计算机与PLC的通讯格式和实现方法
计算机与plc的通讯格式和实现方法
本文简要介绍了plc编程数据口的操作命令格式及其vc++语言实现通讯方法，并给出了四类操作的vc++语言实现，为监控和管理plc的运行提供了一种良好的方法。
关键词：plc；编程口；串口通讯；vc++语言
一、引言
可编程序控制器（plc）都有一个编程口。以日本三菱公司生产的plc为例（包括fx系列和a系列），其编程口为rs-422格式，根据plc型号不同又分为8针座编程口和25针座编程口。对于后者，可直接将sc—08编程电缆将plc的编程口和微型计算机的rs—232口连接起来；对于后者，则还需要一根转换电缆将plc 的8针座编程口和25针编程电缆相连。无论何种情况，一旦将plc用户程序由微型计算机编程环境传到plc 用户程序区，其编程口大多就没有被再利用。其实，这是一种浪费。也就是说，可利用此编程口实现微型计算机和plc 的数据通讯，将plc的工作状态纳入微型计算机管理之下。
二、编程口操作命令类型与通讯端口初始化
串行通讯是计算机与其它机器之间进行通讯的一种常用方法，在windows操作系统中提供了实现各种串行通讯的api函数。通过sc—08编程电缆或fx232aw模块，可将微型计算机的串行通讯口rs—232和plc 的编程口连接起来，这样微型计算机就可对plc的ram区数据进行读、写操作。由plc本身所具有的特性，可对plc进行以下四种类型的操作：
（1）位元件或字元件状态读操作（cmd0）；
（2）位元件或字元件状态写操作（cmd1）；
（3）位元件强制on操作（cmd7）；
（4）位元件强制off操作（cmd8）。
另外，在进行上述四类操作以前，首先要对端口进行初始化操作，即设定通讯协议（包括设置通讯波特率、数据位数、数据停止位及奇偶校验）。在windows的sdk中定义了一个结构dcb，该结构详细地说明了如何对通讯端口进行控制，所以通讯端口的初始化也是围绕着对这个结构的正确设置为中心进行的。用vc＋＋语言实现端口初始化如下：
bool cserial::open(int nport)
{
//nport 为微型计算机串行通讯口端口号。nport=1为端口1；nport=2为端口2。
char szport\[15\];
dcb dob;
m_hidcomdev=createfile(szport, generic_read│generic_write,o,null,open_existing,file_attribute_normal│file_flag_overlapped,null);
dcb.dcb1ength=sizeof(dcb);
getcommstate(m_hidcomdev,&dcb);//取得通讯资源当前设置
dcb.baudrate=9600;//设定波特率为9600
dcb.bytesize=7;//7数据位
dcb.parity=2;//偶校验
dcb.stopbits=0;//设定1个停止位
if(setcommstate(m_hidcomdev,&dcb)return(true);
else return(false);//设置端口，若设置成功则返回true，否则返回false
｝
需要说明的是cserial是一个用于串行通讯的类，它包含了进行串行通讯的所需的函数。除上述端口初始化成员函数open外，还包括另两个重要成员函数：一个是enddata,把数据从一个缓冲区发送到串行端口。另一个是readdata,从端口的接收缓冲区中读入数据。
其次，在每进行一次上述四类操作中的一种操作以前，还要进行握手联络。对plc发请求讯号enq（代码为ox05），然后读plc 的响应讯号。如果读到的响应讯号为ack（代码为ox06），则表示plc已准备就绪，等待接收通讯数据。握手联络vc＋＋语言示plc已准备就绪，等待接收通讯数据。握手联络vc＋＋语言实现为：
bool cntjd1g::readfromplc(char *read_char char *read_address,int read_bytes)
{
cserial serial;//用于串行通讯的类
char read_buffer;
if(serial.open(2)//初始化串行口通讯口com2
{ serial.senddata(&enq_request,1);//发送联络讯号
sleep(1000);//等待1秒钟
serial.readdata(&read_buffer,1);//读取plc响应讯号
if(read_buffer==ack)
{ 如果plc响应讯号等于ack，则进行上述四种操作：}}
serial.close()://操作完毕后，关闭通讯口
}
三、编程口命令操作
（1）位元件或字元件状态读操作
操作对象元件：plc内部的x、y、m、s、t、c、d元件；命令格式：
说明：①为读命令起始标志stx，代码为ox02；
②为位元件或字元件状态读命令cmdo，命令代码为ox30；
③为读位元件或字元件的4位起始地址，高位先发，低位后发，且是以ascii码的形式发送；
④为一次读取位元件或字元件的个数，最多一次可读取oxff个字节的元件，以ascii码的形式发送；
⑤为停止位标志etx，代码为ox03；
⑥为2位和校验，和累计为②、③、④项代码，取其和最低两位转化成ascii码，高位先发，低位后发。
在发送完上述命令格式代码后，就可直接读取plc响应的信息。响应信息格式如下：
