摘 要：介紹了一個使用Visual Basic的Socket控件與OMRON PLC之間的通信程序，并成功地應用在自動控制系統(tǒng)中，主要實現上位機與OMRON PLC之間的以太網通信，并對它們之間的通信協(xié)議作了描述，本文所介紹的通信程序的設計方法具有一定參考價值。 關鍵詞：可編程邏輯控制器;以太網;FINS;Winsock控件 　　在工業(yè)控制中，用PLC控制的工程在上/下位機通訊上一般采用RS-232/RS-485串口通訊，這種方法對于數據量較大，通訊距離較遠，實時性要求高的控制系統(tǒng)，很難滿足通訊需要。 　　近年來隨著計算機網絡技術的飛速發(fā)展,網絡化數控已經成為現代制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢, 控制系統(tǒng)正向虛擬化、網絡化、集成化、分布化和節(jié)點智能化的方向發(fā)展。[1]許多大型PLC廠商生產的PLC都配備了相應的以太網通信模塊，本文討論了OMRON PLC的以太網通信體系結構，并以CP1H PLC的ENT2l以太網模塊為例實現與計算機的通信。 1. Winsock網絡通信控件 　　Winsock控件是不可視控件，它提供了訪問TCP和UDP網絡服務非常簡便的途徑，使編程人員開發(fā)客戶/服務器應用程序時，不必了解TCP的細節(jié)或調用低級的Winsock API函數，只通過設置Winsock控件的屬性并調用其方法，就可直接連接到一臺遠程計算機進行，并可實現雙向數據交換。 　　WinSock主要支持兩種類型的套接字:①流式套接字（Stream Socket）也稱面向連接方式,該方式對應的是TCP協(xié)議,其傳輸特點是通信可靠性高,可以保證數據流的傳輸是可靠的、有序的、無重復的,可提供雙向的數據流,數據被看作字節(jié)流,無長度限制。②數據報套接字（Datagram Socket）又稱無連接方式,對應的是UDP協(xié)議,這種方式不提供數據傳輸的正確性、有序性和無重復性,因為它支持面向記錄的數據流。因此,傳輸的數據可能丟失和重復,并且接收順序混亂,報文長度是有限的。考慮到本系統(tǒng)對通信可靠性和正確性的要求很高,選用流式套接字方式?；贑lient/Server模式的流式套接字通訊過程如圖1所示。 [align=center] 圖1 流式套接字進程通訊過程時序圖[/align] 2.Ethernet網絡通信單元的設置 　　在組建網絡時，根據網絡類型的不同，網絡中的每個節(jié)點需要安裝相應的通信單元，PLC上需安裝Ethernet網絡通信模塊，例如0MR0N公司的CJ1W—ETN21以太網模塊。應用之前必需對網絡進行必要的設置，分為開關設置和CPU總線單元系統(tǒng)設置。 　　開關設置主要包括以下幾項內容：確定分配給CJ1W—ETN21單元的內存工作區(qū)（CIO區(qū)、DM區(qū)），該地址在CPU總線區(qū)，由UNIT No.開關確定ETN單元的單元號范圍為0～F;NODE No.旋轉開關設定兩組l6進制數作為ETN單元在網絡中的節(jié)點號，范圍為O1～7E;IP地址設置網絡號和主機節(jié)點號，由32位二進制數組成，分4段以十進制數表示。 　　CPU總線單元設置主要通過編程設備如CX—Programmer軟件或編程器對網絡單元進行模式、本地IP地址、子網掩碼、FINS端口號、FTP登錄名及口令和IP路由器表等項進行設定。若使用FINS/TCP協(xié)議，則還需在以太網單元設置中修改FINS/TCP項的部分參數，如：自動分配的FINS節(jié)點號、是否保持激活等項。 3.面向上位計算機的通信協(xié)議 　　如圖2所示，以太網的分層模型分為物理層（Physical Layer）、網際層（Internet Layer）、傳輸層（Transpot Layer）和應用層（Application Layer）。其中：傳輸層可使用無連接的UDP或需建立連接的TCP協(xié)議;應用層為FINS（Factory Interface Network Service）協(xié)議，FINS協(xié)議是由OMRON公司開發(fā)的用于工廠自動化控制網絡的指令響應系統(tǒng)。主要規(guī)定對PLC存儲空間的數據讀寫等操作方法。應用層使用FINS協(xié)議，傳輸層使用TCP協(xié)議的通信實現方法稱為FINS/TCP方法。 [align=center] 圖2 網絡的分層結構[/align] 　　FINS協(xié)議包含指令系統(tǒng)和響應系統(tǒng)，其命令幀格是由FINS報頭、指令代碼、響應代碼和正文等幾部分組成。從上位計算機發(fā)出的指令和響應必須符合下面幀的格式要求，并提供合適的FINS報頭信息。[3-4]FINS通信服務是通過FINS命令幀和它們對應的響應幀交換實現的。 　　FINS命令/響應幀格式如圖3所示。FINS/TCP header中規(guī)定了五種命令，用于客戶機（host computer）與服務器（PLC）之間通信：發(fā)送客戶機節(jié)點地址（node address）;（2）發(fā)送服務器節(jié)點地址（node address）;（3）發(fā)送Fins frame;（4）Fins frame發(fā)送出錯通知;（5）客戶機與服務器聯(lián)機確認。 [align=center] 圖3 FINS命令/響應幀格式[/align] 4.