基于VB的计算机与三菱PLC串行通信编程

  基于VB的计算机与三菱PLC串行通信编程

摘要：随着工业自动化控制技术的不断发展，可编程逻辑控制器(PLC)与上位机之间通讯的应用越来越广泛。在PLC与上位机组成的集散控制系统中，PLC作为下位机完成现场各种信号和数据的采集、运算和完成对系统的底层控制，上位机则可提供人机交互界面，实现数据的处理以及现场数据的实时显示等监视和远程控制等功能。上位PC机具有强大的图形显示，数据处理，支持串行通信的优势，下位PLC具有提供实时采集数据并将数据上传至上位PC的功能。运用VB编制操作界面和通信功能，完成PLC与PC机串行通讯。本文介绍了Windows环境下串行通信的编程技术，在Windows环境下用VB6.0语言编写串行通信程序，实现了PC机与三菱PLC 之间的串行通信，并提出了在实际应用中提高串行通信性能的方法。

关键词：VB； 串行通信 ；PC机 ；可编程控制器 

The VB computer and the PLC serial communication programming based on Mitsubishi

Abstract:With the continuous development of industrial automation control technology, the programmable logic controller (PLC) is applied more communication between host computer and more widely. Distributed control system in PLC and PC, PLC as the lower computer to complete the acquisition, and operation field signal and data control to the bottom layer of the system, the PC may provide the man-machine interface, realize the data processing and real-time display of field data monitoring and remote control functions. PC has powerful graphic display, data processing, serial communication, the PLC to provide a real-time data acquisition and upload the data to the PC function. Compiled by VB interface and communication function, PLC and PC serial communication. This paper introduces the programming technology of serial communication under the environment of Windows, using VB6.0 language serial communication program in Windows environment, realize the serial communication between PC and Mitsubishi PLC, and presents a method of serial communication performance improvement in practical application.

Keywords: VB; serial communication; PC; programming; programmable controller

1、应用Visual Basic（简称VB）编程实现计算机与三菱PLC的串行通信，能够在计算机上控制PLC输出继电器（例如：Y0、Y1）的通断实现电机正反转控制，任务主要包括：VB程序设计与PLC程序编制等。

2、毕业设计（论文）思想内容健康，观点明确，应按科研论文体例撰写。

3、毕业设计（论文）论据充实，数据可靠，对所论述的问题有归纳总结，有分析建议，有个人观点和见解。

4、摘要能概括毕业设计（论文）的主要内容和观点。

5、行文条理清楚、重点突出，语言准确、简练、流畅，字迹工整。

6、毕业设计论文字数建议在15000字左右。

一、选题简介、意义

    近年来,随着大规模集成电路的发展,可编程控制器得到了迅速的发展,并广泛应用于各种领域中。由于可编程控制器具有自身的通讯端口和通信协议，这就使得工业现场的实时监控和控制成为可能。所以在实际的运用中，常常采用PLC作为下位控制机实现整个过程的自动控制。而微机在数据处理及人机界面方面有得天独厚的优势，因此采用微机为上位机来进行数据的显示、控制参数的修改及过程的控制，这样就不得不解决上位管理机与下位控制机之间的通讯问题。PLC直接与现场控制层的检测仪器仪表设备连接，是底层控制网络的组成部分，是工厂自动化系统的基石，因此实现与监控层计算机的通信对系统的优化运行有重要意义。基于VB的PC机与 PLC通信就解决了相应的问题。

     由于串行通讯具有线路简单、应用灵活、可靠性高等优点，并且普通微机上均都带有串口，便于实现，所以微机与PLC之间常采用串行异步通讯。VC具有面向对象的设计方法、简单方便的串行通讯和实用性强等优点，无需借用其他语言就可以开发出优秀的控制系统通讯软件。本文重点就是研究在windows环境下如何利用VB来实现PC机与PLC之间的串行通讯[1]。

