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在工业控制中，用PLC控制的工程在上/下位机通讯上一般采用RS-232/RS-485串口通讯，这种方法对于数据量较大，通讯距离较远，实时性要求高的控制系统，很难满足通讯需要。
近年来随着计算机网络技术的飞速发展,网络化数控已经成为现代制造业发展的必然趋势,控制系统正向虚拟化、网络化、集成化、分布化和节点智能化的方向发展。[1]许多大型PLC厂商生产的PLC都配备了相应的以太网通信模块，本文讨论了OMRONPLC的以太网通信体系结构，并以CP1H PLC的ENT2l以太网模块为例实现与计算机的通信。
1. Winsock网络通信控件
Winsock控件是不可视控件，它提供了访问TCP和UDP网络服务非常简便的途径，使编程人员开发客户/服务器应用程序时，不必了解TCP的细节或调用低级的WinsockAPI函数，只通过设置Winsock控件的属性并调用其方法，就可直接连接到一台远程计算机进行，并可实现双向数据交换。
WinSock主要支持两种类型的套接字:①流式套接字（StreamSocket）也称面向连接方式,该方式对应的是TCP协议,其传输特点是通信可靠性高,可以保证数据流的传输是可靠的、有序的、无重复的,可提供双向的数据流,数据被看作字节流,无长度限制。②数据报套接字（DatagramSocket）又称无连接方式,对应的是UDP协议,这种方式不提供数据传输的正确性、有序性和无重复性,因为它支持面向记录的数据流。传输的数据可能丢失和重复,并且接收顺序混乱,报文长度是有限的。考虑到本系统对通信可靠性和正确性的要求很高,选用流式套接字方式。基于Client/Server模式的流式套接字通讯过程如图1所示。
图1 流式套接字进程通讯过程时序图
2.Ethernet网络通信单元的设置
在组建网络时，根据网络类型的不同，网络中的每个节点需要安装相应的通信单元，PLC上需安装Ethernet网络通信模块，例如0MR0N公司的CJ1W—ETN21以太网模块。应用之前必需对网络进行必要的设置，分为开关设置和CPU总线单元系统设置。
开关设置主要包括以下几项内容：确定分配给CJ1W—ETN21单元的内存工作区（CIO区、DM区），该地址在CPU总线区，由UNITNo.开关确定ETN单元的单元号范围为0～F;NODENo.旋转开关设定两组l6进制数作为ETN单元在网络中的节点号，范围为O1～7E;IP地址设置网络号和主机节点号，由32位二进制数组成，分4段以十进制数表示。
CPU总线单元设置主要通过编程设备如CX—Programmer软件或编程器对网络单元进行模式、本地IP地址、子网掩码、FINS端口号、FTP登录名及口令和IP路由器表等项进行设定。若使用FINS/TCP协议，则还需在以太网单元设置中修改FINS/TCP项的部分参数，如：自动分配的FINS节点号、是否保持激活等项。
3.面向上位计算机的通信协议
如图2所示，以太网的分层模型分为物理层（Physical Layer）、网际层（InternetLayer）、传输层（Transpot Layer）和应用层（ApplicationLayer）。其中：传输层可使用无连接的UDP或需建立连接的TCP协议;应用层为FINS（Factory InterfaceNetworkService）协议，FINS协议是由OMRON公司开发的用于工厂自动化控制网络的指令响应系统。主要规定对PLC存储空间的数据读写等操作方法。应用层使用FINS协议，传输层使用TCP协议的通信实现方法称为FINS/TCP方法。
图2 网络的分层结构
FINS协议包含指令系统和响应系统，其命令帧格是由FINS报头、指令代码、响应代码和正文等几部分组成。从上位计算机发出的指令和响应必须符合下面帧的格式要求，并提供合适的FINS报头信息。[3-4]FINS通信服务是通过FINS命令帧和它们对应的响应帧交换实现的。
FINS命令/响应帧格式如图3所示。FINS/TCP header中规定了五种命令，用于客户机（hostcomputer）与服务器（PLC）之间通信：发送客户机节点地址（node address）;（2）发送服务器节点地址（nodeaddress）;（3）发送Fins frame;（4）Fins frame发送出错通知;（5）客户机与服务器联机确认。
