6ES7221-1EF22-0XA0参数介绍时钟运算类指令用于对PLC内部的时钟数据进行运算和比较，对PLC内置实时时钟进行时间校准和时钟数据格式化操纵。共有七条时钟运算类指令，指令的编号分布在FNC160～FNC169之间。（1）时钟数据比较指令TCMP（FNC160） TCMP(P)它的功能是用来比较指定时刻与时钟数据的大小。如图3- 86所示，将源操纵数[S1.]、[S2.]、[S3.]中的时间与[S.]起始的3点时间数据比较，根据它们的比较结果决定目标操纵数[D.]中起始的3点单元中取ON或OFF的状态。该指令只有16位运算，占11个程序步。它的源操纵数可取T、C和D，目标操纵数可以是Y、M和S。 图 时钟数据加法运算指令的使用（3）时钟数据读取指令TRD（FNC166） TRD(P)指令为16位运算，占7个程序步。[D.]可取T，C和D。它的功能是读出内置的实时时钟的数据放进由[D.]开始的7个字内。如图3-87所示，当X1为ON时，将实时时钟（它们以年、月、日、时、分、秒、星期的顺序存放在特殊辅助寄存器D8013～8019之中）传送到D10～D16之中。（1）格雷码转换和逆转换指令 这类指令有2条：GRY （FNC170）和GBIN （FNC171），常用于处理光电码盘编码盘的数据。(D)GRN(P)指令的功能是将二进制数转换为格雷码，(D)GBIn(P)指令则是GRY的逆变换。如图3-89所示，GRY指令是将源操作数[S.]中的二进制数变成格雷码放入目标操作数[D.]中，而GBIN指令与其相反。它们的源操作数可取任意数据格式，目标操作数为KnY、KnM、KnS、T、C、D、V和Z。、16位操作时占5个程序步，32位操作时占9个程序步。 图 格雷码转换和逆转换指令的使用（2）模拟量模块读写指令 这类指令有2条：RD3A （FNC176）和WR3A （FNC177），其功能是对FXON-3A模拟量模块输入值读取和对模块写入数字值。如图3-90所示，[m1.]为特殊模块号K0～K7，[m2.]为模拟量输入通道K1或K2，[D.]为保存读取的数据，[S.]为指定写入模拟量模块的数字值。指令均为16位操作，占7个程序步。指令助记符与功能：符号、名称功能可用元件程序步LD 取a触点逻辑运算开始X，Y，M，S，T，C1LDI 取反b触点逻辑运算开始X，Y，M，S，T，C1OUT 输出线圈驱动Y，M，S，T，CY，M：1S，特，M：2T：3C：3-5注：当使用M1536-M3071时，程序步加1。指令说明：LD，LDI指令用于将触点接到母线上。另外，与后面讲到的ANB指令组合，在分支起点处也可使用。OUT指令是对输出继电器、辅助继电器、状态、定时器、计数器的线圈驱动指令，对输入继电器不能使用。OUT指令可作多次并联使用。（在下图中，在OUT M100之后，接OUT T0）编程：0 LD X0001 OUT Y0002 LDI X0013 OUT M1004 OUT T0 K19 ——程序步自动管理空2步7 LD T08 OUT Y001 定时器、计数器的程序：对于定时器的计时线圈或计数器的计数线圈，使用OUT指令以后，必须设定常数K。此外，也可指定数据寄存器的地址号。常数K的设定范围、实际的定时器常数、相对于OUT指令的程序步数（包括设定值）如下表所示。定时器、计数器K的设定范围实际的设定值步数1ms定时器32.767秒310ms定时器27.67秒3100ms定时器0.1-3,276.7秒16位计数器1-32,767同左332位计数器-2, - +2,同左3 0 引言 日本三菱公司的FX系列PLC在我国应用十分广泛，是目前上占有率较高的几种PLC机型之一。根据三菱公司提供的技术资料，在用户系统中，要实现PLC与Pc机串行通信，一般还需购买FX-232-BD通信模块;而PLC自身所带的编程口在下载完程序后处于闲置状态。因此，若能直接利用编程口实现PLC与PC机串行通信，将有利于节约资源。 PLC主要面向生产现场，具有使用方便、可靠性高和抗干扰能力强等优点。PC机直接面向用户，在数据处理、图像显示和打印报表等方面具有显著优势。将PC机与PLC以上、下位机的形式联合起来应用，可以更有效地发挥各自优势，互补应用上的不足。 LabVIEW是美国NI公司开发的一个基于计算机的虚拟仪器开发平台。强大而灵活的仪器控制功能是LsbVIEW区别于其他编程语言的主要特点，LabVIEW在数据采集、仪器控制、过程监控和自动测试等领域有着广泛的应用。 1 系统硬件构成 三菱FX系列PLC自带的编程口是RS-422接口，而PC机的串行通信口则是RS-232C接口，两者之间需要通过SC-09适配电缆才能通信。不同设备上相同类型的通信接口的引脚定义可能存在差异。PC机与三菱FX系列PLC上的通信接口引脚定义如图1所示。 图1 接口引脚定义 RS-422和RS-232C是两种不同标准的串行数据接口，两者的主要差别在于信号传输方式不同。