vc＋＋语言实现：
bool cntjdlg::readfromplc(char *read_char char
*read_address, int read_bytes)
{
char senddatasum_check\[2\];char readdatasum_check\[2\]; char total_databytes\[2\];
char readdatasum_check\[2\];int readdata_sum;
int datasum_check=0;int i;
serial.senddata(&stx_start,1);/向plc发送“开始”标志代码
serial.senddata(&cmdo_read,1);//发送“读”命令代码datasum_check+=cmdo_read;
for(i=0;i<4;i++){serial.senddata(&read_address\[i\],1);//发送起始元件地址的ascii代码datasum_check+=read_address\[i\];}
change to ascii(total databytes,read_bytes);//将字节数转化成ascii代码
for (i=0;i<2;i++){serial.senddata(&total_databytes\[i\],1);//发送元件字节数的ascii代码)datasum_check+total_databytes\[i\];}
serial.senddata(&etx_end,1);//发送“结束”标志代码senddatasum_check+etx_end;
change_to_ascii(senddatasum_check,senddatasum_check);//将“和”转化成ascii码
for (i=0;i<2;i++) serial.senddata(&senddatasum_check\[i\],1);
sleep(1000);//等待plc响应
serial.readdata(&read_buffer,1);
if(read_buffer==stx_start){
readdata_sum=0;
for(i=0;i<2*read_bytes;i++){serial.readdata(&read_char\[i\],1);//读read_bytes个字节readdata_sum+read_char\[i\];}
serial.readdata(&read_buffer,1);
if(read_buffer==etx_end){serial.readdata(readdatasum_check,2);//读入的“和”的低2位ascii码readdata_sum+=etx_end;}
change_to_ascii(readdatasum_check,readdata_sum);//将计算得到的“和”转化成ascii码
if(*readdatasum_check==*readdatasum_check)//“和”校验
{ afxmessagebox(“数据读出成功!”)return true;}
else { afxmessagebox(“校验错误”)return false.}
}
（2）位元件或字元件状态写操作
操作对象元件：同3（1）；命令格式：
说明：①为写命令起始标志stx，代码为ox02；
②为位元件或字元件状态写命令cmd1，命令代码为ox31；
③为写位元件或字元件的4位起始地址，高位先发，低位后发，且是以ascii码的形式发送；
④为一次写入位元件或字元件的个数，以ascii码的形式发送；
⑤为待写到plc ram区的数据data，以ascii码形式发送；
⑥为停止位标志etx，代码为ox03;
⑦为2位和校验，和累计为②、③、④项代码，取其和最低两位转化成ascii码，高位先发，低位后发。
vc＋＋语言实现：
bool cntjdlg::writeplc(char *data_address,char *write_asc,int bytesnumber)
{
char total_bytes\[2\];char senddatasum_check\[2\];
char read_buffer;char read_finishbuffer;
int datasum_check=0; int i=0;
serial.senddata(&stx_start,1);//向plc发送“开始”标志代码
datasum_check=0;serial.senddata(&cmd1_write,1);//发送“写”命令代码
datasum_check+cmd1_write;
for(i=0;i<4;i++) {serial.senddata(&data_address\[i\],1);//发送起始元件地址的ascii码
datasum_check+=data_address\[i\];
change_to_ascii(total_databytes,bytesnumber);//将字节数转化成ascii码
for(i=0;i<2;i++)
{
serial.senddata(&total_bytes\,1);//发送元件字节数的ascii代码
datasum_check+=total_bytes\[i\];}
for {i=0;i{
