引言
       電子技術(shù)的日益發(fā)展，通訊接口給工業(yè)控制的自動(dòng)化集中控制帶來(lái)巨大的變化，系統(tǒng)的分布控制，網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)控等都是通過(guò)通訊來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。各個(gè)智能設(shè)備之間要進(jìn)行正常通訊，首先要保證以下3個(gè)條件一致：通訊硬件界面相同；通訊參數(shù)設(shè)置一致；以及通訊協(xié)議一致。在串口的通訊中，界面都已經(jīng)是標(biāo)準(zhǔn)化，參數(shù)設(shè)定亦可透過(guò)設(shè)定來(lái)保持一致。但在智能自動(dòng)化設(shè)備中，由于品牌和產(chǎn)品都存在差異，對(duì)于同一種產(chǎn)品，不同的品牌就可能存在不同的通訊協(xié)議！所以，智能設(shè)備的通訊，設(shè)備的選擇是關(guān)鍵！但針對(duì)同種協(xié)議的產(chǎn)品，就有可能縮小設(shè)備選型范圍，勢(shì)必會(huì)對(duì)系統(tǒng)的組成存在影響。如造成成本的提升，系統(tǒng)得不到優(yōu)化等問(wèn)題。
       現(xiàn)就針對(duì)通訊協(xié)議，介紹永宏P(guān)LC的自由口通訊協(xié)議做介紹。即通過(guò)自由協(xié)議，可以跟任何一個(gè)智能設(shè)備進(jìn)行連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。大大方便了技術(shù)人員的選型，更有利控制系統(tǒng)的優(yōu)化，性價(jià)比的提升！

1. 系統(tǒng)硬件要求

1.1 永宏FBs-PLC通訊功能
       永宏FBs-PLC提供相當(dāng)強(qiáng)大的通訊功能，SoC單晶片中集合5個(gè)高速通訊端口。主機(jī)自帶一個(gè)通訊端口。多樣的擴(kuò)展方式，可以選擇通訊模塊或者通訊板實(shí)現(xiàn)通訊端口的擴(kuò)展，單一主機(jī)可以最多擴(kuò)展至5個(gè)通訊端口；數(shù)據(jù)傳輸可以選擇ASCII碼或者速度快一倍的二進(jìn)制碼來(lái)傳輸；每個(gè)通訊端口通訊速率高達(dá) 921.6Kbps；支持RS-232,RS-485,USB和Ethernet等界面；通訊協(xié)議提供永宏標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議，工業(yè)界通用的ModBus標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，以及自由口協(xié)議。這里我們就永宏P(guān)LC的自由通訊協(xié)議做進(jìn)一步探討。
1.2 永宏P(guān)LC自由通訊協(xié)議簡(jiǎn)介
       所謂自由通訊協(xié)議，永宏P(guān)LC作為主站，根據(jù)通訊的從站設(shè)備通訊格式來(lái)編寫通訊傳輸數(shù)據(jù)格式，以保證通訊格式的一致性。在符合從站設(shè)備的數(shù)據(jù)格式時(shí)設(shè)備才能識(shí)別主站發(fā)送出來(lái)的命令要求，再根據(jù)命令來(lái)進(jìn)行處理數(shù)據(jù)、做響應(yīng)回復(fù)等工作。這樣將大大提高PLC控制對(duì)象的通訊接口兼容。 

圖1.1 RS-485單主多從通訊示意圖

       如圖1.1所示，一個(gè)永宏P(guān)LC可以跟多個(gè)智能從站進(jìn)行通訊；智能從站可以同為一種設(shè)備不同品牌，或者不同設(shè)備不同品牌，例如其他品牌的PLC、變頻器、智能儀表等，只要符合RS-485通訊要求即可組網(wǎng)。

2. 軟件系統(tǒng)要求與設(shè)計(jì)
 

