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1  引言

广泛应用的PLC的数据管理能力与显示功能较差。如果将个人计算机与 PLC结合起来，二者实现优势互补，利用个人计算机强大的数据处理能力、丰富的应用软件和低廉的价格，可组成高性能价格比的控制系统，实现由上位机和PLC组成的控制系统的关键是二者之间的通信，本文给出了一种基于VC++的上位机和丰炜PLC串行通信的实现方法，首先介绍了丰炜PLC的串行通信协议，研究了丰炜PLC接受上位机的命令格式和数据帧格式；然后详细列举了几个VC++关于串行通信的bbbbbbs API，分别介绍了每个API函数的功能、原型和参数；后给出了基于VC++的上位机和丰炜PLC串行通信的参考程序。

2  总体结构

在本文的通信系统中，上位机选用面向对象的结构化程序设计语言Visual C++，使用Visual C++编写的程序具有代码尺寸小、运行速度快、移植能力强等优点，这些优点都是其它编程工具（Visual Basic、Delphi等）所不具备的。下位机选用丰炜VB1系列PLC，丰炜VB1系列PLC通讯功能完备，可满足复杂通讯需求。使用Visual C++实现串行通信主要有两种方法，一种方法是使用串行通信控件MSComm，另一种方法是使用bbbbbbs API。使用串行通信控件MSComm的方法方便快捷，用较少的代码可以实现相同的功能，从而提高了编程效率，减少了因编程不当而导致的系统不稳定因素；使用bbbbbbs API的方法功能强大，针对不同的要求，有多种不同的应用方式，灵活性更好，本文使用第二种方法。

基于VC++的上位机和丰炜PLC的串行通信连接如图1所示。

图1 上位机和PLC的通信连接

上位机端使用九针的DSUB，PLC端使用USB。DSUB的8脚（CTS）和USB的1脚（Vcc）相连；DSUB的3脚（TXD）和USB的2脚（D-）相连；DSUB的2脚（RXD）和USB的3脚（D+）相连；DSUB的5脚（GND）和USB的4脚（GND）相连；DSUB的4脚（DTR）和DSUB的6脚（DSR）相连。

2  丰炜PLC的串行通信协议

2.1丰炜PLC串行通信的命令格式

丰炜PLC接收上位机的命令格式如图2所示，通信格式由六个部分组成，分别是起始码、站号、命令、传输资料、结束码、检查码。

图2 命令格式

起始码是资料传输的开始字元，上位机传输命令给PLC时的起始码是STX，STX对应的ASCII Code是02H；PLC回传资料给上位机时的起始码是ACK，ACK对应的ASCII Code是06H。字元与ASCII Code的对应关系如表1所示。

表1 字元与ASCII Code的对应关系

站号是资料传输对象的辨识码，在通信系统中的每一台PLC都有一个站号，当上位机对PLC下达通信命令时，就是以站号指定要将命令下达给哪一台PLC。PLC内建的CP1固定为0号。命令是由上位机对PLC下达希望PLC执行的动作。关于命令的详细介绍如表2所示，在表中，给出了命令的内容、对应的命令码、命令的操作对象和命令的说明。

表2 命令和字元的对应关系

传输资料是资料传输的内容，可能包括错误码、资料位址、传输资料的长度、传输资料的内容值等。元件号码与资料位址的对照关系如表3所示。

表3 元件号码与资料位址的对照关系

结束码是资料传输的结束字元。结束码是ETX，ETX对应的ASCII Code是03H。检查码是将由站号开始一直到结束码为止的资料内容值全部加和，取后两位转换成ASCII Code作为检查码。在资料传输端和接受端均执行同样的检查码处理操作，可以确保传输资料正确无误。检查码的计算方法如图3所示。、

图3 检查码的计算方法

2.2丰炜PLC串行通信的数据帧格式

基于VC++的上位机和丰炜PLC进行串行通信的参数主要有：波特率为19200bps、1个起始位、7个数据位、偶校验、1个停止位，数据帧格式如图4所示。

图4 数据帧格式

3VC++关于串行通信的bbbbbbs API基于VC++的上位机和丰炜PLC的串行通信用到的bbbbbbs API函数主要有：CreateFile（）、GetCommState（）、SetCommState（） 、PurgeComm（）和WriteFile（），前四个函数完成串行通信的准备工作，WriteFile（）函数完成数据的传输。

函数CreateFile()的功能是打开串口设备，函数原型如下:

HANDLE CreateFile（LPCTSTR lpFileName, DWORD dwDesiredAccess, DWORD dwShareMode,LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes,DWORD dwCreationDistribution, DWORD dwFlagsAndAttributes, hTemplateFile）

