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1引言
隨著計算機和通訊技術(shù)的發(fā)展，在工業(yè)測量和控制中廣泛需要遠程通訊。遠端PLC等下位機做生產(chǎn)控制，本地計算機需要實時監(jiān)測或參與控制生產(chǎn)現(xiàn)場的參數(shù)。實現(xiàn)以上要求的一個簡便的途徑是利用覆蓋面廣泛的公用電話網(wǎng)，使PLC等下位機利用調(diào)制解調(diào)器（MODEM）和計算機的調(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，由遠端下位機軟件控制和遠程監(jiān)控站軟件兩部分組成?？紤]到本地監(jiān)控站軟件只做數(shù)據(jù)監(jiān)測或少許控制且編程相對簡單，所以本地監(jiān)控站的編程軟件可以直接用高級語言。
2系統(tǒng)概述
本文以一個實際的小水電站的瀉水閘門程控工程為例，著重敘述永宏P(guān)LC和PC做遠程通訊的實現(xiàn)細節(jié)。系統(tǒng)的下位機控制采用永宏公司的FBs系列PLC對水庫瀉水閘門進行開度檢測和開度控制，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外接一個旋轉(zhuǎn)編碼器檢測閘門所在位置，然后跟據(jù)現(xiàn)場人機界面或者PC端（下游5Km處）的設(shè)定位置來控制牽引閘門的馬達正反轉(zhuǎn)，從而使閘門上升或下降到指定的位置。FBs-CB25所擴展得到的通訊口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)機模式。當(dāng)調(diào)制解調(diào)器沒有和其它設(shè)備連接時，其處于命令模式，這時下達給調(diào)制解調(diào)器的指令時作調(diào)制解調(diào)器本身設(shè)定或者動作用的。當(dāng)調(diào)制解調(diào)器已經(jīng)和其它的設(shè)備連接上時，此時調(diào)制解調(diào)就是處于聯(lián)機模式，所有在此時由計算機送到調(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)過串行端口而對調(diào)制解調(diào)器下達控制指令。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)檢測計算機串行通訊口發(fā)送信號的速率,識別字符格式,包括字符長度和奇偶設(shè)定等。
調(diào)制解調(diào)器撥號之后,等待對方調(diào)制解調(diào)器送來的載波信號。如果在一給定時間內(nèi)沒有檢測到載波, 調(diào)制解調(diào)器自動釋放線路并送回結(jié)果碼NOCARRIER，如果檢測到載波信號, 調(diào)制解調(diào)器即送結(jié)果碼CONNECT + 波特率,就進入聯(lián)機狀態(tài),即可與遠方系統(tǒng)進行通訊。
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)器主動撥號，另外，在確認調(diào)制解調(diào)器和PLC的調(diào)制解調(diào)器聯(lián)機成功后控制它進入聯(lián)機模式，開始存取PLC數(shù)據(jù)。主站控制調(diào)制解調(diào)器撥號連接細節(jié)見下節(jié)，這里詳述PLC端對調(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會啟用“MODEM驅(qū)動程序”，此時，雖CPU仍然使用永宏〝標(biāo)準(zhǔn)通訊驅(qū)動程序〞來管理Port1的通訊，但必須通過調(diào)制解調(diào)器來聯(lián)機，在通訊進行前，Por t1主控權(quán)是交由〝MODEM驅(qū)動程序〞管理，此時無法對PLC作任何存取動作?！癕ODEM驅(qū)動程序”即將調(diào)制解調(diào)器設(shè)為接收模式，并等待遠方調(diào)制解調(diào)器撥號進來，一旦收發(fā)雙方調(diào)制解調(diào)器聯(lián)機成功，則PLC立即脫離接收模式，而進入聯(lián)機狀態(tài)，Port1控制權(quán)交由永宏〝標(biāo)準(zhǔn)通訊驅(qū)動程序〞管理。此時遠方調(diào)制解調(diào)器便可任意存取或控制此PLC主機了。

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“透過MODEM作遠程CPU_Link”，該PLC一上電就通過自帶的“MODEM驅(qū)動程序”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
4.1 撥號程序設(shè)計
PC端將以VB6.0所帶的通信控件MSCOMM進行通信軟件的開發(fā)，利用該控件控制串口實現(xiàn)對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，波特率，數(shù)據(jù)位，停止位，奇偶校驗位及設(shè)置硬件握手協(xié)議，然后向MODEM發(fā)出DTR(已準(zhǔn)備好)信號一便接管MODEM，程序如下：
If MSComm1.PortOpen Then
MSComm1.DTREnable = True
Else
MSComm1.DTREnable = False
End If
二．對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揚聲器；Ln(n>=0)設(shè)置MODEM揚聲器音量；P/T設(shè)置MODEM脈沖/音頻撥號；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．進行撥號
向MODEM發(fā)出ATD命令，程序如下：
MSComm1.Output="ATD" & "05925998499"+Chr(13)
當(dāng)發(fā)送“ATD”+ 電話號碼 + Chr(13)時，MODEM就開始撥號，撥號需要一定的時間，在撥號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指示燈會點亮。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(檢測出載波)，則表示已與遠方MODEM連機了，此時可以傳輸數(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
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．從站號碼：為兩位數(shù)之16進制數(shù)值。
⑶．命令號碼：為兩位數(shù)之16 進制數(shù)值，為由主系統(tǒng)要求從系統(tǒng)所執(zhí)行之動作類別。
⑷．本文資料：本文數(shù)據(jù)可為0（無本文數(shù)據(jù)）～500個ASCII字符。
⑸．偵誤值(CHECKSUM)： 偵誤值系將前述～將各ASCII字符之16進制數(shù)碼值（8位長度）從頭至尾依序相加，但不考慮進位，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，即要對暫存器R0進行寫操作，R1進行讀操作；
依照協(xié)議VB設(shè)計的通訊程序必須指定一個命令碼，向PLC請求數(shù)據(jù)讀取，查的該命令碼為“46”，解釋為：連續(xù)多個緩存器之?dāng)?shù)據(jù)讀取。讀取R1的PC命令的ASCII碼寫法為：
“STX＋ 01（站號）＋46（命令碼）＋01（連續(xù)數(shù)據(jù)個數(shù)）＋R00001（數(shù)據(jù)開始地址）＋LRC（偵誤值）＋ETX”
依照協(xié)議VB設(shè)計的通訊程序必須指定一個命令碼，對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）＋47（命令碼）＋01（連續(xù)數(shù)據(jù)個數(shù)）＋R00000（數(shù)據(jù)開始地址）＋XXXX（寫入的數(shù)據(jù)資料，16進制）＋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
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進制轉(zhuǎn)換16進制
MSComm1.Output=Chr(2)+ “014701R00000”+ PV + +Lrc(“014701R00000” & PV)+Chr(3)
End Sub
三．偵誤值(CHECKSUM)計算
為VB的編程方便，把該計算做成單獨一個子程序，依所有數(shù)據(jù)累加，舍棄進位的規(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
采用基于MODEM通訊的設(shè)計極方便地實現(xiàn)該小電站生廠調(diào)度，在這種只需短時間連接控制的系統(tǒng)應(yīng)用上可以大幅度地減小通訊成本，具有一定的推廣價值。另外，通過MODEM的連接，利用永宏編程軟件可以實現(xiàn)該設(shè)備的遠程程序調(diào)試修改，通過兩個MODEM還可以實現(xiàn)兩臺遠程PLC的CPU連接通訊等。