PLC与工控机的串口通信设计
PLC与工控机的串口通信设计
摘要
随着计算机技术，自动控制技术及网络技术的迅速发展，在工业领域中对控制系统的要求逐渐增高。在众多的工业控制系统中，分布式控制系统应用最为广泛。在分布式控制系统中，PLC作为现场控制设备，被用于数据采集与控制。而PLC 又由工业控制计算机进行编程从而实现两者的数据交换。PLC与工控机的结合，提供了一种可靠、经济和开发周期短的分布式控制系统构建方案。本文主要以PLC作为硬件基础，结合工控机编程软件实现两者间的串口通信。
串口通信的实现是工业控制系统的关键，它作为一种灵活、方便、可靠的数据传输方式，在工业现场得到了越来越多的应用。本文中使用的是三菱PLC与工控机进行通信。通过了解PLC的基本结构、工作原理、功能及特点、内部运作方式和扫描周期，以及三菱PLC的工作模式与网络通信结构，确定PLC与工控机的连接通过标准RS-232通信电缆实现。
PLC与工控机利用标准RS-232通信电缆连接后，首先要设置上下位机的通信格式，具体为数据长度、奇偶校验、停止位、波特率、标题、终结符、控制线、和校验、协议等内容的设置；继而还要设置通信控制协议格式。最后由工控机软件进行编程，编程软件由VC++6.0实现，在软件平台内采用通信空间MSComm空间进行工控机与PLC的通信。将PLC与工控机连接后进行了通信验证，可以证明该程序可以实现PLC与工控机的串口通信。
关键词：PLC、工控机、串口通信、VC++6.0
Abstract
With the rapid development of the computer technology, the automatic
control technology and the network communication, the demand presented by the industry and mining enterprise to the control system is higher and higher. In the multitudinous industrial control system, the distributed control system’s application is most widespread. In the distributed control system, they usually select PLC
as the control device, using in the data acquisition and control. By the industrial control computer, PLC can be programmed to realize the data exchange. The combination of PLC and industrial controlling provides a reliable, economic and short development cycle to build distributed control system. Based on the hardware of the PLC ,the pape combined with software to realize the serial communication between industrial control programming.
The implementation of serial communication is the key to the industrial control system, as a flexible, convenient and reliable way of data transmission, is becoming more and more popular in the industrial field of application. The paper use a mitsubishi PLC and industrial computer to realize the communicate. Through understanding the basic structure, working principle, functions and characteristics, internal operation and scan cycle of PLC. And the operation mode of the Mitsubishi PLC and network communication structure, determine the PLC and industrial PC connected via a standard RS - 232 communication cables.
PLC and industrial PC using a standard RS-232 communication cable connection, the first to set up the upper and lower position machine communication format, specific to the data length, baud rate, parity, stop bits, and title, terminator, the line of control, and calibration, agreement, etc. Set of content; then set the communication control protocol format. Finally conducted by the industrial computer software programming, the programming software by VC++ 6.0 to realize, in the software platform USES the communication space MSComm space carries on the industrial PC and PLC
communications. After connect the PLC and industrial control communication verification, to prove the program can realize serial communication of PLC and industrial control.
Key word: PLC,industrial control computer, serial port communication, VC++6.0
目录
第1章绪论
1.1 课题研究背景及意义 (25)
1.2 国内外发展现状 (26)
1.2.1 PCI国内外发展现状 (26)
1.2.2 工控机的国内外发展现状 (27)
1.3串口通信介绍 (29)
1.4本课题主要研究的内容 (30)
第2章可编程控制器与工控机的概述
2.1PLC的工作原理及功能特点 (32)
2.1.1 PLC的基本结构 (32)
2.1.2 PLC的主要功能及特点 (33)
2.1.3 PLC的工作原理 ........................... 错误！未定义书签。
2.1.4 PLC内部运作方式 ......................... 错误！未定义书签。
2.1.5 PLC扫描周期 ............................. 错误！未定义书签。
2.2三菱PLC介绍 (33)
2.2.1 三菱PLC的工作模式....................... 错误！未定义书签。
2.2.2 三菱PLC的网络层次结构................... 错误！未定义书签。
2.3工控机的介绍 (34)
第3章 PLC的串口通信
3.1串口通信原理 (42)
3.1.1 串口通信 (42)
3.1.2 串口通信接口标准 (43)
3.2FX系列PLC的串口通信协议 (45)
3.2.1 通信协议数据帧格式 (46)
3.2.2 通信端口的设置与通信协议的命令字 (47)
3.2.3 报文格式 (48)
3.3PLC编程 (49)
第4章工控机与PLC串口通信程序设计
4.1上位机软件介绍 (50)
4.2软件功能设计 (50)
4.2串口通信验证 (59)
第5章总结与展望
参考文献
致谢
第1章绪论
1.1课题研究背景及意义
随着现代工业向大型化、集成化方向的发展，在复杂的工业过程控制中，使用多微机系统有效地实现多任务分配与管理[1]。这种多微机系统就是由PC机、PLC 或是单片机组成，在各微机间可以实现远或是近距离的通信[2,3]。同时计算机软件、硬件及多媒体技术的飞速发展大大增强了系统与人机间联系的灵活性。现在使用较多的是分布式控制系统，又称为离散系统，这种系统在结构上的分散，即将计算机分布到车间或装置一级，不仅使系统危险离散，消散了全局性的故障节点，增强了系统的可靠性，而且可以方便灵活地实现各种新型控制规律。目前很多分布式控制系统中常选PLC作为现场级的控制设备，用于数据采集和控制，PCI及其网络架构是构成CIMS系统的基础，被称为现代工业自动化的三大支柱(PLC，数控技术，工业机器人)之一，由于其使用简单、功能强大、可靠性高，目前已广泛应用于现代工业的各个领域[3]；而在操作管理级上采用工业控制计算机（ICP），并利用工控组态软件对工业流程及控制参数的监控界面进行编程，从而实现生产状况监控和设备管理等功能，这就要求IPC具有数据采集、数据处理以及控制信号的产生与传输的能力。因此在PCI与工控机之间进行数据的通信。PCI与工控机的结合，提供了一种可靠、经济和开发周期短的分布式控制系统构建方案。
