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松下PC-link网络与PC通讯问题--解读松下未公开的PLC通讯协议




PC-link 网 络 与 PC 通 讯 问 题 --解 读 松 下 未 公 开 的 PLC 通 讯 协 议 解

随 着 计 算 机 信 息 技 术 、 传 感 器 技 术 和 PLC 通 讯 技 术 的 发 展 , 利 用 PLC 组 建 的 自 动 生 产线和智能生产监控系统,日益受到各个行业的产品生产工厂的青睐。本文所介绍 松

下 PLC 的 MEWNET 模 块 的 通 讯 方 式 , 采 用 了 RS232 与 PC- Link 形 式 结 合 的 方 式 : 上 位 PC 通 过 RS232 与 被 设 为 主 站 的 PLC 连 接 , 位 的 各 个 PLC 通 过 RS484 以 PC- Link 下 的 形 式 连 接 。 这 种 结 合 方 式 的 网 络 , 在 功 能 上 克 服 了 PC- Link 模 式 下 , 下 位 PLC 需 要共享有限的链接继电器和链接寄存器空间,没办法满足需要同时采集、交换和处 理 大 量 数 据 的 PLC 网 络 的 弊 端 ; 在 成 本 上 , 远 远 低 于 以 ET- LAN Unit 模 块 为 基 础 的 以 态 网 形 式 的 PLC 网 络 ; 而 且 该 网 络 模 式 的 上 位 机 可 在 LabVIEW 等 软 件 的 支 持 下 构 成 实 时 监 控 界 面 、下 载 数 据 到 PLC、到 处 报 表 等 功 能 。该 网 络 形 式 非 常 适 合 于 生 产 企 业建立监控系统,以实现在线半成本、成品的测试数据的统计和分析,提高产品质 量稳定性,为企业带来良好的经济效益。

目 前 , 各 大 品 牌 的 PLC 都 具 有 通 讯 功 能 , 如 松 下 PLC 的 FP2 系 列 , 可 通 过 多 种 方 式 组 成 PLC 网 络 , 其 中 较 为 常 用 的 网 路 形 式 是 PC-link 网 络 。 不 过 现 有 的 PLC 还 局限于逻辑控制与数据采集方面,其本身不具备数据分析能力,不能生产报表或创 建数据库。因此,对于一个完整的自动化生产系统,或者一个完整的工控网络来说, 上 位 组 态 可 以 说 是 必 不 可 少 的 。 而 要 实 现 上 位 机 PC 与 PLC 的 大 量 数 据 交 换 , 两 者 通 讯 问 题 是 不 可 回 避 的 。 文 主 要 以 松 下 FP2 系 列 PLC 的 MEWNET(Multi-wire Link Unit) 本 模 块 组 网 后 再 与 上 位 PC 实 时 通 讯 的 问 题 展 开 讨 论 。 松 下 FP2 系 列 PLC 支 持 多 种 组 网 方 式 , 除 松 下 公 司 内 部 通 讯 协 议 的 一 些 组 网 方 式 , 如 PC-link, C-net, S-Link 等 外 , 还 支 持 一 些 开 放 的 通 讯 方 式 , 如 RS232、 RS485、 Porfubus 以 及 以 太 网 等 。实 际 工 作 中 ,在 组 建 PLC 的 监 控 网 络 时 ,要 从 网 络 的 功 能 、 通讯速度、成本、编程量以及网络维护等因素加以考虑,可选择单一通讯方式组网, 也可采用多种通讯方式一起,组成能满足需求的网络。

要 实 现 一 台 PC 同 时 与 多 台 松 下 FP2 系 列 PLC 通 讯 , 以 太 网 是 最 为 简 单 可 靠 的 方 式 ,这 种 方 式 构 成 的 网 络 ,通 讯 速 度 较 高 ,可 以 达 到 2 M b p / S 的 数 据 量 ,实 时 性 较 强 、 数 据 量 较 大 , 是 一 种 较 佳 的 组 网 方 式 ; 然 而 这 种 方 式 中 , 每 个 PLC 都 需 增 加 上 一 个 ET- LAN Unit 模 块 , PC 机 需 求 的 以 太 网 接 口 也 以 相 同 数 量 增 加 。 现 市 场 上 的 ET-

