面向虚拟PLC的硬件通讯系统的开发与实现

　　0 引言

　　计算机技术的迅猛发展促使虚拟PLC技术应运而生。它通过借助PC完成PLC的计算、存储、编译以及通过I/O口完成于现场工业设备进行通讯的各项功能。

　　虚拟PLC结合计算机技术的发展，利用VC、VB、Delphi等高级编程语言及微机的图形处理功能开发出PLC的软件编程平台，并构建虚拟模型实现PLC的部分硬件功能。相对于传统PLC，虚拟PLC具有友好的PLC指令编辑界面和兼容性。虚拟PLC上可以很好的实现软实时性，而硬实时性差成为其发展的制约因素，还未完全实现“零距离”的体验。论文就如何实现虚拟PLC同硬件间实时通讯的开发与实现进行了研究。

　　1 虚拟PLC平台

　　论文中的虚拟PLC运行平台是作者所在课题组基于Visual C++6.0环境独立开发的。虚拟PLC基于计算机技术和虚拟现实技术开发的，在保证功能效果的前提下，如何提高用户在使用虚拟PLC时的真实感和沉浸感，是虚拟PLC要着重处理的问题。

　　该虚拟PLC系统中建立了虚拟仿真模型，并通过将Solidworks、3DS MAX等建立的三维模型导入Eon Studio的方法，构建了虚拟模型与虚拟PLC的通讯，从而可以在没有任何硬件的情况下完成硬件PLC的各项仿真实验，达到实验教学的目的。

　　虚拟PLC的可视化增强了仿真的直观性和逼真度，更接近工业实践和提升学生的兴趣，大大降低PLC实验的费用。然而，存在着与硬件间通讯弱的问题。它的总体框架如图1所示。

　　2 通讯系统总体框架

　　论文借助Visual C++6.0的串口通讯控件MSComm来实现上位机与单片机间的通讯。数据经USB口送出后，须先经过USB口转串口芯片处理，然后连接到单片机。最后，由单片机来连接硬件电路。虚拟PLC借助单片机可以直接驱动硬件和采集现场信息，从而完成了整个通讯系统的建立。通讯系统总体框架图如图2所示。其中，整个通讯系统包含以下三个模块。

　　1 ) M S C o m m 模块。在V i s u a l C + + 6 . 0 中，MSComm控件是Microsoft为我们提供进行串口通讯的ActiveX控件。

　　2)USB口转串口模块。USB口较九针口方便易用，但须在上位机中安装对应于USB口转串口芯片的驱动，以便通讯时进行USB协议的加载和解析。该系统中采用的USB口转串口芯片是PL2303hx。

　　3)下位机模块。该系统采用的下位机是单片机STC89c52rc。

　　3 MSComm模块

　　M S C o m m 控件在进行串行通讯时有两种方法：事件驱动方法和查询法。论文采用事件驱动方法：在接收到数据时触发事件响应的消息，由专门的函数来对消息进行处理。论文采用的串口通讯相关参数如表1所示。