串行通信是目前计算机与其他设备之间重要的通信手段之一，本课题研究的主要目的是：利用串行通信实现了上位机对一台及多台PLC的实时监控，传送数据准确，设计完美的人机界面实现人性化操作。在新的时代，PLC会有更大的发展，产品的品种会更丰富、规格更齐全，通过完美的人机界面、完备的通信设备、成熟的现场总线通信能力会更好地适应各种工业控制场合的需求，PLC作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在我国发电厂的电气自动化建设中发挥越来越大的作用。

在工业生产中，人们常常面临着数据采集与管理。作为工厂自动化的三大支柱可编程控制器 PLC（Programmable Logic Controller），由于其安全可靠，广泛的用于数据采集与控制。生产过程中，要监视PLC内部的数据与运行状况，选用市场上的人机界面或组态软件，虽然功能丰富，但大都价格昂贵，在一些中小规模的生产场合，人们希望能自己用高级语言开发一个简易实用的通信程序。使用Visual Basic 6.0，开发串行通信程序时，有两种方法，一种是用Windows API函数，另一种是用VB支持的通信控件 MSCOMM。以下介绍使用通信控件方式实现通讯

二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）

    随着工业自动化控制技术的不断发展，可编程逻辑控制器(PLC)与上位机之间通讯的应用越来越广泛。在PLC与上位机组成的集散控制系统中，PLC作为下位机完成现场各种信号和数据的采集、运算和完成对系统的底层控制，上位机则可提供人机交互界面，实现数据的处理以及现场数据的实时显示等监视和远程控制等功能。为实现面向产品全生命周期的数字化远程服务经营理念的制造装备的远程监测、诊断与维护技术，随着移动通讯市场的迅速扩大，GSM 无线数字蜂窝通讯网络在我国得到了高速的发展，不但拥有较高的覆盖率，而且相继开放了SMS(短消息)、FAX(传真)、DATA(数据)等业务，为选择高效、廉价的数据传输提供了新的思路。各种组态软件，如：iFix、MCGS、组态王等虽然可以实现PLC的远程监控，但不能实现PLC Modbus通讯协议与GSM模块的通讯协议的转换。本文就是基于这点考虑，运用VB编制操作界面和通信功能，完成台达PLC与PC机串行通讯，这是实现GSM模块与PLC通讯的关键技术所在。

1、课题主要内容         

  （1）系统构成：研究PC机与FN2X PLC的通信方式的实现。  

  （2）串行通信  随着科技的发展，RS-232串行通信设备硬件开发实现了集成化、简单化，且使用方便，因而应用越来越广泛。另外，同属串行通信的RS-485网络也被大量应用在工业环境中，而长距离、抗噪声的优点也使其得到了迅速发展。 

 RS-232协议是控制中经常用到的计算机串口协议，基于物理层，直接与硬件打交道。而VB提供了通信控件，简单易用，使其在开发可视环境下的监控系统时具有独特的优势。

    2.1 RS-232串行通信  RS-232串行通信端口是每台计算机上的必要配备，通常有COM1和COM2两个端口。目前RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口，被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。RS-232采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯。但工业环境通常会有噪声干扰传输线路，在用RS-232串行通信进行传输时经常会受到外界的电气干扰而使信号发生错误。为了解决上述问题，RS-485串行通信方式应运而生了。

    2.2 RS-485串行通信  RS-485是一种多发送器的电路标准，允许双导线上一个发送器驱动32个负载设备。负载设备可以是被动发送器、接收器或收发器（发送器和接收器的组合）。RS-485电路允许共用电话线通讯。电路结构是在平衡连接电缆两端有终端电阻，在平衡电缆上挂发送器、接收器、组合收发器。RS-485标准没有规定在何时控制发送器发送获接收机接收数据的规则。MPI接口就是一个RS-485串行通信接口。 

