引言

    現(xiàn)代完整的PLC控制系統(tǒng)試驗需要有現(xiàn)場信號檢測、上位監(jiān)控以及聯(lián)網(wǎng)功能。西華大學(xué)的教學(xué)以三菱PLC教學(xué)為主，三菱的通用編程軟件GX Developer和GX Simulator仿真程序可實現(xiàn)無PLC硬件情況下的PLC編程、監(jiān)控、調(diào)試等工作。為了提供完整的PLC控制系統(tǒng)試驗，需要結(jié)合工業(yè)組態(tài)軟件實現(xiàn)上位機對PLC的監(jiān)控，并全真模擬PLC的控制對象以及相關(guān)的現(xiàn)場設(shè)備，因此需構(gòu)建具有上下位機的完整的PLC控制系統(tǒng)以及遠程控制系統(tǒng)。

    全虛擬系統(tǒng)由基于PC機的PLC編程仿真軟件和工業(yè)組態(tài)軟件等構(gòu)成，其可將PLC教學(xué)系統(tǒng)延伸到任何有Pc機的地方。目前，三菱公司提供了MXComponent聯(lián)機通信軟件，可與虛擬PLC GX Simulator通信，但其還要求組態(tài)軟件有相應(yīng)的通信構(gòu)件，以實現(xiàn)組態(tài)軟件與MX Component的通信，最終實現(xiàn)虛擬PLC與組態(tài)軟件之間的數(shù)據(jù)交互。

監(jiān)視與控制通用系統(tǒng)(monitor and control generatedsystem，MCGS)是一套用于陜速構(gòu)造和生成計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，在自動化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用∞j。為了解決虛擬PLC與組態(tài)軟件的接口連接問題，本文提出一種以VB 6．0為開發(fā)平臺設(shè)計中間通信連接構(gòu)件的方法，實現(xiàn)了虛擬PLC與MCGS間的通信連接，也為虛擬PLC與其他組態(tài)軟件的通信連接提供了一種可行的方法。

1 總體方案設(shè)計

基于三菱GX和MCGS的全虛擬PLC系統(tǒng)通信接口連接框圖如圖1所示。

由圖1可以看出，虛擬PLC系統(tǒng)建立在基于Windows系統(tǒng)的PC機上，需要安裝基于三菱PLC的編程軟件GX Developer、GX Simulator仿真軟件以及MXComponent口1。MX Component是三菱公司開發(fā)的一種聯(lián)機通信軟件。該軟件一方面可與GX Simulator交互變量數(shù)據(jù)，另一方面提供ActiveX庫，使第三方編程軟件可通過調(diào)用該庫對應(yīng)DDL文件來編程實現(xiàn)彼此之間的數(shù)據(jù)通信連接。當在GX Developer中編寫梯形圖程序并下載到GX Simulator中模擬PLC的程序運行時，GX Simulator將自動與MX Component進行數(shù)據(jù)交互。全虛擬PLC系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵是如何解決MXComponent與組態(tài)軟件的通信問題。在此采用VB 6．0設(shè)計通信構(gòu)件，以實現(xiàn)虛擬PLC系統(tǒng)與MCGS組態(tài)軟件的通信。

2 基于MCGS的通信構(gòu)件開發(fā)

基于MCGS的通信構(gòu)件是基于VB 6．0環(huán)境開發(fā)設(shè)計的。首先，調(diào)用MX Component ActiveX庫對應(yīng)的DDL文件，根據(jù)通信要求進行編程設(shè)計，實現(xiàn)MXComponent與VB 6．0構(gòu)件之間的數(shù)據(jù)交互，從而完成虛擬PLC與VB 6．0的通信連接；再通過DDE動態(tài)數(shù)據(jù)鏈接實現(xiàn)VB 6．0構(gòu)件與MCGS的通信連接，最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)在虛擬PLC GX Simulator與MCGS組態(tài)軟件之間的上傳下達。

