1引言
隨著計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù)的發(fā)展，在工業(yè)測(cè)量和控制中廣泛需要遠(yuǎn)程通訊。遠(yuǎn)端PLC等下位機(jī)做生產(chǎn)控制，本地計(jì)算機(jī)需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)或參與控制生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的參數(shù)。實(shí)現(xiàn)以上要求的一個(gè)簡(jiǎn)便的途徑是利用覆蓋面廣泛的公用電話網(wǎng)，使PLC等下位機(jī)利用調(diào)制解調(diào)器（MODEM）和計(jì)算機(jī)的調(diào)制解調(diào)器連接通訊，即可完成硬件上的連接。如圖1所示。在軟件方面，由遠(yuǎn)端下位機(jī)軟件控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控站軟件兩部分組成。考慮到本地監(jiān)控站軟件只做數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)或少許控制且編程相對(duì)簡(jiǎn)單，所以本地監(jiān)控站的編程軟件可以直接用高級(jí)語(yǔ)言。
2系統(tǒng)概述
本文以一個(gè)實(shí)際的小水電站的瀉水閘門程控工程為例，著重?cái)⑹鲇篮關(guān)LC和PC做遠(yuǎn)程通訊的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。系統(tǒng)的下位機(jī)控制采用永宏公司的FBs系列PLC對(duì)水庫(kù)瀉水閘門進(jìn)行開度檢測(cè)和開度控制，監(jiān)控站的界面編程采用VB6.0編寫。
硬件配置：遠(yuǎn)端FBs-CB25+ FBs-10MAU＋ECOM外置MODEM＋PWS1711
本地PC（含普通內(nèi)置MODEM）
該系統(tǒng)主要控制要求，通過FBs-10MA外接一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)閘門所在位置，然后跟據(jù)現(xiàn)場(chǎng)人機(jī)界面或者PC端（下游5Km處）的設(shè)定位置來控制牽引閘門的馬達(dá)正反轉(zhuǎn)，從而使閘門上升或下降到指定的位置。FBs-CB25所擴(kuò)展得到的通訊口2（RS485）用于PWS1711的通訊，通訊口1（RS232）用于連接MODEM，另外，主機(jī)上的可USB口用于連接調(diào)試用的筆記本電腦。
圖1 系統(tǒng)組成3調(diào)制解調(diào)器工作方式和設(shè)定
3.1 調(diào)制解調(diào)器工作原理
調(diào)制解調(diào)器分成兩種模式，命令模式和聯(lián)機(jī)模式。當(dāng)調(diào)制解調(diào)器沒有和其它設(shè)備連接時(shí)，其處于命令模式，這時(shí)下達(dá)給調(diào)制解調(diào)器的指令時(shí)作調(diào)制解調(diào)器本身設(shè)定或者動(dòng)作用的。當(dāng)調(diào)制解調(diào)器已經(jīng)和其它的設(shè)備連接上時(shí)，此時(shí)調(diào)制解調(diào)就是處于聯(lián)機(jī)模式，所有在此時(shí)由計(jì)算機(jī)送到調(diào)制解調(diào)器的訊息都將由經(jīng)電話線傳送到其它設(shè)備上。
用于控制調(diào)制解調(diào)器的特定指令集被稱為“AT指令集”，通過該指令集，從最基本的音量控制到內(nèi)建參數(shù)設(shè)置的改變，都可以由VB經(jīng)過串行端口而對(duì)調(diào)制解調(diào)器下達(dá)控制指令。AT命令集是調(diào)制解調(diào)器通訊接口的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。所有的AT命令都以字符AT開始,作為前綴。前綴AT用以引起調(diào)制解調(diào)器的注意(Attention)檢測(cè)計(jì)算機(jī)串行通訊口發(fā)送信號(hào)的速率,識(shí)別字符格式,包括字符長(zhǎng)度和奇偶設(shè)定等。