参数LPCTSTR lpFileName指定串口名称，如"COM1" 或 "COM2"；参数DWORD dwDesiredAccess设置读写属性，一般为GENERIC_READ|GENERIC_WRITE；参数DWORD dwShareMode设置共享模式，在串行通信中必须设定为 0, 即不能共享；参数LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes设置安全属性，一般为NULL；参数DWORD dwCreationDistrib

ution设置创建方式，在串行通信中必须设置此值，在串行通信中设定为 OPEN_EXISTING；参数DWORD dwFlagsAndAttributes设置文件属性和标志；参数hTemplateFile设置临时文件的句柄，通常为NULL。函数CreateFile()如果调用成功，返回文件的句柄；如果调用失败，则返回INVALID_HANDLE_VALUE。

函数GetCommState（）的功能是获取串口状态，函数原型如下:

BOOL GetCommState（HANDLE hFile, LPDCB lpDCB）

参数HANDLE hFile指定通信设备的句柄；参数LPDCB lpDCB指定DBC结构体的地址。

函数SetCommState()的功能是设置串口状态，函数原型如下；

BOOL SetCommState（HANDLE hFile, LPDCB lpDCB）

函数SetCommState()的参数与函数GetCommState（）相同。打开通信设备后，需要对串口进行初始化工作，初始化工作通过DCB结构来进行，DCB结构包含了诸如波特率、数据位数、奇偶校验和停止位数等信息。在查询或配置串口的属性时，都要用DCB结构来作为缓冲区。调用GetCommState函数可以获得串口的配置，该函数把当前配置填充到一个DCB结构中。一般在用CreateFile打开串口后，可以调用GetCommState函数来获取串口的初始配置。要修改串口的配置，应该先修改DCB结构，然后再调用SetCommState函数用指定的DCB结构来设置串口。

函数PurgeComm（）的功能是终止目前正在进行的读或写的动作，函数原型如下:

BOOL PurgeComm（HANDLE hFile, DWORD dwFlags https:// bbbbbb to perbbbb）

参数HANDLE hFile指定通信设备的句柄；参数dwFlags共有四种flags，PURGE_TXABORT是终止目前正在进行的写入动作；PURGE_RXABORT是终正目前正在进行的读取动作；PURGE_TXbbbbb是flush 写入的 buffer； PURGE_TXbbbbb是flush 读取的 buffer。调用PurgeComm（）函数可以终止正在进行的读写操作，还可以清除输入或输出缓冲区中的内容。

函数WriteFile（）的功能是将资料写入串口，函数原型如下:

BOOL WriteFile（HANDLE hFile, LPCVOID lpBuffer,DWORD nNumberOfBytesToWrite, LPDWORD lpNumberOfBytesWritten, LPOVERLAPPED lpOverlapped）

参数HANDLE hFile指定通信设备的句柄；参数LPCVOID lpBuffer设置写入字符串的首地址；参数DWORD nNumberOfBytesToWrite设置要写入的字符的个数；参数LPDWORD lpNumber

OfBytesWritten设置实际写入的字符的个数；参数LPOVERLAPPED lpOverlapp

ed设置i/o重构结，通常为NULL。

4  参考程序

参考程序的目的是在键盘上输入“0”，使PLC的Y0输出端导通（ON）；在键盘上输入“1”，使PLC的Y1输出端导通（ON）；在键盘上输入“a”，使PLC的Y0输出端关闭（OFF）；在键盘上输入“b”，使PLC的Y1输出端关闭（OFF）。

以使Y0输出端导通（ON）为例，说明来计算上位机给PLC发送命令的内容的过程。起始码是字元STX，对应的ASCII Code是02H；站号是字元0，因为站号占用两个字元，所以实际站号是字元00，对应的ASCII Code是30H30H；使位元元件为ON的字元是70，对应的ASCII Code是37H30H；Y0对应的字元是0040，转换后的字元是0200，对应的ASCIICode是30H32H30H30H；结束码是字元ETX，对应的ASCII Code是03H； 30H、30H、37H、30H、30H、32H、30H、30H、03H加和的结果是18C，取后两位是8C，对应的ASCII Code是38H43H。综上，要实现Y0为ON，发送的数据为0x02,0x30,0x30,0x37,0x30,0x30,0x32,0x30,0x30,0x03, 0x38,0x43；同理可得：要实现Y0为OFF,发送的数据为0x02,0x30,0x30,0x37,0x31,0x30,0x32,0x30,0x30,0x03,0x38,0x44；要实现Y1为ON,发送的数据0x02,0x30,0x30,0x37,0x30,0x30,0x32,0x30,0x31,0x03,0x38,0x44；要实现Y1为OFF,发送的数据为0x02,0x30,0x30,0x37,0x31,0x30,0x32,0x30,0x31,0x03,0x38,0x45。