serial.senddata(&write_asc\[i\],1);//发送要写入的数据的ascii码
datasum_check+=write_asc\[i\];}
serial.senddata(&etx_end,1);//发送“结束”标志代码
datasum_check+=etx_end;
change_to_ascii(senddatasum_check,datasum_check);//将“和”转化成ascii码
serial.senddata(&senddatasum_check,2);
sleep(1000); serial.readdata(&read_finishbuffer,1);
if (read_finishbuffer==ack_reply)
{afxmessagebox(“数据写入 ok”)return true;}
else {afxmessagebox(“数据写入失败”)return false。}
（3）位元件强制on操作
操作对象：x、y、m、s、t、c元件;
命令格式：
说明：①为强制on命令起始标志stx，代码为ox02；
②为强制on命令cmd7，命令代码为ox37；
③为强制on位元件4位起始地址，高位先发，低位后发，是以ascii码形式发送；
④为停止位标志etx， 代码为ox03；
⑤为2位和校验，和累计为②、③、④项代码，取其和低两位转化成ascii码，高位先发，低位后发。
vc＋＋语言实现：
void ntjdlg::forceonoperation (char *on_address)
{ int i;
char│syn_check\[2\];
char read_buffer;
int sum=0;
serial.senddata(&stx_start,1);//向plc发送“开始”标志代码
serial.senddata(&cmd7_forceon,1);//发送“on”命令代码
sum+=cmd7 forceon;
for (i=0; i<4; i++) {serial.senddata(&on_address\[i\],1)//发送起始元件地址的ascii码
sum+=on_address\[i\];｝
serial.senddata(&etx_end,1);//发送“结束”标志代码sum+=etx_end;
change_to_ascii(sum_check,sum);//将“和”转化成ascii码
serial.senddata(&sum_check,2);
sleep(1000);
serial.readdata(&read_buffer,1);
if(read_finishbuffer==ack_reply) afxmessagebox(“on 操作 ok”)；
else afxmessagebox(“on 操作失败”)。
}
（4）位元件强制off操作
操作对象l同3（3）；命令格式：
说明：①为强制off命令起始标志stx，代码为ox02；
②为强制off命令cmd8，命令代码为ox38h；
③为强制off位元件4位起始地址，高位先发，低位后发，以ascii码形式发送；
④为停止位标志etx，代码为ox03；
⑤为2位和校验，和累计为②、③、④项代码，取其和最低两位转化成ascii码，高位先发，低位后发。
vc＋＋语言实现：
void ntjdlg::forceoffoperation (char *off_address)
{
int i;
char sum_check\[2\];
char read_buffer;
int sum=0;
serial.senddata(&stx_start,1);//向plc发送“开始”标志代码
serial.senddata(&cmd8_forceoff,1);//发送“off”命令代码
sum=cmd8_forceoff;
for (i=0;i<4;i++) {
serial.senddata(&off_address\[i\],1);//发送起始元件地址的ascii码
sum+=off_address\[i\];}
serial.senddata(&etx_end,1);//发送“结束”标志代码
sum+=etx_end;
change_to_ascii(sum_check,sum);//将“和”转化成ascii码
serial.senddata(&sum_check,2);
skeeo(1000);
serial.readdata(&read_buffer,1);
if(read_fininhbuffer==ack_reply) afxmessagebox(“off 操作 ok ”)；
else afxmessagebox(“off 操作失败”)。
｝
注意：必须严格按照上述四种操作命令格式进行发送，在发送前，起始地址、数据、数据个数、校验和都必须按位转换成ascii码。从plc读到的数据亦是ascii码形式，需要经过适当转换才能利用。另外，要注意强制命令地址与读写地址的顺序不是一样，且一次最多只能传送64个字节数据。
四、结论
利用上述四种操作命令，就可对plc的ram区数据进行管理操作。将plc的工作状态纳入微型计算机管理之下。在此基础上，用户可以应用vc很方便地设计自己的plc人机接口界面，为监控与管理plc的运行提供一种良好的方法。
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一、引言