LAN Unit 价 格 较 高 , 从 而 整 个 网 络 造 价 较 高 ; 对 一 些 数 据 实 时 性 需 求 不 那 么 高 的 场 合,这种方式无疑是一种浪费。

FP2 系 列 PLC 的 另 一 种 组 网 方 式

― ― PC-link 连 接 , 是 先 通 过

MEWNET(Multi-wire Link Unit)模 块 把 各 个 PLC 以 RS485 连 接 起 来 , 设 置 不 同 的 站

号(站号可在有限范围内,任意不重复地设置),然后再通过编程软件

FPwin- GR

给 每 个 站 号 分 配 链 接 数 据 寄 存 器 和 链 接 继 电 器 , 以 实 现 PLC 与 PLC 之 间 的 数 据 交 换 , PLC 间 的 数 据 交 换 速 度 可 达 500Kbs。 这 种 方 式 的 PLC 组 , 如 果 想 实 现 与 上 位 PC 机 的 通 讯 ,可 任 选 一 个 PLC 做 主 站( 主 站 站 号 可 在 设 置 范 围 内 任 意 设 置 ),将 主 站 的 PLC 的 编 程 口 或 com1 以 RS-232 与 PC 串 口 相 连 , 由 主 站 的 PLC 将 其 它 站 点 上 的 数 据 集 中 到 主 站 , 发 送 给 PC, 实 现 PC 与 PLC 组 之 间 的 数 据 交 换 , 速 度 可 以 达 115.2Kbp/s。 并 以 其 具 体 的 各 PLC 间 以 PC-link 连 接 后 再 通 过 RS232 与 PC 连 接 的 网 络 架 构 图 , PC-Link 即 与 RS232 组 合 的 方 式 构 成 的 监 控 网 络 , 如 图 1-1

图 1-1― ― PC 通 过 RS232 与 主 站 连 接 , 所 有 PLC 通 过 RS485 以 PC- Link 形 式 连 接

以 PC-Link 与 RS232 组 合 的 方 式 构 成 的 监 控 网 络 , 硬 件 上 降 低 了 网 络 的 成 本 。 从 但 P C - L i n k 组 网 形 式 下 ,各 个 P L C 站 点 需 要 共 享 链 接 数 据 寄 存 器 与 链 接 继 电 器 ,而 ―― 链 接 数 据 寄 存 器 总 量 只 有 128 个 ,因此,站点越多,每个站点能分配到的链接 链接数据寄存器与链接继电器的数量很有限 字 , 链 接 继 电 器 总 量 也 只 有 64 个 字

数据寄存器与链接继电器数量就越少。虽然在数据传输时可以用索引寄存器分时处 理数据,但大量数据会拥挤在主站,占用大量的主站的内存,从而大大降低通讯效 率 , 降 低 数 据 实 时 性 。 所 以 对 于 需 要 快 速 采 集 、 交 换 和 处 理 大 量 数 据 的 PLC 组 态 监 控系统,这种处理法显然是不能满足要求的。

对 于 需 要 快 速 采 集 、 交 换 和 处 理 大 量 数 据 的 PLC 组 态 监 控 系 统 来 说 , 要 想 利 用 这 种 低 成 本 的 PC- Link 与 RS232 组 合 的 方 式 , 实 现 PLC 监 控 , 必 须 解 决 数 据 量 的 处 理 问

题。

根 据 松 下 MEWNET 模 块 的 开 放 通 讯 协 议 《 松 下 MEWTOCOL 通 讯 协 议 》 , 可 以 轻 松 的 读 取 与 PC 连 接 的 以 PC- Link 形 式 连 接 的 各 个 PLC 上 的 数 据 , 括 直 接 通 过 RS232 包 与 PC 连 接 的 主 站 PLC 和 通 过 RS485 连 接 的 其 他 各 站 点 PLC。 通 讯 格 式 “ % 01#