可编程序控制器（PLC）是近年来发展极为迅速，应用广泛，以微处理器为核心[4]，集微型计算机技术、自动化技术、通信技术于一体的通用工业控制装置。其中三菱工控产品在工控领域应用市场中有较高的占有率。
在集成过程控制中，关键是解决系统中各种设备的通信问题。目前市场上的工控产品众多，普遍存在能否兼容的问题。有些工控产品，开发商处于对市场垄断的目的，一些产品资料不对外公开，必须购买其产品与服务，这就给控制系统的自主集成造成了很大的障碍；而市面上叫成熟的工艺组态软件虽然内部集成了设备的驱
动程序，但是价格昂贵，适性也不完美，这就需要开发人员根据实际进行改进。因此本课题为了降低集成控制系统的成本，要对可编程序控制器网络控制系统中PCI 与工控机的通信进行研究。串口通讯作为一种灵活、方便、可靠的数据传输方式，在工业现场得到了越来越多的应用。根据具体需要，可以选择RS232通讯或RS485通讯。
本课题使用GX Developer作为编程软件[5]。GX Developer是三菱PLC的编程软件，适用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可编程控制器。支持梯形图、指令表、SFC、ST及FB、Label语言程序设计，网络参数设定，可进行程序的线上更改、监控及调试，具有异地读写PLC程序功能。
1.2国内外发展现状
1.2.1PCI国内外发展现状
PLC即可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，是针对工业自动化控制领域开发设计的、适用于工业现场的、以现代微处理器技术为核心的控制器。PLC 的控制功能可以根据使用者所编辑的软件的不同而不同，可实现多种功能。
PLC源于继电控制装置，但它不像继电器控制系统那样通过电路的硬件实现控制，而主要靠运行存储于PLC存储器内的程序进行信息交换，来实现控制[6]。早期的PLC主要用来代替工业控制中由继电器、数字电路等组成的逻辑控制电路，但是随着微电脑技术应用范围的不继扩展，PLC的功能已经远远超过了逻辑控制的范围，已经具备了运动控制、定时控制、计数控制、步进控制、数据处理、模数和数模转换以及通信联网等诸多功能。同时，PLC具有体积小、功能强、灵活通用及维护方便等一系列优点。特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣环境的能力，倍受用户的青睐。使其在冶金、化工、交通、电力等领域获得了非常广泛的应用，被称为现代工业技术的三大支柱之一。
长期以来，PLC始终处于工业控制自动化领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供非常可靠的控制方案，与DCS和工业PC形成了三足鼎立之势。同时，PLC也承受着来自其它技术产品的冲击，尤其是工业PC所带来的冲击。
目前，全世界PLC生产厂家约200家，生产300多种产品。国内PLC市场仍以国外产品为主，如Siemens、Medico、A-B、OMRON、三菱、GE的产品。经过多年的发展，国内PLC生产厂家约有三十家，但都没有形成颇具规模的生产能力和名牌产品，可以说PLC在我国尚未形成制造产业化。在PLC应用方面，我国是很活跃的，应用的行业也很广。今后微型化、网络化、PC化和开放性是PLC未来发展的主要方向。在基于PLC自动化的早期，PLC体积大而且价格昂贵。但在最近几年，微型PLC（小于32 I/O）已经出现，价格只有几百欧元。随着软PLC（Soft PLC）控制组态软件的进一步完善和发展，安装有软PLC组态软件和PC-based控制的市场份额将逐步得到增长。当前，过程控制领域最大的发展趋势之一就是Ethernet技术的扩展，PLC也不例外。现在越来越多的PLC供应商开始提供Ethernet接口。可以相信，PLC将继续向开放式控制系统方向转移，尤其是基于工业PC的控制系统。
1.2.2工控机的国内外发展现状
工业控制计算机是指对工业生产过程及其机电设备、工艺装备进行测量与控制用的计算机[7]，简称工控机。它是工业自动化设备和信息产业基础设备的核心，其应用范围已经远远超出工业过程控制，在国民经济发展和国防建设的各个领域，具有适应恶劣环境的能力和能长期稳定工作的能力。改革开放30年来，以工控机为基础的开放式控制系统为工业自动化、信息产业和国防建设的发展提供了一条低成本的自动化技术方案，促进了国民经济的发展，同时，工控机技术自身也得到了迅速发展。
回顾历史，中国工控机技术的发展经历了80年代的第一代STD总线工控机，90年代的第二代工控机，现在进入了第三代Compact PCI总线工时期，而每个时期大约要持续15年左右的时间。STD总线工控机解决了当时工控机的工控机解决了低成本和PC兼容性问题；Compact PCI总线工控机解决的是可靠性和可维护性问题。Compact PCI总线工控机解决的是可靠性和可维护性问题。作为新一代工控技术，Compact PCI总线工控机将不可阻挡地占据生产过程的自动化层，IPC将逐渐由生产过程，自动化层向管理信息化层移动，这是技术发展的必然结果。同时，新一代工控机技术也是下一代网络技术设备的基础。因此，覆盖Compact PCI总线、PXI
总线以及Advanced TCA技术的新一代工控机技术具有巨大的市场潜力和广阔的应用前景。
国外自上世纪60年代出现第一台工业过程控制系统以来，已经经过三代产品的发展变化。随着计算机技术及产品的发展，工业控制系统亦相应地不断发展。总的来说，国内外工控机的技术发展趋势如下：(1)半导体技术集成电路技术推动微处理器、控制器的发展，1位、4位、8位、16位、32位器，微控制器及单片机性能价格比不断提高，Intel，Motorola等公司的微处理器占统治地位，各种控制器、控制装置、PLC更新换代加快，神经元网络芯片已问世，模拟控制器、智能控制器已初步商品化及推广应用。(2)分布式控制系统已推出第四代产品，如Honeywell 公司新推出的Exertion PKS(过程知识系统)，Emerson公司的Plant Web，Foxboro 公司的A2，横河公司的R3(PRM—工厂资源管理系统)，ABB公司的Industrial IT 系统。(3)计算机技术、通信技术、控制技术的发展控制系统向全数字化、全分散式、全开放可互操作和开放式互联网络的新一代现场总线控制系统(FCS)发展。
(4)PLC技术20世纪80年代走向成熟，目前有新的突破，无论是处理速度，功能强化、通讯能力都提高到一个新水平，小型PLC向小型化、低成本PC简单、多用方向发展，大中型PLC向多功能、高速机度、大容量、网络化方向发展。(5)自动控制理论及技术的发展，先进控制、模有无问题；脱糊控制、人工神经网络、人工智能技术和专家系统已在工业自动化中实际应用：多变量预测控制、先进控制软件产品在国外石油、化工等流程工业已广泛使用；人工神经网络已制成专用芯片及自动装置，模糊控制器亦已商品化，广泛用于工业生产过程控制和电冰箱洗衣机等家用电器控制中，专家系统已在电站控制、冶金过程及石化装置自动控制中应用，国外制造自动化向ClMS精良生产、敏捷制造方向发展，流程工业亦向集成生产系统CITS 发展。
而我国在今后相当长的时间内，一方面将形成以Compact PCI总线工控机为核心，多种工控机技存的局面；另一方面，工控机将与DCS，FCS，PLC继续相互融合和补充，为工业自动化提供各具特色的解决方案。同时，工控机技术将以锐不可挡之势继续向网络和通信领域挺进。
1.3 串口通信介绍
串口通信是指外设和计算机间，通过数据信号线、地线、控制线等，按位进行传输数据的一种通讯方式。这种通信方式使用的数据线少，在远距离通信中可以节约通信成本，但其传输速度比并行传输低[8]。最被人们熟悉的串口通信技术标准是RS-232、RS-422和RS-485，也就是以前所称的RS-232、RS-422和RS-485。目前RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串口接口。RS-422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”，它定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到了10Mbps，传输距离延长到了1219米，并允许在一条平衡总线上最多连接10个接收器。1983年在RS-422的基础上制定了RS-485标准，增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，后命名为TIA/RS-485-A标准。
RS-232 （ANSI/EIA-232标准）是IBM-PC及其兼容机上的串口连接标准。可用于许多用途，比如连接鼠标、打印机或者Modem，同时也可以接工业仪器仪表。用于驱动和连线的改进，实际应用中RS-232的传输长度或者速度常常超过标准的值。RS-232只限于PC串口和设备间点对点的通信。RS- 232串口通信最远距离是50英尺。RS -422（EIA RS-422-A Standard）是Apple的Macintosh计算机的串口连接标准。RS-422使用差分信号，RS-232使用非平衡参考地的信号。差分传输使用两根线发送和接收信号，对比RS-232，它能更好的抗噪声和有更远的传输距离。在工业环境中更好的抗噪性和更远的传输距离是一个很大的优点。RS -485（EIA-485标准）是RS-422的改进，因为它增加了设备的个数，从10个增加到32个，同时定义了在最大设备个数情况下的电气特性，以保证足够的信号电压。有了多个设备的能力，你可以使用一个单个RS-422口建立设备网络。出色抗噪和多设备能力，在工业应用中建立连向PC机的分布式设备网络、其他数据收集控制器、HMI或者其他操作时，串口连接会选择RS-485。RS-485是RS-422的超集，因此所有的RS-422
