基于CAN总线的计算机与PLC通信

1、基于can总线的计算机与plc通信 1 引言 在现代工业中， 之偶尔plc 与计算机之间的通信联网应用日益广泛。plc 的联网功能越来越强。以欧姆龙cp1、cj1 和cs1 系列plc 为例，协作用法各种模块，可以支持工业以太网、controller link 等现场通信联网功能。但是，应用广泛的cpm1a、cpm2a等中小型plc 的通信联网普通只能采纳工业总线的物理层形式(如rs232 或rs485)，通信的稳定性与抗干扰能力并不是很强。本文选用欧姆龙的cpm2a 机型，协作用法rs232-can 适配器，实现了计算机与plc 的通信联网，办法容易， 有用性强。2 can 总线简介can

2、总线由德国bosch 公司首先提出来的，是目前工业界广泛应用的总线。can 控制器工作于多主站方式，网络中的各节点都可按照总线拜访优先权采纳无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据。can 协议废除了传统的站地址编码， 可使网络内的节点个数在理论上不受限制， 通信实时性强， 提高系统的牢靠性和系统的灵便性。报文采纳短帧格式，传输时光短，受干扰概率低， 保证了数据出错率极低。can 的每帧信息都有crc 校验及其他检错措施，具有极好的检错效果。can 的通讯介质可以为双绞线、同轴电缆或光纤，挑选灵便。can 节点在错误帧的状况下具有自动关闭输出功能，而总线上其它节点的操作不受影响。can 总线

3、通过两个输出端canh 和canl 与物理总线相连，不会浮现损坏某些节点的现象。can 节点在错误严峻的状况下具有自动关闭输出功能， 以使总线上其他节点的操作不受影响， 不会浮现象“死锁”状态。3 通信结构通信系统组成1 所示，上位计算机运行监控软件与omron 专用的plc 编程及配置软件，并将计算机串口衔接到rs232-can 适配器，配置为can 总线。下位plc 采纳多台omron 的cpm2a 型plc，将cpm2a的串口衔接rs232-can 适配器，实现can 总线通信。图1 通信系统结构通过适配器，计算机与plc 成为can 总线的节点。节点之间通过双绞屏蔽线举行总线式衔接，首

4、尾节点需要接120r 的匹配。上位计算机可以通过can 总线实时监控plc 系统的运行。此计划是现场总线技术与集中控制技术的有机结合，联网后的plc 网络可以构成一个dcs 系统。用户在计算机上可以远程监控、配置任何一台plc 的程序或状态。并能够在投入较低硬件成本的基础上，实现良好的系统运行性能。这个计划充分发挥了can 总线的通信特点: 实时、牢靠、高速、远距离、易维护等。用法rs232-can 适配器后，通信距离扩大到5 公里(9600bps 时)，组网的plc 可增至110 台(事实上受plc内部系统软件的限制，最多只能支持32 台plc 联网)。rs232-can 适配器采纳光电隔离

5、，大大提高了系统的抗干扰能力和平安性能。另外，用法rs232-can 适配器，并不需转变plc 系统原有的plc 通讯协议和上位机监控软件，开发人员无须更改现在用法的串口通信程序，最大限度的节约成本。4 host-link 通信协议采纳rs232-can 适配器，计算机与plc 的串口都被配置成can 总线。通信方式与上位机监控软件的编程方式与串行通信彻低相同。通信协议普通采纳omron 公司的host-link 通信协议。omron 公司的host-link 通信系统是由上位计算机( ibm pc 或兼容机) 通过安装在各台plc 上的host-link 单元或串行通信接口衔接多台plc 构

6、成的网络。上位机对系统中的plc 举行集中管理与监控，通过与host-link 单元的通信，可以编辑或修改各台plc 的程序，实时监控其运行过程，实现系统的集散控制。对于小型plc( 如cpm2a) ， 可以通过其rs232 通信端口举行链接。系统用法host-link 通信协议举行通信，上位机具有传送优先权， 总是首先发出指令并启动通信，host-link 单元收到指令交由plc 执行，然后将执行结果返回上位机， 二者以通信帧为单位， 轮番交换数据。通信时， 一组传送的数据称为“块”， 它是指令或响应的单位，从上位机发送到host-link 单元的数据块称为指令块，反过来， 从host-li

7、nk 单元发送到上位机的数据块称为响应块。多点通信时，可作为单帧发送的最大数据块为131 个字符，因此当一个数据块含有132 个或更多字符时， 要分成两帧或多帧发送。每个数据块都以设备号及标题开头，以校验码(fcs)及结束符结束。响应块中还包括反应执行结果的响应码。通信格式2 所示。图2 host-link 通信帧格式5 通信实现用户可以采纳通用的组态软件(如组态王)实现计算机与plc 的通信，也可以编写计算机程序。要编写计算机通信程序，可以采纳vb、vc 等高级语言举行编程，编程可以有多种方式4。用法mscomm控件通过串行端口传送和接收数据，实现计算机与plc之间的数据通信， 编程较容易。

8、mscomm 控件提供了一种有效的处理串*互作用的办法:大事驱动法。该办法利用oncomm 大事捕捉并处理通信及其错误，当commevent 属性发生变幻时，就产生大事并等待相应处理。每个mscomm 控件都有一个串口相对应。visual basic 6.0(以下简称vb) 是一种功能强大、容易易学的程序设计语言，利用activex 控件mscomm能非常便利地开发出访用计算机串口的计算机通信程序。本文在vb中用法mscomm控件实现上位机与plc的串行通信。vb 程序由串口初始化、数据发送、数据接收等几大部分组成。主要的程序段如下所示。rem 程序加载时举行串口初始化以上给出了计算机与plc

9、 通信的主要程序段。需要注重的是，假如传送的数据大于132 个字符，可以将数据分成起始帧、若干中间帧、结束帧举行传送。起始帧必需包含设备号， 指令码等， 否则通信的过程中将会有错误发生。上位机每发送完一帧时，在收到plc 返回的分界符(即“”)后再发送下一帧，惟独当结束帧数据发送完毕时才返回响应代码。6 结束语本文基于vb 利用mscomm 控件实现了上位机与欧姆龙plc 的串行通信，充分发挥了can 总线实时、牢靠、高速、远距离、易维护的特点。计算机能够深化地协作plc 厂商提供的各种软件，从而实现更多强大的功能， 比如系统配置、人机界面、组态开发等。通常，计算机与plc 通过串口衔接，实现各种通信功能。但串口的通信距离、节点数量都受到了串口本身的性能限制。比如，rs-232 标准只可以实现1:1 通信，rs-422/485 标准能够实现32 个节点以内的通信，通信距离、抗干扰能力都比较弱，并不能够满足实际工业现场多台plc 联网应用的需求。即使借助rs232/rs485-can 适配器也很难突破串行通信本身的功能限制5。针对这一状况，可以采纳计算机内置pc-can 接口卡，可以建立起1 条或者多条can 总线网络，并通过衔接在can 总线网络中的rs232/rs485-can 适配器，借助于can 总线网络配套的虚拟串口软件，建立多达2047 个标准的串行通信