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基于多线程技术的PLC与PC的通讯方式

导读: 在现代工业控制系统中,PLC以其高可靠性、适应工业过程现场、强大的联网功能等特点,被广泛应用。可实现顺序控制、PID回路调节、高速数据采集分析、计算机上位管理,是实现机电一体化的重要手段和发展方向。

0.引言

在现代工业控制系统中,PLC以其高可靠性、适应工业过程现场、强大的联网功能等特点,被广泛应用。可实现顺序控制、PID回路调节、高速数据采集分析、计算机上位管理,是实现机电一体化的重要手段和发展方向。但PLC无法单独构成完整的控制系统,无法进行复杂的运算和显示各种实时控制图表和曲线,无良好的用户界面,不便于监控。将个人计算机(PC)与PLC结合起来使用,可以使二者优势互补,充分利用个人计算机强大的人机接口功能、丰富的应用软件和低廉的价格优势,组成高性能价格比的控制系统。

1.系统构成

推进系统中,PC机选用工控计算机。它是整个控制系统的核心,是上位机。其主要利用良好的图形用户界面,显示从PLC接收的开关量和控制手柄的位置,进行一些较复杂的数据运算,并且向PLC发出控制指令。

PLC是该系统的下位机,负责现场高速数据采集(控制手柄的位置),实现逻辑、定时、计数、PID调节等功能,通过串行通讯口向PC机传送PLC工作状态及有关数据,同时从PC机接受指令,向蜂鸣器、指示灯、滑油泵、控制手柄的位置等发出命令,实现PC机对控制系统的管理,提高了PLC的控制能力和控制范围,使整个系统成为集散控制系统。

2.通讯协议

计算机与PLC之间的通信是建立在以RS232标准为基础的异步双向通信上的,FX系列PLC有其特定的通信格式,整个通信系统采用上位机主动的通信方式,PLC内部不需要编写专门的通信程序,只要把数据存放在相应的数据寄存器中即可,每个数据寄存器都有相应的物理通信地址,通信时计算机直接对物理通信地址进行操作。通信过程中,传输字符和命令字以ASCⅡ码为准,常用的字符及其ASCⅡ码对应关系。

计算机与PLC进行通讯时,计算机与PLC之间是以帧为单位进行信息交换的,其中控制字符ENQ、ACK、NAK,可以构成单字符帧发送和接受,其余的信息帧发送和接受时都是由字符STX、命令字、数据、字符ETX以及和校验5部分组成。

校验和在信息帧的尾部用来判断传输的正确与否,和校验码的计算方法是将命令码到ETX之间的所有字符的ASCⅡ码(十六进制数)相加,取所得和的最低2位数,在后面的通信程序设计里面还会提到。进行差错检验的方法很多,常用的有奇偶校验码,水平垂直冗余校验LRC,目前广泛使用的是CRC校验码,它能查处99%以上18位或更长的突出错误,而在计算机与PLC点对点的短距离通讯时,出错的几率较小,因而采用校验和法,基本能满足要求。

3.多线程技术及在VC++串口通信程序中的实现

在Windows的一个进程内,包含一个或多个线程,每个线程共享所有的进程资源,包括打开的文件、信号标识及动态分配的内存等等。

一个进程内的所有线程使用同一个32位地址空间,而这些线程的执行由系统调度程序控制,调度程序决定哪个线程可执行和什么时候执行线程。线程有优先级别,优先权较低的线程必须等到优先权较高的线程执行完任务后再执行。在多处理器的机器上,调度程序可以把多个线程放到不同的处理器上运行,这样可以使处理器的任务平衡,也提高系统的运行效率。

Windows内部的抢先调度程序在活动的线程之间分配CPU时间,Windows区分两种不同类型的线程,一种是用户界面线程(UserInterfaceThread),它包含消息循环或消息泵,用于处理接收到的消息;另一种是工作线程(WorkThread)它没有消息循环,用于执行后台任务、监视串口事件的线程即为工作线程。

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