調(diào)制解調(diào)器撥號(hào)之后,等待對(duì)方調(diào)制解調(diào)器送來的載波信號(hào)。如果在一給定時(shí)間內(nèi)沒有檢測(cè)到載波, 調(diào)制解調(diào)器自動(dòng)釋放線路并送回結(jié)果碼NOCARRIER，如果檢測(cè)到載波信號(hào), 調(diào)制解調(diào)器即送結(jié)果碼CONNECT + 波特率,就進(jìn)入聯(lián)機(jī)狀態(tài),即可與遠(yuǎn)方系統(tǒng)進(jìn)行通訊。
3.2 PLC連接調(diào)制解調(diào)器原理及其設(shè)置
在該系統(tǒng)中， PC做為主站，必須控制調(diào)制解調(diào)器主動(dòng)撥號(hào)，另外，在確認(rèn)調(diào)制解調(diào)器和PLC的調(diào)制解調(diào)器聯(lián)機(jī)成功后控制它進(jìn)入聯(lián)機(jī)模式，開始存取PLC數(shù)據(jù)。主站控制調(diào)制解調(diào)器撥號(hào)連接細(xì)節(jié)見下節(jié)，這里詳述PLC端對(duì)調(diào)制解調(diào)器的設(shè)置方法。
PLC端PLC上電后必須初始化調(diào)制解調(diào)器，設(shè)置成自動(dòng)應(yīng)答來電狀態(tài)。在這里把PLC初始化調(diào)制解調(diào)器的AT指令組合稱為“MODEM驅(qū)動(dòng)程序”。永宏P(guān)LC通過Port1來控制調(diào)制解調(diào)器，并把這種軟件界面稱為調(diào)制解調(diào)器專用界面。如圖2設(shè)定或者設(shè)定特殊暫存器R4149的高八位為55H就可以把Port1設(shè)置為調(diào)制解調(diào)器專用界面，在該界面下PLC會(huì)啟用“MODEM驅(qū)動(dòng)程序”，此時(shí)，雖CPU仍然使用永宏〝標(biāo)準(zhǔn)通訊驅(qū)動(dòng)程序〞來管理Port1的通訊，但必須通過調(diào)制解調(diào)器來聯(lián)機(jī)，在通訊進(jìn)行前，Por t1主控權(quán)是交由〝MODEM驅(qū)動(dòng)程序〞管理，此時(shí)無法對(duì)PLC作任何存取動(dòng)作?！癕ODEM驅(qū)動(dòng)程序”即將調(diào)制解調(diào)器設(shè)為接收模式，并等待遠(yuǎn)方調(diào)制解調(diào)器撥號(hào)進(jìn)來，一旦收發(fā)雙方調(diào)制解調(diào)器聯(lián)機(jī)成功，則PLC立即脫離接收模式，而進(jìn)入聯(lián)機(jī)狀態(tài)，Port1控制權(quán)交由永宏〝標(biāo)準(zhǔn)通訊驅(qū)動(dòng)程序〞管理。此時(shí)遠(yuǎn)方調(diào)制解調(diào)器便可任意存取或控制此PLC主機(jī)了。
圖2 本地調(diào)制解調(diào)器設(shè)置 調(diào)制解調(diào)器設(shè)置如圖2所示，在PLC聯(lián)機(jī)狀態(tài)下，選取菜單中的“PLC”→“設(shè)定”→“Port1設(shè)定”來到圖2，選擇單選框的第二項(xiàng)“透過MODEM作遠(yuǎn)程CPU_Link”，該P(yáng)LC一上電就通過自帶的“MODEM驅(qū)動(dòng)程序”把Port1設(shè)置為調(diào)制解調(diào)器專用界面。另外，通訊格式設(shè)置為同調(diào)制解調(diào)器相同的N，8，1，為提高通訊效率可以把通訊速率設(shè)置為38400bps,或者更高（最高為115200bps）。