设备可以被 RS-485控制。RS-485可以用超过4000英尺的线进行串口通行[9]。
一般串口用于ASCII码字符的传输。通信使用3根线完成：（1）地线（2）发送（3）接收。由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另一
根线上接收数据。其他线用于握手，但是不是必须的。串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。对于两个进行通行的端口，这些参数必须匹配：a波特率：这是一个衡量通信速度的参数，它表示每秒钟传送的比特个数。b数据位：这是衡量通信中实际数据位的参数。当计算机发送一个信息包，实际的数据不会是8位的，标准的值是5、7和8位。如何设置取决于你想传送的信息。比如，标准的ASCII码是0～127（7位）。扩展的ASCII码是0～255（8位）。如果数据使用简单的文本（标准 ASCII码），那么每个数据包使用7位数据。每个包是指一个字节，包括开始/停止位，数据位和奇偶校验位。由于实际数据位取决于通信协议的选取，术语“包”指任何通信的情况。c停止位：用于表示单个包的最后一位。典型的值为1，1.5和2位。由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时钟同步的机会。适用于停止位的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数据传输率同时也越慢。d奇偶校验位：在串口通信中一种简单的检错方式。有四种检错方式：偶、奇、高和低。当然没有校验位也是可以的。对于偶和奇校验的情况，串口会设置校验位（数据位后面的一位），用一个值来确保传输的数据有偶数个或者奇数个逻辑高位。例如，如果数据是011，那么对于偶数校验，校验位为0，保证逻辑高的位数是偶数。如果是奇校验，校验位位1，这样就有3个逻辑高位。高位和低位并不真正检查数据，简单置位逻辑高或者逻辑低校验。这样使得接收设备能够知道位的状态，有机会判断是否有噪声干扰了通信或者是否传输和接收数据是否不同步。
1.4 本课题主要研究的内容
本课题基于PLC串口通信协议，利用VC++6.0作为上位机编程软件实现工业控制中PLC与工控机的串口通信程序的设计，其操作简单，易于实现。本文章节安排如下：
第一章介绍了本课题的来源、背景及意义，介绍了PCI的国内外发展现状及工控机的发展现状，并对串口通信进行了详细的介绍；
第二章主要对PLC和工控机进行了概述。包括PLC的基本结构、工作原理、功
能及特点、内部运作方式和扫描周期；然后进一步分析了本课题使用的三菱PLC的主要特点；
第三章主要是通过了解串口通信的内容，实现PLC的串口通信。这一部分主要是对PLC串口通信协议进行详细的分析；
第四章对工控机与PLC串口通信程序进行设计。通过使用上位机软件VC++6.0进行编程实现工控机与PLC的串口通信，并对其进行了验证；
第五章对全文进行了总结与展望。
第2章可编程控制器与工控机的概述
2.1 PLC的工作原理及功能特点
为了介绍PLC的工作原理我们首先在本节首先介绍PLC的基本结构，然后介绍PLC 的工作原理，最后简单介绍一下PLC的主要功能和特点。
2.1.1 PLC的基本结构
可编程序控制器（PLC）主要有CPU模块、输入模块、输出模块、编程装置和电源组成。PLC的基本结构框图如图2.1所示。
图2.1 PLC的基本结构
PLC的控制枢纽是中央处理单元（CPU）[10]，它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。现场输出接口电路由输出数据寄存器、
选通电路和中断请求电路集成，作用PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。而PLC与工控机的通信则是由通信接口完成。
2.1.2 PLC的主要功能及特点
PLC的主要功能有：逻辑控制、定时控制、计数控制、步进（顺序）控制、PID 控制、数据控制（PLC具有数据处理能力）、远程I/O功能、通信和联网；另外，有些PLC还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求[10]，诸如定位控制模块，CRT 模块等等。
PLC的主要特点如下：
（1）高可靠性；
（2）丰富的I/O接口模式；
（3）采用模块化结构；
（4）编程简单易学；
（5）安装简单，维修方便。
2.2 三菱PLC介绍
在PLC的选择中，因每种品牌配置不一样，所以它的选型方式也有所差异，通过详细分析被控对象的工艺过程及工作特点，本课题中选用的是三菱PLC （Mitsubishi Power Line Communication）[13]。它是三菱电机在大连生产的主力产品。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。三菱PLC在中国市场常见的有以下型号：FR-FX1N、FR-FX1S、FR-FX2N、FR-FX3U、FR-FX2NC、FR-A及FR-Q。
在本课题中采用的是三菱FXPLC，它在小形化，高速度，高性能和所有方面都是最高档次的超小程序装置[14]，除输入出16～25点的独立用途外，还可以适用于多个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。三菱FXPLC具有以下几个特点。
①系统配置即固定又灵活；
②编程简单；
③备有可自由选择，丰富的品种；
④令人放心的高性能；
⑤高速运算；
⑥使用于多种特殊用途；
⑦外部机器通讯简单化；
⑧共同的外部设备。
2.2.1常见PLC及其通信网络
可编程逻辑控制器诞生虽然有30多年,单至今没有世界统一的技术标准?各个国家的可编程控制器都是在相对封闭的环境下独自发展的,但由于技术基础的一致性,各个国家,各个公司的产品在原理?结构?模式等方面大都相同?下表是世界主要PLC厂商及产品:
表2-1 世界主要PLC厂商及产品
2.2.2 FX 型PLC通信的实现
本课题PLC控制器选用FX0N型PLC?FX0N型PLC是日本三菱(MITSUBISHI)公司生产它有28个输入18个输出?要完成FX0N与PC机通信,首先要知道FX 系列PLC的通信协议?
(一)数据格式
FX系列PLC采用异步格式,由1位起始位?7位数据位?1位偶校验位及1位停止位组成,比特率为9600 bps,字符为ASCⅡ码?数据格式如表四所示?
表2-2 FX 型PLC通信数据格式
从左至右各位数据的含义是:
“0”:起始位,PLC的在接受和发送数据中,数据是从这一位开始的?
“B0~B6”:七位数据位,为ASCII码?
“P”:奇偶校验位。
“1”:停止位。
(二)通信命令
FX系列PLC有4条通信命令,分别是读命令?写命令?强制通命令?强制断命令,如表五所示?
表2-3 FX 型PLC通信命令格式
(三)通信控制字符
FX系列PLC采用面向字符的传输规程,用到5个通信控制字符,如表六所示?
表2-4 FX 型PLC通信控制字符
注:当PLC对计算机发来的ENQ不理解时,用NAK回答?
(四)报文格式
计算机向PLC发送的报文格式如下:
表2-5 FX 型PLC通信报文格式
其中,STX为开始标志:02H;ETX为结束标志:03H;CMD为命令的ASCⅡ码;SUMH?SUML为按字节求累加和,溢出不计?由于每字节十六进制数变为两字节的ASCⅡ码,故校验和为SUMH与SUML?
数据段格式与含义如下:
表2-6 FX 型PLC通信发送报文数据段格式
写命令的数据段有数据,读命令的数据段则无数据?
读/写字节数为01H~40H(1~64)个?
PLC向PC发的报文应答格式如下:
表2-7 FX 型PLC通信报文应答格式
注:对读命令的应答报文数据段为要读取的数据,一个数据占两字节,分上位下位:
表2-8FX 型PLC通信应答报文数据段格式
对写命令的应答报文无数据段,而用ACK及NAK作应答内容?
(五) 传输过程
PC机与FX系列PLC之间采用应答方式通信,传输出错则组织重发?其传输过程如下图15:
图2.2 PLC通信传输过程
PLC根据PC机的命令,在每个循环扫描结束处的END语句后组织自动应答,无需用户在PLC一方编写程序?
2.2.3 串行通信功能指令
(一)通信模式
PLC通信模式主要有以下几种:
（1）并行连接:两台同系列PLC的数据自动传送,一台作为主站,一台作为从站?
（2）计算机链接:计算机链接是基于PLC通讯协议的通讯模式,常见于计算机与多台PLC之间的通信系统(1:N)中?
（3）无协议通信:串行通信指令RS实现的通信?
（4） N:N链接:N:N网络也叫简易PLC链接?
（二）通信功能指令与寄存器
（1）在计算机链接通信和无协议通信时,首先需要用一个16位特殊数据寄存器D8120来设置通信格式,D8120的设置方法如下(b15为最高位):
表2-9特殊寄存器设置格式
需要注意的是:在计算机连接方式下,b8,b9这两位一定要设置为0?在无协议通信方式下,b13-b15这三位一定要设置为0?
