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，系統的分布控制，網(wǎng)絡(luò )的遠程監控等都是通過(guò)通訊來(lái)實(shí)現監控。各個(gè)智能設備之間要進(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；通訊參數設置一致；以及通訊協(xié)議一致。在串口的通訊中，界面都已經(jīng)是標準化，參數設定亦可透過(guò)設定來(lái)保持一致。但在智能自動(dòng)化設備中，由于品牌和產(chǎn)品都存在差異，對于同一種產(chǎn)品，不同的品牌就可能存在不同的通訊協(xié)議！所以，智能設備的通訊，設備的選擇是關(guān)鍵！但針對同種協(xié)議的產(chǎn)品，就有可能縮小設備選型范圍，勢必會(huì )對系統的組成存在影響。如造成成本的提升，系統得不到優(yōu)化等問(wèn)題。
       現就針對通訊協(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)智能設備進(jìn)行連接，進(jìn)行數據的傳輸。大大方便了技術(shù)人員的選型，更有利控制系統的優(yōu)化，性?xún)r(jià)比的提升！

1. 系統硬件要求

1.1 永宏FBs-PLC通訊功能
       永宏FBs-PLC提供相當強大的通訊功能，SoC單晶片中集合5個(gè)高速通訊端口。主機自帶一個(gè)通訊端口。多樣的擴展方式，可以選擇通訊模塊或者通訊板實(shí)現通訊端口的擴展，單一主機可以最多擴展至5個(gè)通訊端口；數據傳輸可以選擇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 921.6Kbps；支持RS-232,RS-485,USB和Ethernet等界面；通訊協(xié)議提供永宏標準通訊協(xié)議，工業(yè)界通用的ModBus標準協(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，根據通訊的從站設備通訊格式來(lái)編寫(xiě)通訊傳輸數據格式，以保證通訊格式的一致性。在符合從站設備的數據格式時(shí)設備才能識別主站發(fā)送出來(lái)的命令要求，再根據命令來(lái)進(jìn)行處理數據、做響應回復等工作。這樣將大大提高PLC控制對象的通訊接口兼容。 

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備不同品牌，或者不同設備不同品牌，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. 軟件系統要求與設計
 

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

圖1.2 串行口一般通訊數據格式

       在協(xié)議中，一些通訊協(xié)議要求命令請求碼，一些則不需要；從起始符到結束符，格式都相似。
起始符：表示通訊命令的開(kāi)始， 常用02H表示。
地址：從站設備的地址， 范圍在“00H~7FH”。
功能碼：從站設備所規定的功能碼，以響應主站的作動(dòng)要求。
數據：根據命令碼執行的數據區。
校驗：為保證數據的準確可靠的通訊，協(xié)議中都設定校驗碼。常見(jiàn)的校驗有CRC,CHECKSUM。
結束符：表示一筆通訊命令的完成。通常使用03H表示。
       在所使用的設備中會(huì )，做相關(guān)的協(xié)議規定和參數說(shuō)明，所以我們只要依照設備的通訊格式編寫(xiě)通訊命令，請求從站執行命令，并根據主站是否要求做相關(guān)的回應，來(lái)完成響應。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端軟件設計

       永宏P(guān)LC在通訊編程方便提供相當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，詳細請參考《永宏P(guān)LC使用手冊》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CPU LINK聯(lián)機或與具有RS-232/RS-485通訊接口的智能型外圍通過(guò)通訊方式作聯(lián)機整合應用。
FUN151(CLINK)通訊聯(lián)機便利指令可指定那個(gè)通訊端口以何種工作模式運作共有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)機便利指令

FUN151通訊指令梯形圖符號如下：

圖2.1 FUN151指令符號

說(shuō)明：
EN：執行控制輸入
PAU：執行暫停輸入
BAT：通訊放棄輸入
ACT：通訊正執行中輸出
ERR：通訊出錯指示輸出，可以在監視中查找對應的錯誤碼。
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。

       我們針對文章內容，介紹一下MD1模式的工作。對于MD2模式，主要是當要求永宏P(guān)LC被動(dòng)接收其他設備后再做響應時(shí)使用，若只做接收不回應，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
型外圍設備聯(lián)機；通訊格式由WinProladder程序編寫(xiě)，必須與所要聯(lián)機的通訊設備一致，才能成功聯(lián)機。 

