shù)據(jù)交換，兩者通訊問(wèn)題是不可回避的。本文主要以松下FP2系列PLC的MEWNET（Multi-wire Link Unit）模塊組網(wǎng)后再與上位PC實(shí)時(shí)通訊的問(wèn)題展開(kāi)討論。
松下FP2系列PLC 支持多種組網(wǎng)方式，除松下公司內(nèi)部通訊協(xié)議的一些組網(wǎng)方式，如PC-link，C-net，S-Link等外，還支持一些開(kāi)放的通訊方式，如RS232、RS485、Porfubus以及以太網(wǎng)等。實(shí)際工作中，在組建PLC的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)時(shí)，要從網(wǎng)絡(luò)的功能、通訊速度、成本、編程量以及網(wǎng)絡(luò)維護(hù)等因素加以考慮，可選擇單一通訊方式組網(wǎng)，也可采用多種通訊方式一起，組成能滿足需求的網(wǎng)絡(luò)。

　　要實(shí)現(xiàn)一臺(tái)PC同時(shí)與多臺(tái)松下FP2系列PLC通訊，以太網(wǎng)是zui為簡(jiǎn)單可靠的方式，這種方式構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，通訊速度較高，可以達(dá)到2Mbp/S的數(shù)據(jù)量，實(shí)時(shí)性較強(qiáng)、數(shù)據(jù)量較大，是一種較佳的組網(wǎng)方式；然而這種方式中，每個(gè)PLC都需增加上一個(gè)ET－LAN Unit模塊， PC機(jī)需求的以太網(wǎng)接口也以相同數(shù)量增加?，F(xiàn)市場(chǎng)上的ET－LAN Unit價(jià)格較高，從而整個(gè)網(wǎng)絡(luò)造價(jià)較高；對(duì)一些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性需求不那么高的場(chǎng)合，這種方式無(wú)疑是一種浪費(fèi)。

　　FP2系列PLC的另一種組網(wǎng)方式 ―― PC-link連接，是先通過(guò)MEWNET（Multi-wire Link Unit）模塊把各個(gè)PLC以RS485連接起來(lái)，設(shè)置不同的站號(hào)（站號(hào)可在有限范圍內(nèi)，任意不重復(fù)地設(shè)置），然后再通過(guò)編程軟件 FPwin－GR給每個(gè)站號(hào)分配鏈接數(shù)據(jù)寄存器和鏈接繼電器，以實(shí)現(xiàn)PLC與PLC之間的數(shù)據(jù)交換，PLC間的數(shù)據(jù)交換速度可達(dá)500Kbs。這種方式的PLC組，如果想實(shí)現(xiàn)與上位PC機(jī)的通訊，可任選一個(gè)PLC做主站（主站站號(hào)可在設(shè)置范圍內(nèi)任意設(shè)置），將主站的PLC的編程口或com1以RS-232與PC串口相連，由主站的PLC將其它站點(diǎn)上的數(shù)據(jù)集中到主站，并發(fā)送給PC，以實(shí)現(xiàn)PC與PLC組之間的數(shù)據(jù)交換，其速度可以達(dá)115.2Kbp/s。具體的各PLC間以PC-link連接后再通過(guò)RS232與PC連接的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖，即PC-Link 與RS232組合的方式構(gòu)成的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，如圖1-1

圖1-1――PC通過(guò)RS232與主站連接，所有PLC通過(guò)RS485以PC－Link形式連接

　　以PC-Link 與RS232組合的方式構(gòu)成的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，從硬件上降低了網(wǎng)絡(luò)的成本。但 PC-Link 組網(wǎng)形式下，各個(gè)PLC站點(diǎn)需要共享鏈接數(shù)據(jù)寄存器與鏈接繼電器，而鏈接數(shù)據(jù)寄存器與鏈接繼電器的數(shù)量很有限 ―― 鏈接數(shù)據(jù)寄存器總量只有128個(gè)字，鏈接繼電器總量也只有64個(gè)字 ，因此，站點(diǎn)越多，每個(gè)站點(diǎn)能分配到的鏈接數(shù)據(jù)寄存器與鏈接繼電器數(shù)量就越少。雖然在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)可以用索引寄存器分時(shí)處理數(shù)據(jù)，但大量數(shù)據(jù)會(huì)擁擠在主站，占用大量的主站的內(nèi)存，從而大大降低通訊效率，降低數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性。所以對(duì)于需要快速采集、交換和處理大量數(shù)據(jù)的PLC組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，這種處理法顯然是不能滿足要求的。

