PLC 数据通讯在水压机控制系统中的实现
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对大多数小型控制系统而言，由于受到简单实用和成本低的原则
限制。 为此，采用 Visual Basic 结合 PLC 中的通讯语言进行编程，实现
上位机与 PLC 之间， 在无通讯模块的情况下实现信息双向传输且具
有较快的传输速度，很好解决了工程中的一些实际问题。
1．水压机控制系统原理
本系统为 1200T 的大型水压机控制系统。 在实际工作中，水压测
试一般小于 20MPa。 在整个试压过程中，PLC 不断对钢管内的水压（P
水）和加压主缸内的油压（P 油）进行采样，通过自由口通讯传到上位
机里，通过上位机运算输出相应值传到 PLC 里，控制比例溢流阀，调
整加压主缸内的油压值。 在加压和卸压过程中，主缸内的油压值始终
随水压值的变化而按一定比例相应变化， 从而保持油水压力平衡关
系。
在实施过程中采用 S7-226PLC 作为下位机， 以一台工控机作为
上位机进行监控和管理。 下位机的任务是 CPU 配合 EM235 模块进行
模拟量的输入输出，检测油缸的油压值和钢管内水压值送到 PLC，PLC
通过自由口把它们传送到上位机 PC， 上位机进行转换运算处理后传
回，通过 EM235 输出一个电流值控制电液比例阀的开度大小，进而控
制液压大小。 同时上位机显示油压值、水压值、动态的增压和保压曲线
及各种状态和报警信息，便于工作人员监控水压、油压大小，处理现场
出现问题。 上位机也可对 PLC 设置参数，如预密封压力、保压时间等。
2．通讯
2.1 通讯方案
本系统中采用自由口通信方式。 它是 S7-200 系列 PLC 一个很有
特色的功能。 这种方式不需要增加投资，具有较好的灵活性，适合小规
模控制系统。 自由口通信在物理接口上要求双方都使用 RS485 接口，
波特率最高为 38400bps。 虽然 PC 机的标准串口为 RS232，但西门子
公司提供的 PC/PPI 电缆带有 RS232/RS485 电平转换器， 因此在不增
加任何硬件的情况下，可以很方便地将 PLC 和 PC 机互联。
2.2 上传数据和下传数据的具体流程实现
本系统通讯是主从结构，工控机为主站，PLC 为从站。 PLC 从站对
寄存器的读 ／ 写操作，都是由上位机发送指令来决定的。 在计算机发送
指令格式中的指令类型，本系统规定 01H 代表读操作，02H 代写操作。
2.2.1 读 PLC 数据如图 1,主站工控机发读指令，从 PLC 接受到指
令并判断指令中的站地址与本站地址相符、 指令类型为读指令、BCC
校验码正确。 当满足条件，从站 PLC 通过 Read 子程序将要读取得数
据转换成十六进制的 ASCII 码并写入缓冲区、计算 BBC 校验码、最后
以反馈信息发送回主站工控机。
2．2．2 读 PLC 数据如图 2,主站工控机发读指令，从 PLC 接受到指
令并判断指令中的站地址与本站地址相符、 指令类型为写指令、BCC
校验码正确。 当满足条件，从站 PLC 通过 Write 子程序将指令中数据
写入到目标寄存器中。 最后发送代表写正确以反馈信息回主站工控
机。
图 2 数据写入 PLC
2．3 通讯协议
计算机通过 COM 口发送指令到 PLC 的 PORT0 （或 PORT1） 口，
PLC 通过 RCV 接受指令，然后对指令进行译码，译码后调用相应的读/
写子程序实现指令要求的操作， 并通过 XMT 返回指令执行的状态信
息。
经过分析论证和参考相关软件设计方法，我们设计确定一个完整
的指令由起始标志单元、命令单元、校验单元、结束标志单元 4 部分组
成。 具体结构如下表所示：
具体的计算机发送指令格式和 PLC 反馈指令格式如表 1，表 2。
表 1 计算机发送指令格式
单元名称 单元内容 字节数
起始标志单元 起始字符 "M" 1
命令单元
指令类型 1
目标 PLC 站地址 2
目标寄存器地址 8
读 / 写字节数 M 2
要写入的数据 32
校验单元 异或校验码 2
结束标志单元 结束字符 "N" 1
PLC 数据通讯在水压机控制系统中的实现
王 娜
(西安思源学院机电工程学院 陕西 西安 710038)
【摘 要】为了解决中小型控制系统中，购买上位机组态软件花费成本高问题，本文以大型水压机为对象，利用 VB 通过 PLC 自由口实现
PLC 与上位机的通讯，成功的对水压机进行自动控制和监控。 重点介绍了 VB 与西门子 S7-200PLC 自由口的通讯原理、软件编程及在水压机
上的应用。
【关键词】水压机；PLC；通讯协议；自由口通讯
The Realization of Data Communication between PLC in the Control Sys tem of Hydraulic Pres s Machine
WANG Na
(Mechanical& Electrical Engineering Institute of Xi’an Siyuan University, Xi’an Shanxi，710038,China)
【Abstract】Taking the big Water hydraulic tester for steel pipe as the object，and Using the VB to realize to communicate PLC with upper
machine by PLC’s Freeport. It can supervise and control the Water hydraulic tester for steel pipe automatically and successfully. Besides, this
principle of communication also suit for Embedded control system. Here, introduces the VB and PLC communication principle and software
programming for Siemens S7—200 PLC.