（2）通信过程中可能用到的特殊辅助继电器与特殊数据寄存器如下:
表2-10常用特殊寄存器
2.3 工控机的介绍
工控机（Industrial Personal Computer，IPC）即工业控制计算机，是一种采用总线结构，对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。工控机具有重要的计算机属性和特征，如具有计算机CPU、硬盘、内存、外设及接口，并有操作系统、控制网络和协议、计算能力、友好的人机界面。工控行业的产品和技术非常特殊，属于中间产品，是为其他各行业提供可靠、嵌入式、智能化的工业计算机。
目前工控机的主要类别有：IPC（PC总线工业电脑）、PLC（可编程控制系统）、
PLC与单片机、PC、工控机的区别
一、PLC与单片机的本质区别 想搞清楚PLC与单片机有什么不同，在网上搜了下有许多各种各样的答案，容易看晕。综合起来分析，我认为PLC与单片机的差别有以下几点：1．PLC是应用单片机构成的比较成熟的控制系统，是已经调试成熟稳定的单片机应用系统的产品。有较强的通用性。 2．而单片机可以构成各种各样的应用系统，使用范围更广。单就“单片机”而言，它只是一种集成电路，还必须与其它元器件及软件构成系统才能应用。 3.从工程的使用来看，对单项工程或重复数极少的项目，采用PLC快捷方便，成功率高，可靠性好，但成本较高。 4．对于量大的配套项目，采用单片机系统具有成本低、效益高的优点，但这要有相当的研发力量和行业经验才能使系统稳定。 从本质上说，PLC其实就是一套已经做好的单片机(单片机范围很广的)系统，核心是单片机。（打个比方，就好像衣服的核心是布料，衣服买来就能穿，布料呢？） 但PLC也有其特点：PLC广泛使用梯形图代替计算机语言，对编程有一定的优势。你可以把梯形图理解成是与汇编等计算器语言一样，是一种编程语言,只是使用范围不同!而且通常做法是由PLC软件把你的梯形图转换成C或汇编语言(由PLC所使用的CPU决定),然后利用汇编或C编译系统编译成机器码!PLC运行的只是机器码而已.梯形图只是让使用者更加容易使用而已. 当然也可以用单片机直接开发控制系统,但是对开发者要求相当高(不是一般水平可以胜任的),开发周期长,成本高(对于一些大型一点的体统你需要做实验,印刷电路板就需要一笔相当的费用,你可以说你用仿真器,用实验板来开发,但是我要告诉你,那样做你只是验证了硬件与软件的可行性,并不代表可以用在工业控制系统,因为工业控制系统对抗干扰的要求非常高,稳定第一,而不是性能第一,所以你的电路板设计必须不断实验,改进).当你解决了上述问题,你就发现你已经做了一台PLC了,当然如果需要别人能容易使用，你还需要一套使用软件,这样你可以不需要把你的电路告诉别人。你也不可能告诉别人。
基于单片机的数据串口通信研究
龙源期刊网 https://www.docsj.com/doc/f3488550.html, 基于单片机的数据串口通信研究 作者：蒋信 来源：《电子技术与软件工程》2016年第06期 摘要科技的发展日新月异，机电一体化的发展对自动化系统的可靠性提出了更高的要 求，在这样的背景下，单片机在工业控制领域的应用越来越广泛也越来越重要。基于以上，本文从通信过程、显示设计、键盘接口等方面研究了基于单片机的数据串口通信。 【关键词】单片机数据串口通信研究 在计算机控制领域中，计算机与外设数据之间的通信主要依靠单片机来实现，单片机的串口功能能够实现数据的传输以及分析，这就属于串口通信，可以预见的是，单片机的数据串口通信将会得到更广泛的应用，单片机之间的通信也有赖于其数据串口通信功能。基于以上，本文简要研究了基于单片机的数据串口通信。 1 串口通信的实现方式 设备在实现通信的过程中，必须树立一个信息接发双方都认可的通信方式，只有这样才能够保证信息在传送的过程中不发生冲突，才能够实现设备之间的通信，对于串口通信来说，主要有以下两种方式。 1.1 异步通信方式 异步通信方式实现的过程中，数据传输方式为独立字节的形式，不同的字节前端有着不同的起始信号，不同字节的后端则会有不同的终止信号，起始信号只能是一个，而终止信号可以是一个也可以是多个。数据传输过程中，字节进行移动，一个字节的迁移过程表示一个字节的传输过程，传输之前使用起始信号进行传输，传输结束之后使用终止信号将传输线调回标准状态，一个字节传输完毕后进行下一个字节的传输，字节传输有着连续性，这就是异步传输方式。由于没一个字节都要附加起始信号信息和终止信号信息，因此异步传输方式的效率较低，但异步通信方式容许一定程度的频率漂移，有着一定的误差缓冲作用。 1.2 同步通信方式 同步通信方式指的是将所有字符和字节连接在一起进行传输的一种通信方式，多个字符相互连接组成数据块，在数据块前增加同步字符，以同步字符作为传输起始信号，在传输后增加校验字符，以校验字符作为传输终止信号，以此来校验传输过程中的错误和误差，数据块中的各个字符之间没有间隔，相较于异步通信方式来说，其传输效率较高，但其对于信息接收端和信息发送端的同步性要求较高，因此硬件的复杂程度也就更高。 2 基于单片机的数据串口通信
51系列单片机之串口通信
51系列单片机之串口通信 单片机的串口通信看起来是很复杂的,主要是因为他用到了更多的寄存器, 与前面的知识相比他更具综合能力,写起来考虑的问题自然也变多了.而前面学 习过的定时器与中断将是单片机通信的基础. 单片机的中断系统中第4 个中断 就是串口中断,要进行串口通信首先就要打开CPU 总中断EA,还要打开串口通 信中断ES,这是串口通信的前堤,而串口通信也跟计时器一样有很多的模式,因此 我们还要设置SCON 寄存器来指定采用哪一种方式进行通信,而在通信的过程中,我们还要设定通信的波特率,不然的话,单片机是没办法进行采样的,这样也不会得 到正确的结果了.我在实验过程中用到的是1 号定时器来设定的波特率,用到了 计时器方式2,也就是8 位自动重装,这样可以简化编程,她的实现思想就是将常 数放入TH,而TL 中则是初始化参数,当溢出时,单片机会自动将TH 中的常数装 入TL 中. 再来说说波特率,我们为什么要设定波特率,因为单片机会以16 倍波 特率的速度进行采样,而在实验中我们用的是10 位异步收发方式,因此要将SM0 置0,SM1 置1.而其中的10 位有8 位数据位,第一位和最后一位是发送数据的起 始与结束.采用高的皮特率就不会出错啦.而波特率是有一个公式的:方式0 的波 特率= fosc/12 方式2 的波特率=（2SMOD/64）- fosc 方式1 的波特率=（2SMOD/32）-（T1 溢出率）方式3 的波特率=（2SMOD/32）-（T1 溢出率）T1 溢出率= fosc /{12 乘以[256 －（TH1）]}根据公式我们很容易就算出当晶 振为110592HZ 时,要达到9600 的波特率,我们只需要将TL1 置FDH 即可,如下图: 除此之外,你还要将SCON 中的REN 位置1,不然的话,单片机是不会接收数 据的. 还有不要忘了选择定时器的工作方式,设置TMOD 为0x20 既是工作方式2,8 位自动重装定时器. 这样一来,初始批工作算是差不多了.而串口通信分为中 断方式,和查询方式,如果你想用查询方式你也不用设置IE 寄存器了. 在串口通
C51单片机和电脑串口通信电路图
C51单片机和电脑串口通信电路图与源码 51单片机有一个全双工的串行通讯口，所以单片机和电脑之间可以方便地进行串口通讯。进行串行通讯时要满足一定的条件，比如电脑的串口是RS232电平的，而单片机的串口是TTL电平的，两者之间必须有一个电平转换电路，我们采用了专用芯片MAX232进行转换，虽然也可以用几个三极管进行模拟转换，但是还是用专用芯片更简单可靠。我们采用了三线制连接串口，也就是说和电脑的9针串口只连接其中的3根线：第5脚的GND、第2脚的RXD、第3脚的TXD。这是最简单的连接方法，但是对我们来说已经足够使用了，电路如下图所示，MAX232的第10脚和单片机的11脚连接，第9脚和单片机的10脚连接，第15脚和单片机的20脚连接。 串口通讯的硬件电路如上图所示 在制作电路前我们先来看看要用的MAX232，这里我们不去具体讨论它，只要知道它是TTL和RS232电平相互转换的芯片和基本的引脚接线功能就行了。通常我会用两个小功率晶体管加少量的电路去替换MAX232，可以省一点，效果也不错,下图就是MAX232的基本接线图。
按图7－3加上MAX232就可以了。这大热天的拿烙铁焊焊，还真的是热气迫人来呀：P串口座用DB9的母头，这样就可以用买来的PC串口延长线进行和电脑相连接，也可以直接接到电脑com口上。
为了能够在电脑端看到单片机发出的数据，我们必须借助一个WINDOWS软件进行观察，这里我们利用一个免费的电脑串口调试软件。本串口软件在本网站https://www.docsj.com/doc/f3488550.html,可以找到 软件界面如上图，我们先要设置一下串口通讯的参数，将波特率调整为4800，勾选十六进制显示。串口选择为COM1，当然将网站提供的51单片机实验板的串口也要和电脑的COM1连接，将烧写有以下程序的单片机插入单片机实验板的万能插座中，并接通51单片机实验板的电源。