2.4.1 MD1操作數SR 的說(shuō)明
SR：數據傳送表格的起始寄存器。即與FUN151指令中的SR對應，例如SR填寫(xiě)“R5000”時(shí)，則RS+0就為R5000，而RS+1即是R5001，以此類(lèi)推。 

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

2.4.2 MD1操作數WR的說(shuō)明
WR：通訊指令運作占用寄存器，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，對應的建立一個(gè)通訊表格，在表格中依照從站設備的通訊協(xié)議，編寫(xiě)通訊數據；這樣很直觀(guān)，很有效率就能完成從站設備通訊數據的編寫(xiě)。當然，用戶(hù)可以對寄存器做好各項運算后，對應的填寫(xiě)正確數值，也能完成通訊命令的編寫(xiě)。例如SR+1為R5001寄存器，假設設備的起始符為02H，結束符為03H，可以直接將數據“0203H”往5001里面送.但當中運算、數據轉換等的計算較表格，比較復雜，建議還是采用表格編寫(xiě)。
在WinProLadder程序的專(zhuān)案管理窗口中的“泛用通訊表格”標簽上，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”；即與SR中的SR+0相對應。
起始碼和結束碼：設定接收信息的起始符和結束符；與SR中的SR+1對應。
       在“通訊命令表格編輯”中，即要依從站設備通訊協(xié)議規定的數據格式來(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“’”單引號引起來(lái)，表示字符的ACII碼。接下內容，我們以實(shí)例應用來(lái)介紹自由通訊口的MD1主動(dòng)模式的應用。 

3. 自由通訊協(xié)議的應用
 

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)擴充一個(gè)RS-485的通訊界面。硬件上配線(xiàn)如下圖所示。

圖3.1永宏P(guān)LC與士林變頻器通訊配線(xiàn)圖

另外在FBs-CB25端，請設定終端電阻的撥動(dòng)開(kāi)關(guān)到”O”狀態(tài)，表示使用終端電阻。
變頻器端的通訊參數設定
控制方式來(lái)源:1(Pr31)為通訊控制
波特率：;9600(Pr32);
站號：1(Pr36);
數據位： 8BIT(Pr48);
停止位：1停止位(Pr49);
校驗：無(wú)校驗(Pr50);
CR校驗(Pr51)
將波特率、停止位、數據位、校驗設定與PLC端的Por2口一致，其他參數根據需要做調整。

3.1.2士林變頻器通訊協(xié)議

○1上位機通訊請求；
○2等待時(shí)間
○3變頻器回應數據
○4上位機處理時(shí)間
○5上位機回復數據 
3.1.3變頻器通訊數據格式
1， 上位機至變頻器通訊要求(我們針對內容只介紹格式A：寫(xiě)資料至變頻器。其他從略)。 

2， 資料寫(xiě)入時(shí)，變頻器回應數據格式

其他通訊格式請參考士林變頻器使用手冊。

3.1.4通訊控制字

停止命令 ：當FAH的資料為“0”時(shí)變頻器正轉。數據格式如下：

根據以上的命令 在軟件中編寫(xiě)程序如下。

圖3.3永宏P(guān)LC通訊表格示意圖

       從R5003開(kāi)始到R5015，共有13個(gè)寄存器，則系統將自動(dòng)將數據長(cháng)度13填寫(xiě)到R5002中：“0DH”(ASCII碼)。
另外通訊數據的校驗碼，可以通過(guò)拖選“資料預覽”中的數據范圍來(lái)計算。如該正轉命令的數據校驗總和值為R5004~R5012，在拖選中該范圍后，表格底下的“總和值(字節)=”將計算得到“D9”。

3.1.6 PLC程序執行
       到這，控制變頻器正轉命令編輯完畢。這樣，我們運行PLC。將M1接點(diǎn)至ON后，PLC將通訊數據送達變頻器。此時(shí)，變頻器將正轉運行！同時(shí)變頻器將向PLC回應數據到WR中。回應數據如下： 

4. 結束語(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，請讀者自行測試控制變頻器停止命令，以及自由通訊的MD2被動(dòng)模式，請客戶(hù)自行參考永宏P(guān)LC相關(guān)使用手冊的介紹。永宏P(guān)LC強大的通訊能力，便利的編程方法，幾乎可以兼容所有智能通訊設備。極大程度的提高可編程控制器的接口兼容性，使得客戶(hù)在選型、系統配置上大大的提供便利性。


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