计算出上位机给PLC发送命令的具体内容后，利用bbbbbbs API函数就可以编写上位机的VC++程序，参考程序如下所示，本程序经过编译运行，达到了设计的要求。

#include <bbbbbbs.h> 

#include <stdio.h>

#include <conio.h>

int main(int argc, char* argv[])

{   

HANDLE myCOM=CreateFile(OM1 GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 0, 

NULL, OPEN_EXISTING, 0, NULL);

if(myCOM== INVALID_HANDL

E_VALUE) printf("打开端口COM1失败!\n");

else printf("打开端口COM1成功!\n");

DCB my_dcb;

if(!GetCommState(myCOM,&my_dcb)) printf("打开端口COM1失败!\n");

else printf("读取端口COM1参数成功!\n");

my_dcaudRate=19200;

my_dcyteSize=7; 

my_dcb.Parity=EVENPARITY; 

my_dcb.StopBits=ONESTOPBIT; 

my_dcb.fBinary=TRUE; 

my_dcb.fParity=TRUE; 

if(!SetCommState(myCOM,&my_dcb)) printf("设置端口COM1参数出错!\n");

else printf("设置端口COM1参数成功!\n");

if(!PurgeComm(myCOM,PURGE_TXABORT|PURGE_RXABORT|PURGE_

TXbbbbb|PURGE_RXbbbbb)) printf("清理端口COM1缓冲区出错!\n");

else printf("清理端口COM1缓冲区成功!\n");

unsigned char Y0_ON[12] = 

{0x02,0x30,0x30,0x37,0x30,0x30,0x32,0x30,0x30,0x03,0x38,0x43};

unsigned char Y0_OFF[12] = 

{0x02,0x30,0x30,0x37,0x31,0x30,0x32,0x30,0x30,0x03,0x38,0x44};

unsigned char Y1_ON[12]

{0x02,0x30,0x30,0x37,0x30,0x30,0x32,0x30,0x31,0x03,0x38,0x44};

unsigned char Y1_OFF[12] = 

{0x02,0x30,0x30,0x37,0x31,0x30,0x32,0x30,0x31,0x03,0x38,0x45};

DWORD wCount = 0;

while(1)

{switch(getch())

{case   WriteFile(myCOM, Y0_ON, 12, &wCount, NULL); break;

case   WriteFile(myCOM, Y1_ON, 12, &wCount, NULL); break;

case   WriteFile(myCOM, Y0_OFF, 12, &wCount, NULL); break;

case  WriteFile(myCOM, Y1_OFF, 12, &wCount, NULL); break; } }

return(0);

5  结束语

本文介绍了一种基于VC++的上位机和丰炜PLC串行通信的实现方法。首先介绍了丰炜PLC的串行通信协议，研究了丰炜PLC接受上位机的命令格式和数据帧格式；给出了命令的具体内容的计算过程。然后介绍了VC++关于串行通信的bbbbbbs API，分别介绍了每个API函数的功能、原型和参数，使用bbbbbbs API实现上位机和PLC的串行通信，与使用串行通信控件MSComm的方法相比，功能更强，可移植性更好。后给出了基于VC++的上位机和丰炜PLC串行通信的参考程序，经过编译运行，实现了设计目的，该程序可应用于其它类型的PLC和上位机的串行通信，具有一定的参考价值。

磨机入口O2含量>=12%。 

（7）煤气快开阀切断 

炉膛内火焰熄灭时； 

高炉煤气压力<=2.5kPa。 

2.2煤粉喷吹系统自动化 

喷煤系统主要包括制粉、收粉和喷吹几个系统。本规格书主要包括收粉系统中的煤粉仓及喷吹系统。 

2.2.1工艺检测项目 

（1）煤粉仓 

●温度检测：正常值在50~80℃范围内，上限报警，提示有关人员注意。上上限报警，此时警示有关人员打开灭火氮气阀向煤粉仓内充氮气，并联锁停布袋，同时关闭所有卸粉阀，喷吹罐停喷。下限报警值：45℃。 

●CO浓度检测：正常值在0~200ppm范围内，上限报警值300ppm，提示有关人员注意。上上限报警值：500ppm， 此时警示有关人员打开灭火氮气阀向煤粉仓内充氮气，并联锁停布袋，同时关闭所有卸粉阀，喷吹罐停喷。 

●O2浓度检测：正常值在5%~10%范围内，上限报警值10%，提示有关人员注意。上上限报警，此时警示有关人员打开灭火氮气阀向煤粉仓内充氮气，并联锁停布袋，同时关闭所有卸粉阀，喷吹罐停喷。 