基于单片机的串口通信模块设计
1 绪论 1.1 研究背景 通信是指不同的独立系统利用线路互相交换数据，它的主要目的是将数据从一端传送到另一端，实现数据的交换。在现代工业控制中，通常采用计算机作为上位机与下层的实时控制与监测设备进行通讯。现场数据必须通过一个数据收集器传给上位机，同样上位机向现场设备发命令也必须通过数据收集器。串行通信因其结构简单、执行速度快、抗干扰能力强等优点，已被广泛应用于数据采集和过程控制等领域。 计算机与外界的信息交换称为通信。基本的通信方式有并行通信和串行通信两种。串行通信是指一条信息额各位数据被逐位按顺序传送的通信方式。串行通信的特点是：数据位传送，按位顺序进行，最少只需要一根传输线即可完成，成本低但传送速度快，串行通信的距离可以从几米到几千米。 随着计算机技术尤其是单片微型机技术的发展，人们已越来越多地采用单片机来对一些工业控制系统中如温度、流量和压力等参数进行监测和控制。PC机具有强大的监控和管理能力，而单片机则具有快速及灵和的控制特点，通过PC 机的RS-232串行接口与外部设备进行通信，是许多测控系统中常用的一种通信解决方案。而随着USB接口技术的成熟和使用的普及，由于USB 接口有着 RS-232(DB-9)串口无法比拟的优点，RS-232(DB-9)串口正在逐步地为USB 接口所替代。而在现在的大多数笔记本电脑中，出于节省物理空间和用处不大等原因，RS-232(DB-9)串口已不再设置，这就约束了基于RS-232(DB-9)串口与PC 机联络的单片机设备的使用围。当前USB接口逐步取代RS-232(DB-9)串口已是大势所趋，单片机同计算机的USB通信在实际工作中的应用围也将越来越广。本文所介
单片机各种通信方式的特点和主要应用场合
单片机各种通信方式的特点和主要应用场合 串口用的比较多： RS232，用于与标准的RS232设备通讯 网卡，用于互联网或采用网卡端口的设备通讯 I2C，用于单片机自己外设或多个单片机之间通讯 CAN，工业标准，汽车中常用 并口： 并口就是直接将数据输入或输出，多少位数据就要用多少根线，此外还要加上控制线2根以上。 例如8位的数据通讯，至少用10根线。由于单片机的引脚数目有限，这种方法很不实用。 并行口现在计算机都几乎不用了。如果感兴趣，你就找以前的计算技术方面的书上还有介绍。 并口线路复杂，可靠性低，速度低，除了早期的打印机还用，也几乎没有这样的外设了。 大家好，通过前一期的学习，我们已经对ICD2 仿真烧写器和增强型PIC 实验板的使用方法及学习方式有所了解与熟悉，学会了如何用单片机来控制发光管、继电器、蜂鸣器、按键、数码管等资源，体会到了学习板的易用性与易学性，看了前几期实例，大部分都是基于单片机端口操作原理呢？ 大家是否觉得这样一个单片机系统似乎缺少点什么呢？不错，本期我们将介绍单片机与电脑通讯，使单片机与PC 机能够联机工作。 单片机除了需要控制外围器件完成特定的功能外，在很多应用中还要完成单片机和单片机之间、单片机和外围器件之间，以及单片机和微机之间的数据交换和指令的传输，这就是单片机的通信。单片机的通信方式可以分为并行通信和串行通信。并行方式传送一个字节的数据至少需要8 条数据线。 一般来讲单片机与打印机等外围设备连接时，除8条数据线外，还要状态、应答等控制线，当传送距离过远时电线要求过多，成本会增加很多。单片机的串行通信方法较为多样，传统的串行通信方式是通过单片机自带的串行口进行RS232 方式的通信。 串行通信是以一位数据线传送数据的位信号，即使加上几条通信联络控制线，也比并行通信用的线少。 因此，串行通信适合远距离数据传送，如大型主机与其远程终端之间，处于两地的计算机之间，采用串行通信就非常经济。 串行通信又分为异步传送和同步传送两种基本方式。 异步通讯：异步通信传输的数据格式一般由1个起始位、7 个或8 个数据位、1 到2 个停止位和一个校验位组成。它用一个起始位表示字符的开始，用停止位表示字符的结束。其每帧的格式如图1 所示。
基于51单片机的双机串行通信
河南机电高等专科学校2015-2016学年第1学期通信实训报告 系别：电子通信工程系 班级：xxxxxx 学号：13xxxxxxxxx 姓名：xxxxxxx 2015年12月
基于51单片机的双机串行通信 摘要：串行通信是单片机的一个重要应用，本次课程设计就是要利用单片机来完成一个系统，实现爽片单片机床航通信，通信的结果使用数码管进行显示，数码管采用查表方式显示，两个单片机之间采用RS-232进行双击通信。在通信过程中，使用通信协议进行通信。 关键字：通信双机 一、总体设计 1设计目的 1.通过设计相关模块充分熟悉51单片机的最小系统的组成和原理； 2.通过软件仿真熟悉keil和proteus的配合使用； 3.通过软件编程熟悉51的C51编程规范； 4.通过实际的硬件电路搭设提高实际动手能力。 2.设计要求： 两片单片机之间进行串行通信，A机将0x06发送给B机，在B机的数码管上静态显示1，B机将0~f动态循环发送到A机，并在其数码管上显示。 3.设计方案： 软件部分，通过通信协议进行发送接收，A机先送0x06(B机数码管显示1)给B机（B机静态显示），当从机接收到后，向B机发送代表0-f的数码管编码数组。B收到0x06后就把数码表TAB[16]中的数据送给从机。 二、硬件设计
1.51单片机串行通信功能 计算机与外界的信息交换称为通信，常用的通信方式有两种：并行通信和串行通信。51单片机用4个接口与外界进行数据输入与数据输出就是并行通信，并行通信的特点是传输信号的速度快，但所用的信号线较多，成本高，传输的距离较近。串行通信的特点是只用两条信号线（一条信号线，再加一条地线作为信号回路）即可完成通信，成本低，传输的距离较远。 51单片机的串行接口是一个全双工的接口，它可以作为UART（通用异步接受和发送器）用，也可以作为同步移位寄存器用。51单片机串行接口的结构如下： 图1.AT89C51（52） （1）数据缓冲器（SBUF） 接受或发送的数据都要先送到SBUF缓存。有两个，一个缓存，另一个接受，
单片机与pc串口通信
课程设计报告书课程名称：MCS-51单片机课程设计题目：单片机与PC机之间的通信 姓名：高永强 学号：010700830 学院：电气工程与自动化学院专业：电气工程与自动化 年级：2007级 指导教师：张丽萍
目录 1．引言与系统结构 (2) 2．硬件实现 2.1.AT89C52 (2) 2.2.MAX232芯片 (3) 2.3. 9针串口 (5) 3．虚拟串口调试 (7) 4．Proteus仿真原理图及元件清单 (14) 5．软件设计 (15) 6．主程序代码 (16) 7．心得体会 (18) 8．参考文献 (18)
1.引言与系统结构：利用PC 机配置的异步通信适配器，可以方便的完成 PC 机遇89C52单片机的数据通信。由于89C52单片机输入、输出电平为TTL 电平，而PC 机配置的是RS-232标准串行接口，二者的电器规范不一致，因此采用MXA232单芯片 实现89C52单片机于PC 机的RS-232标准接口通信电路。 如今，在很多场合中，要求单片机不仅能独立完成单机的控制任务，还要能与其他数据控制设备（单片机、PC 机等）进行数据交换。串口通讯对单片机而言意义重大，不但可以实现将单片机的数据传输到电脑端，而且也能实现电脑对单片机的控制，比如可以很直观地把红外遥控器键值的数据码显示在电脑上，可以使编写红外遥控程序时方便不少，起到仿真器的某些功效。 89C52有一个全双工的串行通讯口，所以单片机和电脑之间可以方便地进行串口通讯。进行串行通讯时要满足一定的条件，比如电脑的串口是RS232电平的，而单片机的串口是TTL 电平的，两者之间必须有一个电平转换电路，我们采用了专用芯片MAX232进行转换，虽然也可以用几个三极管进行模拟转换，但是还是用专用芯片更简单可靠。我们采用了三线制连接串口，也就是说和电脑的9针串口只连接其中的3根线：第5脚的GND.第2脚的RXD.第3脚的TXD 。 图 1 系统结构 2.硬件实现： 2.1 ．AT89C52： AT89C52是51系列单片机的一个型号，它是ATMEL 公
汇编语言实现串口通信(PC和单片机间)教学文案
8.用C语言或汇编语言实现串口通信（PC和单片机间） 上位机和下位机的主从工作方式为工业控制及自动控制系统所采用。由于PC 机分析能力强、处理速度更快及单片机使用灵活方便等特点，所以一般都将PC 机作为上位机，单片机作为下位机，二者通过RS-232或者RS-485接收、发送数据和传送指令。单片机可单独处理数据和控制任务，同时也将数据传送给PC机，由PC机对这些数据进行处理或显示 1 硬件电路的设计 MCS-51单片机有一个全双工的串行通讯口UART，利用其RXD和TXD与外界进行通信，其内部有2个物理上完全独立的接收、发送缓冲器SBUF，可同时发送和接收数据。所以单片机和PC机之间可以方便地进行串口通讯。单片机串口有3条引线:TXD(发送数据),RXD(接收数据)和GND(信号地)。因此在通信距离较短时可采用零MODEM方式，简单三连线结构。IBM-PC机有两个标准的RS-232串行口，其电平采用的是EIA电平，而MCS-51单片机的串行通信是由TXD(发送数据)和RXD(接收数据)来进行全双工通信的，它们的电平是TTL电平;为了PC机与MCS-51 机之间能可靠地进行串行通信，需要用电平转换芯片，可以采用MAXIM公司生产的专用芯片MAX232进行转换。电路如图1所示。硬件连接时，可从MAX232中的2路发送器和接收器中任选一路，只要注意发送与接收的引脚对应关系即可。接口电路如图3.5所示。
