MITSUBISHI PLC是三菱公司生產(chǎn)的可編程序控制器,，由于該產(chǎn)品體積小,，結(jié)構(gòu)緊湊，性能可靠,，易編程,，系列全（根據(jù)被控對象的復(fù)雜程度，選用相應(yīng)容量的PLC）等優(yōu)點，而被廣泛應(yīng)用于各種場合和生產(chǎn)過程的現(xiàn)地控制中,，可實現(xiàn)開關(guān)量采集,、輸出，模擬量采集和輸出等功能,。在實際應(yīng)用中,，有時往往需要實現(xiàn)遠(yuǎn)方控制和監(jiān)視，因此PLC的長距離通訊問題具有實用性,。這里介紹兩種PLC遠(yuǎn)距離通訊方法,。
我們先來分析一下PLC的特性。
一,、FX2系列PLC通訊接口的物理特性
PLC裝置上帶有一個25針RS-422編程口,，該口主要用于對PLC進(jìn)行編程和調(diào)試。接口如示：
圖1
端口信號定義如下：
RXD：接收數(shù)據(jù)（Received Data)
TXD： 發(fā)送數(shù)據(jù) Transmitted Data)
DTR： 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備就緒（Data Terminal Ready)
DSR：數(shù)據(jù)裝置就緒（Data Set Ready)
PWE: PLC數(shù)據(jù)接收允許
在用PC機(jī)或便攜機(jī)對PLC進(jìn)行編程和調(diào)試時,，必須用一根專用通信電纜與之通信,，當(dāng)編程調(diào)試結(jié)束后，該口即處于閑置狀態(tài),。要想實現(xiàn)PLC長距離數(shù)據(jù)通訊,，一種方法是采用PLC通訊擴(kuò)展模件，這要增加額外的開銷,，另一種方法就是利用其自身的編程口,，也能達(dá)到同樣的效果，同時可節(jié)省開銷,。出于保密等某種因素,，PLC編程電纜的接口電路部分用強(qiáng)力膠密封，用戶無法查看,。通過對其接口的分析和試驗,，找到了用四線制方式實現(xiàn)PLC通訊的連接方法，即用PLC的4個引腳RXD（R+,、R-）,、TXD（T+、T-）經(jīng)長線與PC側(cè)的長線收發(fā)器相連接,，通過長線收發(fā)器把信號轉(zhuǎn)換為RS-232后與PC的串口相連,。其接口如圖2如示。
應(yīng)當(dāng)指出的是為了使PLC始終處于“數(shù)據(jù)裝置就緒”狀態(tài),，我們?nèi)藶閷?腳和7腳短接,，同樣為了使PLC能接受主機(jī)的命令，也將21腳和20腳短接,。
在實際應(yīng)用中,，PC機(jī)通常要與若干個PLC通訊,，單個串口是實現(xiàn)不了的，此時需擴(kuò)展端口來實現(xiàn),。選用MOXA Intellio C218 Turbo 系列串口卡帶Opt8F連接盒可實現(xiàn)與8個PLC相連,。
Opt8F 是一個8串口RS-422、DB25孔式連接盒,，帶光電隔離 ,。信號定義: TxD+(3)/-(16), RxD+(2)/-(14), GND(7) ，具備LED可監(jiān)看每個串口的TxD, RxD ,；含1.5m DB62轉(zhuǎn)DB62接頭的電纜線,，光電隔離最大可達(dá)500V ，數(shù)據(jù)傳輸速率: 50 bps ~ 115.2 Kbps,。
硬件連接如圖所示：
如果PLC超過8個,，可再擴(kuò)展一塊C218卡。
這里,，也可以選用MOXA系列C168卡,，不過它的8串口是RS-232口，需外加長線收發(fā)器將 RS-422轉(zhuǎn)為RS-232后才能連到8串口上,，連接方式同圖-2,。
MITSUBISHI PLC是三菱公司生產(chǎn)的可編程序控制器，由于該產(chǎn)品體積小,，結(jié)構(gòu)緊湊,，性能可靠,，易編程,，系列全（根據(jù)被控對象的復(fù)雜程度，選用相應(yīng)容量的PLC）等優(yōu)點,，而被廣泛應(yīng)用于各種場合和生產(chǎn)過程的現(xiàn)地控制中,，可實現(xiàn)開關(guān)量采集、輸出,，模擬量采集和輸出等功能,。在實際應(yīng)用中，有時往往需要實現(xiàn)遠(yuǎn)方控制和監(jiān)視,，因此PLC的長距離通訊問題具有實用性,。這里介紹兩種PLC遠(yuǎn)距離通訊方法。
