基于VC的PLC数据采集管理系统

摘 要：介绍基于VC++的工控机与多台OMRON CJIG-H PLC组成的数据采集管理系统的实现。用RS 485连接上位机与现场10台PLC，在上位机中建立数据库和安装数据采集管理软件，通过总线将各台PLC的数据采集到上位机的数据库中统一管理。采用VC设计上位机界面、通信程序和作为数据库管理的前台开发语言；后台数据库软件采用SQL Server2000；上位机与PLC之间采用OMRON的Host Link通信协议。将SQL Server 2000与PLC结合起来，弥补了PLC存储、管理大量数据能力不足的缺陷。通过此系统，用户可方便地在上位机中存储、查看和打印下位机(PLC)中的信息，监视PLC的工作状态。现场的运行结果显示该系统使用方便，性能可靠。
关键词：上位机；OMRON PLC；VC6.O；数据采集；通信

0 引 言
    PLC具有可靠性高，系统设计灵活，编程简单，易于安装，抗干扰能力强等优点，但单独的PLC不能提供良好的人机界面和数据处理能力。在实际应用中，往往需要将一组PLC的数据存储、显示和打印出来并对PLC进行实时的监控，应用工业监控组态软件可以解决此类问题。当系统不是很大时，也可以采用VC等工具自己开发出上位机监控通信软件，相对于专业监控组态软件，它具有灵活、小巧、成本低等优点。正是基于现场的应用实际，使用VC开发出了一套满足现场需要的数据采集管理软件系统。

l 现场需求描述
    车间有10台单独的试验台(由OMRON CJlG-HPLC和触摸屏组成)，负责检验4种类型制动阀产品的性能参数，并存入各自的DM，EM存储区中，现要求用一台工控机将各台PLC内的数据采集进去，实现产品信息的集中管理，可以灵活地查询、修改、添加、导出所有的产品信息，并能打印出各种指定格式的产品记录单和汇总单；同时需要对PLC工作状态进行监视。

2 系统的硬件构成
    该系统的硬件由1台上位机(工控机)，11个RS 232/RS 485转换模块(该系统选用1个FS-485G模块(需外接电源)连接工控机，10个UT-201型连接PLC)，10根CJIG-H自由口到RS 232的转换电缆(该系统选用FS-CN26)，10台CJIG-H PL及若干双绞线组成，其示意图如图1所示。

3 上位机软件的实现
3.1 通信部分的实现
3.1.1 功能描述
    自动将现场10台试验台的紧急阀和主阀信息采集存人数据库；较实时地监视工控机与各试验台的通信状态和通信内容；并可设置COM口；配置待通信的试验台；编排试验员姓名与其编号的对应序列。通信部分的运行界面如图2所示。
3.1.2 上位机与PLC之间的通信协议
    该系统采用Host Link通信协议，上位机与PLC组成1：N的Host Link通信系统。Host Link采用总线式通信方式，通信的主动权在上位机一方，上位机启动通信；首先向PLC发出FINS命令，PLC收到后会自动识别并加以执行，然后将执行结果返回上位机，上位机以帧的形式发送命令(命令码)，PLC也以帧的形式回送执行结果(响应码)。在通信时，PLC与上位机的通信参数(如节点地址、通信波特率、数据格式)应设为一致。上位机的通信设置在对应的VC编写的程序中进行，PLC的通信设置在其对应的系统设定区进行。FINS命令具体格式可在OMRON CJCS通信手册中查找。
3．1．3 上位机的通信编程
    上位机通过串口与PLC相连，故使用VC的串口通信控件 MSComm，完成对串口的读写工作。在使用Mscomm控件进行读写前，必须先初始化该控件的一些属性，串口初始化代码如下：
    ／／选择串口，参数为整型变量m_nserialport的值，m_Com为CMSComm类的一个对象
    m Com．SetCommPort(m_nserialport)；

    if(m_Com．GetPortOpen()) ／／打开串口
    m_LCom．SetPortOpen(FALSE)；
    m_Com．SetPortOpen(TRUE)；
    m_Com．SetSettings(''9600，E，7，2'')；
    ／／设置通信参数，必须与PLC设置一致
    m_com．SetInputMode(O)； ／／输入方式为文本传输方式
    m_Com．SetRThreshold(78)；
    ／／接收缓冲区有78个字符时触发OnComm事件
    m_Com．SetInputLen(O)；／／参数为O表示读取接收缓冲区中全部内容
    m_com．GetInput()； ／／先预读缓冲区，以清除残留数据
    该程序中使用事件驱动(Event-driven)的方法来接收数据，当串口接收缓冲区中有字符到达时，MsComm控件的Oncomm事件处理函数捕获到相关的通信事件，并被自动调用，在OnComm函数中加入自己的处理代码，即可把PLC中传来的数据进行处理、存储等；通过MSComm控件的SetRThreshold函数设置产生OnComm事件之前要接收的字符数，在OnComm函数中用Switch语句，即可实现对不同的响应码的不同处理。
    通过定时函数和循环控制函数，周期地依次向各个PLC发送读写PLC的FINs命令码，再在OnComm函数中加入对不同PLC响应码的处理函数，就可实时地完成对PLC数据的采集。同时根据响应码的内容监视PLC的运行状态。PLC自动将检验的产品性能数据连续存入D存储区中，当存储区满时自动从头循环覆盖存放，上位机定时将PLC的D存储区的产品数据读入、处理并存人数据库。该系统中上位机1 min内可依次读完10台PLC的各自1条产品性能信息，而PLC检验完1个产品需15 min左右，故可满足相对的实时性。为保证上位机完整且不重复地读取PLC的所有产品性能数据，在各台PLC中对每种产品都定义了A，B两个存储单元，A单元存放上位机读取过的最后一条信息地址，当上位机每读完1条信息，就由上位机对此单元的内容更新；B单元存放最新的产品信息存放地址，当PLC每产生1条新信息时，就由PLC更改该单元内容；上位机在读取产品信息前，先对比A，B单元的内容，决定是否进行数据读取和读取哪个地址的数据。这样即使上位机与PLC断开一定时间后，当重新连接上，也可将以前没读到的信息读入。程序流程图如图3所示。