总体设计按照整体设计思路方案绘制原理图如下所示： 2 系统软件设计 软件设计分上位机软件设计和下位机软件设计。这两部分虽然在不同的机器上编写和运行，但它们要做的工作是对应的:一个发送，另一个接收。为了保证数据通信的可靠性，要制定通信协议，然后各自根据协议分别编制程序。现约定通信协议如下:PC机和单片机都可以发送和接收。上位机和下位机均采用查询方式发送控字符和数据、中断方式接收控制字符和数据。采用RS-232串口异步通信， １上位PC机与下位单片机异步串行通信的通信协议
51单片机与串口通信(含代码)
51单片机与串口通信(含代码) 串口调试 1. 发送：向总线上发命令 2. 接收：从总线接收命令，并分析是地址还是数据。 3. 定时发送：从内存中取数并向主机发送. 经过调试，以上功能基本实现，目前可以通过上位机对单片机进行实时控制。 程序如下： //这是一个单片机C51串口接收（中断）和发送例程，可以用来测试51单片机的中断接收 //和查询发送，另外我觉得发送没有必要用中断，因为程序的开销是一样的 ＃i nclude
PCON=0x00; ES=1; TMOD=0x21; //定时器工作于方式2，自动装载方式TH0=(65536-1000)%256; TL0=(65536-1000)/256; TL1=0xfd; TH1=0xfd; ET0=1; TR0=1; TR1=1; // TI=0; EA=1; // TI=1; RAMDATA=0x1F45; } void serial () interrupt 4 using 3 { if(RI) { RI=0; ch=SBUF; TI=1; //置SBUF空 switch(ch) { case 0x01 :printf("A"); TI=0;break; case 0x02 :printf("B"); TI=0;break; case 0x03 :printf("C"); TI=0;break; case 0x04 :printf("D"); TI=0;break; default :printf("fg"); TI=0;break; } }
51单片机与PC串口通讯
目录 第1章需求分析 ............................................................................................................................ - 1 - 1.1课题名称 (1) 1.2任务 (1) 1.3要求 (1) 1.4设计思想 (1) 1.5课程设计环境 (1) 1.6设备运行环境 (2) 1.7我在本实验中完成的任务 (2) 第2章概要设计 ............................................................................................................................ - 2 - 2.1程序流程图 (2) 2.2设计方法及原理 (3) 第3章详细设计 ............................................................................................................................ - 3 - 3.1电路原理 (3) 3.1.1STC89C52芯片 ............................................................................................................. - 3 -3.2串口通信协议 (4) 3.3程序设计 (5) 3.3.1主程序模块 .................................................................................................................... - 5 - 3.3.2串口通讯模块 ................................................................................................................ - 6 - 3.3.3控制部分文件 ................................................................................................................ - 8 - 3.3.4公共部分模块 .............................................................................................................. - 11 -3.4电路搭建 (12) 3.4.1电路原理图 .................................................................................................................. - 12 -第4章上位机关键代码分析 ...................................................................................................... - 12 - 4.1打开串口操作 (12) 4.2后台线程处理串口程序 (15) 4.3程序运行界面 (18) 第5章课程设计总结与体会 ...................................................................................................... - 19 -第6章致谢 .................................................................................................................................. - 19 -参考文献........................................................................................................................................... - 19 -
工控机与PLC、普通电脑的区别
工控机与PLC的区别并不在于长得什么样子，也不在于使用的工作环境，而在于它们的功能。它就发展来说，它们来自不同的途径，PLC来源以继电器为特征的电气逻辑控制，工控机来源于计算机。早期PLC只能用于进行逻辑运算，现在功能越来越强大了，但总体来说，还是适合于进行以顺序控制为主的自动化工程中，如流程工业。工控机作为控制设备，主用于以过程控制为主的自动化工程，如化工工业。工控机作为上位机人界面，认为只相当一台PC，与控制功能没什么关关系。 另摘录：电脑工控机，跟平时的PC有什么区别呢。 工控机（Industrial Personal Computer—IPC）是一种加固的增强型个人计算机，它可以作为一个工业控制器在工业环境中可靠运行。早在80年代初期，美国AD公司就推出了类似IPC的MAC-150工控机，随后美国IBM公司正式推出工业个人计算机IBM7532。由于IPC的性能可靠、软件丰富、价格低廉，而在工控机中异军突起，后来居上，应用日趋广泛。目前，IPC已被广泛应用于通讯、工业控制现场、路桥收费、医疗、环保及人们生活的方方面面。 IPC的技术特点： 1、采用符合“EIA”标准的全钢化工业机箱，增强了抗电磁干扰能力。 2、采用总线结构和模块化设计技术。CPU及各功能模块皆使用插板式结构，并带有压杆软锁定，提高了抗冲击、抗振动能力。 3、机箱内装有双风扇，正压对流排风，并装有滤尘网用以防尘。 4、配有高度可靠的工业电源，并有过压、过流保护。 5、电源及键盘均带有电子锁开关，可防止非法开、关和非法键盘输入。 6、具有自诊断功能。 7、可视需要选配I/O模板。 8、设有“看门狗”定时器，在因故障死机时，无需人的干预而自动复位。 9、开放性好，兼容性好，吸收了PC机的全部功能，可直接运行PC机的各种应用软件。 10、可配置实时操作系统，便于多任务的调度和运行。 11、可采用无源母板（底板），方便系统升级。 IPC的主要结构：
