本文以交通信號燈控制系統(tǒng)為例，介紹FX-0N系列的PLC與上位計算機工控組態(tài)軟件組態(tài)王之間的通訊過程，經(jīng)過實際運行，基于PLC的交通信號燈控制系統(tǒng)在組態(tài)王中得到實現(xiàn)。
 

    引言

    可變程序控制器（PLC）是從早期的繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來的。自60年代問世以來，PLC得到了突飛猛進的發(fā)展，尤其在數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡通信及與DCS等集散系統(tǒng)融合方面有了很大的進展，可變程序控制器已經(jīng)成為工業(yè)自動化強有力的工具，得到了廣泛的普及和推廣應用。

    本文以交通信號燈控制系統(tǒng)為例，著重講述可變程序控制器（PLC）與上位計算機工控組態(tài)軟件組態(tài)王之間的通信。

    1、FX-0N-60MR PLC及其編程軟件MELSEC-F FX Applications

    日本三菱公司的FX0N系列是近年來推出的高性能微型可編程序控制器，外觀結構小巧美觀、功能強大，系統(tǒng)配置靈活，用戶除了可以選用多種基本單元外，還可以選擇適當?shù)臄U展單元和擴展模塊，根據(jù)控制要求靈活方便地進行系統(tǒng)配置，組成不同I/O點數(shù)和不同功能的控制系統(tǒng)，各種不同的配置都可以得到很好的性能價格比。

    FX0N系列有較強的通訊功能，可與內置RS-232C通訊接口的設備通訊。三菱公司FX系列的編程軟件MELSEC-F FX Applications是適用于ＰＣ機的一種編程軟件，可用梯形圖、指令表兩種編程語言編制程序，程序編制完成之后，利用PLC與計算機專用的F2-232C AB型RS232C電纜傳送程序至PLC。

    2、組態(tài)王V6.0

    組態(tài)王是一個集成的人機界面（HMI）系統(tǒng)和監(jiān)控管理系統(tǒng)，可與可編程控制器（PLC）、智能模塊、板卡智能儀表、遠程數(shù)據(jù)采集裝置（RTV）等多種外部設備進行通訊。而其軟件系統(tǒng)與用戶最終使用的現(xiàn)場設備無關，對于不同的硬件設施，用戶只需要按照安裝向導的提示完成I/O設備的配置工作，為組態(tài)王配置相應的通訊設備的硬件驅動程序，并由硬件設備驅動程序完成組態(tài)王與I/O設備的通訊。在系統(tǒng)運行的過程中，組態(tài)王通過內嵌的設備管理程序完成與I/O設備的實時數(shù)據(jù)交換。

    3、交通信號燈控制系統(tǒng)

    交通信號燈控制系統(tǒng)即十字路口紅、黃、綠交通信號燈的控制。控制要求如下：按下啟動按鈕，交通信號燈開始工作，東西方向綠燈亮56S，同時南北方向紅燈亮60S，東西方向綠燈亮56S后，閃爍2S，然后過渡到東西方向黃燈，黃燈亮2S；之后東西方向紅燈亮60S，南北方向綠燈亮56S后閃爍2S后，隨之黃燈亮2S后滅．．．．．．

    I/O分配如下：

      輸入               輸出
    啟動 X0    東西綠燈 Y1  南北紅燈 Y5
    停止 X1    東西黃燈 Y2  南北綠燈 Y6
               東西紅燈 Y3  南北黃燈 Y7

    部分控制程序見圖1。

圖1 交通信號燈控制系統(tǒng)部分程序
4、PLC與上位計算機組態(tài)王軟件的通訊

    PLC與上位計算機的通訊可以利用高級語言編程來實現(xiàn)，但是用戶必須熟悉互連的PLC及PLC網(wǎng)絡采用的通訊協(xié)議，嚴格的按照通訊協(xié)議規(guī)定為計算機編寫通訊程序，其對用戶要求較高，而采用工控組態(tài)軟件實現(xiàn)PLC與上位計算機之間的通訊，則相對簡單因為工控組態(tài)軟件中一般都提供了相關設備的通訊驅動程序，例如西門子公司的S7系列PLC與工控組態(tài)軟件WinCC之間可進行連接實現(xiàn)PLC與上位計算機之間的通訊。

