松下PC-link網絡與PC通訊問題--解讀松下未公開的PLC通訊協議
| 摘要 隨著計算機信息技術阳距、傳感器技術和PLC通訊技術的發(fā)展逾雄，利用PLC組建的自動生產線和智能生產監(jiān)控系統，日益受到各個行業(yè)的產品生產工廠的青睞品追。本文所介紹松下PLC 的MEWNET模塊的通訊方式玄括，采用了RS232與PC－Link形式結合的方式：上位PC通過RS232與被設為主站的PLC連接，下位的各個PLC通過RS484以PC－Link的形式連接肉瓦。這種結合方式的網絡遭京，在功能上克服了PC－Link模式下，下位PLC需要共享有限的鏈接繼電器和鏈接寄存器空間泞莉，沒辦法滿足需要同時采集哪雕、交換和處理大量數據的PLC網絡的弊端船殉；在成本上，遠遠低于以ET－LAN Unit模塊為基礎的以態(tài)網形式的PLC網絡斯嚎；而且該網絡模式的上位機可在LabVIEW等軟件的支持下構成實時監(jiān)控界面利虫、下載數據到PLC、到處報表等功能返雷。該網絡形式非常適合于生產企業(yè)建立監(jiān)控系統舔远，以實現在線半成本、成品的測試數據的統計和分析阎员，提高產品質量穩(wěn)定性陌贾，為企業(yè)帶來良好的經濟效益。 關鍵字： PLC監(jiān)控 監(jiān)控網絡 PC－Link 目前轻江，各大品牌的PLC都具有通訊功能现辑，如松下PLC的FP2系列，可通過多種方式組成PLC網絡挤帕，其中較為常用的網路形式是PC-link網絡扳耘。不過現有的PLC還局限于邏輯控制與數據采集方面，其本身不具備數據分析能力贤泥，不能生產報表或創(chuàng)建數據庫液茧。因此，對于一個完整的自動化生產系統练缴，或者一個完整的工控網絡來說缚庐，上位組態(tài)可以說是必不可少的。而要實現上位機PC與PLC的大量數據交換霎挟，兩者通訊問題是不可回避的窝剖。本文主要以松下FP2系列PLC的MEWNET(Multi-wire Link Unit)模塊組網后再與上位PC實時通訊的問題展開討論。 松下FP2系列PLC 支持多種組網方式酥夭，除松下公司內部通訊協議的一些組網方式赐纱，如PC-link，C-net熬北，S-Link等外疙描，還支持一些開放的通訊方式，如RS232讶隐、RS485起胰、Porfubus以及以太網等。實際工作中巫延，在組建PLC的監(jiān)控網絡時效五，要從網絡的功能、通訊速度炉峰、成本火俄、編程量以及網絡維護等因素加以考慮犯建，可選擇單一通訊方式組網该捎，也可采用多種通訊方式一起娇歹，組成能滿足需求的網絡。 要實現一臺PC同時與多臺松下FP2系列PLC通訊枝扭，以太網是最為簡單可靠的方式劣屑，這種方式構成的網絡，通訊速度較高孵钱，可以達到2Mbp/S的數據量涮凡，實時性較強、數據量較大昏滔，是一種較佳的組網方式肤侍；然而這種方式中，每個PLC都需增加上一個ET－LAN Unit模塊挫肆， PC機需求的以太網接口也以相同數量增加∨担現市場上的ET－LAN Unit價格較高，從而整個網絡造價較高料离；對一些數據實時性需求不那么高的場合辈净，這種方式無疑是一種浪費。 FP2系列PLC的另一種組網方式 ―― PC-link連接袁串，是先通過MEWNET(Multi-wire Link Unit)模塊把各個PLC以RS485連接起來概而，設置不同的站號（站號可在有限范圍內，任意不重復地設置）囱修，然后再通過編程軟件 FPwin－GR給每個站號分配鏈接數據寄存器和鏈接繼電器赎瑰，以實現PLC與PLC之間的數據交換，PLC間的數據交換速度可達500Kbs破镰。這種方式的PLC組餐曼，如果想實現與上位PC機的通訊，可任選一個PLC做主站（主站站號可在設置范圍內任意設置）啤咽，將主站的PLC的編程口或com1以RS-232與PC串口相連晋辆，由主站的PLC將其它站點上的數據集中到主站，并發(fā)送給PC宇整，以實現PC與PLC組之間的數據交換瓶佳，其速度可以達115.2Kbp/s。