4 PC端程序設(shè)計(jì)
4.1 撥號(hào)程序設(shè)計(jì)
PC端將以VB6.0所帶的通信控件MSCOMM進(jìn)行通信軟件的開發(fā)，利用該控件控制串口實(shí)現(xiàn)對(duì)MODEM的控制?？刂撇襟E如下：
一．通信參數(shù)設(shè)置
設(shè)置串口端口號(hào)，波特率，數(shù)據(jù)位，停止位，奇偶校驗(yàn)位及設(shè)置硬件握手協(xié)議，然后向MODEM發(fā)出DTR(已準(zhǔn)備好)信號(hào)一便接管MODEM，程序如下：
If MSComm1.PortOpen Then
MSComm1.DTREnable = True
Else
MSComm1.DTREnable = False
End If
二．對(duì)MODEM初始化
發(fā)出一些命令來設(shè)置參數(shù)，其中S0=n(n>=1)自動(dòng)應(yīng)答.n為響鈴次數(shù)；E0/E1關(guān)閉/打開命令字符回應(yīng)；Q0/Q1設(shè)置MODEM返回/不返回結(jié)果碼；M0/M1關(guān)閉/打開MODEM揚(yáng)聲器；Ln(n>=0)設(shè)置MODEM揚(yáng)聲器音量；P/T設(shè)置MODEM脈沖/音頻撥號(hào)；程序如下：
If MSComm1.PortOpen Then
Do While Not MSComm1.CTSHolding: Loop
TXD= "ATS0=1E1Q0M1L2T" + Chr(13)
MSComm1.Output = TXD
End If
三．進(jìn)行撥號(hào)
向MODEM發(fā)出ATD命令，程序如下：
MSComm1.Output="ATD" & "05925998499"+Chr(13)
當(dāng)發(fā)送“ATD”+ 電話號(hào)碼 + Chr(13)時(shí)，MODEM就開始撥號(hào)，撥號(hào)需要一定的時(shí)間，在撥號(hào)的過程中可以不斷讀取MODEM的CD指示燈的狀態(tài)，當(dāng)電話撥通后CD指示燈會(huì)點(diǎn)亮。并返回“CONNECT + 波特率”的信息。如果MODEM向PC的回應(yīng)字符串中含有"Connect"或CDHolding屬性值變?yōu)門rue(檢測(cè)出載波)，則表示已與遠(yuǎn)方MODEM連機(jī)了，此時(shí)可以傳輸數(shù)據(jù)。
當(dāng)電話撥通后，MODEM不再接收AT指令，要使其回到命令狀態(tài)，則必須發(fā)送“+++”信息，使MODEM回到命令狀態(tài)，然后發(fā)送“ATH”+ Chr(13)則可以掛斷電話，程序如下：
MSComm1.Output="ATH" +Chr(13)
4.2 通訊程序設(shè)計(jì)
一．永宏P(guān)LC通訊協(xié)議
永宏P(guān)LC 通訊訊息格式可概分為6個(gè)數(shù)據(jù)域位， 如下圖3所示，具體解釋如下：
圖3 永宏P(guān)LC通訊協(xié)議訊息格式⑴．開頭字符（STX）：ASCI I碼之開始字符STX。
⑵．從站號(hào)碼：為兩位數(shù)之16進(jìn)制數(shù)值。
⑶．命令號(hào)碼：為兩位數(shù)之16 進(jìn)制數(shù)值，為由主系統(tǒng)要求從系統(tǒng)所執(zhí)行之動(dòng)作類別。
⑷．本文資料：本文數(shù)據(jù)可為0（無本文數(shù)據(jù)）～500個(gè)ASCII字符。
⑸．偵誤值(CHECKSUM)： 偵誤值系將前述～將各ASCII字符之16進(jìn)制數(shù)碼值（8位長(zhǎng)度）從頭至尾依序相加，但不考慮進(jìn)位，因此最終結(jié)果為偵誤值。
⑹．結(jié)尾字符（ETX）：ASCI I碼之結(jié)尾字符ETX之16進(jìn)制數(shù)碼為03H。。
二．讀數(shù)寫數(shù)
