松下PC-link网络与PC通讯问题--解读松下未公开的PLC通讯协议.doc

松 PC-link网络与PC通讯问题--解读松下未公开的PLC通讯协议

随着计算机信息技术、传感器技术和PLC通讯技术的发展，利用PLC组建的自动生产线和智能生产监控系统，日益受到各个行业的产品生产工厂的青睐。本文所介绍松下PLC 的MEWNET模块的通讯方式，采用了RS232与PC－Link形式结合的方式：上位PC通过RS232与被设为主站的PLC连接，下位的各个PLC通过RS484以PC－Link的形式连接。这种结合方式的网络，在功能上克服了PC－Link模式下，下位PLC需要共享有限的链接继电器和链接寄存器空间，没办法满足需要同时采集、交换和处理大量数据的PLC网络的弊端；在成本上，远远低于以ET－LAN Unit模块为基础的以态网形式的PLC网络；而且该网络模式的上位机可在LabVIEW等软件的支持下构成实时监控界面、下载数据到PLC、到处报表等功能。该网络形式非常适合于生产企业建立监控系统，以实现在线半成本、成品的测试数据的统计和分析，提高产品质量稳定性，为企业带来良好的经济效益。

　　目前，各大品牌的PLC都具有通讯功能，如松下PLC的FP2系列，可通过多种方式组成PLC网络，其中较为常用的网路形式是PC-link网络。不过现有的PLC还局限于逻辑控制与数据采集方面，其本身不具备数据分析能力，不能生产报表或创建数据库。因此，对于一个完整的自动化生产系统，或者一个完整的工控网络来说，上位组态可以说是必不可少的。而要实现上位机PC与PLC的大量数据交换，两者通讯问题是不可回避的。本文主要以松下FP2系列PLC的MEWNET(Multi-wire Link Unit)模块组网后再与上位PC实时通讯的问题展开讨论。
松下FP2系列PLC 支持多种组网方式，除松下公司内部通讯协议的一些组网方式，如PC-link，C-net，S-Link等外，还支持一些开放的通讯方式，如RS232、RS485、Porfubus以及以太网等。实际工作中，在组建PLC的监控网络时，要从网络的功能、通讯速度、成本、编程量以及网络维护等因素加以考虑，可选择单一通讯方式组网，也可采用多种通讯方式一起，组成能满足需求的网络。

　　要实现一台PC同时与多台松下FP2系列PLC通讯，以太网是最为简单可靠的方式，这种方式构成的网络，通讯速度较高，可以达到2Mbp/S的数据量，实时性较强、数据量较大，是一种较佳的组网方式；然而这种方式中，每个PLC都需增加上一个ET－LAN Unit模块， PC机需求的以太网接口也以相同数量增加。现市场上的ET－LAN Unit价格较高，从而整个网络造价较高；对一些数据实时性需求不那么高的场合，这种方式无疑是一种浪费。

　　FP2系列PLC的另一种组网方式 ―― PC-link连接，是先通过MEWNET(Multi-wire Link Unit)模块把各个PLC以RS485连接起来，设置不同的站号（站号可在有限范围内，任意不重复地设置），然后再通过编程软件 FPwin－GR给每个站号分配链接数据寄存器和链接继电器，以实现PLC与PLC之间的数据交换，PLC间的数据交换速度可达500Kbs。这种方式的PLC组，如果想实现与上位PC机的通讯，可任选一个PLC做主站（主站站号可在设置范围内任意设置），将主站的PLC的编程口或com1以RS-232与PC串口相连，由主站的PLC将其它站点上的数据集中到主站，并发送给PC，以实现PC与PLC组之间的数据交换，其速度可以达115.2Kbp/s。具体的各PLC间以PC-link连接后再通过RS232与PC连接的网络架构图，即PC-Link 与RS232组合的方式构成的监控网络，如图1-1

图1-1――PC通过RS232与主站连接，所有PLC通过RS485以PC－Link形式连接

　　以PC-Link 与RS232组合的方式构成的监控网络，从硬件上降低了网络的成本。但 PC-Link 组网形式下，各个PLC站点需要共享链接数据寄存器与链接继电器，而链接数据寄存器与链接继电器的数量很有限 ―― 链接数据寄存器总量只有128个字，链接继电器总量也只有64个字 ，因此，站点越多，每个站点能分配到的链接数据寄存器与链接继电器数量就越少。虽然在数据传输时可以用索引寄存器分时处理数据，但大量数据会拥挤在主站，占用大量的主站的内存，从而大大降低通讯效率，降低数据实时性。所以对于需要快速采集、交换和处理大量数据的PLC组态监控系统，这种处理法显然是不能满足要求的。

