基于C++Builder API函数的欧姆龙PLC串行通信

 1 引言

计算机串行通信是计算机与控制设备(plc)进行数据传送的基本通信方式，也是实现工业自动控制经常用到的通信模式。每一种通信方式都严格约定了与其对应的通信协议，要确保计算机与plc之间能正常通信，就必须遵照其通信协议编写通信程序。

2 串行通信

串行通信在工业系统控制的范畴中一直占据着极其重要的地位，串行端口(rs-232)是计算机上的标准配置，常用于连接调制解调器来传输数据，在计算机的硬件设备管理器中可以看到，定义为com1、com2等。常用的串行通信方式有两种，分别是rs-232和rs-485，本文以rs-232方式为例进行介绍。

3 上位机编程

3.1 c++builder编程

c++builder是由borland公司推出的产品。它采用c++语言作为开发语言，是面向对象语言，具有可视化编程界面且功能强大。

3.2 c++builder串行通信相关api函数

c++builder本身并不提供单独的串行通信组件，而是使用一些windows api的函数来达到此目的。这些函数是由操作系统所提供，可以为程序设计人员提供相当多的执行功能。api中与串行通信相关的函数约有20个，本文将对经常使用的函数作讨论。

(1) 打开串行端口

hcomm=createfile(comno，generic_read|generic_write，0，null，open_existing，0，0)

函数参数定义如下：

hcomm：createfile()函数的返回值，程序使用此返回值进行相关的串行端口操作。

comno：定义串行端口号，为com1、com2等。

generic_read|generic_write：对串行端口的读/写操作。

0：是否共享串行端口，通常不会将串行端口与其它程序共享，因此设为0，否则为1。

null：函数的返回值hcomm是否可被子程序继承，此处设为不可继承。

open_existing：打开端口的方式，串行端口是一种设备，必须指定为open_existing方式。

0：使用同步或异步方式传输数据，同步方式编程简单，速率快，因此设为0，否则为1。

0：由于使用串行端口编程，设为0。

(2) 得到串行端口状态：

getcommstate(hcomm，&dcb)

函数参数定义如下：

hcomm：createfile()函数的返回值。

dcb：串行端口控制块地址，负责对串行端口参数进行设置，具体参数如下：

dcb.baudrate：设置串行端口的波特率，有19200kb/s、9600kb/s、4800kb/s几种，一般为：9600kb/s。

dcb.bytesize：设置串行端口的数据位数，有5、6、7、8几种，欧姆龙plc数据位数为7。

dcb.parity：设置串行端口的校验位检查，有none、even、odd几种，设为none。

dcb.stopbits：设置串行端口的停止位数，有1、1.5、2几种， 欧姆龙plc的停止位数为1。

(3) 设置串行端口状态：

setcommstate (hcomm，&dcb)

函数参数定义与getcommstate()函数相同。

(4) 向串行端口写数据：

writefile(hcomm，senddata，bs，&lrc，null)

函数参数定义如下：

hcomm：createfile()函数的返回值。

senddata：写数据的地址。

bs：写入数据的字节数。

lrc：被写入的数据地址。

null：写入数据的同步检查，串行端口采用同步通信时可以设为null。

(5) 清除串行端口的错误或将串行端口当前的数据状态送至输入缓冲区：

clearcommerror(hcomm，&dwerror，&cs)

函数参数定义如下：

hcomm：createfile()函数的返回值。

dwerror：返回错误信息代码。

cs：指向串行端口状态的结构变量。

(6) 从串行端口的输入缓冲区读出数据：

readfile(hcomm，inbuff，cs.cbinque，&nbytesread，null);函数参数定义如下：

hcomm：createfile()函数的返回值。

inbuff：指向用来存储数据的地址。

cs.cbinque：读取数据的字节数。

nbytesread：总的读取字节数。

null：如果不进行后台工作，串行端口设为null。

(7) 关闭串行端口：

closehandle(hcomm)

函数参数定义如下：

hcomm：createfile()函数的返回值。

4 plc通信数据帧介绍

计算机与欧姆龙plc通信时，按应答方式进行。由计算机发给plc一组ascii码字符数据，这一组数据成为命令块。plc收到命令块后经分析认为命令正常，则按照命令进行操作，将操作结果返回给计算机。plc返回给计算机的这一组数据称为响应块。若plc收到命令后经分析确认命令不正常，则返回给计算机错误命令块。计算机和plc通信时，欧姆龙plc是被动的，必须先由计算机给plc发出命令块，plc再给计算机发出响应块。命令块和响应块以帧(frame)为单位进行传送，一帧最多由131个字符组成。下面将欧姆龙plc命令帧与响应帧的组成结构介绍如下：

4.1 命令帧

命令帧组成结构如图1所示。

帧结构解析：

@：在起始处必须放置

节点号：有效值为00—31， 表示pc机最多可同32台plc通信

头代码：plc的命令代码

发送文本：pc机发送的命令参数

fcs(frame check sequence) ：帧检查顺序代码(帧校验码)