RDD0000000026**” 表 示 读 取 站 点 “ 01” 上 的 数 据 寄 存 器 “ DT0” 到 “ DT26” 上 的 数 据 , 而 “ 01” 表 示 与 PC 相 连 接 的 PLC, 也 就 是 主 站 站 号 ( 注 意 : “ ” 为 “ carriage return” , 是 “ 回 车 ” 符 , 即 字 符 串 “ /r” ) 。 根 据 《 松 下 MEWTOCOL 通 讯 协 议 》 , 把 站 号 代 码 “ 01” 改 为 “ 02” , 即 可 以 读 写 站 点 “ 02” 上 的 数 据 , 但 实 际 读 取 的 结 果 是 没 有 任 何 信 息 返 回 。 再 尝 试 其 它 站 点 , 如 “ 03、 04、 05… … ” 结 果 是 相 同 的 。 也 就 是 说 , 通 过 PS232 只 能 读 取 PC-Link 中 与 PC 直 接 连 接 的 PLC 的 数 据 ( 该 PLC 在 此 处 被 设 为 01 站 ) , 并 不 能 读 取 PC-Link 网 络 中 , 通 过 RS485 连 接 的 各 站 点 PLC 的数据。

然 而 使 用 松 下 公 司 的 编 程 软 件 FPWIN-GR, 可 以 通 过 设 定 通 讯 站 点 , 轻 松 地 通 过 RS-232 读 取 PC-link 网 络 各 站 点 PLC 的 任 何 数 据 站 点 设 置 的 方 法 如 图 1-2.1 和 1-2.2: ― ― 包 括 RS484 连 接 的 各 PLC。

图 1-2.1

通 过 点 击 “ 通 讯 站 点 指 定 ” 后 就 出 现 如 图 1-3:

图 1-2.2

以 上 设 置 通 讯 站 号 的 方 法 , 可 以 轻 松 地 通 过 RS-232 读 取 PC-link 网 络 各 站 点 PLC 的 任 何 数 据 , 可 实 现 程 序 的 上 下 载 , 在 线 监 控 等 。 即 , 编 程 软 件 FPWIN-GR 通 过 编 程 口 以 RS-232 方 式 实 现 了 对 PC-Link 网 络 其 它 站 点 PLC 的 通 讯 。 也 就 是 说 , 存 在 一 种 协 议 , 可 以 使 PC 成 功 地 读 写 PC- Link 网 络 的 各 PLC 的 数 据 。 只 要 破 解 此 通 讯 协议,即可在编写组态监控系统时,使用该协议直接读取其它站点的数据,不需要 再把其它站点的数据发送给主站,也不需要对站点上的数据作任何处理,从而提高 了通讯速率,解决大量数据在主站拥挤,占用了主站大量的内存,数据实时性较差 等 问 题 。 然 而 《 松 下 MEWTOCOL 通 讯 协 议 》 对 此 并 没 有 作 任 何 说 明 , 所 以 , 要 解 决 该 通 讯 协 议 问 题 , 需 要 截 取 编 程 软 件 FPWIN-GR 在 运 行 “ 通 讯 站 号 指 定 ” , 成 功 读 取 其 他 站 点 PLC 时 , 与 PC 串 口 的 通 讯 数 据 , 进 行 分 析 。

为 了 了 解 FPWIN-GR 在 “ 通 讯 站 号 指 定 ” 时 串 口 数 据 流 , 可 以 使 用 串 口 通 讯 数 据 监 控 软 件 PORTMON.EXE, 通 过 以 下 操 作 截 取 : 第 一 步 , 运 行 PORTMON.EXE, 设 置 “ 与 PLC 通 讯 的 串 口 进 行 监 控 ” 的 各 项 参 数 ;第 二 步 ,运 行 FPWIN-GR,确 定 PC 与 PLC 能 正 常 通 讯 后 , 指 定 通 讯 站 点 ( 如 图 : 1-2.1, 1-2.2) ; 第 三 步 , 截 取 。 通 讯 数 据 监 控 软 件 截 取 的 界 面 如 图 1-3 所 示 。