    在上位机中向PLC发送命令码时，必须加相应的FCS校验码。该校验码是8位的二进制数转换成的2位ASCII字符。这8位数据是将1帧中校验码前所有字符的ASCII码按位连续异或的结果，转换为字符时，按照2位16进制数转换成对应的数字字符。同时，当接收到PLC自动发回的响应码时，为确保接收数据的正确性，也必须用响应码中的FCS进行校验。系统中的发送命令码、接收响应码、生成命令码和检验响应码的代码如下：
    (1)发送命令码

3．1．4 设置COM口、配置试验台、编排试验员的实现程序
    设置COM口、配置试验台、编排试验员的实现程序还需有以下功能：设置通信的COM口；配置实验台，根据PLC的工作状态，选择需进行通信的PLC；编排试验员，由于PLC中存放的是试验人员的工号，故需在程序中建立一张表将工号对应为姓名，再将该姓名存入数据库。
    以上功能的实现，是通过在程序中写配置文件，将配置信息存入硬盘，程序启动时再从硬盘读取相应的配置信息。VC中用GetPrivateProfileInt和WritePri-vateProfileString函数实现配置文件的读写。
3．2 查询打印部分的实现
    用户登陆后，可对从PLC中采集到数据库中的数据进行查询、打印、删除、修改、备份，并将数据导出到EXCEL等，系统管理员可对一般用户进行相应的管理。查询部分的界面如图4所示。

3．2．1 VC与SQL Server 2000的连接
    该系统中VC通过ADO访问数据库，ADO是最新的数据库访问技术，由3个主要对象Connection，Command，Recordset和几个辅助对象组成。Con-nection对象提供OLE/DB数据源和对话对象之间的关联；Command对象封装了数据源可以解释的命令；Recordset用于表示从数据源中返回的表格数据；为了方便地在程序中访问数据库，需要进行适当的封装，该系统中定义了一个类ADOConn封装了对数据库的基本操作，在此后的数据库访问中可以方便地用ADOConn类的对象进行操作。
    利用SQL Servet 2000的企业管理器，在数据库中为PLC上的各种产品的检验报告各建立一张表，以存储PLC上传来的各项信息，此外还需建立一张用户表来管理用户的帐号和密码。然后在VC程序中对每张表定义一个类，类的成员变量对应表的列，类的成员函数是对成员变量和表的操作，以方便程序对这些表的操作。
3．2．2 各功能在VC中的实现
    查询、修改、添加功能是在连接上数据库后通过执行相应的delete，insert，update语句来实现的；可在SQL Server2000的企业管理企中设置备份调度来实现备份，也可在程序中写BACKUP DATABASE命令来实现备份；VC中实现数据库数据与Excel表格数据的互导，可以充分利用Exeel处理数据的强大功能，增强程序的数据处理能力和与外部数据的交互性，程序中采用这种方式来导出产品数据汇总表，以便存档、复制和打印，具体的实现代码较长，读者可参照相关VC资料来实现。
    VC中实现打印功能的方法有：将数据导入到Excel，World中进行打印；安装第三方的打印控件(如水晶报表)实现；若是基于单/多文档的程序可通过其封装的打印功能实现。该系统中，通过将数据导入到Excel中的方式来打印汇总表，而各个产品的报告单则通过编写基于对话框的打印程序来打印，其方法是通过CPrintDialog类的GetPrinterDC函数得到打印机的设备环境，再通过CDC类的StartDoc，DrawText，Selec-tObject等函数绘制打印的图表并打印输出。系统中用CDC类的开始打印新页函数StartPage和结束当前打印页函数EndPage来实现连续打印多张报告单。

4 结 语
    Windows环境下的应用程序编程是目前的主要趋势，PLC与上位机的通信是目前工业自动化发展方向之一。利用Visual C++6．O和SQL Server 2000,在Windows XP环境下开发了OMRON PLC的数据采集、存储和查询软件，其投资少，可靠性高，具有强大的数据库功能，现已成功运用于某厂的产品检验车间。若需要控制各PLC的设备，只需修改相应的命令码即可实现。