我們先來分析一下PLC的特性,。
一,、FX2系列PLC通訊接口的物理特性
PLC裝置上帶有一個25針RS-422編程口，該口主要用于對PLC進(jìn)行編程和調(diào)試,。接口如示：
圖1
端口信號定義如下：
RXD：接收數(shù)據(jù)（Received Data)
TXD： 發(fā)送數(shù)據(jù) Transmitted Data)
DTR： 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備就緒（Data Terminal Ready)
DSR：數(shù)據(jù)裝置就緒（Data Set Ready)
PWE: PLC數(shù)據(jù)接收允許
在用PC機(jī)或便攜機(jī)對PLC進(jìn)行編程和調(diào)試時,，必須用一根專用通信電纜與之通信,，當(dāng)編程調(diào)試結(jié)束后，該口即處于閑置狀態(tài),。要想實現(xiàn)PLC長距離數(shù)據(jù)通訊,，一種方法是采用PLC通訊擴(kuò)展模件，這要增加額外的開銷,，另一種方法就是利用其自身的編程口,，也能達(dá)到同樣的效果，同時可節(jié)省開銷,。出于保密等某種因素,，PLC編程電纜的接口電路部分用強(qiáng)力膠密封，用戶無法查看,。通過對其接口的分析和試驗,，找到了用四線制方式實現(xiàn)PLC通訊的連接方法，即用PLC的4個引腳RXD（R+,、R-）,、TXD（T+、T-）經(jīng)長線與PC側(cè)的長線收發(fā)器相連接,，通過長線收發(fā)器把信號轉(zhuǎn)換為RS-232后與PC的串口相連,。其接口如圖2如示。
應(yīng)當(dāng)指出的是為了使PLC始終處于“數(shù)據(jù)裝置就緒”狀態(tài),，我們?nèi)藶閷?腳和7腳短接,，同樣為了使PLC能接受主機(jī)的命令，也將21腳和20腳短接,。
在實際應(yīng)用中,，PC機(jī)通常要與若干個PLC通訊，單個串口是實現(xiàn)不了的,，此時需擴(kuò)展端口來實現(xiàn),。選用MOXA Intellio C218 Turbo 系列串口卡帶Opt8F連接盒可實現(xiàn)與8個PLC相連。
Opt8F 是一個8串口RS-422,、DB25孔式連接盒,，帶光電隔離 。信號定義: TxD+(3)/-(16), RxD+(2)/-(14), GND(7) ,，具備LED可監(jiān)看每個串口的TxD, RxD ,；含1.5m DB62轉(zhuǎn)DB62接頭的電纜線，光電隔離最大可達(dá)500V ,，數(shù)據(jù)傳輸速率: 50 bps ~ 115.2 Kbps,。
硬件連接如圖所示：
如果PLC超過8個，可再擴(kuò)展一塊C218卡,。
這里,，也可以選用MOXA系列C168卡,，不過它的8串口是RS-232口，需外加長線收發(fā)器將 RS-422轉(zhuǎn)為RS-232后才能連到8串口上,，連接方式同圖-2,。
二、 PLC 通訊機(jī)制
1.PLC通訊口參數(shù)
波特率：9600比特/秒
校驗方式：偶校驗
停止位：1位
校驗位：1位
傳輸方式：異步7位字符方式
2.PLC數(shù)據(jù)幀格式
PLC有三種通用寄存器：D寄存器,、X寄存器,、Y寄存器。D寄存器為數(shù)據(jù)寄存器,，可存放雙字節(jié)整數(shù),，X寄存器為輸入位寄存器，字長8位,，每一位對應(yīng)一個開關(guān)量輸入點,；Y寄存器為8位輸出寄存器，字長8位,，每一位對應(yīng)一個開關(guān)量輸出點,；通過這三種寄存器，即可進(jìn)行模擬量,、開關(guān)量的采集,，以及開出控制。