通信程序的具體實現 　　在新建VB工程后，需要執(zhí)行VB工具欄“工程/部件” 命令，將Winsock控件添加到工程中， 并命名為“WskClient”。程序采用TCP/IP協(xié)議進行通信，其主要屬性設定如下： 　　With WskClient 　　.Protocol = sckTCPProtocol ‘采用TCP/IP協(xié)議 　　.LocalPort = 9600 ‘本地計算機端口號 　　.RemoteHost = txtIP.Text ‘取得遠程PLC的IP地址 　　.RemotePort = txtPort.Text ‘遠程PLC端口號 　　.Bind 9600 ‘指定使用的本地端口 　　End With 　　初始化工作完成后向PLC提出連接請求，待PLC接受請求并發(fā)送應答信息后，客戶端程序依照各種幀格式建立好要發(fā)送的信息幀，就可以與PLC進行雙向的數據交流了。在這一過程中，可建立發(fā)送失敗后的重發(fā)機制，以增強通信的可靠性。 　　首先，建立并發(fā)送“握手信息”指令（20字節(jié)），指明客戶機節(jié)點號;當計算機接收到PLC返回幀（24字節(jié)）后，檢查PLC是否收到命令，并取得服務器和客戶機節(jié)點號。當計算機接收到PLC返回的數據時，會產生DataArrival事件，參數BytesTotal包含接收到的數據字節(jié)數。在DataArrival事件中，可以調用GetData方法接收數據。如果接收到Close事件，則用Close方法關閉連接。另外，可用Winsock的State屬性來反映當前TCP/IP的連接狀態(tài)。這里僅列舉主要程序如下： 　　‘向服務器請求連接 　　WskClient.Connect 　　TimeDelay 100 　　Do 　　DoEvents 　　Loop Until WskClient.state=sckConnected 　　‘建立并發(fā)送FINS命令幀 　　Private Sub SendData_Click（） 　　ReDim SendData （19） As Byte 　　SendData （0） = &H46‘FINS命令幀報頭的第1個字節(jié) 　　…… 　　WskClient.SendData SendData（） ‘發(fā)送FINS命令幀 　　End Sub 　　‘接收PLC響應幀，并分析數據 　　Private Sub WskClient_DataArrival（ByVal bytesTotal As Long） 　　Dim i As Integer 　　ReDim ArriveData（bytesTotal） As Byte 　　wsk.GetData ArriveData, vbArray + vbByte, bytesTotal 　　‘接收數據，保存在ArriveData數組中 　　For i = 0 To bytesTotal - 1 　　txtArData.Text = txtArData.Text & " " & ArriveData （i） 　　Next i 　　……‘其它數據處理 　　If ArriveData（7） <> 16 Then 　　MsgBox“接收信息丟失“ 　　ElseIf SendData（19）= ArriveData （bytesTotal-5） Then 　　MsgBox“節(jié)點地址錯誤“ 　　End If 　　End If 　　在接收信息后,當PLC收到傳輸過去的信息后,會將對應的命令反饋值傳回,這個事件程序內的程序將它顯示在文本框中,還可作進一步處理。主程序流程圖如圖4所示。 [align=center] 圖4 程序流程圖[/align] 　　若采用UDP協(xié)議，則通信的基本過程與TCP相同，只是不需要建立連接。此外,UDP應用程序可以是客戶機,也可以是服務器,而不必象TCP應用程序那樣必須分別建立客戶機程序和服務器程序。由于UDP在傳輸數據報前不用在客戶和服務器之間建立一個連接，且沒有超時重發(fā)等機制，故而傳輸速度很快。因此如果網絡中設備不是很多，且發(fā)送數據量不大時，可選擇耗費計算機“資源”更小的UDP協(xié)議進行通信。 5.結束語 　　采用Winsock控件實現的上位機以太網通信程序，已成功應用于數字小樣并條機監(jiān)控系統(tǒng)中，該法簡單實用,在不追加投資的情況下,實現車間設備的網絡數據實時監(jiān)控的功能，達到了理想的效果。而且以VB作為監(jiān)控軟件的開發(fā)平臺，軟件的二次開發(fā)不受限制，節(jié)約成本，并可根據需要隨時對程序進行升級。為實現對控制系統(tǒng)進行有效的信息管理與監(jiān)控，基于以太網的PLC控制系統(tǒng)必將有更為廣泛的應用，本文的論述對解決這類問題提供了一定參考價值。 參考文獻： 　　[1] 李炳宇蕭蘊詩 以太網在網絡控制系統(tǒng)中的應用與發(fā)展趨勢 微型機與應用 2002年第11期 35-37，56 　　[2] CJ1W —ETN21（100Base—TX）Ethemet Units Construction of Applications OPERATION MANUAL，OMRON，2003. 　　[3] SYSMAC cs/cJ Series Communications Commands REFERENCE MANUL，OMRON，2003.