    下面介紹組態(tài)王6.0與FX-0N-60MR PLC 之間通訊的實現(xiàn)步驟。FX-0N-60MR PLC采用RS232或RS422進行通訊，占用計算機的一個串行口。在不添加擴展卡的情況下可以使用編程口和計算機進行通訊。

    第一、設備連接

    利用PLC與計算機專用的F2-232CAB型RS232C電纜，將PLC通過編程口與上位計算機串口（ＣＯＭ口）連接，進行串行通訊。串行通訊方式使用＂組態(tài)王計算機＂的串口，I/O設備通過RS-232串行通訊電纜連接到＂組態(tài)王計算機＂的串口。

    第二、設備配置

    在組態(tài)王工程瀏覽器的工程目錄顯示區(qū)，點擊＂設備＂大綱項下PLC與上位計算機所連串口（ＣＯＭ口），進行參數(shù)設置。

    FX系列PLC編程口的通訊ＣＯＭ口參數(shù)設置：

    然后在組態(tài)王瀏覽器目錄內容顯示區(qū)內雙擊所設ＣＯＭ口對應的＂新建＂圖標，會彈出＂設備配置向導＂對話框。在此對話框中完成與組態(tài)王通訊的設備的設置。

    利用設備配置向導就可以完成串行通訊方式的I/O設備安裝，安裝過程簡單、方便。在配置過程中，用戶需選擇I/O設備的生產(chǎn)廠家、設備型號、連接方式，為設備指定一個邏輯設備名，設定設備地址（FX系列PLC在使用編程口進行通訊時，不需要設備地址）

    第三、構造數(shù)據(jù)庫

    數(shù)據(jù)庫是＂組態(tài)王＂軟件的核心部分，在工程管理器中，選擇＂數(shù)據(jù)庫\數(shù)據(jù)詞典＂，雙擊＂新建圖標＂，彈出＂變量屬性＂對話框。定義FX-0N-60MR PLC相應寄存器：

圖2 交通信號燈的控制示意圖

    斜體字dddo、dddd、ddd等表示格式中可變部分，d表示十進制數(shù)，o表示八進制數(shù)，變化范圍列于取值范圍中。組態(tài)王按照寄存器名稱來讀取下位機相應的數(shù)據(jù)。組態(tài)王中定義的寄存器與下位機所有的寄存器相對應。如定義非法寄存器，將不被承認。如定義的寄存器在所用的下位機具體型號中不存在，將讀不出數(shù)據(jù)。

    第四、設計圖形界面并建立動畫連接

    在組態(tài)王“畫面”上創(chuàng)建十字路口紅、黃、綠交通信號燈的控制示意圖，見圖2，建立啟動和停止按鈕，并將各個控制信號燈及啟動和停止按鈕與所建立相應變量關聯(lián)，進行動畫連接。

    第五、系統(tǒng)運行

    啟動組態(tài)王運行系統(tǒng)TOUCHVIEW，運行交通信號燈的控制。將PLC開關指向“RUN”狀態(tài)，按下啟動按鈕，觀察交通信號燈系統(tǒng)的控制結果。實驗結果表明，系統(tǒng)運行正常，動畫效果良好。

    5、結束語

    PLC及PLC的多機聯(lián)用與計算機的聯(lián)網(wǎng)通信應用越來越多，它綜合了計算機和PLC的長處，計算機作為上位機提供良好的人機界面，進行全系統(tǒng)的監(jiān)控和管理，PLC作為下位機執(zhí)行可靠有效的分散控制，利用工控組態(tài)軟件實現(xiàn)PLC與上位計算機通信的方法簡單易行，它降低了對用戶的要求，大大縮短了設計周期，系統(tǒng)繼承性較好，尤其對于大規(guī)模復雜控制系統(tǒng)來說，這當優(yōu)點更為突出。