PLC的通訊是完全被動的半雙工通訊,，要實現(xiàn)PLC數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳,，首先要了解三種寄存器讀寫數(shù)據(jù)的幀格式，按照這個格式通過上位機(jī)對它發(fā)讀或?qū)懨睿ㄔ谲浖幸话阌脭?shù)組來存放該命令報文）,，PLC根據(jù)命令的性質(zhì)作出響應(yīng),。歸納起來只有兩種：寄存器讀和寫命令。其幀格式如下：
讀命令幀格式:
寫命令幀格式：
?。ㄗⅲ哼@里的高位指一個字節(jié)的高半字節(jié),，即高四位；低位指低半字節(jié),，以下同）
STX：報文起始標(biāo)志
EXT：報文結(jié)束標(biāo)志。
被讀的寄存器的組地址為4位ASCII碼,，可從PLC手冊中查到,。一次最多讀出64個字節(jié)。
通訊開始時,，主機(jī)首先向PLC發(fā)查詢代碼ENQ（05H）,，如果PLC正常接收，則PLC回送確認(rèn)代碼ACK（06H）作為應(yīng)答,，表示通訊建立,，可以對PLC進(jìn)行讀,、寫命令。如果PLC不能識別命令,，則返回NAK（15H）,。應(yīng)當(dāng)注意的是PLC的響應(yīng)有一定的延時（3秒以內(nèi)），在收到命令后,，PLC要在執(zhí)行完下一周期END指令后方才響應(yīng),，因此主機(jī)在軟件上應(yīng)考慮延時讀數(shù)和三次重發(fā)。
PLC響應(yīng)后的數(shù)據(jù)格式：
校驗和的計算,，以D寄存器的讀報文為例
讀D123寄存器,，地址為10F6H,讀4個字節(jié)：
校驗和是報文內(nèi)CMD和ETX中間（包括CMD和ETX）各字節(jié)之和，上面報文校驗和=30H+31H+30H+46H+36H+30H+34H+03H= 174H,，取后兩位74H,，即為校驗和，用ASCII碼表示就是：37H和34H,。
例如D寄存器中的數(shù)據(jù)為D123：1234H ,， D124：ABCDH，則PLC響應(yīng)后,，向PC發(fā)送數(shù)據(jù)報文為：
3,、軟件
PC機(jī)COM1端口初始化程序（與PLC端口參數(shù)一致）
........
outputb(0x3fb,0x80); /*通訊線控制寄存器控制字，訪問波特率除數(shù)鎖存器*/
outpoutb(0x3f8,0x0c); /*除數(shù)鎖存器控制字低位,，定波特率*/
outportb(0x3f9,0x00); /*除數(shù)鎖存器控制字高位,，定波特率*/
outportb(0x3fb,0x1a); /*通訊線控制寄存器控制字，定數(shù)據(jù)格式*/
outportb(0x3fc,0x03); /*MODEM控制寄存器控制字*/
......
port_test:
outportb(0x3f8,ENQ);
do {
in=inportb(0x3fd);
}while(!in&0x01);
in=inportb(0x3f8);
if(in==NAK)
{
printf("Error NAK!\r\n");
goto port_test
}
if(in!=ACK)
{printf("NOT RECEIVED ACK!\r\n");
goto port_test;
}
.......
8串口方式的端口初始化程序：
.........
stat=sio_reset();
stat=sio_open(port);
stat=sio_ioctl(port,B9600,P_EVEN|BIT-7|STOP_1);
port_test:
stat=sio_putch(port,0x05);
in=sio_getch(port);
if(in!=0x06) goto port_test
..........
三,、結(jié)束語
以上的軟硬件方案已在漫灣電廠壩區(qū)閘門的數(shù)據(jù)采集和控制中得到應(yīng)用,，實現(xiàn)了單臺工控機(jī)與10余臺PLC的通訊，并與監(jiān)控系統(tǒng)相連,，實現(xiàn)了壩區(qū)閘門的遠(yuǎn)方監(jiān)視和控制,，數(shù)據(jù)通信可靠。