【Key words】Water hydraulic tester；PLC；Communication protocol；Freeport communication
图 1 读 PLC 数据
起始标志单元 命令单元 校验单元 结束标志单元
○IT论坛○
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2.4 通讯协议的特点
字节拆分规则：其中指令都是用 ASCII 码编写的，因为一条指令
除包括数据外，还包括必要的控制字（起始字符、结束字符、指令类型
等）。 如果指令中的数据直接以其原文本的二进制传输，则不可避免的
与指令中的控制字相混淆。
所以为了避免这种情况的发生，本协议对于非 ASCII 字符统一采
用“2 字节拆分规则”，具体说明如下：
8 位 二 进 制数被划分为高 4bits 和 低 4bits， 对 于 高 4bits 和 低
4bits，若其数字为 0x00~0x09，则加上 0x30，若其数字为 0x0A~0x0F，则
加上 0x37，这样得到的结果就转换为 ASCII 码。 举例如下：
对于数据 0x2B，按照上述划分原则，高字节变成 0x32，低字节变
成 0x42。
(0x2B => 0010 1011)
高四位 0010 转换成 0010+0011 0000 => 00110010 0x32
低四位 1011 转换成 1011+0011 0111 => 01000010 0x42
采用“2 字节拆分规则”后，协议中定义的数据，如 1 字节的 0x2B，
在实际传输中的数据为 ASCII 码的“2B”，高字节转换的字符在前，低
字节转换的字符在后。
3．系统通讯实现
在水压机的监控系统中，PLC 要向上位工控机传送 3 个参数：1 个
水压值，一个油压值，和一个高压泵起停开关量信号。 其中，高压泵起
停开关量信号用作上位机监控程序画增压曲线的信号，水压值用于增
压和保压曲线的绘制，油压值用于显示。 同时要求上位工控机向 PLC
传送 K(K=主油缸活塞面积/被试钢管内径面积)，保压时间 T 和处理完
的数据。 不同直径的钢管要传送不同 K 值， 根据 K 值才能计算出油
压，进行油压跟随达到油水平衡。 根据不同标准，不同规格的钢管，其
保压时间也不同。 实际中需要将保压时间 T 传送到 PLC。
4．结论
文中所介绍的基于 VB 的上位机与 PLC 的通讯适用于中小型的
监控系统。 通过用 VB 来自主开发，节约了大量成本，使中小型监控系
统无需购买昂贵的专用组态软件也能实时的采集数据， 绘制动态曲
线。 而且还能根据不同情况，下传不同参数到 PLC，以实现更为灵活，
准确的控制。 同时把现场采集来的数值通过 PLC 自由口上传到上位
机 PC，充分运用 PC 机运算速度快地特点，在上位机快速处理数据，把
处理完的数值下传到 PLC 来控制，这对提高 PLC 的运行速度,减少存
储空间等方面都是十分有益的。 在水压机系统中运用这种通讯方法达
到很好效果，没有出现任何通讯连接的问题。 而且此通讯方法同样可
以用于其它相关的中小型系统，具有一定的普遍意义。
【参考文献】
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作者简介:王娜（1979—）,女，西安工业大学硕士研究生，辽宁沈阳人，研究
方向为计算机控制系统，现在西安思源学院机电工程学院，助教。
［责任编辑：王静］
单元名称 缓冲区内容 字节数
起始标志单元 起始字符 "g" 1
命令单元
状态信息 1
上传数据 32
校验单元 异或校验码 2
结束标志单元 结束字符 "G" 1
表 2 PLC 反馈指令格式
科
●
（上接第 29 页） 增强模型结合了对等模型和重叠模型的优点，不
需要在光网络之上创建和管理 IP 路由邻接。 与对等模型相比，它在近
期不易于实现。
3.结论
从光网络的发展趋势来看，未来网络的发展是骨干和核心网尽量
多地使用快速的光子技术， 而网络边缘则更多地使用灵活的电子处
理，电路交换和分组交换要相互结合，互为补充[7]。 当前，IP over WDM
网络技术还面临着许多挑战，因为 Internet 的支撑技术、体系结构、标
准和基本概念(如 TCP-IP 协议)等都是 20 多年前提出来的。 虽然从当
时开发者的角度来看， 这些技术和标准能够保证 Internet 一定的鲁棒
性，但并不能预测将来光因特网的应用需求，因此所开发的协议和标
准，未必能够很好地满足日益增长的光因特网不同性能要求。
由此，有必要将新的协议和技术集成到目前的 WDM 光网络的体
系结构中。 这方面研究的核心问题主要包括:研究面向资源控制、服务
定制和用户管理的新一代高性能光因特网的网络体系结构和协议理
论；新一代支持高性能光因特网的网络服务的交换和路由机制；具有
较高鲁棒性和生存性的网络设计方法及其理论的研究；智能网络互联
技术和新一代全光网络技术的研究等[8]。
【参考文献】
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［责任编辑：汤静］
科
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