　　對(duì)于需要快速采集、交換和處理大量數(shù)據(jù)的PLC組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，要想利用這種低成本的PC－Link與RS232組合的方式，實(shí)現(xiàn)PLC監(jiān)控，必須解決數(shù)據(jù)量的處理問(wèn)題。

　　根據(jù)松下MEWNET模塊的開(kāi)放通訊協(xié)議《松下MEWTOCOL通訊協(xié)議》，可以輕松的讀取與PC連接的以PC- Link 形式連接的各個(gè)PLC上的數(shù)據(jù)，包括直接通過(guò)RS232與PC連接的主站PLC和通過(guò)RS485連接的其他各站點(diǎn)PLC。 通訊格式“％01＃RDD0000000026＊＊”表示讀取站點(diǎn)“01”上的數(shù)據(jù)寄存器“DT0”到“DT26”上的數(shù)據(jù)，而“01”表示與PC相連接的PLC，也就是主站站號(hào)（注意：“”為“carriage return”，是“回車(chē)”符，即字符串“\r”）。根據(jù)《松下MEWTOCOL通訊協(xié)議》，把站號(hào)代碼“01”改為“02”，即可以讀寫(xiě)站點(diǎn)“02”上的數(shù)據(jù)，但實(shí)際讀取的結(jié)果是沒(méi)有任何信息返回。再?lài)L試其它站點(diǎn)，如“03、04、05……”結(jié)果是相同的。也就是說(shuō)，通過(guò)PS232只能讀取PC-Link中與PC直接連接的PLC的數(shù)據(jù)（該PLC在此處被設(shè)為01站），并不能讀取PC-Link 網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)RS485連接的各站點(diǎn)PLC的數(shù)據(jù)。

　　然而使用松下公司的編程軟件FPWIN-GR，可以通過(guò)設(shè)定通訊站點(diǎn)，輕松地通過(guò)RS-232讀取PC-link 網(wǎng)絡(luò)各站點(diǎn)PLC的任何數(shù)據(jù) ――包括RS484連接的各PLC。站點(diǎn)設(shè)置的方法如圖1-2.1和1-2.2：

圖1-2.1

　　通過(guò)點(diǎn)擊“通訊站點(diǎn)”后就出現(xiàn)如圖1-3：

圖1-2.2

　　以上設(shè)置通訊站號(hào)的方法，可以輕松地通過(guò)RS-232讀取PC-link 網(wǎng)絡(luò)各站點(diǎn)PLC的任何數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)程序的上下載，在線監(jiān)控等。即，編程軟件FPWIN-GR通過(guò)編程口以RS-232方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)PC-Link網(wǎng)絡(luò)其它站點(diǎn)PLC的通訊。也就是說(shuō)，存在一種協(xié)議，可以使PC成功地讀寫(xiě)PC－Link網(wǎng)絡(luò)的各PLC的數(shù)據(jù)。只要破解此通訊協(xié)議，即可在編寫(xiě)組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，使用該協(xié)議直接讀取其它站點(diǎn)的數(shù)據(jù)，不需要再把其它站點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)送給主站，也不需要對(duì)站點(diǎn)上的數(shù)據(jù)作任何處理，從而提高了通訊速率，解決大量數(shù)據(jù)在主站擁擠，占用了主站大量的內(nèi)存，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性較差等問(wèn)題。然而《松下MEWTOCOL通訊協(xié)議》對(duì)此并沒(méi)有作任何說(shuō)明，所以，要解決該通訊協(xié)議問(wèn)題，需要截取編程軟件FPWIN-GR在運(yùn)行“通訊站號(hào)”，成功讀取其他站點(diǎn)PLC時(shí)，與PC串口的通訊數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析。

　　為了了解FPWIN-GR在“通訊站號(hào)”時(shí)串口數(shù)據(jù)流，可以使用串口通訊數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件PORTMON.EXE，通過(guò)以下操作截?。?步，運(yùn)行PORTMON.EXE，設(shè)置“與PLC通訊的串口進(jìn)行監(jiān)控”的各項(xiàng)參數(shù)；第二步，運(yùn)行FPWIN-GR，確定PC與PLC能正常通訊后，通訊站點(diǎn)（如圖：1-2.1，1-2.2）；第三步，截取。通訊數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件截取的界面如圖1-3所示。