本系統(tǒng)操作PLC的關(guān)鍵數(shù)據(jù)主要是水位的設(shè)定值PV=R0和當(dāng)前值CV=R1，即要對(duì)暫存器R0進(jìn)行寫操作，R1進(jìn)行讀操作；
依照協(xié)議VB設(shè)計(jì)的通訊程序必須指定一個(gè)命令碼，向PLC請(qǐng)求數(shù)據(jù)讀取，查的該命令碼為“46”，解釋為：連續(xù)多個(gè)緩存器之?dāng)?shù)據(jù)讀取。讀取R1的PC命令的ASCII碼寫法為：
“STX＋ 01（站號(hào)）＋46（命令碼）＋01（連續(xù)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)）＋R00001（數(shù)據(jù)開始地址）＋LRC（偵誤值）＋ETX”
依照協(xié)議VB設(shè)計(jì)的通訊程序必須指定一個(gè)命令碼，對(duì)PLC緩存器數(shù)據(jù)寫入，查的該命令碼為“47”，解釋為：連續(xù)多個(gè)緩存器之?dāng)?shù)據(jù)寫入。寫入R0的PC命令的ASCII碼寫法為：
“STX＋ 01（站號(hào)）＋47（命令碼）＋01（連續(xù)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)）＋R00000（數(shù)據(jù)開始地址）＋XXXX（寫入的數(shù)據(jù)資料，16進(jìn)制）＋LRC（偵誤值）＋ETX”
讀取當(dāng)前值CV=R1，程序如下
Private Sub Timer1_Timer()
MSComm1.Output= Chr(2)+ “014601R00001”+ Lrc(“014601R00001”)+Chr(3)
Delay (10) //延時(shí)
CV = Val("&H" + Mid(MSComm1.Input, 7, 4)) //數(shù)據(jù)處理，R0放于CV
CV.Text = CV
End Sub
寫入設(shè)定值PV=R0，程序如下
Private Sub Command1_Click()
If Len(Hex(PV.Text)) = 4 Then PV = Hex(PV.Text)
If Len(Hex(PV.Text)) = 3 Then PV = "0" + Hex(PV.Text
If Len(Hex(PV.Text)) = 2 Then PV = "00" + Hex(PV.Text)
If Len(Hex(PV.Text)) = 1 Then PV = "000" + Hex(PV.Text) //10進(jìn)制轉(zhuǎn)換16進(jìn)制
MSComm1.Output=Chr(2)+ “014701R00000”+ PV + +Lrc(“014701R00000” & PV)+Chr(3)
End Sub
三．偵誤值(CHECKSUM)計(jì)算
為VB的編程方便，把該計(jì)算做成單獨(dú)一個(gè)子程序，依所有數(shù)據(jù)累加，舍棄進(jìn)位的規(guī)則VB的LRC編程如下：
Private Function Lrc(Dats) As String
Dim i
Dim Sum
Sum =2
For i = 1 To Len(Dats)
Sum = Sum + Asc(Mid(Dats, i, 1))
Next i
Lrc = Right("0" + Hex(Sum + 2), 2)
End Function
5結(jié)束語(yǔ)
采用基于MODEM通訊的設(shè)計(jì)極方便地實(shí)現(xiàn)該小電站生廠調(diào)度，在這種只需短時(shí)間連接控制的系統(tǒng)應(yīng)用上可以大幅度地減小通訊成本，具有一定的推廣價(jià)值。另外，通過MODEM的連接，利用永宏編程軟件可以實(shí)現(xiàn)該設(shè)備的遠(yuǎn)程程序調(diào)試修改，通過兩個(gè)MODEM還可以實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)遠(yuǎn)程PLC的CPU連接通訊等。