对于需要快速采集、交换和处理大量数据的PLC组态监控系统来说，要想利用这种低成本的PC－Link与RS232组合的方式，实现PLC监控，必须解决数据量的处理问题。

　　根据松下MEWNET模块的开放通讯协议《松下MEWTOCOL通讯协议》，可以轻松的读取与PC连接的以PC- Link 形式连接的各个PLC上的数据，包括直接通过RS232与PC连接的主站PLC和通过RS485连接的其他各站点PLC。 通讯格式“％01＃RDD0000000026**”表示读取站点“01”上的数据寄存器“DT0”到“DT26”上的数据，而“01”表示与PC相连接的PLC，也就是主站站号（注意：“”为“carriage return”，是“回车”符，即字符串“/r”）。根据《松下MEWTOCOL通讯协议》，把站号代码“01”改为“02”，即可以读写站点“02”上的数据，但实际读取的结果是没有任何信息返回。再尝试其它站点，如“03、04、05……”结果是相同的。也就是说，通过PS232只能读取PC-Link中与PC直接连接的PLC的数据（该PLC在此处被设为01站），并不能读取PC-Link 网络中，通过RS485连接的各站点PLC的数据。

　　然而使用松下公司的编程软件FPWIN-GR，可以通过设定通讯站点，轻松地通过RS-232读取PC-link 网络各站点PLC的任何数据 ――包括RS484连接的各PLC。站点设置的方法如图1-2.1和1-2.2：

图1-2.1

　　通过点击“通讯站点指定”后就出现如图1-3：

图1-2.2

　　以上设置通讯站号的方法，可以轻松地通过RS-232读取PC-link 网络各站点PLC的任何数据，可实现程序的上下载，在线监控等。即，编程软件FPWIN-GR通过编程口以RS-232方式实现了对PC-Link网络其它站点PLC的通讯。也就是说，存在一种协议，可以使PC成功地读写PC－Link网络的各PLC的数据。只要破解此通讯协议，即可在编写组态监控系统时，使用该协议直接读取其它站点的数据，不需要再把其它站点的数据发送给主站，也不需要对站点上的数据作任何处理，从而提高了通讯速率，解决大量数据在主站拥挤，占用了主站大量的内存，数据实时性较差等问题。然而《松下MEWTOCOL通讯协议》对此并没有作任何说明，所以，要解决该通讯协议问题，需要截取编程软件FPWIN-GR在运行“通讯站号指定”，成功读取其他站点PLC时，与PC串口的通讯数据，进行分析。

为了了解FPWIN-GR在“通讯站号指定”时串口数据流，可以使用串口通讯数据监控软件PORTMON.EXE，通过以下操作截取：第一步，运行PORTMON.EXE，设置“与PLC通讯的串口进行监控”的各项参数；第二步，运行FPWIN-GR，确定PC与PLC能正常通讯后，指定通讯站点（如图：1-2.1，1-2.2）；第三步，截取。通讯数据监控软件截取的界面如图1-3所示。

图1-3

　　在串口通讯数据截取界面上发现，在打开串口后，串口数据流有一串“%%EE#0C174.”并返回“%EE$0C72”“%EE#0C174.”在松下公司公开的《松下MEWTOCOL通讯协议》中并没有任何说明，该语句只在“通讯站号指定”设置时才会出现。为了验证“%EE#0C174”在解决PC读取除主站外的其他PLC时，为有效的通讯协议语句，进行以下操作：一，关闭FPWIN-GR，并关闭PC－Link的PLC网络的电源；二，重新上电，运行串口调试助手，发送“％01＃RDD0000000026**/r”，结果返回“%01$RC021”（根据《松下MEWTOCOL协议》，“%01$RC021”表示读取指令执行成功）；三，发送“%%EE#0C174” 返回“%EE$0C72”（结果与FPWIN-GR指定通讯站点读取其他站点PLC的方法中，串口调试助手所捕捉到的内容相同）；四，利用串口调试助手发送“％02＃WCSY0030**/r”后，2＃的PLC的Y0051状态变亮，即对2站Y0051的写操作成功；五，再读取“02”站点其它数据寄存器的数据，触发内外继电器，结果都能实现，可以正常通讯；六，将“02”改为“03；04；05等”，分别读取其它站点的数据，结果都能一一实现正常通讯。即发送“%%EE#0C174”返回“%EE$0C72”，即可读取PC-Link网络上PLC的数据－－不但可读取通过RS232直接与PC连接的PLC，而且还可读取PC－Link中，其他站点PLC的数据。