RS-232C标准利用信号线与公共地线之间的电压差进行信号传输，采用的是单向传输方式;RS-422标准则是利用传输线之间信号的电压差进行传输的，采用的是差动传输方式。SC-09电缆实现了这两种不同的信号传输方式之间的转换，其内部电路如图2所示。 图2 SC-09电缆内部电路 2 通信协议 PC机与PLC之间有两种通信方式：一种是PC机具有优先权而PLC始终被动响应Pc机发来的命令;另一种则是PLC具有优先权，将命令发送给PC机，并接收来自PC机的响应。本文采用的是前一种通信方式。 为实现Pc机与FX系列PLC编程口之间的通信，系统采用的是编程口专用通信协议。 2.1 控制字符 在PC机与FX系列PLC的串行通信中，数据是以帧为单位发送和接收的。其中，控制字符ENQ(05H)、ACK(06H)和NAK(15H)可以构成单字符帧心1，其余的字符帧在发送或接收时都必须用控制字符STX(02H)和ETX(03H)分别作为该帧的起始标志和结束标志。 各控制字符的意义如表1所示。 表1 控制字符意义 2.2 命令代码 PC机对PLC相应软元件的操作是通过“0”、“1”、“7”、“8”四个命令符来实现的，各命令符的含义如表2所示。 表2 命令字符含义 2.3 命令帧 一个完整的命令帧由控制字符STX(02H)、命令码(CMD)、数据段、控制字符ETX(03H)以及和校验码五部分组成。其中，和校验码是从命令码到控制字符ETX的所有字符的ASCII码(十六进制)相加所得结果的低两位数。 ①PC机“读”命令帧 “读”命令帧由报文开始标志、命令码、软元件首地址、软元件数据长度(字节数)、报文结束标志以及和校验码组成。 当通信正确时，PLC返回的应答帧由报文开始标志、数据段、报文结束标志以及和校验码组成;通信出错时，PLC应答“NAK”。 ②PC机“强制ON”命令帧PC机“强制ON”命令帧由报文开始标志、命令码(37H)、软元件地址、报文结束标志以及和校验码组成。接收命令正常时，PLC应答“ACK”;接收出错时，PLC应答“NAK”。 ③PC机“强制OFF”命令帧 PC机“强制OFF”命令帧由报文开始标志、命令码(38H)、软元件地址、报文结束标志以及和校验码组成。接收命令正常时，PLC应答“ACK”;接收出错时，PLC应答“NAK”。 ④PC机“写”命令帧 PC机“写”命令帧由报文开始标志、命令码、软元件首地址、软元件数据长度(字节数)、待写入软元件的数据、报文结束标志以及和校验码组成，如图3所示。写入正常时，PLC应答“ACK”;写入出错时，PLC应答“NAK”。 图3 “写”命令帧 3 LabVIEW程序设计 在LabVlEW编程中，系统利用虚拟仪器软件规范VISA(virtual instrument software architecture)实现串行通信。VISA本身并不具有仪器编程能力，它通过调用相应设备驱动器的高层应用程序编程接口(API)进行编程。 首先对端口进行配置，然后发送“ENQ”信号给PLC请求通信，在收到PLC返回的“ACK”信号后，PC机连续对PLC进行“读取”和“写入”操作，通信结束后关闭端口。PC机和PLC串行通信的程序结构如图4所示。 图4 串行通信程序流程图 3.1 串口初始化 串口按照Fx系列PLC的标准通信参数进行配置：①波特率为9 600 bit/s;②数据比特为7位;③奇偶校验方式采用偶校验;④停止位为1位。 3.2 请求通信 开始通信时，PC机发送“ENQ”指令查询PLC是否准备好，同时也检查PC机到PLC的连接是否正确。当接收到字符后，若PLC处在RUN状态，则要等到本次扫描周期结束时才应答;若PLC处在STOP状态，则马上应答。通信正常时，PLC应答“ACK”;通信出错时，应答“NAK”。 3.3 读取PLC软元件状态 程序首先通过VISA写入节点发送命令字符“0”读取PLC相应软元件的状态，然后VISA读取节点获得PLC返回数据。写入和读取的字符串都是十六进制形式的。通过对读取的字符串的拆分可获得相应软元件每一位的状态，从而起到监视PLC的作用。 3.4 数据写入PLC软元件 程序首先通过VISA写入节点发送命令字符“1”对相应的软元件进行写入操作，然后VISA读取节点获得PLC返回的应答帧，若写入正确，PLC应答“ACK”;若写入错误，PLC应答“NAK”。将写入数据传送至PLC软元件所对应的地址，即可对软元件的任意位进行实时操作。数据写入PLC的程序框图如图5所示。 图5 数据写入PLC的程序框图 3.5 关闭串口 通信结束后，需使用VISA关闭节点关闭串口设备，否则程序会一直占用串口资源，导致其他程序无法访问。 4 结束语 以PC机和PLC分别构成上、下位机的监控系统在工业控制中应用广泛。本文通过编程口直接实现三菱PLC与PC机之间的串行通信，无需使用通信模块，既节省了成本又简化了系统，具有较大的实用价值。同时，结合相关硬件，本文以LabVlEW作为开发平台设计了相应的通信程序。实验结果表明，该通信方式方便简单、稳定可靠，具有广泛的应用前景。