基于51单片机的双机串行通信课程设计 1000110061
基于AT89C51单片机的双机串行通信设计 姓名：杨应伟 学号：100110061 专业：机械设计制造及其制动化 班级：机电二班
前言 单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域随着计算机技术的发展及工业自动化水平的提高, 在许多场合采用单机控制已不能满足现场要求,因而必须采用多机控制的形式,而多机控制主要通过多个单片机之间的串行通信实现。串行通信作为单片机之间常用的通信方法之一, 由于其通信编程灵活、硬件简洁并遵循统一的标准, 因此其在工业控制领域得到了广泛的应用。 在测控系统和工程应用中，常遇到多项任务需同时执行的情况，因而主从式多机分布式系统成为现代工业广泛应用的模式。单片机功能强、体积小、价格低廉、开发应用方便，尤其具有全双工串行通讯的特点，在工业控制、数据采集、智能仪器仪表、家用电器方面都有广泛的应用。同时，IBM－PC机正好补充单片机人机对话和外围设备薄弱的缺陷。各单片机独立完成数据采集处理和控制任务，同时通过通信接口将数据传给PC机，PC机将这些数据进行处理、显示或打印，把各种控制命令传给单片机，以实现集中管理和最优控制。串行通信是单片机的一个重要应用，本次课程设计就是要利用单片机来完成一个系统，实现爽片单片机床航通信，通信的结果使用数码管进行显示，数码管采用查表方式显示，两个单片机之间采用RS-232进行双击通信。 在通信过程中，使用通信协议进行通信。在测控系统和工程应用中，常遇到多项任务需同时执行的情况，因而主从式多机分布式系统成为现代工业广泛应用的模式。单片机功能强、体积小、价格低廉、开发应用方便，尤其具有全双工串行通讯的特点，在工业控制、数据采集、智能仪器仪表、家用电器方面都有广泛的应用。同时，IBM－PC机正好补充单片机人机对话和外围设备薄弱的缺陷。各单片机独立完成数据采集处理和控制任务，同时通过通信接口将数据传给PC机，PC机将这些数据进行处理、显示或打印，把各种控制命令传给单片机，以实现集中管理和最优控制。 串行通信是单片机的一个重要应用，本次课程设计就是要利用单片机来完成一个系统，实现爽片单片机床航通信，通信的结果使用数码管进行显示，数码管采用查表方式显示，两个单片机之间采用RS-232进行双击通信。在通信过程中，使用通信协议进行通信。
单片机之间的串行通讯
桂林电子科技大学微机与单片机接口 设 计 报 告 指导教师：吴兆华 学生：王晓鹏 学号：092011211 2010 年6月25日
一、设计题目 单片机之间的串行通讯 二、设计内容与要求 实现两个单片机之间的串行通讯，并用数码管分别显示两个单片机的数据，以验证通讯是否成功。 三、设计目的意义 当前，各种简单实用的通讯系统，使其达到数据传送稳在测控系统和工程应用中，常遇到多项任务需同时执行的情况，即主从式多机分布式系统成为现代工业广泛应用的模式。由于单片机功能强、体积小、价格低廉、开发应用方便，尤其具有全双工串行通讯的特点，在工业控制、数据采集、智能仪器仪表等方面都有广泛的应用。利用单片机的串行通信技术设计一定可靠，使用方便，可扩展为DCS系统应用于工业领域，将有广泛的实际应用价值。单片机除了需要外围器件完成特定的功能外，在很多的应用中单片机之间通讯及单片机和外围器件之间的数据交换，多年来国内外在信息的处理特别是控制和信息传输通讯领域有着十分广泛的应用。 四、系统硬件原理图 图 1 系统硬件原理图 五、程序流程图与源程序 软件的设计是重要的。它的好坏直接关系设计的成功与否。软件是用C
语言完成的，需要能熟练的掌握C语言，还要熟悉AT89S52单片机。从程序流程图、通信协议、波特率计算、编写程序、编译、和烧入软件的操作，到最后的调试，是很复杂的。下面作详细介绍： 1、程序流程图 图2 程序流程图 2、 C语言程序 （1）主机的程序 #include
实验单片机与PC机串口通信
实验单片机与PC机串口通信（C51编程）实验 要求： 1、掌握串行口的控制与状态寄存器SCON 2、掌握特殊功能寄存器PCON 3、掌握串行口的工作方式及其设置 4、掌握串行口的波特率（bondrate）选择 任务： 1、实现PC机发送一个字符给单片机，单片机接收到后即在个位、十位数码管上进行显示，同时将其回发给PC机。要求：单片机收到PC机发来的信号后用串口中断方式处理，而单片机回发给PC机时用查询方式。 采用软件仿真的方式完成，用串口调试助手和KEIL C，或串口调试助手和PROTEUS分别仿真。 需要用到以下软件：KEIL，VSPDXP5（虚拟串口软件），串口调试助手，Proteus。 （1）虚拟串口软件、串口调试助手和KEIL C的联调 首先在KEIL里编译写好的程序。
打开VSPD，界面如下图所示：（注明：这个软件用来进行串口的虚拟实现。在其网站上可以下载，但使用期为2周）。 左边栏最上面的是电脑自带的物理串口。点右边的addpair，可以添加成对的串口。一对串口已经虚拟互联了，如果添加的是COM3、COM4，用COM3发送数据，COM4就可以接收数据，反过来也可以。 接下来的一步很关键。把KEIL和虚拟出来的串口绑定。现在把COM3和KEIL绑定。在KEIL中进入DEBUG模式。在最下面的COMMAND命令行，输入 modecom39600,0,8,1 %分别设置com3的波特率、奇偶校验 位、数据位、停止位 assigncom3
（以上参数设置注意要和所编程序中设置一致！） 打开串口调试助手 可以看到虚拟出来的串口COM3、COM4，选择COM4，设置为波特率9600，无校验位、8位数据位，1位停止位（和COM3、程序里的设置一样）。打开COM4。 现在就可以开始调试串口发送接收程序了。可以通过KEIL发送数据，在串口调试助手中就可以显示出来。也可以通过串口调试助手发送数据，在KEIL中接收。 实验实现PC机发送一个字符给单片机，单片机接收到后将其回发给PC机。在调试助手上（模拟PC）发送数据，单片机收到后将收到的结果回送到调试助手上。 2、以下在Proteus和串口调试助手实现的结果： 将编译好的HEX程序加载到Proteus中，注意这里需要加上串口模块，用来进行串行通信参数的设置。 点击串口，可以对串口进行设置： 用串口调试助手发送数据，即可看到仿真结果。 实验参考程序源文件在exp2-comm文件夹中。
为什么使用工控机
为什么使用工控机 近几年工业自动化和工业机器人的发展极为迅速，而在机械设备和机器人的自动控制系统上存在两种解决方案：一种是采用基于PC的控制系统；一种是采用基于工控机的控制系统。但是在实际应中，基于工控机的解决方案更有实用性。虽然在发展过程中，基于PC的控制系统的确给机械设备和机器人的自动控制带来了巨大的改变，但是在实际应用中经过反复比较验证，相对于工控机控制系统，确实存在很多的劣势和不足。那么为什么在现实的控制中，基于PC的控制系统极为少见呢？为什么自动控制系统更倾向于使用工控机呢？工控领域的知名生产商——深圳祈飞科技（Prafly）针对该问题做一下分析。 因为，基于PC的控制系统相较于专用控制器来说比较脆弱，在遇到碰撞或是其他毁坏时更容易损伤。而且，运用基于PC的控制系统会使控制系统的启动变得较为复杂，在节约成本方面也很难做的很好。同时，系统的安全性不足也是其中一个需要考虑的重要因素。所以很多时候我们都将基于PC的控制系统认为是一个效率低下、存在安全隐患的控制系统，这样就促使了制造商们更多的选择了专用控制器。 当安全管理软件嵌入在工控机（工业PC）中的时候，它的基本功能就是维持系统的正常运行。但是可能有一些我们难以预测的风险在其中，例如，当有病毒侵入控制软件中或是将防火墙重置，这都有可能使系统的一些基本功能失效、瘫痪。 过程控制系统对于控制程序的中断要比机器的操作更为灵敏一些，而且系统瘫痪更容易造成停产，所以保障系统的稳定性就成了关键因素。假如一个机器人控制系统出现了故障，那么我们至多就是使该机器人的生产线停掉，但是如果是过程控制系统出现了故障，那么可能会造成整个生产线停工，而且将会带来一系列严重的后果。 但是现在工控机的硬件系统现在已经做的非常强固了，他们已经能够适应强震、高温等恶劣的工业现场环境，他们和传统的PLC控制系统一样稳定可靠。很多人都将工业计算机与windows系统联系在一起，认为他们害怕受到碰撞，容易出现故障。但是工业计算机支持的是Linux、windows或是其他的vendor-developed 软件系统。而且他们的可靠性也提高了很多：系统具有实时监控功能，有一部分用户还将FPGAs和高性能的数据处理机联合使用，将实时控制系统运行在FPGA上。 当然，对于控制的合理性的的研究依然在继续，尤其是在需要备用系统的控制领域。对于那些需要从一个系统无缓冲的切换到另一个系统的场合，基于PC 的控制器就显现出了更大的优势。用一个DCS系统，一个单环控制器、一些基于PLC的控制系统，控制程序与软件控制是相对独立的，所以运用工控机的控制就比直接的程序控制显得更为简单、操作更为方便。
