6ES7211-0AA23-0XB0使用方法

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1 引言

在现代工业中，PLC 之间或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，配合使用各种模块，可以支持工业以太网、Controller bbbb 等现场总线通信联网功能。但是，应用广泛的CPM1A、CPM2A等中小型PLC 的通信联网一般只能采用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。

2 CAN 总线简介

CAN 总线由德国BOSCH 公司首先提出来的，CAN总线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根据总线访问**权采用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， 提高系统的可靠性和系统的灵活性。

报文采用短帧格式，传输时间短，受干扰概率低， 保了数据出错率较低。CAN 的每帧信息都有CRC 校验及其他检错措施，具有较好的检错效果。CAN 的通讯介质可以为双绞线、同轴电缆或光纤，选择灵活。CAN 节点在错误帧的情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 总线通过两个输出端CANH 和CANL 与物理总线相连，不会出现损坏某些节点的现象。CAN 节点在错误严重的情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， 不会出现象“死锁”状态。

3 通信结构

通信系统组成如图1 所示，上位计算机运行软件与OMRON **的PLC 编程及配置软件，并将计算机串口连接到RS232-CAN 适配器，配置为CAN 总线。下位PLC 采用多台OMRON 的CPM2A 型PLC，将CPM2A的串口连接RS232-CAN 适配器，实现CAN 总线通信。

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进行总线式连接，首尾节点需要接120R 的匹配电阻。上位计算机可以通过CAN 总线实时监控PLC 系统的运行。

此方案是现场总线技术与集中控制技术的**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。这个方案充分发挥了CAN 总线的通信特点: 实时、可靠、高速、远距离、易维护等。

使用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(实际上受PLC内部系统软件的限制，较多只能支持32 台PLC 联网)。

RS232-CAN 适配器采用光电隔离，大大提高了系统的抗干扰能力和安全性能。

另外，使用RS232-CAN 适配器，并不需改变PLC 系统原有的PLC 通讯协议和上位机软件，开发无须更改现在使用的串口通信程序，较大限度的节省成本。

4 HOST-bbbb 通信协议

采用RS232-CAN 适配器，计算机与PLC 的串口都被配置成CAN 总线。通信方式与上位机软件的编程方式与串行通信完全相同。通信协议一般采用OMRON 公司的HOST-bbbb 通信协议。

OMRON 公司的HOST-bbbb 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-bbbb 单元或串行通信接口连接多台PLC 构成的网络。上位机对系统中的PLC 进行集中管理与监控，通过与HOST-bbbb 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，实现自动化系统的集散控制。对于小型PLC( 如CPM2A) ， 可以通过其RS232 通信端口进行链接。

系统使用HOST-bbbb 通信协议进行通信，上位机具有传送**权， 总是首先发出命令并启动通信，HOST-bbbb 单元收到命令交由PLC 执行，然后将执行结果返回上位机， 二者以通信帧为单位， 轮流交换数据。

通信时， 一组传送的数据称为“块”， 它是命令或响应的单位，从上位机发送到HOST-bbbb 单元的数据块称为命令块，反过来， 从HOST-bbbb 单元发送到上位机的数据块称为响应块。多点通信时，可作为单帧发送的较大数据块为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始，以校验码(FCS)及结束符结束。响应块中还包括反应执行的响应码。

5 通信实现

用户可以采用通用的组态软件(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，可以采用VB、VC 等高级语言进行编程，编程可以有多种方式[4]。使用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， 编程较简单。

MSComm 控件提供了一种有效的处理串*互作用的方法:事件驱动法。该方法利用OnComm 事件捕获并处理通信及其错误，当CommEvent 属性发生变化时，就产生事件并等待相应处理。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、简单易学的程序设计语言，利用ActiveX 控件MSComm能十分方便地开发出使用计算机串口的计算机通信程序。本文在VB中使用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。

以上给出了计算机与PLC 通信的主要程序段。需要注意的是，如果传送的数据大于132 个字符，可以将数据分成起始帧、若干中间帧、结束帧进行传送。起始帧必须包含设备号， 命令码等， 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，只有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、可靠、高速、远距离、易维护的特点。计算机能够深入地配合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 通过串口连接，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]。

针对这一情况，可以采用计算机内置PC-CAN 接口卡，可以建立起1 条或者多条CAN 总线网络，并通过连接在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 个标准的串行通信端口，从而连接多达2047 条串行网络[6]。也就是说，可以在同1 条普通双绞线上连接多达2047 台PLC 设备，工控PC 访问连接在这条CAN总线网络上的PLC 设备，也与操作标准串口完全一致。