　　即，结论1：要通过RS-232直接读取PC-link网络的各个站点的PLC数据，需在读取其它站点前先发送字符串“%%EE#0C174”， 并正常返回“%EE$0C72.”，触发开启网络功能。。但要注意，此功能非断电保持，PLC在每次断电重新启动后要再次发送此字符串，才能读写其它站点数据。

　　在实现与其它站点通讯后，发送“％01＃RDD0000000026**/r”读取主站上的数据，结果返回错误代码“%01!2403”，证明与PC相连的站点——“01”站（主站），不能再以“％01＃RDD0000000026**/r”的格式读取数据。此时断开PLC电源，再重新启动PLC。发送“％01＃RDD0000000026**/r”结果有正常数据返回。由此可知，发送“%EE$0C72”，成功读写其他站点的PLC，开启了网络功能后，直接按照《松下MEWTOCOL协议》的格式，并不能读写与PC通过RS232相连的站号为01的PLC的站号，站号“01”失效。

　　为了解决这个问题，再次运行串口数据监控软件PORTMON.EXE与FPWIN-GR，如图1-2.1、图1-2.2，将“通讯站指定”选择“01站点”也就是与PC连接的PLC站号，FPWIN-GR会出现如图1-4的警告信息：

图1-4

　　警告信息显示此时与PLC通讯出现错误，与截取的到的错误代码“%01!2403”一致，均表示为传输格式错误。将“通讯站点指定”指回“本站”实现正常通讯，截取到的数据如图1-5

图1-5

　　通过多次试验发现，使用FPWIN-GR读写本站PLC数据时，出现的通讯语句是以“%EE#……”开头的，并不是《松下MEWTOCOL通讯协议》中陈述的以主站号为代码为开头的。“%01#……”。

　　为验证“EE”是否为这种网络模式下的有效主站站号，将原的“％01＃RDD0000000026**/r”改成“％EE＃RDD0000000026**/r”尝试读取主站站点数据，结果为正常返回数据，也就说可以读取源站数据，再将“％EE＃RDD0000000026**/r”改为“％02＃RDD0000000026**/r”也可以读取“02”站点数据，将“02”改为“03；04；05等，分别读取其它站点的数据，结果都能一一实现正常通讯。 通过进一步的实验验证，无论是01站，还是02、03站直接通过RS232与PC连接，在该网络形式下，需要将源站站号改为“EE”，才可以实现与PC的通讯。由此可得以下结论，

　　结论2：在发送“%EE#0C174”，启用了网络通讯功能后，不能再用主站站号作读写操作的站号代码，如“%01#……”读写主站数据，要以“%EE#……”代替主站站号，才能实现与其通讯。经过试验还发现，在开启网络功能后，只要将与PC通过RS232连接的PLC的站号设为EE，无论该站是原来的02、03还是04站， PC都可直接读写该PLC。即图1－1所示的PLC网络中，需要输入指令“%EE#0C174”，PC才可以直接读写除本站外的PLC，而本站的PLC在开启网络功能后，需要将本站站号设为EE，才可以继续读写本站。

　　综合了以上试验结果，以松下FP2系列PLC的MEWNET(Multi-wire Link Unit)模块组网的PLC监控网络，需要用 “%EE#0C174”语句开启网络通讯功能，以读取主站之外的PLC数据，而主站PLC的站号，在开启网络通讯功能后，需要将主板站号设为EE，才可以再次对主站PLC读写，以便实现对整个网络的PLC的数据的读写等操作。 该网络可以通过VB、VC、Labview 等编程软件通讯程序的支持，实现与PC-link形式的 的PLC的通讯。再与其它成熟的组态软件组成二次开发，便可实现功能强大的组态监控系统，该类系统可实现实时监控界面、快速采集、交换和处理大量数据、下载数据到PLC、导出报表等功能，而且硬件成本较，适合于生产企业建立监控系统，以实现在线半成品、成品的测试数据的统计和分析，提高产品质量稳定性，为企业带来良好的经济效益。