具體的各PLC間以PC-link連接后再通過RS232與PC連接的網絡架構圖鳞青，即PC-Link 與RS232組合的方式構成的監(jiān)控網絡霸饲，如圖1-1 圖1-1――PC通過RS232與主站連接，所有PLC通過RS485以PC－Link形式連接 以PC-Link 與RS232組合的方式構成的監(jiān)控網絡键先，從硬件上降低了網絡的成本置芋。但 PC-Link 組網形式下紊竹，各個PLC站點需要共享鏈接數據寄存器與鏈接繼電器，而鏈接數據寄存器與鏈接繼電器的數量很有限 ―― 鏈接數據寄存器總量只有128個字栋湃，鏈接繼電器總量也只有64個字 壹会，因此，站點越多铲桑，每個站點能分配到的鏈接數據寄存器與鏈接繼電器數量就越少及键。雖然在數據傳輸時可以用索引寄存器分時處理數據，但大量數據會擁擠在主站掺薪，占用大量的主站的內存胸胚，從而大大降低通訊效率，降低數據實時性啤邑。所以對于需要快速采集垫嚣、交換和處理大量數據的PLC組態(tài)監(jiān)控系統，這種處理法顯然是不能滿足要求的津函。 對于需要快速采集肖粮、交換和處理大量數據的PLC組態(tài)監(jiān)控系統來說，要想利用這種低成本的PC－Link與RS232組合的方式球散，實現PLC監(jiān)控尿赚，必須解決數據量的處理問題。 根據松下MEWNET模塊的開放通訊協議《松下MEWTOCOL通訊協議》蕉堰，可以輕松的讀取與PC連接的以PC- Link 形式連接的各個PLC上的數據凌净，包括直接通過RS232與PC連接的主站PLC和通過RS485連接的其他各站點PLC。 通訊格式“％01＃RDD0000000026** 然而使用松下公司的編程軟件FPWIN-GR院颜，可以通過設定通訊站點，輕松地通過RS-232讀取PC-link 網絡各站點PLC的任何數據 ――包括RS484連接的各PLC毛龟。站點設置的方法如圖1-2.1和1-2.2： 圖1-2.1 通過點擊“通訊站點指定”后就出現如圖1-3： 圖1-2.2 以上設置通訊站號的方法驳墓，可以輕松地通過RS-232讀取PC-link 網絡各站點PLC的任何數據，可實現程序的上下載攀驶，在線監(jiān)控等逮赋。即，編程軟件FPWIN-GR通過編程口以RS-232方式實現了對PC-Link網絡其它站點PLC的通訊镰对。也就是說，存在一種協議墨叛，可以使PC成功地讀寫PC－Link網絡的各PLC的數據止毕。只要破解此通訊協議，即可在編寫組態(tài)監(jiān)控系統時漠趁，使用該協議直接讀取其它站點的數據扁凛，不需要再把其它站點的數據發(fā)送給主站，也不需要對站點上的數據作任何處理闯传，從而提高了通訊速率谨朝，解決大量數據在主站擁擠，占用了主站大量的內存甥绿，數據實時性較差等問題字币。然而《松下MEWTOCOL通訊協議》對此并沒有作任何說明，所以共缕，要解決該通訊協議問題洗出，需要截取編程軟件FPWIN-GR在運行“通訊站號指定”，成功讀取其他站點PLC時图谷，與PC串口的通訊數據翩活，進行分析。 為了了解FPWIN-GR在“通訊站號指定”時串口數據流便贵，可以使用串口通訊數據監(jiān)控軟件PORTMON.EXE倒恭，通過以下操作截取：第一步遂辐，運行PORTMON.EXE棠岭，設置“與PLC通訊的串口進行監(jiān)控”的各項參數；第二步式涝，運行FPWIN-GR僧逞，確定PC與PLC能正常通訊后，指定通訊站點（如圖：1-2.1图汪，1-2.2）杏蟋；第三步驳芙，截取。通訊數據監(jiān)控軟件截取的界面如圖1-3所示震崎。 圖1-3 在串口通訊數據截取界面上發(fā)現掰闯，在打開串口后，串口數據流有一串“%%EE#0C174.”并返回“%EE$0C72”“%EE#0C174.”在松下公司公開的《松下MEWTOCOL通訊協議》中并沒有任何說明汉锡，該語句只在“通訊站號指定”設置時才會出現的钞。