1引言

　　桁架结构在现今的许多大跨度的场馆建筑中有广泛运用，它是由管与管相贯搭接后焊接而成的。传统人丁切割出管材的相贯线比较困难，而且效率低。精度不高，迫切需要现代化的切割机床来切割管件。PLC因其高效、灵活、可靠、抗千扰能力强等优点阿，可以在底层完成指导数控机床各个轴的运动的任务，但是其无法独自克服人机交互能力差、数据的计算能力弱等缺点，而PC机却有人机交互界面好、计算能力强等优点。实现PLC与上位机的数据通讯，可以综合二者的优点．构成自动化切割管件的最优数控系统。将PC和PLC结合起来实现管切割机的运动控制，关键是实现PC与PLC之间的通讯。以横河PLC为例，研究了PLC与PC通讯的原理，实现了通过VB编写应用程序将加工数据输入到PLC指定的数据寄存器中。

2 系统构成

　　一台五轴四联动管材相贯线切割数控机床的示意图，如图1所示。底层采用横河PLC+运动控制模块+伺服电机对五根轴进行控制。加_T过程的运动为：切管绕Y轴做回转运动，同时割咀工作台沿Y1轴和Z2轴做卣线运动切割出相贯线，割咀绕 轴做摆动，五为一确定值(切割半径与割咀长度之和)，使之在切割相贯线的同时切割出坡口，一次定位安装完成管切割，减少多次切割的加工误差和定位误差。整个系统的运行，如图2所示。在PC机中运行相贯线的计算软件，用户通过人机界面，输入管径、壁厚、管与管的轴交角等参数，软件自动计算出相贯线上点的坐标和切割坡口的实际切割角，并将这些数据转化为PLC的控制数据，通过RS232总线将PC与PLC点对点的连接起来，将数据传递给PLC进行加工。

图1 数控管切割机示意图

图2系统运行示意图图2系统运行示意图图2系统运行示意图

3通讯协议

　　PC机与PLC之间正确通讯数据，必须满足以下4个条件：(1)PC机串口和PLC通讯模块的波特率设置一致；(2)在PC机的通信程序中，只使用PLC协议规定的命令和格式；(3)无论是PC机向PLC发送数据或者是Pc机读取PLC某一数据寄存器中的数据，通讯程序都开始于Pc机主动向PLC发出命令帧；(4)PLC接收到PC机发来的命令帧后。执行指令并传回响应帧。

　　PLC选用的是日本横河(YOKOGAWA)FA—M3系列，因其平均扫描时间达20000步/ms，支持主程序和高速定时程序并行处理滨现了真正的高速化，拥有快速精确的位置控制功能。同时选用配套的F3LCll-1F通讯模块，它有一个RS232C接口，它的右侧有3个开关SW用于设置通讯模块．通过拨动3个开关SW，就可以完成对PIE的通讯模块的设置。现将PLC的通讯模块的传输速度设置为115200bps．数据格式为：8位字符长度、无奇偶校验、有和校验、停止位为1位、无结束字符CR。

　　PLC命令帧格式，如图3所示。起始字符为ASCII码$02，结束字符为ASCII码$03，校验码为从起止字符到校验码之前的所有指令的16进制ASCII码值相加的和的最低两位。因为PLC处理和扫描程序需要时间，所以需要设定等待时间，也为16进制数值。具体等待时间和16进制数对应表，如表1所示。

图3 命令帧格式

　　PLC接收到PC机发出的命令帧后，向PC机发出反应帧，反应帧有正确反应帧和错误反应帧之分。PLC正确执行PC机发出的命令帧后，向PC机传回正确响应崎，否则，传回错误畹直帧。PC机首先根据响应帧的校验码是否正确判断数据接收完成与否，如果数据接收完成，再根据反应帧可判断出它发出的指令PLC是否正确执行，如果是错误执行．那么PC机重新发送命令帧，直到PLC反馈正确反应帧为止。正确与错误响应帧格式，如图4、图5所示。

4通讯程序设计

　　PC与PLC的数据传输是以帧的形式传递的。写数据时由PC机通过串行口向PLC发出写数据命令帧，PLC接受命令，并向PC机传回响应帧。PC机判断响应帧是否为正确的响应：正确，写数据结束：错误，重新发送写数据命令帧，直到PLC反馈正确响应为止。读数据时由PC机通过串行口向PLC发出读数据命令帧，PLC接受命令，并传回响应帧(里面包括有传回的数据)。PC机判断响应帧是香为正确的响应：正确．从响应帧中凄出数据．读数据结束；错误．重新发送读数据命令帧，直到PLC反馈正确响应为止。PC机向PLC写数据的程序流程如图6所示，读数据的程序流程图，如图7所示。

图6写数据程序流程图

图7读数据程序流程图

　　Visual Basic 6.0是Windows环境下简单高效的可视化编程语言开发系统，它提供了一种实现串口通讯的控件MSComm。通过MSComm控件可以完成对串口的读写工作，从而实现与PLC的通讯．为此需要正确设置它的一些属性目：

　　CommPort：设定通信连接端口，必匆诺￡程序中指定串行端口号；　　

PortOpen：设定通信口状态，用于打开和关闭串行通信端口；　　

Settings：设定通信151参数，其格式是“bbbb，p，d，s”，其中bbbb为通信速率，p为通信检查方式，d为数据位数，s为停止位数，其设定应与PIE的设定一致；

　　Input：将数据传送至输入缓冲区的字符读人到程序．并将已读取的字符清除；　　

Output：将字符写人输出缓冲区．用于向对方发送信息；　　

InBufferCount：设置输入缓冲区的大小。

　　PC机胁绷翟序，初始化PC机的串行通串口(具体程序略)。PC机上的人机界面和PC机向PIE传输数据。PC机与PIE的串行通讯通过了工作现场的严格测试，被证明符合在工业现场上使用的要求。

5 结论

　　在现代工业控制中，PLC与PC机的串行通讯运用得越来越广泛。PLC完成现场各种开关鼍的控制．伺服电机脉冲的发出；PC机提供人机交互界面，实现数据的计算和加工过程的模拟；同时VB能提供良好的用户界面，和强大的数据计算能力，并且提供串口控件，进一步提高了实用性。结合横河FA-M3型PLC的特点，通过其在数控管切割机中的运用，详细地阐述了基于VB语言的PLC与上位机串行通讯实现的方法。通过数控切割机切割管件的运行表明，利用VB的MSComm控件设计的通讯软件可以很好地满足了PC机向数控管切割机传输加工数据的要求。