这种方式可以充分发挥工控PC 的作用，通信效率比较高，应用灵活，是一般PLC 网络建设的主流方向。

 目前PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化等各个行业。在运城电厂主要有化学制水、生活污水处理、工业废水处理、凝结水精处理等。

PLC的应用领域

目前PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化等各个行业。在运城电厂主要有化学制水、生活污水处理、工业废水处理、凝结水精处理等。有关PLC的使用情况主要分为如下几类。

开关量逻辑控制

取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机。如水泵的启停、阀门的开关、制水系统顺控、干除灰系统等。

工业过程控制

在工业生产过程当中，存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量(即模拟量)，PLC采用相应的A／D和D／A转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节方法。过程控制在冶金、化工等场合有非常广泛的应用，运城电厂主要应用在中央空调、采暖加热系统。

运动控制

PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。一般使用**的运动控制模块，如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

数据处理

PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表等功能，可以完成数据的采集,分析及处理。

通信及联网

PLC通信含PLC间的通信及PLC与其他智能设备间的通信。随着工厂自动化网络的发展，现在的PLC都具有通信接口，通信非常方便1）、PLC的发展现状

    目前，随着大规模和**大规模集成电路等微电子技术的发展，PLC已由较初一位机发展到现在的以16位和32位微处理器构成的微机化PC，而且实现了多处理器的多通道处理。如今，PLC技术已非常成熟，不仅控制功能增强，功耗和体积减小，成本下降，可靠性提高，编程和故障检测更为灵活方便，而且随着远程I/O和通信网络、数据处理以及图象显示的发展，使PLC向用于连续生产过程控制的方向发展，成为实现工业生产自动化的一大支柱。

    现在，世界上有200多家PLC生产厂家，400多品种的PLC产品，按地域可分成美国、欧洲、和日本等三个流派产品，各流派PLC产品都各具特色。其中，美国是PLC生产大国，有100多家PLC厂商，*的有A-B公司、通用电气（GE）公司、（MODICON）公司。欧洲PLC产品主要制造商有德国的西门子（SIEMENS）公司、AEG公司、法国的TE公司。日本有许多PLC制造商，如三菱、欧姆龙、松下、富士等，韩国的三星（SAMSUNG）、LG等，这些生产厂家的产品占有80%以上的PLC市场份额。

    经过多年的发展，国内PLC生产厂家约有三十家，国内PLC应用市场仍然以国外产品为主。国内公司在开展PLC业务时有较大的竞争优势，如：需求优势、产品定制优势、成本优势、服务优势、响应速度优势。

 

    2）、PLC的发展趋势

 

    随着PLC应用领域日益扩大，PLC技术及其产品结构都在不断改进，功能日益强大，性价比越来越高。

    （1）、在产品规模方面，向两较发展。一方面，大力发展速度更快、性价比更高的小型和**小型PLC。以适应单机及小型自动控制的需要。另一方面，向高速度、大容量、技术完善的大型PLC方向发展。随着复杂系统控制的要求越来越高和微处理器与计算机技术的不断发展，人们对PLC的信息处理速度要求也越来越高，要求用户存储器容量也越来越大。

 

    （2）、向通信网络化发展

 

    PLC网络控制是当前控制系统和PLC技术发展的潮流。PLC与PLC之间的联网通信、PLC与上位计算机的联网通信已得到广泛应用。目前，PLC制造商都在发展自己**的通信模块和通信软件以加强PLC的联网能力。各PLC制造商之间也在协商*通用的通信标准，以构成更大的网络系统。PLC已成为集散控制系统（DCS）不可缺少的组成部分。

 

    （3）、向模块化、智能化发展

 

    为满足工业自动化各种控制系统的需要，近年来，PLC厂家先后开发了不少新器件和模块，如智能I/O模块、温度控制模块和专门用于检测PLC外部故障的**智能模块等，这些模块的开发和应用不仅增强了功能，扩展了PLC的应用范围，还提高了系统的可靠性。

 

    （4）、编程语言和编程工具的多样化和标准化

 

    多种编程语言的并存、互补与发展是PLC软件进步的一种趋势。 PLC厂家在使硬件及编程工具换代频繁、丰富多样、功能提高的同时，日益向MAP(制造自动化协议)靠拢，使PLC的基本部件，包括输入输出模块、通信协议、编程语言和编程工具等方面的技术规范化和标准化。