图3 FINS命令/响应帧格式
4.通信程序的具体实现
在新建VB工程后，需要执行VB工具栏“工程/部件” 命令，将Winsock控件添加到工程中，并命名为“WskClient”。程序采用TCP/IP协议进行通信，其主要属性设定如下：
With WskClient
.Protocol = sckTCPProtocol ‘采用TCP/IP协议
.LocalPort = 9600 ‘本地计算机端口号
.RemoteHost = txtIP.Text ‘取得远程PLC的IP地址
.RemotePort = txtPort.Text ‘远程PLC端口号
.Bind 9600 ‘指定使用的本地端口
End With
初始化工作完成后向PLC提出连接请求，待PLC接受请求并发送应答信息后，客户端程序依照各种帧格式建立好要发送的信息帧，就可以与PLC进行双向的数据交流了。在这一过程中，可建立发送失败后的重发机制，以增强通信的可靠性。
建立并发送“握手信息”指令（20字节），指明客户机节点号;当计算机接收到PLC返回帧（24字节）后，检查PLC是否收到命令，并取得服务器和客户机节点号。当计算机接收到PLC返回的数据时，会产生DataArrival事件，参数BytesTotal包含接收到的数据字节数。在DataArrival事件中，可以调用GetData方法接收数据。如果接收到Close事件，则用Close方法关闭连接。可用Winsock的State属性来反映当前TCP/IP的连接状态。这里仅列举主要程序如下：
‘向服务器请求连接
WskClient.Connect
TimeDelay 100
Do
DoEvents
Loop Until WskClient.state=sckConnected
‘建立并发送FINS命令帧
Private Sub SendData_Click（）
ReDim SendData （19） As Byte
SendData （0） = &H46‘FINS命令帧报头的第1个字节
……
WskClient.SendData SendData（） ‘发送FINS命令帧
End Sub
‘接收PLC响应帧，并分析数据
Private Sub WskClient_DataArrival（ByVal bytesTotal AsLong）
Dim i As Integer
ReDim ArriveData（bytesTotal） As Byte
wsk.GetData ArriveData, vbArray + vbByte, bytesTotal
‘接收数据，保存在ArriveData数组中
For i = 0 To bytesTotal - 1
txtArData.Text = txtArData.Text & " " & ArriveData （i）
Next i
……‘其它数据处理
If ArriveData（7） <> 16 Then
MsgBox“接收信息丢失“
ElseIf SendData（19）= ArriveData （bytesTotal-5） Then
MsgBox“节点地址错误“
End If
End If
在接收信息后,当PLC收到传输过去的信息后,会将对应的命令反馈值传回,这个事件程序内的程序将它显示在文本框中,还可作处理。主程序流程图如图4所示。
图4 程序流程图
若采用UDP协议，则通信的基本过程与TCP相同，只是不需要建立连接。UDP应用程序可以是客户机,也可以是服务器,而不必象TCP应用程序那样必须分别建立客户机程序和服务器程序。由于UDP在传输数据报前不用在客户和服务器之间建立一个连接，且没有超时重发等机制，故而传输速度很快。如果网络中设备不是很多，且发送数据量不大时，可选择耗费计算机“资源”更小的UDP协议进行通信。
5.结束语
采用Winsock控件实现的上位机以太网通信程序，已成功应用于数字小样并条机监控系统中，该法简单实用,在不追加投资的情况下,实现车间设备的网络数据实时监控的功能，达到了理想的效果。以VB作为监控软件的开发平台，软件的二次开发不受限制，节约成本，并可根据需要随时对程序进行升级。为实现对控制系统进行有效的信息管理与监控，基于以太网的PLC控制系统必将有更为广泛的应用，本文的论述对解决这类问题提供了一定参考价值。