2.1 串行口通訊協(xié)議格式
       在串行通訊中，數(shù)據(jù)的格式一般如下圖所示： 

圖1.2 串行口一般通訊數(shù)據(jù)格式

       在協(xié)議中，一些通訊協(xié)議要求命令請(qǐng)求碼，一些則不需要；從起始符到結(jié)束符，格式都相似。
起始符：表示通訊命令的開始， 常用02H表示。
地址：從站設(shè)備的地址， 范圍在“00H~7FH”。
功能碼：從站設(shè)備所規(guī)定的功能碼，以響應(yīng)主站的作動(dòng)要求。
數(shù)據(jù)：根據(jù)命令碼執(zhí)行的數(shù)據(jù)區(qū)。
校驗(yàn)：為保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠的通訊，協(xié)議中都設(shè)定校驗(yàn)碼。常見的校驗(yàn)有CRC,CHECKSUM。
結(jié)束符：表示一筆通訊命令的完成。通常使用03H表示。
       在所使用的設(shè)備中會(huì)，做相關(guān)的協(xié)議規(guī)定和參數(shù)說(shuō)明，所以我們只要依照設(shè)備的通訊格式編寫通訊命令，請(qǐng)求從站執(zhí)行命令，并根據(jù)主站是否要求做相關(guān)的回應(yīng)，來(lái)完成響應(yīng)。下面，我們會(huì)以與士林變頻器通訊為實(shí)例，做相關(guān)的介紹。 

2.2 永宏P(guān)LC端軟件設(shè)計(jì)

       永宏P(guān)LC在通訊編程方便提供相當(dāng)便利的指令和編程方法。在指令方式，使用一個(gè)功能指令配合通訊表格，即可完成通訊命令。下面就對(duì)指令與表格編輯做相關(guān)介紹。永宏P(guān)LC提供兩個(gè)通訊指令FUN150和FUN151，其中FUN150用于ModBus協(xié)議通訊用，這里就不做介紹，詳細(xì)請(qǐng)參考《永宏P(guān)LC使用手冊(cè)》介紹。FBs-PLC可由Por t 1、2、3 或4等四個(gè)通訊端口來(lái)作永宏多臺(tái)CPU LINK聯(lián)機(jī)或與具有RS-232/RS-485通訊接口的智能型外圍通過(guò)通訊方式作聯(lián)機(jī)整合應(yīng)用。
FUN151(CLINK)通訊聯(lián)機(jī)便利指令可指定那個(gè)通訊端口以何種工作模式運(yùn)作共有Mode 0～ 3 四種工作模式， 其中的Mode 3 模式為〝高速LINK 網(wǎng)絡(luò)〞模式只允許Port 2使用，其余都為“一般LINK 網(wǎng)絡(luò)”，下表是高速LINK 與一般LINK 指令模式的差別說(shuō)明。 

2.3 FUN151(CLINK)通訊聯(lián)機(jī)便利指令

FUN151通訊指令梯形圖符號(hào)如下：

圖2.1 FUN151指令符號(hào)

說(shuō)明：
EN：執(zhí)行控制輸入
PAU：執(zhí)行暫停輸入
BAT：通訊放棄輸入
ACT：通訊正執(zhí)行中輸出
ERR：通訊出錯(cuò)指示輸出，可以在監(jiān)視中查找對(duì)應(yīng)的錯(cuò)誤碼。
DN：通訊正常完成指示輸出。 

另外還有通訊端口的特殊繼電器和特殊寄存器，簡(jiǎn)單介紹如下。

       我們針對(duì)文章內(nèi)容，介紹一下MD1模式的工作。對(duì)于MD2模式，主要是當(dāng)要求永宏P(guān)LC被動(dòng)接收其他設(shè)備后再做響應(yīng)時(shí)使用，若只做接收不回應(yīng)，則就不需要該模式，所以我們重點(diǎn)講一下MD1的工作原理。