图 1-3

在串口通讯数据截取界面上发现,在打开串口后,串口数据流有一串 “ %%EE#0C174.” 并 返 回 “ %EE$0C72” “ %EE#0C174.” 在 松 下 公 司 公 开 的 《 松 下 MEWTOCOL 通 讯 协 议 》 中 并 没 有 任 何 说 明 , 该 语 句 只 在 “ 通 讯 站 号 指 定 ” 设 置 时 才 会 出 现 。 为 了 验 证 “ %EE#0C174” 在 解 决 PC 读 取 除 主 站 外 的 其 他 PLC 时 , 为 有 效 的 通 讯 协 议 语 句 ,进 行 以 下 操 作 :一 ,关 闭 FPWIN-GR,并 关 闭 PC- Link 的 PLC 网 络 的 电 源 ; 二 , 重 新 上 电 , 运 行 串 口 调 试 助 手 , 发 送 “ % 01# RDD0000000026**/r” , 结 果 返 回 “ %01$RC021” ( 根 据 《 松 下 MEWTOCOL 协 议 》 , “ %01$RC021” 表 示 读 取 指 令 执 行 成 功 ) ; 三 , 发 送 “ %%EE#0C174” 返 回 “ %EE$0C72” ( 结 果 与 FPWIN-GR 指 定 通

讯 站 点 读 取 其 他 站 点 PLC 的 方 法 中 , 串 口 调 试 助 手 所 捕 捉 到 的 内 容 相 同 ) ; 四 , 利 用 串 口 调 试 助 手 发 送 “ % 02# WCSY0030**/r” 后 , 2# 的 PLC 的 Y0051 状 态 变 亮 , 即 对 2 站 Y0051 的 写 操 作 成 功 ; 五 , 再 读 取 “ 02” 站 点 其 它 数 据 寄 存 器 的 数 据 , 触 发 内 外 继 电 器 , 结 果 都 能 实 现 , 可 以 正 常 通 讯 ; 六 , 将 “ 02” 改 为 “ 03; 04; 05 等 ” , 分 别 读 取 其 它 站 点 的 数 据 , 结 果 都 能 一 一 实 现 正 常 通 讯 。 即 发 送 “ %%EE#0C174” 返 回 “ %EE$0C72” , 即 可 读 取 PC-Link 网 络 上 PLC 的 数 据 - - 不 但 可 读 取 通 过 RS232 直 接 与 PC 连 接 的 PLC, 而 且 还 可 读 取 PC- Link 中 , 其 他 站 点 PLC 的 数 据 。

即 , 结 论 1: 要 通 过 RS-232 直 接 读 取 PC-link 网 络 的 各 个 站 点 的 PLC 数 据 , 需 在 读 取 其 它 站 点 前 先 发 送 字 符 串 “ %%EE#0C174” , 并 正 常 返 回 “ %EE$0C72.” , 触

发 开 启 网 络 功 能 。。但 要 注 意 ,此 功 能 非 断 电 保 持 ,PLC 在 每 次 断 电 重 新 启 动 后 要 再 次发送此字符串,才能读写其它站点数据。

在 实 现 与 其 它 站 点 通 讯 后 , 发 送 “ % 01# RDD0000000026**/r” 读 取 主 站 上 的 数 据 ,结 果 返 回 错 误 代 码 “ % 0 1 ! 2 4 0 3 ” ,证 明 与 P C 相 连 的 站 点 — — “ 0 1 ” 站( 主 站 ), 不 能 再 以 “ % 01# RDD0000000026**/r” 的 格 式 读 取 数 据 。 此 时 断 开 PLC 电 源 , 再 重 新 启 动 PLC。 发 送 “ % 01# RDD0000000026**/r” 结 果 有 正 常 数 据 返 回 。 由 此 可 知 , 发 送 “ %EE$0C72” ,成 功 读 写 其 他 站 点 的 PLC,开 启 了 网 络 功 能 后 ,直 接 按 照《 松 下 MEWTOCOL 协 议 》 的 格 式 , 并 不 能 读 写 与 PC 通 过 RS232 相 连 的 站 号 为 01 的 PLC 的 站 号 , 站 号 “ 01” 失 效 。

为 了 解 决 这 个 问 题 , 再 次 运 行 串 口 数 据 监 控 软 件 PORTMON.EXE 与 FPWIN-GR, 如 图 1-2.1、 图 1-2.2, 将 “ 通 讯 站 指 定 ” 选 择 “ 01 站 点 ” 也 就 是 与 PC 连 接 的 PLC 站 号 , FPWIN-GR 会 出 现 如 图 1-4 的 警 告 信 息 :

图 1-4

警 告 信 息 显 示 此 时 与 PLC 通 讯 出 现 错 误 , 与 截 取 的 到 的 错 误 代 码 “ %01!2403” 一致,均表示为传输格式错误。将“通讯站点指定”指回“本站”实现正常通讯, 截 取 到 的 数 据 如 图 1-5