圖1-3

　　在串口通訊數(shù)據(jù)截取界面上發(fā)現(xiàn)，在打開(kāi)串口后，串口數(shù)據(jù)流有一串“%%EE#0C174.”并返回“%EE$0C72”“%EE#0C174.”在松下公司公開(kāi)的《松下MEWTOCOL通訊協(xié)議》中并沒(méi)有任何說(shuō)明，該語(yǔ)句只在“通訊站號(hào)”設(shè)置時(shí)才會(huì)出現(xiàn)。為了驗(yàn)證“%EE#0C174”在解決PC讀取除主站外的其他PLC時(shí)，為有效的通訊協(xié)議語(yǔ)句，進(jìn)行以下操作：一，關(guān)閉FPWIN-GR，并關(guān)閉PC－Link的PLC網(wǎng)絡(luò)的電源；二，重新上電，運(yùn)行串口調(diào)試助手，發(fā)送“％01＃RDD0000000026＊＊\r”，結(jié)果返回“%01$RC021”（根據(jù)《松下MEWTOCOL協(xié)議》，“%01$RC021”表示讀取指令執(zhí)行成功）；三，發(fā)送“%%EE#0C174” 返回“%EE$0C72”（結(jié)果與FPWIN-GR通訊站點(diǎn)讀取其他站點(diǎn)PLC的方法中，串口調(diào)試助手所捕捉到的內(nèi)容相同）；四，利用串口調(diào)試助手發(fā)送“％02＃WCSY0030＊＊\r”后，2＃的PLC的Y0051狀態(tài)變亮，即對(duì)2站Y0051的寫(xiě)操作成功；五，再讀取“02”站點(diǎn)其它數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)，觸發(fā)內(nèi)外繼電器，結(jié)果都能實(shí)現(xiàn)，可以正常通訊；六，將“02”改為“03；04；05等”，分別讀取其它站點(diǎn)的數(shù)據(jù)，結(jié)果都能一一實(shí)現(xiàn)正常通訊。即發(fā)送“%%EE#0C174”返回“%EE$0C72”，即可讀取PC-Link網(wǎng)絡(luò)上PLC的數(shù)據(jù)--不但可讀取通過(guò)RS232直接與PC連接的PLC，而且還可讀取PC－Link中，其他站點(diǎn)PLC的數(shù)據(jù)。

　　即，結(jié)論1：要通過(guò)RS-232直接讀取PC-link網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)站點(diǎn)的PLC數(shù)據(jù)，需在讀取其它站點(diǎn)前先發(fā)送字符串“%%EE#0C174”， 并正常返回“%EE$0C72.”，觸發(fā)開(kāi)啟網(wǎng)絡(luò)功能。。但要注意，此功能非斷電保持，PLC在每次斷電重新啟動(dòng)后要再次發(fā)送此字符串，才能讀寫(xiě)其它站點(diǎn)數(shù)據(jù)。

　　在實(shí)現(xiàn)與其它站點(diǎn)通訊后，發(fā)送“％01＃RDD0000000026＊＊\r”讀取主站上的數(shù)據(jù)，結(jié)果返回錯(cuò)誤代碼“%01!2403”，證明與PC相連的站點(diǎn)——“01”站（主站），不能再以“％01＃RDD0000000026＊＊\r”的格式讀取數(shù)據(jù)。此時(shí)斷開(kāi)PLC電源，再重新啟動(dòng)PLC。發(fā)送“％01＃RDD0000000026＊＊\r”結(jié)果有正常數(shù)據(jù)返回。由此可知，發(fā)送“%EE$0C72”，成功讀寫(xiě)其他站點(diǎn)的PLC，開(kāi)啟了網(wǎng)絡(luò)功能后，直接按照《松下MEWTOCOL協(xié)議》的格式，并不能讀寫(xiě)與PC通過(guò)RS232相連的站號(hào)為01的PLC的站號(hào)，站號(hào)“01”失效。

　　為了解決這個(gè)問(wèn)題，再次運(yùn)行串口數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件PORTMON.EXE與FPWIN-GR，如圖1-2.1、圖1-2.2，將“通訊站”選擇“01站點(diǎn)”也就是與PC連接的PLC站號(hào)，FPWIN-GR會(huì)出現(xiàn)如圖1-4的警告信息：