2.4 FUN151（CLINK）：MD1 通訊聯(lián)機(jī)便利指令(自由協(xié)議主動(dòng)模式)
 FUN151（CLINK）：MD1 模式提供永宏P(guān)LC 主動(dòng)與具有RS-232/RS-485 通訊端口的智能
型外圍設(shè)備聯(lián)機(jī)；通訊格式由WinProladder程序編寫，必須與所要聯(lián)機(jī)的通訊設(shè)備一致，才能成功聯(lián)機(jī)。 

2.4.1 MD1操作數(shù)SR 的說(shuō)明
SR：數(shù)據(jù)傳送表格的起始寄存器。即與FUN151指令中的SR對(duì)應(yīng)，例如SR填寫“R5000”時(shí)，則RS+0就為R5000，而RS+1即是R5001，以此類推。 

說(shuō)明：1.在選擇“只傳送”模式時(shí)，接收信息的起始符+結(jié)束符無(wú)意義；
2.在使用“傳送后接收”時(shí)，要設(shè)定好起始符和結(jié)束符，以保證通訊接收無(wú)誤，通訊程序也簡(jiǎn)單有效；
3.當(dāng)接收回應(yīng)信息時(shí)，接收完畢后CPU將計(jì)算總接收數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，填到WR+8寄存器。

2.4.2 MD1操作數(shù)WR的說(shuō)明
WR：通訊指令運(yùn)作占用寄存器，具體寄存器作用如下所示。 

2.4.3泛用通訊表格的編輯
       在SR的寄存器空間，對(duì)應(yīng)的建立一個(gè)通訊表格，在表格中依照從站設(shè)備的通訊協(xié)議，編寫通訊數(shù)據(jù)；這樣很直觀，很有效率就能完成從站設(shè)備通訊數(shù)據(jù)的編寫。當(dāng)然，用戶可以對(duì)寄存器做好各項(xiàng)運(yùn)算后，對(duì)應(yīng)的填寫正確數(shù)值，也能完成通訊命令的編寫。例如SR+1為R5001寄存器，假設(shè)設(shè)備的起始符為02H，結(jié)束符為03H，可以直接將數(shù)據(jù)“0203H”往5001里面送.但當(dāng)中運(yùn)算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等的計(jì)算較表格，比較復(fù)雜，建議還是采用表格編寫。
在WinProLadder程序的專案管理窗口中的“泛用通訊表格”標(biāo)簽上，點(diǎn)擊右鍵來(lái)建立一個(gè)表格；或者可以選擇FUN151指令，然后按“Z”建來(lái)建立。通過(guò)這樣的操作后，會(huì)彈出“自由通訊表格”的編輯框，如下圖所示。 

圖2.3自由通訊表格

在通訊模式中，選擇“只傳送”或者“傳送后接收回應(yīng)”；即與SR中的SR+0相對(duì)應(yīng)。
起始碼和結(jié)束碼：設(shè)定接收信息的起始符和結(jié)束符；與SR中的SR+1對(duì)應(yīng)。
       在“通訊命令表格編輯”中，即要依從站設(shè)備通訊協(xié)議規(guī)定的數(shù)據(jù)格式來(lái)輸入命令。通訊傳送的是ACSII碼，命令可以使用十進(jìn)制、十六進(jìn)制和字符來(lái)表示；在要用字符表示時(shí)，要使用“’”單引號(hào)引起來(lái)，表示字符的ACII碼。接下內(nèi)容，我們以實(shí)例應(yīng)用來(lái)介紹自由通訊口的MD1主動(dòng)模式的應(yīng)用。 

3. 自由通訊協(xié)議的應(yīng)用
 

3.1 永宏P(guān)LC與士林(SS系列)變頻器通訊
3.1.1硬件配置
士林變頻器提供的是RS-422/485的通訊界面，在這里永宏P(guān)LC端增加一塊FBs-CB25來(lái)擴(kuò)充一個(gè)RS-485的通訊界面。硬件上配線如下圖所示。

