CN108268002A - 一种结合hmi与plc功能的一体机和通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种结合HMI与PL功能的一体机和通信方法，一体机包括PLC模块、HMI模块、第一SPI接口和第二SPI接口，其中，第一SPI接口连接PLC模块和HMI模块，第二SPI接口连接HMI模块和PLC模块。该方法包括从第一主机发起通信，将通信数据通过第一SPI接口传输至第一从机；从第二主机发起通信，将通信数据通过第二SPI接口传输至第二从机；通信数据符合ModBus协议且不包括功能码和从站号。本发明硬件上提供两个SPI接口实现数据的双向传输，不需要区分“读取”或者“写入”，数据传输效率可提高一倍；软件上经过优化的数据帧，能减少数据帧传输中的字节数以提高通信速率。从而总体达到提高HMI与PLC的一体机的通信效率的目的。

Description

一种结合HMI与PLC功能的一体机和通信方法
技术领域
本发明涉及工业控制一体机，尤其涉及领域一种结合HMI与PLC功能的一体机和通信方法。
背景技术
在工控领域中，可编程逻辑控制器(PLC)是一种专门应用在工业环境下下的数字运算操作系统，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程；人机界面(HMI)是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，它可以方便的实现人与机器信息的交互，在工控领域HMI经常与PLC互连使用，在现有的一体机HMI和PLC通信上，常使用基于USART的串口通信的通用ModBus通讯协议，它是一种公认的通信标准，它作为一种通用的标准，优点是通用性强，但用在集成HMI和PLC功能的一体机上，通信速率不够快，效率不高。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种结合HMI与PLC功能的一体机和通信方法。
本发明采用的技术方案一方面为一种结合HMI与PLC功能的一体机，包括PLC模块、HMI模块、第一SPI接口和第二SPI接口，其中，所述第一SPI接口连接所述PLC模块和HMI模块，设置其连接的HMI模块为第一主机，设置其连接的PLC模块为第一从机；所述第二SPI接口连接所述HMI模块和PLC模块，设置其连接的PLC模块为第二主机，设置其连接的HMI模块为第二从机。
本发明采用的技术方案另一方面为一种HMI与PLC一体机的通信方法，应用于上述一体机，包括：所述第一主机发起通信，将要读取PLC模块数据的地址通过所述第一SPI接口传输至所述第一从机，并接收所述第一从机返回的相应地址的数据；所述第二主机发起通信，将要写入PLC模块数据的地址通过所述第二SPI接口传输至所述第二从机，并接收所述第二从机返回的相应数据；所述通信数据符合ModBus协议且不包括功能码和从站号。
本发明的有益效果为硬件上提供两个SPI接口实现数据的双向传输，不需要区分“读取”或者“写入”，数据传输效率可提高一倍；软件上经过优化的数据帧，能减少数据帧传输中的字节数以提高通信速率。从而总体达到提高HMI与PLC功能的一体机的通信效率的目的。
附图说明
图1所示为基于本发明实施例的一种结合HMI与PL功能的一体机；
图2所示为基于本发明实施例的数据帧结合示意图；
图3所示为基于本发明实施例的一体机运行过程示意图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行说明。
基于发明的实施例，如图1所示的一种结合HMI与PLC功能的一体机，包括PLC模块、HMI模块、第一SPI接口和第二SPI接口，其中，所述第一SPI接口连接所述PLC模块和HMI模块，设置其连接的HMI模块为第一主机(设置SPI接口的HMI端为主模式)，设置其连接的PLC模块为第一从机(设置SPI接口的PLC端为从模式)；所述第二SPI接口连接所述HMI模块和PLC模块，设置其连接的PLC模块为第二主机(设置SPI接口的PLC端为主模式)，设置其连接的HMI模块为第二从机(设置SPI接口的HMI端为从模式)。
基于发明的实施例，一种HMI与PLC一体机的通信方法，应用于上述一体机，包括：所述第一主机发起通信，将要读取PLC模块数据的地址通过所述第一SPI接口传输至所述第一从机，并接收所述第一从机返回的相应地址的数据；所述第二主机发起通信，将要写入PLC模块数据的地址通过所述第二SPI接口传输至所述第二从机，并接收所述第二从机返回的相应数据；所述通信数据符合ModBus协议且不包括功能码和从站号。
本发明硬件上用双SPI通信方式代替原来的USART通信方式，第一SPI接口从PLC模块“读取”数据，第二SPI接口向PLC模块“写入”数据，这种方式把“读取”PLC模块数据和“写入”PLC模块数据区分开进行传输，数据传输效率可提高一倍。
本发明软件上对通用ModBus-RTU传输模式进行了两处优化：
第一，由于我们硬件采用了双SPI通信，不再需要区分“读取”或“写入”操作，因此ModBus协议中“从站号”和“功能码”俩个字节都可省去，每一帧数据就可少传输2个字节，由此可提高通信效率。
如图2所示的数据帧结合示意图，第二，HMI控件都是对单个位元件或字元件进行读写，所以在HMI添加控件较多时，传输的数据帧就会相应增多；这里我们把每8个数据帧组合到一起进行传输，既可以减少CRC校验数据，同时还缩减数据帧与帧之间的延时时间，大大提高了通信效率。
综上所述，硬件上同时使用两个SPI通信口分别进行“读取”和“写入”操作，可使通信效率提高一倍以上；软件上对协议的优化，可省去很多不必要的数据的传输，合并数据帧个数可以减少数据帧之间的延时时间。总的效果是大大提高了一体机中HMI和PLC的通信效率，使得一体机对用户的操作响应更快，屏幕显示也更加流畅。
如图3所示的一体机运行过程示意图
一体机的LAD(梯形图程序)程序运行，HMI部分开始执行监控组件以查看PLC的运行情况，PLC部分运行梯形图程序，控制输入输出；其中，HMI部分通过SPI1从PLC部分的寄存器读取数据和输入输出状态，PLC部分通过SPI2从HMI读取要写入PLC寄存器的数据。
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims (2)

1.一种结合HMI与PLC功能的一体机，其特征在于，包括PLC模块、HMI模块、第一SPI接口和第二SPI接口，其中，
所述第一SPI接口连接所述PLC模块和HMI模块，设置其连接的HMI模块为第一主机，设置其连接的PLC模块为第一从机；
所述第二SPI接口连接所述HMI模块和PLC模块，设置其连接的PLC模块为第二主机，设置其连接的HMI模块为第二从机。
2.一种HMI与PLC一体机的通信方法，应用于权利要求1所述一体机，其特征在于，包括：
从所述第一主机发起通信，将要读取PLC模块数据的地址通过所述第一SPI接口传输至所述第一从机，并接收所述第一从机返回的相应地址的数据；
从所述第二主机发起通信，将要写入PLC模块数据的地址通过所述第二SPI接口传输至所述第二从机，并接收所述第二从机返回的相应数据；
所述通信数据符合ModBus协议且不包括功能码和从站号。
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