圖1-4

　　警告信息顯示此時(shí)與PLC通訊出現(xiàn)錯(cuò)誤，與截取的到的錯(cuò)誤代碼“%01!2403”一致，均表示為傳輸格式錯(cuò)誤。將“通訊站點(diǎn)”指回“本站”實(shí)現(xiàn)正常通訊，截取到的數(shù)據(jù)如圖1-5

圖1-5

　　通過(guò)多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用FPWIN-GR讀寫(xiě)本站PLC數(shù)據(jù)時(shí)，出現(xiàn)的通訊語(yǔ)句是以“%EE#……”開(kāi)頭的，并不是《松下MEWTOCOL通訊協(xié)議》中陳述的以主站號(hào)為代碼為開(kāi)頭的。“%01#……”。

　　為驗(yàn)證“EE”是否為這種網(wǎng)絡(luò)模式下的有效主站站號(hào)，將原的“％01＃RDD0000000026＊＊\r”改成“％EE＃RDD0000000026＊＊\r”嘗試讀取主站站點(diǎn)數(shù)據(jù)，結(jié)果為正常返回?cái)?shù)據(jù)，也就說(shuō)可以讀取源站數(shù)據(jù)，再將“％EE＃RDD0000000026＊＊\r”改為“％02＃RDD0000000026＊＊\r”也可以讀取“02”站點(diǎn)數(shù)據(jù)，將“02”改為“03；04；05等，分別讀取其它站點(diǎn)的數(shù)據(jù)，結(jié)果都能一一實(shí)現(xiàn)正常通訊。 通過(guò)進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，無(wú)論是01站，還是02、03站直接通過(guò)RS232與PC連接，在該網(wǎng)絡(luò)形式下，需要將源站站號(hào)改為“EE”，才可以實(shí)現(xiàn)與PC的通訊。由此可得以下結(jié)論，

　　結(jié)論2：在發(fā)送“%EE#0C174”，啟用了網(wǎng)絡(luò)通訊功能后，不能再用主站站號(hào)作讀寫(xiě)操作的站號(hào)代碼，如“%01#……”讀寫(xiě)主站數(shù)據(jù)，要以“%EE#……”代替主站站號(hào)，才能實(shí)現(xiàn)與其通訊。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，在開(kāi)啟網(wǎng)絡(luò)功能后，只要將與PC通過(guò)RS232連接的PLC的站號(hào)設(shè)為EE，無(wú)論該站是原來(lái)的02、03還是04站， PC都可直接讀寫(xiě)該PLC。即圖1－1所示的PLC網(wǎng)絡(luò)中，需要輸入指令“%EE#0C174”，PC才可以直接讀寫(xiě)除本站外的PLC，而本站的PLC在開(kāi)啟網(wǎng)絡(luò)功能后，需要將本站站號(hào)設(shè)為EE，才可以繼續(xù)讀寫(xiě)本站。

　　綜合了以上試驗(yàn)結(jié)果，以松下FP2系列PLC的MEWNET（Multi-wire Link Unit）模塊組網(wǎng)的PLC監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，需要用 “%EE#0C174”語(yǔ)句開(kāi)啟網(wǎng)絡(luò)通訊功能，以讀取主站之外的PLC數(shù)據(jù)，而主站PLC的站號(hào)，在開(kāi)啟網(wǎng)絡(luò)通訊功能后，需要將主板站號(hào)設(shè)為EE，才可以再次對(duì)主站PLC讀寫(xiě)，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的PLC的數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)等操作。 該網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)VB、VC、Labview 等編程軟件通訊程序的支持，實(shí)現(xiàn)與PC-link形式的 的PLC的通訊。再與其它成熟的組態(tài)軟件組成二次開(kāi)發(fā)，便可實(shí)現(xiàn)功能強(qiáng)大的組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，該類(lèi)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控界面、快速采集、交換和處理大量數(shù)據(jù)、下載數(shù)據(jù)到PLC、導(dǎo)出報(bào)表等功能，而且硬件成本較，適合于生產(chǎn)企業(yè)建立監(jiān)控系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)在線半成品、成品的測(cè)試數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析，提高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性，為企業(yè)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。


　　5. 參考資料：

　　　　1） 《松下MEWTOCOL通訊協(xié)議》
　　　　2） 《FP2和FP2SH硬件手冊(cè)》
　　　　3） 《FP2串口數(shù)據(jù)單元硬件手冊(cè)》
　　　　4） 《FP2計(jì)算機(jī)通訊模塊硬件手冊(cè)》