2.1 MX與VB間數(shù)據(jù)交互設(shè)計

2.1.1 ACT控件概述和使用步驟

MX Component的ACT控制是三菱公司為解決上位機與其PLC通信的問題而提供的通信用ActiveX庫，庫中集成了所有型號的三菱系列PLC等硬件的通信協(xié)議。在此以三菱公司FX2N(C)型PLC為例，調(diào)用ActEasylF控制(用于簡化Communication Setup Utility中的通信設(shè)置以進行通信)通信控件來設(shè)計實現(xiàn)虛擬PLC與VB 6．0(即MX Component與VB 6．0)之間的數(shù)據(jù)通信。

ACT控制中的ActEasylF控制提供眾多的函數(shù)指令，在VB 6．0環(huán)境下調(diào)用這些函數(shù)指令可實現(xiàn)打開通道、關(guān)閉通道、讀取軟元件等操作。本文主要使用的函數(shù)功能如表1所示。

ACT控制的使用步驟如下。在VB 6．0編程環(huán)境下，首先導(dǎo)入三菱公司提供的通信開發(fā)模塊(ActDefine．bas)。該模塊包含了ACT控制所需的三菱系列PLC等硬件的通信協(xié)議特征和分配地址。然后，在“元件”中調(diào)用并注冊ACT控制所對應(yīng)的通信控件“ActMulti．DLL”，并將ActEasylF控制導(dǎo)入窗體。最后在MX Component的Communication Setup Utility中進行相關(guān)設(shè)置，如設(shè)置通信路徑為GX Simulator，CPU型號為FX2N(C)，邏輯站號為0。

2.1.2 基于VB的通信程序設(shè)計

在導(dǎo)入并注冊對應(yīng)通信開發(fā)模塊和ACT控制通信控件以后，還需使用相關(guān)ACT功能函數(shù)(部分功能如表1所示)進行系統(tǒng)接口的開斷、軟元件的讀寫、PLC型號的讀取等通信程序的設(shè)計，以實現(xiàn)MXComponent與VB 6．0的數(shù)據(jù)交互。

①讀軟PLC數(shù)據(jù)。ActEasylF控制軟元件讀取函數(shù)指令支持對批量軟元件的讀取，可用數(shù)組將批量軟元件號和軟元件數(shù)分別賦給szDevieeList和1Size，再調(diào)用ReadDeviceRandom功能指令。如果通信成功(1Ret=0)，就可返回軟元件值數(shù)組IData()。部分程序如下。 Private Sub Cmd—ReadDeviceRandom—Click() 1Ret=ActEasylFl．Open ／／打開通信接口 1Ret=ActEasyIFl．GetCpuType(szCpuName，lplCpuCode) ／／獲取CPU型號 szDeviceList=ChgDeviceString(Txt—DeviceName．Text) ／／獲取設(shè)備軟元件名組 1Size=CLng(Txt—DeviceSizc．Text) ／／獲取軟元件數(shù) ReDim 1Data(1Size) 1Ret=ActEasyIFl．ReadDeviceRandom(szDeviceList，1Size， 1Data(0)) ／／調(diào)用隨機讀軟元件函數(shù)指令 Exit Sub

②寫軟PLC數(shù)據(jù)。ActEasyIF控制的寫軟元件函數(shù)指令需要通過軟元件數(shù)組獲取批量軟元件號szDeviceList和它對應(yīng)的設(shè)定軟元件值。本設(shè)計通過調(diào)用數(shù)組函數(shù)ChgDeviceString()和CLng()來實現(xiàn)；之后調(diào)用WriteDeviceRandom指令將設(shè)定值寫入對應(yīng)軟元件。部分程序如下。

Pfivate Sub Cmd—WriteDevieeRandom—Click() szDevieeList=ChgDeviceString(7rxLDeviceName．Text) ／／獲取設(shè)備軟元件名數(shù)組 1 Size=CLng(Txt_DeviceSize．Text) ／／獲取設(shè)備軟元件值數(shù)組 ReDim IData(1Size) Call ChgDevieeData(ISize，Txt_DeviceData．Text，lData) 1Ret：ActEasyWl．WriteDevJceRandom(szlg州eeList，ISze， l Da_b(0)) ／／調(diào)用隨機寫軟元件函數(shù)指令 End Sub VB 6．0的通信程序設(shè)計實現(xiàn)了MX Component與 VB 6．0構(gòu)件之間的數(shù)據(jù)交互。