OB按优先级大小执行，如果所发生事件的优先级高于当前执行的OB ，则中断此 OB 的执行。优先级相同的事件，将按发生的时间顺序进行处理。
与S7-300/400比较，S7-1200/1500的错误处理有了较大的变化，本文主要介绍S7-1200/1500所支持的错误处理组织块以及CPU对这些错误的响应。
图1-1
S7-1200不再支持同步错误中断组织块OB121,OB122 。
图1-2
S7-1200与S7-1500支持的错误处理组织块的块号与S7-300/400保持一致，不同的是S7-1500除时间错误中断组织块OB80的优先级22不能改变外，其它的错误处理组织块的优先级都可以修改。如诊断中断OB82：
图1-3
除了可以修改错误中断OB的优先级，S7-1500的事件中断（如硬件中断）的优先级也可以修改，这样用户通过修改优先级可避免重要的中断请求被其它中断请求延迟或中断。
CPU对错误处理组织块的响应表：
触发‘离去事件‘
触发 OB没有装载CPU停机S7-1200S7-1500S7-300/400
OB80超出大循环时间*
异步
是
否是是是时间错误**否***否***是OB82异步是是否***否***是OB83异步是是-否***是OB86异步是是-否***是OB121同步是否-是是OB122同步是否-否***是
表2-1
注:
-： 不支持。
*： 超出大循环时间请求OB80时而下载OB80并不会使CPU停机，但如果一个周期内超时两倍的循环监控时间S7-1200/1500/300/400都会停机。
**： 由时间事件（如循环中断，延时中断，时间中断）触发的时间错误。
***：CPU不会停机，但会在诊断缓冲区产生诊断记录。
GET_ERROR和GET_ERR_ID是“获取本地错误信息”指令，S7-1200/1500可通过编程用来查询程序块内出现的错误，这种程序执行中发生的错误就是所说的‘同步‘错误。
图3-1
“获取本地错误信息”指令支持块内进行本地错误处理。将“获取本地错误信息”插入块
的程序代码中时，如果发生错误，则将忽略所有预定义的系统响应。
GET_ERROR指令可以读到详细的错误信息，GET_ERR_ID只读到其中的错误编号。
具体用法可参考软件在线帮助或参考STEP7 Professional V12的手册
因为GET_ERROR和GET_ERR_ID对PLC的同步错误处理的影响相同，下面只对GET_ERROR指令进行说明。
因为S7-1200不支持OB121,OB122，在发生‘同步‘错误时，只在CPU的诊断缓冲区产生错误记录：ERRLED闪烁
举例：IO访问错误
程序中访问了外设地址ID1000:P,对S7-1200来说，ID1000是默认分配给高速计数通道HSC1,在实际的组态中没有使能HSC1,那么就不存在这个外设。
图3-2
S7-1200每执行一次这条指令，在诊断缓冲区产生一条错误记录，ERR LED闪烁，直到”Tag_1”复位。
图3-3
在发生错误指令的下面执行GET_ERROR:
图3-4
错误仍然存在，但CPU不报错，诊断缓冲区也不会产生任何相关错误记录。
与S7-1200比较，因为S7-1500支持两个同步错误处理组织块OB121,OB122，GET_ERROR对S7-1500的同步错误处理的影响还要考虑对OB121,OB122的影响。
本文的表2-1说明了S7-1500没有执行GET_ERROR的情况下CPU的响应，下面对同步错误发生时执行GET_ERROR后CPU的响应。
S7-1500在发生两种同步错误时在有无下载对应错误处理组织块（程序错误：OB121,IO访问错误：O122）的响应是不同的，但在发生这两种错误的程序块中执行GET_ERROR后，S7-1500将忽略所有预定义的对这个程序块中出现的错误的系统响应，会产生以下结果：
n CPU ERRLED不会闪烁
n 诊断缓冲区不会产生错误记录
n 不再触发OB121和OB122，发生程序错误时不下载OB121 CPU也不会停机