可编程序控制器（plc）都有一个编程口。以日本三菱公司生产的plc为例（包括fx系列和a系列），其编程口为rs-422格式，根据plc型号不同又分为8针座编程口和25针座编程口。对于后者，可直接将sc—08编程电缆将plc的编程口和微型计算机的rs—232口连接起来；对于后者，则还需要一根转换电缆将plc 的8针座编程口和25针编程电缆相连。无论何种情况，一旦将plc用户程序由微型计算机编程环境传到plc 用户程序区，其编程口大多就没有被再利用。其实，这是一种浪费。也就是说，可利用此编程口实现微型计算机和plc 的数据通讯，将plc的工作状态纳入微型计算机管理之下。
二、编程口操作命令类型与通讯端口初始化
串行通讯是计算机与其它机器之间进行通讯的一种常用方法，在windows操作系统中提供了实现各种串行通讯的api函数。通过sc—08编程电缆或fx232aw模块，可将微型计算机的串行通讯口rs—232和plc 的编程口连接起来，这样微型计算机就可对plc的ram区数据进行读、写操作。由plc本身所具有的特性，可对plc进行以下四种类型的操作：
（1）位元件或字元件状态读操作（cmd0）；
（2）位元件或字元件状态写操作（cmd1）；
（3）位元件强制on操作（cmd7）；
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另外，在进行上述四类操作以前，首先要对端口进行初始化操作，即设定通讯协议（包括设置通讯波特率、数据位数、数据停止位及奇偶校验）。在windows的sdk中定义了一个结构dcb，该结构详细地说明了如何对通讯端口进行控制，所以通讯端口的初始化也是围绕着对这个结构的正确设置为中心进行的。用vc＋＋语言实现端口初始化如下：
bool cserial::open(int nport)
{
//nport 为微型计算机串行通讯口端口号。nport=1为端口1；nport=2为端口2。
char szport\[15\];
dcb dob;
m_hidcomdev=createfile(szport, generic_read│generic_write,o,null,open_existing,file_attribute_normal│file_flag_overlapped,null);
dcb.dcb1ength=sizeof(dcb);
getcommstate(m_hidcomdev,&dcb);//取得通讯资源当前设置
dcb.baudrate=9600;//设定波特率为9600
dcb.bytesize=7;//7数据位
dcb.parity=2;//偶校验
dcb.stopbits=0;//设定1个停止位
if(setcommstate(m_hidcomdev,&dcb)return(true);
else return(false);//设置端口，若设置成功则返回true，否则返回false
｝
需要说明的是cserial是一个用于串行通讯的类，它包含了进行串行通讯的所需的函数。除上述端口初始化成员函数open外，还包括另两个重要成员函数：一个是enddata,把数据从一个缓冲区发送到串行端口。另一个是readdata,从端口的接收缓冲区中读入数据。
其次，在每进行一次上述四类操作中的一种操作以前，还要进行握手联络。对plc发请求讯号enq（代码为ox05），然后读plc 的响应讯号。如果读到的响应讯号为ack（代码为ox06），则表示plc已准备就绪，等待接收通讯数据。握手联络vc＋＋语言示plc已准备就绪，等待接收通讯数据。握手联络vc＋＋语言实现为：
bool cntjd1g::readfromplc(char *read_char char *read_address,int read_bytes)
{
cserial serial;//用于串行通讯的类
char read_buffer;
if(serial.open(2)//初始化串行口通讯口com2
{ serial.senddata(&enq_request,1);//发送联络讯号
sleep(1000);//等待1秒钟
serial.readdata(&read_buffer,1);//读取plc响应讯号
if(read_buffer==ack)
{ 如果plc响应讯号等于ack，则进行上述四种操作：}}
serial.close()://操作完毕后，关闭通讯口
}
三、编程口命令操作
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说明：①为读命令起始标志stx，代码为ox02；
②为位元件或字元件状态读命令cmdo，命令代码为ox30；
③为读位元件或字元件的4位起始地址，高位先发，低位后发，且是以ascii码的形式发送；
④为一次读取位元件或字元件的个数，最多一次可读取oxff个字节的元件，以ascii码的形式发送；
⑤为停止位标志etx，代码为ox03；
⑥为2位和校验，和累计为②、③、④项代码，取其和最低两位转化成ascii码，高位先发，低位后发。
在发送完上述命令格式代码后，就可直接读取plc响应的信息。响应信息格式如下：
vc＋＋语言实现：
bool cntjdlg::readfromplc(char *read_char char
*read_address, int read_bytes)