圖3.1永宏P(guān)LC與士林變頻器通訊配線圖

另外在FBs-CB25端，請(qǐng)?jiān)O(shè)定終端電阻的撥動(dòng)開關(guān)到”O(jiān)”狀態(tài)，表示使用終端電阻。
變頻器端的通訊參數(shù)設(shè)定
控制方式來(lái)源:1(Pr31)為通訊控制
波特率：;9600(Pr32);
站號(hào)：1(Pr36);
數(shù)據(jù)位： 8BIT(Pr48);
停止位：1停止位(Pr49);
校驗(yàn)：無(wú)校驗(yàn)(Pr50);
CR校驗(yàn)(Pr51)
將波特率、停止位、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)設(shè)定與PLC端的Por2口一致，其他參數(shù)根據(jù)需要做調(diào)整。

3.1.2士林變頻器通訊協(xié)議

○1上位機(jī)通訊請(qǐng)求；
○2等待時(shí)間
○3變頻器回應(yīng)數(shù)據(jù)
○4上位機(jī)處理時(shí)間
○5上位機(jī)回復(fù)數(shù)據(jù) 
3.1.3變頻器通訊數(shù)據(jù)格式
1， 上位機(jī)至變頻器通訊要求(我們針對(duì)內(nèi)容只介紹格式A：寫資料至變頻器。其他從略)。 

2， 資料寫入時(shí)，變頻器回應(yīng)數(shù)據(jù)格式

其他通訊格式請(qǐng)參考士林變頻器使用手冊(cè)。

3.1.4通訊控制字

停止命令 ：當(dāng)FAH的資料為“0”時(shí)變頻器正轉(zhuǎn)。數(shù)據(jù)格式如下：

根據(jù)以上的命令 在軟件中編寫程序如下。

圖3.3永宏P(guān)LC通訊表格示意圖

       從R5003開始到R5015，共有13個(gè)寄存器，則系統(tǒng)將自動(dòng)將數(shù)據(jù)長(zhǎng)度13填寫到R5002中：“0DH”(ASCII碼)。
另外通訊數(shù)據(jù)的校驗(yàn)碼，可以通過(guò)拖選“資料預(yù)覽”中的數(shù)據(jù)范圍來(lái)計(jì)算。如該正轉(zhuǎn)命令的數(shù)據(jù)校驗(yàn)總和值為R5004~R5012，在拖選中該范圍后，表格底下的“總和值(字節(jié))=”將計(jì)算得到“D9”。

3.1.6 PLC程序執(zhí)行
       到這，控制變頻器正轉(zhuǎn)命令編輯完畢。這樣，我們運(yùn)行PLC。將M1接點(diǎn)至ON后，PLC將通訊數(shù)據(jù)送達(dá)變頻器。此時(shí)，變頻器將正轉(zhuǎn)運(yùn)行！同時(shí)變頻器將向PLC回應(yīng)數(shù)據(jù)到WR中?；貞?yīng)數(shù)據(jù)如下： 

4. 結(jié)束語(yǔ) 
       綜上，我們就自由通訊的主動(dòng)模式做了介紹，由于篇幅問(wèn)題，請(qǐng)讀者自行測(cè)試控制變頻器停止命令，以及自由通訊的MD2被動(dòng)模式，請(qǐng)客戶自行參考永宏P(guān)LC相關(guān)使用手冊(cè)的介紹。永宏P(guān)LC強(qiáng)大的通訊能力，便利的編程方法，幾乎可以兼容所有智能通訊設(shè)備。極大程度的提高可編程控制器的接口兼容性，使得客戶在選型、系統(tǒng)配置上大大的提供便利性。


參考文獻(xiàn)：
[1] 永宏可編程控制器使用手冊(cè)I 和使用手冊(cè)II.臺(tái)灣永宏電機(jī)股份有限公司
[2] 永宏P(guān)LC編程軟件使用手冊(cè).臺(tái)灣永宏電機(jī)股份有限公司
[3] 士林變頻器SS系列使用手冊(cè).蘇州士林電機(jī)有限公司