基于多线程技术的PLC与PC的通讯方式

1.系统构成

推进系统中，PC机选用工控计算机。它是整个控制系统的核心，是上位机。其主要利用良好的图形用户界面，显示从PLC接收的开关量和控制手柄的位置，进行一些较复杂的数据运算，并且向PLC发出控制指令。

PLC是该系统的下位机，负责现场高速数据采集(控制手柄的位置)，实现逻辑、定时、计数、PID调节等功能，通过串行通讯口向PC机传送PLC工作状态及有关数据，同时从PC机接受指令，向蜂鸣器、指示灯、滑油泵、控制手柄的位置等发出命令，实现PC机对控制系统的管理，提高了PLC的控制能力和控制范围，使整个系统成为集散控制系统。

2.通讯协议

计算机与PLC进行通讯时，计算机与PLC之间是以帧为单位进行信息交换的，其中控制字符ENQ、ACK、NAK，可以构成单字符帧发送和接受，其余的信息帧发送和接受时都是由字符STX、命令字、数据、字符ETX以及和校验5部分组成。

校验和在信息帧的尾部用来判断传输的正确与否，和校验码的计算方法是将命令码到ETX之间的所有字符的ASCⅡ码(十六进制数)相加，取所得和的最低2位数，在后面的通信程序设计里面还会提到。进行差错检验的方法很多，常用的有奇偶校验码，水平垂直冗余校验LRC，目前广泛使用的是CRC校验码，它能查处99%以上18位或更长的突出错误，而在计算机与PLC点对点的短距离通讯时，出错的几率较小，因而采用校验和法，基本能满足要求。

3.多线程技术及在VC++串口通信程序中的实现

在Windows的一个进程内，包含一个或多个线程，每个线程共享所有的进程资源，包括打开的文件、信号标识及动态分配的内存等等。

Windows内部的抢先调度程序在活动的线程之间分配CPU时间，Windows区分两种不同类型的线程，一种是用户界面线程(UserInterfaceThread)，它包含消息循环或消息泵，用于处理接收到的消息;另一种是工作线程(WorkThread)它没有消息循环，用于执行后台任务、监视串口事件的线程即为工作线程。

本系统采用MFC编程方法，MFC是把串口作为文件设备来处理的，它用CreateFile()打开串口，并获得一个串口句柄，用SetCommState()进行端口配置，包括缓冲区设置，超时设置和数据格式等。然后调用函数ReadFile()和WriteFile()进行数据的读写，用WaitForSingleObject()监视通信事件。在用ReadFile()和WriteFile()读写串口时，一般采用重叠方式。因为同步I/O方式是当程序执行完毕才返回，这样会阻塞其他线程，降低程序执行效率。而重叠方式能使调用的函数立即返回，I/O操作在后台进行，这样线程就可以处理其他事务，同时也实现了线程在同一串口句柄上实现读写操作。

使用重叠I/O方式时，线程要创建OVERLAPPED结构供读写函数使用，该结构最重要的成员是hEvent事件句柄。它将作为线程的同步对象使用，读写函数完成时hEvent处于有信号状态，表示可进行读写操作;读写函数未完成时，hEvent被置为无信号。

利用Windows的多线程技术，在辅助线程中监视串口，有数据到达时依靠事件驱动，读入数据并向主线程报告;并且，依靠重叠读写操作，让串口读写操作在后台运行。

4.上位计算机通信程序设计

BOOLCPlcComDlg::ReadFromPLC(char＊Read_char,char＊Read_address,intRead_bytes)

｛CSerialSerial;//用于串行通讯的类

if(Serial.Open(1))//初始化串行通讯口COM1

｛Serial.SendData(&ENQ_request,1);//发送联络讯号

Sleep(20);//等待20ms秒

Serial.ReadData(&read_BUFFER,1);//读取PLC响应讯号

if(read_BUFFER==ACK)｛

……

Serial.SendData(&STX_start,1);//向PLC发送“开始”标志代码

Serial.SendData(&CMD0_read,1);//发送“读”命令代码

datasum_check+=CMD0_read;

for(i=0;i<4;i++)｛

……

Serial.SendData(&ETX_end,1);//发送结束标志代码

Change_to_ASCII(senddatasum_CHECK,datasum_check);//将“和”转化成ASCⅡ代码

Sleep(40);//等待PLC的反应

……

Serial.ReadData(&Read_char[i>,1);//读Read_bytes个字节

if(＊readdatasum_CHECK==＊readdatasum_check)//“和”效验

｛AfxMessageBox("数据读取成功!");

returnTRUE;｝

else｛AfxMessageBox("校验错误!");

returnFALSE;｝｝

｝

●

●

●

●

●

●

●

●

●

●

●

●

●

●

●

●

●

●

●