2.2 VB與MCGS間數(shù)據(jù)交互設(shè)計

MCGS提供DDE方式與其他程序進行數(shù)據(jù)交互。會話是DDE的一個基本概念，一次會話由一個客戶端和一個服務(wù)器兩個應(yīng)用程序參與。一個應(yīng)用程序能同時充當客戶端和服務(wù)器，并進行多路對話。本文采用DDE技術(shù)實現(xiàn)VB 6．0通信程序與MCGS組態(tài)軟件服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)交互。VB 6．0通信程序和MCGS組態(tài)軟件DDE服務(wù)器互為客戶端和服務(wù)器，其結(jié)構(gòu)模式和工作原理如圖2所示。

DDE協(xié)議為控制通信對象劃分了服務(wù)名、主題名、項目名3層。對DDE通信接口的設(shè)置，實際上主要是對DDE協(xié)議控制通信對象的服務(wù)名、主題名和項目名等的設(shè)置。

①MCGS端DDE接口設(shè)置

在MCGS組態(tài)界面下的“DDE連接管理”窗口中，將所需輸出的連接變量設(shè)置為DDE輸出，將所需輸入的連接變量設(shè)置為DDE輸入，并對服務(wù)節(jié)點按照DDE的3層協(xié)議進行配置：服務(wù)節(jié)點名設(shè)為“服務(wù)節(jié)點0”；服務(wù)名設(shè)為VB對應(yīng)工程名；主題名設(shè)為對應(yīng)窗體的名稱；連接節(jié)點都設(shè)為VB對應(yīng)窗體名；連接項目為VB 6．0中所連接控件的名稱。

②VB端DDE接口設(shè)置

將VB設(shè)計窗體中顯示控件(如文本框)對應(yīng)連接變量的Linkmode屬性設(shè)置為Souce，將LinkTopic屬性設(shè)置為McgsRun l DataCentre，再將LinkItem屬性分別設(shè)置為所要連接變量的變量名。需要注意的是，這里命名的Linkltem屬性變量名符號必須和三菱系列PLC寄存器符號命名規(guī)則相同(必須為x、Y、D、T、M等變量符號)，且必須與MCGS的DDE輸人中的變量名保持一致。這是因為ActEasyIF控制支持的軟元件讀寫操作對象必須是三菱編程軟件規(guī)定的寄存器變量名，只有通過MCGS提供對應(yīng)的變量名，才能實現(xiàn)對虛擬PLC數(shù)據(jù)的讀寫功能。

2.3 VB內(nèi)部數(shù)據(jù)交互設(shè)計

VB 6．0通信控件運行時的界面如圖3所示。

在分別建立MX Component與VB 6．0之間的數(shù)據(jù)交互和VB 6．0與MCGS之間的數(shù)據(jù)交互以后，還需要在VB 6．0通信程序內(nèi)部設(shè)立輸入輸出緩沖區(qū)(如圖3中右側(cè)框內(nèi)所示區(qū)域)，使虛擬PLC和MCGS與數(shù)據(jù)緩沖區(qū)建立數(shù)據(jù)交互，才能最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)在虛擬PLCGX Simulator與MCGS組態(tài)軟件之間的上傳下達。緩沖區(qū)交互程序設(shè)計流程如下。

①數(shù)據(jù)的上傳。數(shù)據(jù)的上傳就是將從MXComponent中讀取的軟元件值，賦給VB 6．0通信程序中已與MCGS數(shù)據(jù)庫變量建立DDE連接的對應(yīng)顯示控件。一般情況下，可建立數(shù)組賦值。部分程序如下。

For lCnt=0 To(1Size一1) Lst—Data．Addlmm(IData(ICnt)＆”[t．&HexMYM(1Data (ICnt))＆”(Hex)]”) ∥將對應(yīng)數(shù)量的軟元件值賦給文本框的 對應(yīng)下拉菜單中(如圖3中③所示) TxtY(ICnt)．Text=IData(ICnt) ／／將對應(yīng)數(shù)量的軟元件值 賦給已與MCGS數(shù)據(jù)庫變量建立 DDE連接的數(shù)據(jù)，緩沖區(qū)對應(yīng)顯示控件 Next