●称重系统：正常值在0~80t范围内，上限报警值80t，自动联锁给煤机。上上限报警值90t， 此时自动关闭给煤机，布袋收粉器停止下料。 

●料位检测：正常值在0~7m范围内，并作上下限报警。 

●压力检测：正常值在0~0.2MPa范围内，上限报警值0.25Mpa。 

（2）喷吹罐：温度检测：正常值在50~80℃范围内，上限报警值85℃，提示有关人员注意。上上限报警值：90℃，此时警示有关人员手动打开充压阀向喷吹罐内充氮气，并停机。下限报警值：75℃。 

●压力检测：正常值在0~0.7MPa范围内，上限报警，此时警示有关人员手动打开紧急放散阀进行紧急放散。 

●称重系统：正常值在0~10t范围内。 

●吹喷速率：通过计算得出喷吹速率。 

2.2.2主要调节控制要求  

（1）氮气源管路氮气温度调节：根据工艺要求，氮气温度稳定在50℃； 

（2）压缩空气总管温度调节：根据工艺要求，压缩空气温度稳定在50℃； 

（3）煤粉仓流化管氮气流量调节：根据工艺要求，流化氮气流量应稳定在一个定值； 

（4）煤粉仓灭火氮气压力调节：根据工艺要求，灭火氮气压力应稳定在一个定值； 

（5）喷吹罐流化氮气流量调节：根据工艺要求，流化氮气流量应稳定在一个定值； 

（7）喷吹罐二次风补气流量调节：根据工艺要求，压缩空气流量应稳定在600m3/h； 

（8）喷吹罐补压调节：根据工艺要求，喷吹罐压力应稳定在一个定值； 

（9）喷吹罐排压调节：根据工艺要求，喷吹罐压力与布袋入口压力之差应稳定在一个定值

喷吹工艺为并罐喷吹工艺，即每座高炉进行喷煤操作时，由两个喷吹罐组成一个喷吹罐组交替向高炉喷煤。 

（1）煤粉仓 

安全检测设有温度，氧浓度，一氧化碳浓度，上述检测项目在系统中设有临界报警值，当系统发出上限报警信号时，可由操作人员采取相应措施，当发生上限报警时，可接通灭火氮气管路进行紧急处理，同时可自动或手动停止喷吹（由现场人员定）， 煤粉仓还设有料位指示及煤粉称重，煤粉仓的累积称重可以显示累积制粉量，也可用于仓内料位的上下限，报警，以便于平衡制粉和喷吹系统的物料平衡。煤粉仓下锥部设有流化床，对仓内煤粉连续进行流化。煤粉仓下面接有树叉状分料管，连有四个支管，每个支管上设有上、下卸粉阀，控制向四个喷吹罐给料。 

（2）并联罐喷吹主体系统 

喷吹罐为一压力容器，上面接有充压管路，补压管路，出口管路，流化管路，及放散和紧急放散管路，在开始喷吹操作时，需要关闭放散阀和紧急放散阀，出料口阀门，打开充压阀和流化阀门对喷吹罐进行一次充压，然后开启补压调节阀门调节罐内压力达到稳定的工作压力，在喷吹过程中，可通过调节阀门与罐内压力的连锁控制保证喷吹过程压力的稳定。喷吹量的调节可通过调节罐压和二次风量的方式实现。 

喷吹罐的安全检测有温度和压力检测：在温度上上限报警时，如果当前喷吹罐没有进行喷吹操作，可打开充压阀门进行罐内气体的惰化操作，如果喷吹罐内压力为高压可启动喷吹系统暂时停机程序。 

喷吹罐在放散过程中需通过调节阀控制放散气量，使布袋入口管道压力不能波动过大，以免影响制粉系统。可使调节阀与布袋入口压力连锁控制。 

喷吹罐出口管路上安装有二次补气器，用于引入喷吹用压缩空气，压缩空气管路调节阀通过调节二次风量达到调节喷吹量的目的，也可在系统中预先设定阀门开度，使系统根据预先设定的喷煤量进行喷吹操作。喷吹量的调节可通过调节罐压和二次风量的方式实现。 

煤粉分配器入口前有压力检测点，此处压力与高炉热风压力进行连锁比较，当小于设定值时，可将各支管三通球阀自动切换到吹冷风状态，同时喷吹系统自动停机。煤粉分配器入口前还接有氮气反吹管道，当输粉管路堵塞时，可将管中煤粉反吹到煤粉仓内。各支管在风口设备前也接入反吹氮气管道。 

（3）喷吹系统控制过程