{
char senddatasum_check\[2\];char readdatasum_check\[2\]; char total_databytes\[2\];
char readdatasum_check\[2\];int readdata_sum;
int datasum_check=0;int i;
serial.senddata(&stx_start,1);/向plc发送“开始”标志代码
serial.senddata(&cmdo_read,1);//发送“读”命令代码datasum_check+=cmdo_read;
for(i=0;i<4;i++){serial.senddata(&read_address\[i\],1);//发送起始元件地址的ascii代码datasum_check+=read_address\[i\];}
change to ascii(total databytes,read_bytes);//将字节数转化成ascii代码
for (i=0;i<2;i++){serial.senddata(&total_databytes\[i\],1);//发送元件字节数的ascii代码)datasum_check+total_databytes\[i\];}
serial.senddata(&etx_end,1);//发送“结束”标志代码senddatasum_check+etx_end;
change_to_ascii(senddatasum_check,senddatasum_check);//将“和”转化成ascii码
for (i=0;i<2;i++) serial.senddata(&senddatasum_check\[i\],1);
sleep(1000);//等待plc响应
serial.readdata(&read_buffer,1);
if(read_buffer==stx_start){
readdata_sum=0;
for(i=0;i<2*read_bytes;i++){serial.readdata(&read_char\[i\],1);//读read_bytes个字节readdata_sum+read_char\[i\];}
serial.readdata(&read_buffer,1);
if(read_buffer==etx_end){serial.readdata(readdatasum_check,2);//读入的“和”的低2位ascii码readdata_sum+=etx_end;}
change_to_ascii(readdatasum_check,readdata_sum);//将计算得到的“和”转化成ascii码
if(*readdatasum_check==*readdatasum_check)//“和”校验
{ afxmessagebox(“数据读出成功!”)return true;}
else { afxmessagebox(“校验错误”)return false.}
}
（2）位元件或字元件状态写操作
操作对象元件：同3（1）；命令格式：
说明：①为写命令起始标志stx，代码为ox02；
②为位元件或字元件状态写命令cmd1，命令代码为ox31；
③为写位元件或字元件的4位起始地址，高位先发，低位后发，且是以ascii码的形式发送；
④为一次写入位元件或字元件的个数，以ascii码的形式发送；
⑤为待写到plc ram区的数据data，以ascii码形式发送；
⑥为停止位标志etx，代码为ox03;
⑦为2位和校验，和累计为②、③、④项代码，取其和最低两位转化成ascii码，高位先发，低位后发。
vc＋＋语言实现：
bool cntjdlg::writeplc(char *data_address,char *write_asc,int bytesnumber)
{
char total_bytes\[2\];char senddatasum_check\[2\];
char read_buffer;char read_finishbuffer;
int datasum_check=0; int i=0;
serial.senddata(&stx_start,1);//向plc发送“开始”标志代码
datasum_check=0;serial.senddata(&cmd1_write,1);//发送“写”命令代码
datasum_check+cmd1_write;
for(i=0;i<4;i++) {serial.senddata(&data_address\[i\],1);//发送起始元件地址的ascii码
datasum_check+=data_address\[i\];
change_to_ascii(total_databytes,bytesnumber);//将字节数转化成ascii码
for(i=0;i<2;i++)
{
serial.senddata(&total_bytes\,1);//发送元件字节数的ascii代码
datasum_check+=total_bytes\[i\];}
for {i=0;i
serial.senddata(&write_asc\[i\],1);//发送要写入的数据的ascii码
datasum_check+=write_asc\[i\];}