帧校验码是2位(bit) 十六进制数。它是由帧数据包含的所有字符的ascii码进行位异或运算的结果。

终止符：“*”号和回车符“cr”

举例如下：

读h区命令帧结构如图2所示。

4.2 响应帧

响应帧结构如图3所示。

帧结构解析：

@ ：返回命令头

节点号 ：有效值为00—31，返回数据的plc节点号

头代码 ：plc的命令代码

尾代码 ： 返回命令完成状态码

接收文本： 在有数据时返回的数据

fcs ：帧检查顺序代码

终止符：“*”号和回车符“cr”

举例如下：

读h区响应帧结构图4所示。

4.3 fcs(帧数据冗余校验码)的计算

为了降低串行通信的误码率，在接收和发送端都必须对数据进行校验，常用的方法是进行fcs校验。对帧数据进行冗余校验计算时，应对帧数据中各个字符的ascii码进行位异或运算，然后将结果转为2位十六进制字符。

5 c++builder api函数应用

5.1 通信主程序的设计架构

通信主程序的主要功能：实现计算机对plc的运行控制和状态监视，即构成一个闭环监控系统，程序设计架构如图5所示。

5.2 打开串信端口

(1) 打开通信端口，对端口进行初始化设置，工作流程如图6示。

(2) 打开通信端口程序源代码：

void__fastcall tform1：：button1click(tobject *sender)

{

char *comno;

dcb dcb;

string temp;

temp=“com”+inttostr(rdcom-》itemindex+1);

comno=temp.c_str() ;

hcomm=createfile(comno，generic_read|generic_write，

0，null，open_existing，1，0);

if(hcomm==invalid_handle_value)

{

messagebox(0，“打开通信端口错误，请检查端口是否被占用!!” ，“comm error”，mb_ok);

return;

}

getcommstate(hcomm，&dcb);

dcb.baudrate=cbr_9600;

dcb.bytesize =7;

dcb.parity =evenparity;

dcb.stopbits =onestopbit;

setcommstate(hcomm，&dcb);

if(!setcommstate(hcomm，&dcb))

{

messagebox(0，“通信端口设置错误!!!”，“set error”，mb_ok);

closehandle(hcomm);

return;

}

}

5.3 写plc内存数据

(1) 将计算机发出的命令写入plc，实现计算机对plc的控制功能。工作流程如图7示。

(2) 写plc内存函数程序源代码：

string tform1：：write(string address，string value)

{

unsigned long lrc，bs;

string temp;

char *senddata;

char inbuff[1024];

int ln，i=0;

string word，check;

dword nbytesread，dwevent，dwerror;

comstat cs;

word=“@00wd”+address+value;

if(hcomm==0)

{

messagebox(0，“串口未打开!!!”，“错误信息”，mb_ok);

return(0);

}

temp=outchecksum(word);

senddata=temp.c_str() ;

bs=strlen(senddata);

loop：

if(++i《=3)

{

writefile(hcomm，senddata，bs，&lrc，null);

sleep(100);

if(hcomm==invalid_handle_value) return(0);

clearcommerror(hcomm，&dwerror，&cs);

if(cs.cbinque》sizeof(inbuff))

{

purgecomm(hcomm，purge_rxclear);

return(0);

}

readfile(hcomm，inbuff，15，&nbytesread，null);

check=inbuff;

if(check.substring(6，2)!=“00”)

{

goto loop;

}

}

else

{

messagebox(0，“数据写错误”，“通信错误”，mb_ok);

}

}

5.4 读plc内存数据

(1)从plc中读取数据，监视plc的运行数据，工作流程如图8示。

(2) 读plc内存函数程序源代码：

string tform1：：read(string address，string value)

{

string readdata，readdata1，readdata2;

string temp;

unsigned long lrc，bs;

char *senddata;

int ln，i=0，len;

dword nbytesread，dwevent，dwerror;

comstat cs;

char inbuff[1024];

string word;

word=“@00rd”+address+value;

if(hcomm==0) return(0);

temp=outchecksum(word);

senddata=temp.c_str();

bs=temp.length();

loop：

if(++i《=3)

{

writefile(hcomm，senddata，bs，&lrc，null);

sleep(100);

if(hcomm==invalid_handle_value) return(0);

clearcommerror(hcomm，&dwerror，&cs);

if(cs.cbinque》sizeof(inbuff))

{

purgecomm(hcomm，purge_rxclear);

return(0);

}

cs.cbinque=4*strtoint(value)+11;

readfile(hcomm，inbuff，cs.cbinque，&nbytesread，null);

inbuff[cs.cbinque]=`\0`;

readdata =inbuff;

len=readdata.length();

if(len==0)

{

goto loop;

}

if(readdata.substring(6，2)!=“00”)

{

goto loop;

}

if(inchecksum(readdata)!=1)

{

goto loop;

}

}

else

{

messagebox(0，“读数据错误”，“通信错误”，mb_ok);

}

return(readdata);

}

6 结束语

本文围绕如何使用c++builder

api函数编写出符合计算机与欧姆龙plc串行通信协议的控制程序进行阐述，项目已经调试通过运行。