基于单片机C#串口通信
基于C#与单片机串口通信的投票器 李浩东20093101004 周守悦20093101012 一．作品的设计概述 我们知道每年每个班都需要班委换届，有很多同学积极参加竞选，然而每一次竞选投票都是大家拿出一张纸，然后再纸上写上自己心目中班委的名字，然后交给监票读票记票，这个过程不仅大大浪费了大家的宝贵时间，还有可能出现漏票等情况，体现不了公平公正公开。 本设计是通过按钮给班委竞选人投票，每个候选人都对应一个按钮，投票人如果想投票给某个人可以按下其对应按钮，每按下一次改竞选人的票数就会自动增加1，每个人只能按下一次，电脑显示屏将通过柱形图动态的呈现每个候选人获得票数竞争的情况以及通过框图显示总票数，不仅使得投票结果更加公开公正，而且也大大节省了大家的时间。本设计的创新点是通过柱形图动态显示整个投票过程，而不是直接显示到最后投票结果，更加体现公正公开。 二．作品的设计与分析 1.主要功能与分析 主要使用单片机和PC机之间的串口通信，在单片机硬件上设置七个按键，其中四个键是用来给A,B,C,D四个人投票的，这四个按键每按下一次就自动增1，记录这四个按键按下的总次数num1,num2,num3,num4，并把四个数按顺序不断循环通过串口发给PC机，PC 机通过串口把这些数据存储下来，并读出来，通过C#编程，把这四个人所获得的总票数在picturebox控件上面的柱形图动态呈现出来，通过time控件，不断更新这个人所获得的票数，让投票人通过柱形图更加形象直观的看出每个被投票人的竞争情况，同时在柱形图下方有着这四个人获得总票数的真实数目。还有一个按键是票数清零，如果这次投票已经完成或者无效可以按下这个按键，此时A,B,C,D四个人的总票数将变成零。还有一个按键作用是停止投票，如果需要停止这次投票可以按下此键，这时候那四个投票的按键将不可用。最后一个按键的作用是继续投票，如需继续投票，可按此键。其系统设计图如下： 2.串口通信规则 单片机与PC机为了可以进行通信，必须要遵守一定的通信规则，这个共同的规则就是通信端口的初始化。通信端口的初始化有以下几项必须设置： （1）数据的传输速率 传输双方通过传输线的电压改变来交换数据，但传输线的电压改变的速度必须和接收端的接收速度保持一致，RS-232通常用于异步传输，即双方并没有一个可参考的同步时钟作为基准。由于没有一个参考时钟，双方所发送的高低电位到底代表几个位就不得而知了，
PLC与工控机的串口通信设计
PLC与工控机的串口通信设计 摘要 随着计算机技术，自动控制技术及网络技术的迅速发展，在工业领域中对控制系统的要求逐渐增高。在众多的工业控制系统中，分布式控制系统应用最为广泛。在分布式控制系统中，PLC作为现场控制设备，被用于数据采集与控制。而PLC 又由工业控制计算机进行编程从而实现两者的数据交换。PLC与工控机的结合，提供了一种可靠、经济和开发周期短的分布式控制系统构建方案。本文主要以PLC作为硬件基础，结合工控机编程软件实现两者间的串口通信。 串口通信的实现是工业控制系统的关键，它作为一种灵活、方便、可靠的数据传输方式，在工业现场得到了越来越多的应用。本文中使用的是三菱PLC与工控机进行通信。通过了解PLC的基本结构、工作原理、功能及特点、内部运作方式和扫描周期，以及三菱PLC的工作模式与网络通信结构，确定PLC与工控机的连接通过标准RS-232通信电缆实现。 PLC与工控机利用标准RS-232通信电缆连接后，首先要设置上下位机的通信格式，具体为数据长度、奇偶校验、停止位、波特率、标题、终结符、控制线、和校验、协议等内容的设置；继而还要设置通信控制协议格式。最后由工控机软件进行编程，编程软件由VC++6.0实现，在软件平台内采用通信空间MSComm空间进行工控机与PLC的通信。将PLC与工控机连接后进行了通信验证，可以证明该程序可以实现PLC与工控机的串口通信。 关键词：PLC、工控机、串口通信、VC++6.0
Abstract With the rapid development of the computer technology, the automatic control technology and the network communication, the demand presented by the industry and mining enterprise to the control system is higher and higher. In the multitudinous industrial control system, the distributed control system’s application is most widespread. In the distributed control system, they usually select PLC as the control device, using in the data acquisition and control. By the industrial control computer, PLC can be programmed to realize the data exchange. The combination of PLC and industrial controlling provides a reliable, economic and short development cycle to build distributed control system. Based on the hardware of the PLC ,the pape combined with software to realize the serial communication between industrial control programming. The implementation of serial communication is the key to the industrial control system, as a flexible, convenient and reliable way of data transmission, is becoming more and more popular in the industrial field of application. The paper use a mitsubishi PLC and industrial computer to realize the communicate. Through understanding the basic structure, working principle, functions and characteristics, internal operation and scan cycle of PLC. And the operation mode of the Mitsubishi PLC and network communication structure, determine the PLC and industrial PC connected via a standard RS - 232 communication cables. PLC and industrial PC using a standard RS-232 communication cable connection, the first to set up the upper and lower position machine communication format, specific to the data length, baud rate, parity, stop bits, and title, terminator, the line of control, and calibration, agreement, etc. Set of content; then set the communication control protocol format. Finally conducted by the industrial computer software programming, the programming software by VC++ 6.0 to realize, in the software platform USES the communication space MSComm space carries on the industrial PC and PLC
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