基于Winsock实现PLC网络通信控制设计方法

2009-08-12 15:32:00来源: EDN China

  在工业控制中,用PLC控制的工程在上/下位机通讯上一般采用RS-232/RS-485串口通讯,这种方法对于数据量较大,通讯距离较远,实时性要求高的控制系统,很难满足通讯需要。

  近年来随着计算机网络技术的飞速发展,网络化数控已经成为现代制造业发展的必然趋势, 控制系统正向虚拟化、网络化、集成化、分布化和节点智能化的方向发展。[1]许多大型PLC厂商生产的PLC都配备了相应的以太网通信模块,本文讨论了OMRON PLC的以太网通信体系结构,并以CP1H PLC的ENT2l以太网模块为例实现与计算机的通信。

  1. Winsock网络通信控件

  Winsock控件是不可视控件,使编程人员开发客户/服务器应用程序时,不必了解TCP的细节或调用低级的Winsock API函数,只通过设置Winsock控件的属性并调用其方法,就可直接连接到一台远程计算机进行,并可实现双向数据交换。

  WinSock主要支持两种类型的套接字:①流式套接字(Stream Socket)也称面向连接方式,该方式对应的是TCP协议,其传输特点是通信可靠性高,可以保证数据流的传输是可靠的、有序的、无重复的,可提供双向的数据流,数据被看作字节流,无长度限制。②数据报套接字(Datagram Socket)又称无连接方式,对应的是UDP协议,这种方式不提供数据传输的正确性、有序性和无重复性CONTROL ,因为它支持面向记录的数据流。因此,传输的数据可能丢失和重复,并且接收顺序混乱,报文长度是有限的。考虑到本系统对通信可靠性和正确性的要求很高,选用流式套接字方式。基于Client/Server模式的流式套接字通讯过程如图1所示。

图1 流式套接字进程通讯过程时序图

  2.Ethernet网络通信单元的设置

  在组建网络时,根据网络类型的不同,网络中的每个节点需要安装相应的通信单元,PLC上需安装Ethernet网络通信模块,例如0MR0N公司的CJ1W—ETN21以太网模块。应用之前必需对网络进行必要的设置,分为开关设置和CPU总线单元系统设置。

  开关设置主要包括以下几项内容:确定分配给CJ1W—ETN21单元的内存工作区(CIO区、DM区),该地址在CPU总线区,由UNIT No.开关确定ETN单元的单元号范围为0~F;NODE No.旋转开关设定两组l6进制数作为ETN单元在网络中的节点号,范围为O1~7E;IP地址设置网络号和主机节点号,由32位二进制数组成,分4段以十进制数表示。

  CPU总线单元设置主要通过编程设备如CX—Programmer软件或编程器对网络单元进行模式、本地IP地址、子网掩码、FINS端口号、FTP登录名及口令和IP路由器表等项进行设定。若使用FINS/TCP协议,则还需在以太网单元设置中修改FINS/TCP项的部分参数控制工程网版权所有,如:自动分配的FINS节点号、是否保持激活等项。

  3.面向上位计算机的通信协议

  如图2所示,以太网的分层模型分为物理层(Physical Layer)、网际层(Internet Layer)、传输层(Transpot Layer)和应用层(Application Layer)。其中:传输层可使用无连接的UDP或需建立连接的TCP协议;应用层为FINS(Factory InteRFace Network Service)协议,FINS协议是由OMRON公司开发的用于工厂自动化控制网络的指令响应系统。主要规定对PLC存储空间的数据读写等操作方法。应用层使用FINS协议,传输层使用TCP协议的通信实现方法称为FINS/TCP方法。

图2 网络的分层结构

  FINS协议包含指令系统和响应系统,其命令帧格是由FINS报头、指令代码、响应代码和正文等几部分组成。从上位计算机发出的指令和响应必须符合下面帧的格式要求,并提供合适的FINS报头信息。[3-4]FINS通信服务是通过FINS命令帧和它们对应的响应帧交换实现的。

  FINS命令/响应帧格式如图3所示。FINS/TCP header中规定了五种命令用于客户机(host computer)与服务器(PLC)之间通信:发送客户机节点地址(node address);(2)发送服务器节点地址(node address);(3)发送Fins frame;(4)Fins frame发送出错通知;(5)客户机与服务器联机确认。

图3 FINS命令/响应帧格式

[1] [2]

关键字:Winsock  PLC  网络通信

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2009/0812/article_690.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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