為了驗證“%EE#0C174”在解決PC讀取除主站外的其他PLC時，為有效的通訊協議語句扰肌，進行以下操作：一抛寝，關閉FPWIN-GR，并關閉PC－Link的PLC網絡的電源曙旭；二盗舰，重新上電，運行串口調試助手桂躏，發(fā)送“％01＃RDD0000000026**\r”钻趋，結果返回“%01$RC021”（根據《松下MEWTOCOL協議》，“%01$RC021”表示讀取指令執(zhí)行成功）剂习；三蛮位，發(fā)送“%%EE#0C174” 返回“%EE$0C72”（結果與FPWIN-GR指定通訊站點讀取其他站點PLC的方法中，串口調試助手所捕捉到的內容相同）鳞绕；四失仁，利用串口調試助手發(fā)送“％02＃WCSY0030**\r”后，2＃的PLC的Y0051狀態(tài)變亮猾昆，即對2站Y0051的寫操作成功陶因；五，再讀取“02”站點其它數據寄存器的數據帅珍，觸發(fā)內外繼電器忠牛，結果都能實現，可以正常通訊司报；六克鼠，將“02”改為“03；04偎洋；05等”滚尼，分別讀取其它站點的數據，結果都能一一實現正常通訊睁奶。即發(fā)送“%%EE#0C174”返回“%EE$0C72”鉴吕，即可讀取PC-Link網絡上PLC的數據－－不但可讀取通過RS232直接與PC連接的PLC，而且還可讀取PC－Link中，其他站點PLC的數據捌唾。 即汪仰，結論1：要通過RS-232直接讀取PC-link網絡的各個站點的PLC數據，需在讀取其它站點前先發(fā)送字符串“%%EE#0C174 在實現與其它站點通訊后，發(fā)送“％01＃RDD0000000026**\r”讀取主站上的數據褒墨，結果返回錯誤代碼“%01!2403”炫刷，證明與PC相連的站點——“01”站（主站），不能再以“％01＃RDD0000000026**\r”的格式讀取數據郁妈。此時斷開PLC電源，再重新啟動PLC绍申。發(fā)送“％01＃RDD0000000026**\r”結果有正常數據返回噩咪。由此可知，發(fā)送“%EE$0C72”极阅，成功讀寫其他站點的PLC胃碾，開啟了網絡功能后，直接按照《松下MEWTOCOL協議》的格式蛹鼎，并不能讀寫與PC通過RS232相連的站號為01的PLC的站號样京，站號“01”失效。 為了解決這個問題列充，再次運行串口數據監(jiān)控軟件PORTMON.EXE與FPWIN-GR品痕，如圖1-2.1、圖1-2.2频咨，將“通訊站指定”選擇“01站點”也就是與PC連接的PLC站號府贰，FPWIN-GR會出現如圖1-4的警告信息： 圖1-4 警告信息顯示此時與PLC通訊出現錯誤，與截取的到的錯誤代碼“%01!2403”一致埃账，均表示為傳輸格式錯誤窑岖。將“通訊站點指定”指回“本站”實現正常通訊，截取到的數據如圖1-5 圖1-5 通過多次試驗發(fā)現唱棍，使用FPWIN-GR讀寫本站PLC數據時匹惊，出現的通訊語句是以“%EE#……”開頭的，并不是《松下MEWTOCOL通訊協議》中陳述的以主站號為代碼為開頭的×莘蓿“%01#……”澈灼。 為驗證“EE”是否為這種網絡模式下的有效主站站號，將原的“％01＃RDD0000000026**\r”改成“％EE＃RDD0000000026**\r”嘗試讀取主站站點數據侄非，結果為正常返回數據蕉汪，也就說可以讀取源站數據，再將“％EE＃RDD0000000026**\r”改為“％02＃RDD0000000026**\r”也可以讀取“02”站點數據逞怨，將“02”改為“03者疤；04；05等叠赦，分別讀取其它站點的數據驹马，結果都能一一實現正常通訊。 通過進一步的實驗驗證除秀，無論是01站糯累，還是02、03站直接通過RS232與PC連接册踩，在該網絡形式下泳姐，需要將源站站號改為“EE”，才可以實現與PC的通訊囤檐。由此可得以下結論门烧， 結論2：在發(fā)送“%EE#0C174 綜合了以上試驗結果，以松下FP2系列PLC的MEWNET(Multi-wire Link Unit)模塊組網的PLC監(jiān)控網絡，需要用 “%EE#0C174 5. 參考資料： 1) 《松下MEWTOCOL通訊協議》 2) 《FP2和FP2SH硬件手冊》 3) 《FP2串口數據單元硬件手冊》 4) 《FP2計算機通訊模塊硬件手冊》 |
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