②數(shù)據(jù)的下達。數(shù)據(jù)的下達實際就是將從MCGS中得到的控制變量名和控制變量值，都賦給對應(yīng)的、已與MX Component建立通信連接的VB 6．0通信程序的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中對應(yīng)的文本框顯示控件，從而實現(xiàn)上位機對虛擬PLC的寫操作。部分程序如下。

Private Sub TxtXl一Change() Txt—DeviceData．Text=TxtM0．Text&vbCrLf&TxtMl． Text&．．．TxtMn．Text ／／將所有DDE交互得到的變量值重新寫入已建立 連接的文本框顯示控件1(如圖3中①所示) Txt—DeviceDataName．Text=TxtM0．Caption＆vbCrLf＆ TxtMl．Caption＆．．．TxtMn．Caption ／／將所有DDE交互得到的變量名重新寫入已建立 連接的文本框顯示控件2(如圖3中②所示) Cmd—WriteDeviceRandom—Click ／／如果文本顯示構(gòu)件內(nèi)容改變，就執(zhí)行寫人軟元件事件 End Sub

在完成VB 6．0內(nèi)部通信數(shù)據(jù)連接交互后，虛擬PLC與MCGS的通信連接構(gòu)件便設(shè)計完畢。此時，只需分別激活GX Simulator、MCGS、VB 6．0的運行模式，即可實現(xiàn)虛擬PLC與MCGS的通信連接。

3 通信構(gòu)件的應(yīng)用

在此以自動裝卸料PLC控制系統(tǒng)為例，說明如何使用基于MCGS組態(tài)軟件與三菱虛擬PLC通信構(gòu)件，建立一個全虛擬的PLC完整控制系統(tǒng)。

①自動裝卸料系統(tǒng)分析與PLC編程調(diào)試

按流程要求，在GX Developer編寫梯形圖控制程序，將編寫好的梯形圖程序?qū)懭胩摂MPLC(即啟動LLT)，進入虛擬仿真調(diào)試，完成自動裝卸料PLC控制系統(tǒng)的編程調(diào)試，并使MX Component與VB的通信準備完畢。

②設(shè)計并運行MCGS組態(tài)軟件的上位監(jiān)控界面

根據(jù)流程要求，需進行MCGS實時數(shù)據(jù)庫中變量的添加和定義，這些變量包括控制所需的啟動、停止、裝料、卸料及裝卸料的時間等。上位機界面組態(tài)完成后，激活MCGS組態(tài)軟件的運行模式，使DDE接口開始運作。

③運行VB6．0通信連接控件

當MX Component的通信接口和MCGS的DDE接口都準備完成以后，只需打開并激活設(shè)計好的VB通信控件，便可實現(xiàn)虛擬PLC與MCGS之間的數(shù)據(jù)交互。此時，若在MCGS監(jiān)控界面上點擊啟動按鈕，虛擬PLC將執(zhí)行相應(yīng)操作，產(chǎn)生對應(yīng)的動畫監(jiān)控界面。

4 結(jié)束語

本文采用VB 6．0設(shè)計的基于MCGS的虛擬PLC連接構(gòu)件，實現(xiàn)了三菱系列虛擬PLC和組態(tài)軟件的連接。該方法簡單易行，有效地解決了實現(xiàn)全虛擬PLC控制系統(tǒng)的關(guān)鍵問題。它不僅適用于MCGS，而且適用于大多數(shù)的上位組態(tài)軟件(如組態(tài)王、易控、力控等)，是對組態(tài)軟件的連接對象和連接方法的一次新的有益探索。

通過使用此構(gòu)件實現(xiàn)的全虛擬PLC系統(tǒng)，可在無PLC硬件條件下為PLC教學(xué)提供完整的本機調(diào)試、上下位機控制及網(wǎng)絡(luò)連接的現(xiàn)代試驗平臺，從而為PLC的現(xiàn)代試驗提供了一種可利用現(xiàn)有資源實現(xiàn)的先進PLC試驗教學(xué)系統(tǒng)。