  （3）数据处理与HMI：上位机对实时数据的存储、处理及建立人机界面。 

  （4）接口选择，通讯方式的确定。

2、课题主要要求  

  （1）确定通信硬件连接，通信方式。 

  （2）研究通信协议主、从机的通信协议、通信格式并用VB来实现。

  （3）研究数据处理与HMI：上位机对实时数据的存储、处理及建立人机界面。

  （4）撰写毕业设计说明书，完成全部研究工作和毕业论文。

3、预期目标

   在VB的计算机上通过VB的程序来控制PLC程序的电机的正反转，首先在VB的编程软件上边出一个控制PLC的程序，并在VB上做出其控制的动画画面，例如控制电机的软件开关“正转”“反转”“停止”等。然后再编写出PLC控制电机正反转的程序。然后在通过VB与PLC串行通信的方法将其完成。

4、研究方法、步骤和措施  

   1、查阅资料，翻译英文资料  查找设计所需的资料，资料的内容要有深度，要具有参考意义。

   2、熟练掌握设计所需的内容  复习以前所学设计有关的专业知识，并熟练的运用到设计中去。还要学习一些设计中所用到的其它方面的知识，如：PLC编程、VB语言、PLC通信等。  

   3、设计内容

   （1）研究PC机与FN2X PLC的通信方式的实现； 

   （2）通信协议主、从机的通信协议、通信格式；  

   （3）数据处理与HMI：上位机对实时数据的存储、处理及建立人机界面。

   4、具体设计步骤  

   （1）查找资料，了解PLC的通信方法； 

   （2）确定PC机与FN2X PLC的通信方式； 

   （3）了解和掌握通信协议并学会编程实现； 

   （4）设计数据处理及存储；

   （5）设计人机界面；

   （6）整理仿真分析所得数据，得出结论，为优化提供参考。

目录

第一章 绪论 8

1.1  VB的发展 8

1.2  VB特点 8

1.3 PLC的发展 9

1.4  PLC的功能特点 10

1.5  PLC的应用领域 11

1.6 VB与PLC 12

第二章 FX 系列 PLC 的通讯协议 14

2.1  FX 系列 PLC 的通讯协议 14

2.2三菱FX系列PLC编程口通信协议总览 15

第三章 串口的相关知识 17

3.1  串行通信的概念 17

3.2  常见的串口通信规约 17

3.3  RS总线 18

第四章 硬件及选型 19

4.1硬件与选型 19

4.2硬件的连接 20

第五章 串行通信 21

5.1 串行通信的分类 21

      5.1.1 同步通信 21

  5.1.2  异步通信 21

5.2 几种流行的串行通信协议 21

5.3 通信方法 22

5.4 FX 系列 PLC 的通讯协议 23

第六章  PLC控制电机正反转设 24

6.1  PLC的基本结构 24

6.2  PLC控制接线图 25

6.3  PLC控制程序 26

第七章 VB在通信控制中的使用 27

7.1 PC机的控制界面 27

7.2  VB程序的编写 28

结论 30

致谢 31

参考文献

1.范逸之.廖锦棋 Visual Basic串口通信技术与典型实例 2006-12

2.李长林.Visual Basic串口通信技术与典型实例[M]. 北京:清华大学出版社,2006  

3.范逸之.Visual Basic 与RS232串行通信控制.  北京:中国青年出版社, 2000   

4.郭逸之.FX系列PLC的链接通信及VB图形监控 北京航空航天大学出版社  2008-06-01

5.龚沛曾.Visual Basic 6.0程序设计教程.北京高等教育出版社. 2001

6.于庆广.可编程控制器原理及系统设计.北京。清华大学出版社.2004

7.周轩峰.Visual Basic 6.0使用编程设计 

8.刘圣才.李春葆.Visual Basic程序设计导学 清华大学出版社.2002年1月

9.范逸之，陈立元. Visual Basic与RS-232串行通信控制（最新版）清华大学出版社.2002.6

10.郑晟，巩建平，张学.现代可编程控制器原理与应用 科学出版社.2002年5月