serial.senddata(&etx_end,1);//发送“结束”标志代码
datasum_check+=etx_end;
change_to_ascii(senddatasum_check,datasum_check);//将“和”转化成ascii码
serial.senddata(&senddatasum_check,2);
sleep(1000); serial.readdata(&read_finishbuffer,1);
if (read_finishbuffer==ack_reply)
{afxmessagebox(“数据写入 ok”)return true;}
else {afxmessagebox(“数据写入失败”)return false。}
（3）位元件强制on操作
操作对象：x、y、m、s、t、c元件;
命令格式：
说明：①为强制on命令起始标志stx，代码为ox02；
②为强制on命令cmd7，命令代码为ox37；
③为强制on位元件4位起始地址，高位先发，低位后发，是以ascii码形式发送；
④为停止位标志etx， 代码为ox03；
⑤为2位和校验，和累计为②、③、④项代码，取其和低两位转化成ascii码，高位先发，低位后发。
vc＋＋语言实现：
void ntjdlg::forceonoperation (char *on_address)
{ int i;
char│syn_check\[2\];
char read_buffer;
int sum=0;
serial.senddata(&stx_start,1);//向plc发送“开始”标志代码
serial.senddata(&cmd7_forceon,1);//发送“on”命令代码
sum+=cmd7 forceon;
for (i=0; i<4; i++) {serial.senddata(&on_address\[i\],1)//发送起始元件地址的ascii码
sum+=on_address\[i\];｝
serial.senddata(&etx_end,1);//发送“结束”标志代码sum+=etx_end;
change_to_ascii(sum_check,sum);//将“和”转化成ascii码
serial.senddata(&sum_check,2);
sleep(1000);
serial.readdata(&read_buffer,1);
if(read_finishbuffer==ack_reply) afxmessagebox(“on 操作 ok”)；
else afxmessagebox(“on 操作失败”)。
}
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说明：①为强制off命令起始标志stx，代码为ox02；
②为强制off命令cmd8，命令代码为ox38h；
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⑤为2位和校验，和累计为②、③、④项代码，取其和最低两位转化成ascii码，高位先发，低位后发。
vc＋＋语言实现：
void ntjdlg::forceoffoperation (char *off_address)
{
int i;
char sum_check\[2\];
char read_buffer;
int sum=0;
serial.senddata(&stx_start,1);//向plc发送“开始”标志代码
serial.senddata(&cmd8_forceoff,1);//发送“off”命令代码
sum=cmd8_forceoff;
for (i=0;i<4;i++) {
serial.senddata(&off_address\[i\],1);//发送起始元件地址的ascii码
sum+=off_address\[i\];}
serial.senddata(&etx_end,1);//发送“结束”标志代码
sum+=etx_end;
change_to_ascii(sum_check,sum);//将“和”转化成ascii码
serial.senddata(&sum_check,2);
skeeo(1000);
serial.readdata(&read_buffer,1);
if(read_fininhbuffer==ack_reply) afxmessagebox(“off 操作 ok ”)；
else afxmessagebox(“off 操作失败”)。
｝
注意：必须严格按照上述四种操作命令格式进行发送，在发送前，起始地址、数据、数据个数、校验和都必须按位转换成ascii码。从plc读到的数据亦是ascii码形式，需要经过适当转换才能利用。另外，要注意强制命令地址与读写地址的顺序不是一样，且一次最多只能传送64个字节数据。
四、结论
利用上述四种操作命令，就可对plc的ram区数据进行管理操作。将plc的工作状态纳入微型计算机管理之下。在此基础上，用户可以应用vc很方便地设计自己的plc人机接口界面，为监控与管理plc的运行提供一种良好的方法。
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什么是结构体的字节对齐现象
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