用VC实现微机与PLC在以太网中的通讯.docx
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用VC实现微机与PLC在以太网中的通讯
用VC实现微机与PLC在以太网中的通讯
用VC实现微机与PLC在以太网中的通讯*
（扬州大学信息工程学院电气工程系，扬州225009）
摘要：
介绍了一个使用VisualC++的Socket与OMRONPLC之间的通讯程序，并成功地应用在自动控制系统中，主要实现上位机与OMRONPLC之间的以太网通讯，并对它们之间的通讯协议作了描述，文中所介绍的通讯程序的设计方法具有一定参考价值。
关键词：
可编程逻辑控制器，以太网，FINS，控制系统。
AKindofCommunicationProgramBetweenHostandOMRONPLCWithVCinEthernet
CaoWeiSHIWang-wangCHENHong
（InformationEngineeringCollegeofYangzhouUniversity,Yangzhou225009,China）
Abstract:
AkindofcommunicationprogramdevelopedwithVCisintroduced,whichissuccessfullyappliedintheautomaticcontrolsystem,andmainlycarryoutthecommunicationbetweenhostandOMRONPLC.Thecommunicationprotocolbetweenthemisdealtwithindetail.Thedesignmethodof
图1FINS协议和TCP/IP协议之间的关系
FINS帧本质上属于链路层，为了能利用TCP/IP协议传输FINS帧，将FINS信息作为UDP的数据区，封装在UDP中，从TCP/IP协议的角度看FINS信息，属于应用层数据。
如果在PLC上安装以太网单元和Link通讯单元，就可以实现以太网和Link网之间的数据转发过程如图2所示。
图2利用FINS中继的过程
图中，上位机发出带有FINS信息的以太网帧被中继PLC的以太网单元接收后，层层分解，直到抽取出FINS信息后，通过Link通讯模块转发FINS信息，目的PLC收到数据后作出响应，响应数据也采用FINS格式的数据，中继PLC收到数据后，转发给以太网单元，由以太网单元进行封装后与上位机通讯，上位机也作为以太网网段中的一个节点，也有相应的节点号和相同的地址转换规则。
2.2FINS帧格式
在PLC之间采用FINS协议中的SEND、RECV或CMND命令进行数据通讯时，上述封装和分解过程在通讯模块内部自动实现，但对于上位机和以太网单元之间的通讯，FINS的报头和命令应由上位机程序添加，而UDP的报头由Socket自动完成。
FINS报头的格式见图3。
图3FINS报头格式
ICF为信息控制域，主要用于标明命令和响应，RSV为系统保留，GCT为网关允许数目，DNA为目的网络号，DA1为目的节点号，DA2为目的节点单元，用于标明CPU还是CPU总线单元，SNA为源网络号，SA1为源网络节点号，对应上位机IP地址的主机部分，SA2为源节点单元，对上位机而言应为00，SID为服务和响应的标识，可任意设置，命令和响应有相同的数值，MRC和SRC为FINS命令的主命令和从命令，Data域为数据区，用于标明读数据时的地址范围或写数据时的地址和数据。
2.3以太网单元的设置
通讯测试前必须首先登记I/O表，可以用CX-Programmer软件在编程模式下自动登记Ｉ/Ｏ表，还要设置IP地址、子网掩码、设置CPU总线单元、地址转换方法、FINS的UDP端口号，FINSUDP端口号缺省为9600。
以太网单元属于CPU总线单元，单元号旋转开关设定一个十六进制数，作为以太网单元的单元号，范围为00～15，它决定了分配给以太网单元相应的内存工作区（CIO区、DM区）。
节点号通过两个旋转开关设定两位十六制数，作为以太网单元在网络中的节点号，范围为01～126。
以太网单元进行通信前，必须使用编程设备如CX-P对以太网单元进行设置。
内存工作区分配CIO区和DM区中的字按照单元号分配给每个单元,每个单元在CIO区中分配25个字,在DM区分配100个字。
如果设为0号单元则分配CIO1500～CIO1524共25个字，D30000～D30099共100个字。
跨网通讯时，必须对每一个节点建立路径表，路径表包括本地网络表和中继网络表。
本地网络表提供了安装在PLC单元上的通讯单元的单元号和网络号，中继网络表包括终点网络、中继网络和中继节点三项内容，用于FINS通讯时的数据转发。
三、上位机通讯程序设计
为实现上位机的TCP/IP通讯，采用Socket编程。
考虑到实现的效率，采用了较低层次的异步WinSock即MFC中的CAsyncSocket类实现。
在编程时首先从CAsyncSocket类派生出CUDPSocket类，在程序初始化时创建CUDPSocket类的实例。
BOOLCOMRONTestDlg:
:
OnInitDialog（）
{
CDialog:
:
OnInitDialog（）;
psock1=newCUDPSocket;
psock1->Create（PC_PORT，K_DGRAM）;
…
}
当用户发出读取PLC数据的命令时，相应的消息处理函数作出响应，读取命令参数，将ASCII命令转换成二进制数据，进行FINS报头的封装，调用CUDPSocket的发送函数进行命令的发送，要程序为：
m_sendData.MakeUpper（）;//将命令字符转换成大写字母；
AsciitoB（（LPCSTR）m_sendData,bcommand,m_sendData.GetLength（））;//ASCII转换二进制
psock1->SendTo（bcommand,m_sendData.GetLength（）/2,
m_PortNoPLC,m_IPAddressPLC）;//调用Socket发送
对于接收程序，在CUDPSocket中建立接收消息响应函数，当有数据到来时，该函数作出响应，主要任务为读取缓冲区数据，将二进制数据转换ASCII字符，用于界面显示，同时进行数据定位和数据的处理，要程序如下：
voidCUDPSocket:
:
OnReceive（intnErrorCode）
{
COMRONTestDlg*pDlg=（COMRONTestDlg*）:
:
AfxGetMainWnd（）;//获取主窗口指针
charpbin[4096];//分配缓冲区
intnLenhth=pDlg->psock1->Receive（pDlg->pRevBuf,4096）;//读取缓冲区数据
pDlg->BtoAscii（pDlg->pRevBuf,pbin,nLenhth）;//二进制转ASCII码
pDlg->m_RecvEdit.SetWindowText（pbin）;//显示数据
……//其它数据处理
CAsyncSocket:
:
OnReceive（nErrorCode）;
}
四、结束语
运用VC＋＋异步套接字类CAsyncSocket与OMRONPLC进行以太网通讯，由于以太网单元采用广泛使用的TCP/IP协议，上位机程序设计简单，除了进行FINS报头拼装，其它过程与微机之间的TCP/IP程序设计完全一致，用VC设计的程序具有实时性好、速度快、可靠性高、运行稳定等优点，此方法已成功应用工程项目中。
控制系统中采用以太网单元通讯后，使工业自动化与生产管理自动化有机地结合到了一起，简化了系统设计。
参考文献：
[1]李炳宇，萧蕴诗.以太网在网络控制系统中的应用与发展趋势[J].微型机与应用，2002.11
[2]CJ1W-ETN11（10BaseT）EthernetUnitsOperationManual[M].2001.5
[3]宫叔贞，王冬青.可编程控制器原理及应用[M].人民邮电出版社，2002.7
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