图 1-5

通 过 多 次 试 验 发 现 , 使 用 FPWIN-GR 读 写 本 站 PLC 数 据 时 , 出 现 的 通 讯 语 句 是 以 “ %EE#… … ” 开 头 的 , 并 不 是 《 松 下 MEWTOCOL 通 讯 协 议 》 中 陈 述 的 以 主 站 号 为 代 码 为 开 头 的 。 “ %01#… … ” 。

为 验 证 “ EE” 是 否 为 这 种 网 络 模 式 下 的 有 效 主 站 站 号 , 将 原 的 “ % 01# RDD0000000026**/r” 改 成 “ % EE# RDD0000000026**/r” 尝 试 读 取 主 站 站 点 数 据 , 结 果 为 正 常 返 回 数 据 , 也 就 说 可 以 读 取 源 站 数 据 , 再 将 “ % EE# RDD0000000026**/r” 改 为 “ % 02# RDD0000000026**/r” 也 可 以 读 取 “ 02” 站 点 数 据 , 将 “ 02” 改 为 “ 03; 04; 05 等 , 分 别 读 取 其 它 站 点 的 数 据 , 结 果 都 能 一 一 实 现 正常通讯。 通 过 进 一 步 的 实 验 验 证 , 无 论 是 01 站 , 还 是 02、 03 站 直 接 通 过 RS232

与 PC 连 接 , 在 该 网 络 形 式 下 , 需 要 将 源 站 站 号 改 为 “ EE” , 才 可 以 实 现 与 PC 的 通 讯。由此可得以下结论,

结 论 2: 在 发 送 “ %EE#0C174” , 启 用 了 网 络 通 讯 功 能 后 , 不 能 再 用 主 站 站 号 作 读 写 操 作 的 站 号 代 码 , 如 “ %01#… … ” 读 写 主 站 数 据 , 要 以 “ %EE#… … ” 代 替 主 站 站 号 , 才 能 实 现 与 其 通 讯 。 经 过 试 验 还 发 现 , 在 开 启 网 络 功 能 后 , 只 要 将 与 PC 通 过 R S 2 3 2 连 接 的 P L C 的 站 号 设 为 E E ,无 论 该 站 是 原 来 的 0 2 、0 3 还 是 0 4 站 , P C 都 可 直 接 读 写 该 PLC。 即 图 1- 1 所 示 的 PLC 网 络 中 , 需 要 输 入 指 令 “ %EE#0C174” , PC 才 可 以 直 接 读 写 除 本 站 外 的 P L C ,而 本 站 的 P L C 在 开 启 网 络 功 能 后 ,需 要 将 本 站 站 号 设 为 EE, 才 可 以 继 续 读 写 本 站 。

综 合 了 以 上 试 验 结 果 , 以 松 下 FP2 系 列 PLC 的 MEWNET(Multi-wire Link Unit) 模 块 组 网 的 PLC 监 控 网 络 , 需 要 用 “ %EE#0C174” 语 句 开 启 网 络 通 讯 功 能 , 以 读 取

主 站 之 外 的 PLC 数 据 , 而 主 站 PLC 的 站 号 , 在 开 启 网 络 通 讯 功 能 后 , 需 要 将 主 板 站

号 设 为 EE, 才 可 以 再 次 对 主 站 PLC 读 写 , 以 便 实 现 对 整 个 网 络 的 PLC 的 数 据 的 读 写 等操作。 该 网 络 可 以 通 过 VB、 VC、 Labview 等 编 程 软 件 通 讯 程 序 的 支 持 , 实 现 与 的 PLC 的 通 讯 。 再 与 其 它 成 熟 的 组 态 软 件 组 成 二 次 开 发 , 便 可 实 现

PC-link 形 式 的

功能强大的组态监控系统,该类系统可实现实时监控界面、快速采集、交换和处理 大 量 数 据 、下 载 数 据 到 PLC、导 出 报 表 等 功 能 ,而 且 硬 件 成 本 较 ,适 合 于 生 产 企 业 建 立监控系统,以实现在线半成品、成品的测试数据的统计和分析,提高产品质量稳 定性,为企业带来良好的经济效益。


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