基于Winsock控件實現PLC網絡通信控制
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近年來隨著計算機網絡技術的飛速發展,網絡化數控已經成為現代制造業發展的必然趨勢, 控制系統正向虛擬化、網絡化、集成化、分布化和節點智能化的方向發展。[1]許多大型PLC廠商生產的PLC都配備了相應的以太網通信模塊控制工程網版權所有，本文討論了OMRON PLC的以太網通信體系結構，并以CP1H PLC的ENT2l以太網模塊為例實現與計算機的通信。
1. Winsock網絡通信控件
Winsock控件是不可視控件，它提供了訪問TCP和UDP網絡服務非常簡便的途徑，使編程人員開發客戶/服務器應用程序時，不必了解TCP的細節或調用低級的Winsock API函數，只通過設置Winsock控件的屬性并調用其方法，就可直接連接到一臺遠程計算機進行，并可實現雙向數據交換。
WinSock主要支持兩種類型的套接字:①流式套接字(Stream Socket)也稱面向連接方式,該方式對應的是TCP協議,其傳輸特點是通信可靠性高,可以保證數據流的傳輸是可靠的、有序的、無重復的,可提供雙向的數據流,數據被看作字節流,無長度限制。②數據報套接字(Datagram Socket)又稱無連接方式,對應的是UDP協議,這種方式不提供數據傳輸的正確性、有序性和無重復性,因為它支持面向記錄的數據流。因此,傳輸的數據可能丟失和重復,并且接收順序混亂,報文長度是有限的。考慮到本系統對通信可靠性和正確性的要求很高,選用流式套接字方式。基于Client/Server模式的流式套接字通訊過程如圖1所示。
2.Ethernet網絡通信單元的設置
在組建網絡時，根據網絡類型的不同，網絡中的每個節點需要安裝相應的通信單元，PLC上需安裝Ethernet網絡通信模塊控制工程網版權所有，例如0MR0N公司的CJ1W—ETN21以太網模塊。應用之前必需對網絡進行必要的設置，分為開關設置和CPU總線單元系統設置。
開關設置主要包括以下幾項內容：確定分配給CJ1W—ETN21單元的內存工作區(CIO區、DM區)，該地址在CPU總線區，由UNIT No.開關確定ETN單元的單元號范圍為0～F;NODE No.旋轉開關設定兩組l6進制數作為ETN單元在網絡中的節點號CONTROL ENGINEERING China版權所有，范圍為O1～7E;IP地址設置網絡號和主機節點號，由32位二進制數組成，分4段以十進制數表示。
CPU總線單元設置主要通過編程設備如CX—Programmer軟件或編程器對網絡單元進行模式、本地IP地址、子網掩碼、FINS端口號、FTP登錄名及口令和IP路由器表等項進行設定。若使用FINS/TCP協議，則還需在以太網單元設置中修改FINS/TCP項的部分參數，如：自動分配的FINS節點號、是否保持激活等項。
3.面向上位計算機的通信協議
如圖2所示，以太網的分層模型分為物理層(Physical Layer)、網際層(Internet Layer)、傳輸層(Transpot Layer)和應用層(Application Layer)。其中：傳輸層可使用無連接的UDP或需建立連接的TCP協議;應用層為FINS(Factory Interface Network Service)協議，FINS協議是由OMRON公司開發的用于工廠自動化控制網絡的指令響應系統。主要規定對PLC存儲空間的數據讀寫等操作方法。應用層使用FINS協議，傳輸層使用TCP協議的通信實現方法稱為FINS/TCP方法。
FINS協議包含指令系統和響應系統，其命令幀格是由FINS報頭、指令代碼、響應代碼和正文等幾部分組成。從上位計算機發出的指令和響應必須符合下面幀的格式要求控制工程網版權所有，并提供合適的FINS報頭信息。[3-4]FINS通信服務是通過FINS命令幀和它們對應的響應幀交換實現的。
FINS命令/響應幀格式如圖3所示。FINS/TCP header中規定了五種命令，用于客戶機(host computer)與服務器(PLC)之間通信：發送客戶機節點地址(node address);(2)發送服務器節點地址(node address);(3)發送Fins frame;(4)Fins frame發送出錯通知;(5)客戶機與服務器聯機確認。
4.通信程序的具體實現
在新建VB工程后，需要執行VB工具欄“工程/部件” 命令，將Winsock控件添加到工程中， 并命名為“WskClient”。程序采用TCP/IP協議進行通信，其主要屬性設定如下：
With WskClient
.Protocol = sckTCPProtocol ‘采用TCP/IP協議
.LocalPort = 9600 ‘本地計算機端口號
.RemoteHost = txtIP.Text ‘取得遠程PLC的IP地址
.RemotePort = txtPort.Text ‘遠程PLC端口號
.Bind 9600 ‘指定使用的本地端口
End With
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