MSG指令在SLC500中的运用

摘 要：根据AB DF1通讯协议的特点，在进行点（主站）对多点（从站）通讯时，主站只能通过程序显式调用，以轮循扫描的方式，对各个分站进行依次逐个通讯。但随着通讯分站数量增加，只能不断增加MSG指令的数量，使得程序反应时间和扫描周期同步线性增长，而在这一过程中，由于异步执行问题，还存在MSG指令占用队列，相互影响的情况。针对这一问题，本文通过改变MSG控制字，实现程序复用；并通过队列（FIFO）的应用，实现系统对通讯操作的自动调度，实现了缩短系统响应时间的目的。

关键词：MSG控制字；FIFO；程序调度

中图分类号：TP273

在应用单主从网络通讯的控制系统中，随着节点数量的增多、导致网络通讯负荷同步上升，出现了系统数据更新周期延长，无法满足控制系统的数据采集实时性、操作安全性要求的情况。

针对这一问题，本文通过对工程实例中通讯程序的优化，实现了对控制系统通讯性能、功能的改进；并且通过对通讯指令的技术处理，简化了程序编写。

1 SLC500通讯指令简介

MSG指令用于在AB PLC通讯网络上的节点之间传送数据。当该指令备使能时，信息传递被挂起。在扫描周期末尾时异步执行数据传送。

RSLogix 500的通讯体系结构。RSLogix 500的通讯体系结构由梯形图扫描（Lader Scan）、通讯缓冲区（Communications Buffers）、通讯队列（Communication Queue）三个基本的部分组成，它们决定了处理器传送消息的动作特征。

RSLogix 500内共4个通讯缓冲区。当在一个通讯指令结束前，它的信息和数据被传送到其余未用的一个通讯缓冲区内。当四个缓冲区全满，第五个通讯指令又要被处理时，通讯信息放在通讯队列中（注意，不是要传送的数据）。通讯队列是另一个信息存储空间，存储了那些还没有被分配缓冲区的通讯指令。通讯队列的操作顺序是先进先出（FIFO），它可容纳梯形图中所有的通讯指令。缓冲区和队列机制都是完全自动执行的。通讯缓冲区被自动分配和释放，当缓冲区满时，后到请求则自动进入队列。

因为通讯队列中不是存储要传送的数据，所以如果一条通讯指令在队列中移出，处理器实际发送的数据和通讯指令第一次被扫描时可能不同。

2 目标控制系统结构

这里以点对多点的通讯方式构建控制系统。中央控制室装有主CUP（主站），就地设备分别配置独立的CPU（从站）。控制系统需完成集中监视并控制就地从站的功能。

2.1 网络结构图

图1

2.2 控制方式。从站CPU采集的数据通过MSG指令，传输到主站CPU，并接收主站CPU操作指令，启停就地设备。

2.3 程序分析。如果对每个站都使用前述所示的通讯设置，每个站按配置最少一个读MSG和一个写MSG通讯计算。那么在主站程序中，要出现200个MSG指令。

根据以上分析，通过联机实验发现：上表中六组控制字，除了Size inElements不能通过赋值语句写入外，其他控制字均可在程序运行时更改。

根据分析结果，在分站程序规划时，设定每个站的情况相同，即上述通讯参数不变，至此，需要改变的数据只剩下分站节点号Local Node Address。

对于写MSG参数设置，除Data Table Address数据填写与工艺要求相关外，与上述完全相同。

2.4 程序改进工作。经过上面的分析，有可能实现这样的目标，即：减少MSG指令的重复。使控制系统需要完成的全部通讯功能，通过重复使用的MSG指令，即只用一个读指令和一个写指令来完成。同时，通过自动写入MSG目标地址实现动态通讯调度，并实现完善的通讯队列溢出、故障处理。

为达到这一目的，进行了如下工作。

（1）通讯调度实现。通过建立操作事件队列（FIFO），实现对分站通讯动态调度，优先满足操作人员监视、操作设备的通讯。如：在操作分站时，优先执行该站通讯，避免了轮询通讯时间延时的影响。（2）数据的存储规划。通过复用MSG指令，完成对所有站通讯功能。因此需要对各个分站的工艺数据存储进行分配，以使MSG和数据传送程序实现复用。（3）通讯故障处理。当从站通讯异常时，为了不影响系统扫描周期，下次扫描时就不再对该站通讯。这要求对从站错误信息进行有效的记录。当需要对这些站进行通讯重试时，通过人工的手动复位来完成。

3 程序编写

3.1 存储空间的分配：（1）MSG控制块地址。根据前述要求，对MSG控制块所用数据地址进行了统一规定，以确保不同的通讯动作共用同一组存储地址，调用同一MSG控制块，完成不同的通讯功能。（2）数据存储地址。根据MSG控制块地址分配情况，设计了所有从站的读、写数据存储格式和地址分配方案，以实现数据传入、传出部分程序的复用。（3）通讯故障记录地址分配。给每个分站分配了1位地址，用来记录该站的通讯状态是否正常。

3.2 程序流程图：（1）判断操作。程序判断HMI操作站是否有操作。如有，HMI操作站会将操作站号写在指定的存储空间。并将指针下移一位。PLC通过检查指针移动，来判断HMI操作站是否有操作。（2）取操作数。当PLC判断为有HMI操作时，取出操作站号，并将指针复位。此段程序实现PLC对HMI操作站的快速反应。消除了轮询通讯的影响。（3）顺序取数。当PLC判断HMI操作站没有操作时，则会取顺序数发生器的数据，此数据是循环变化的，在没有HMI操作站操作时，实现对每个站的轮询通讯。（4）故障判断。完成上述（2）（3）任一步，即得到通讯站号，将该数值装入指针进行查表，即可得到从站健康状态。如果正常则继续向下，否则走回第一步，忽略故障从站。

图2 程序流程

（5）MSG站号赋值。此段程序将通讯目标的站号、相关数据，通过传送程序，写入MSG指令的预设控制字中，实现MSG指令复用。

（6）MSG写操作判断。当HMI操作站没有操作时，无需执行写通讯命令。因此，执行完此程序后，要么执行写MSG指令，否则直接跳转至读MSG指令，使得通讯周期几乎减半。这也是减少扫描周期的关键所在。

（7）执行写MSG。此段程序只有在HMI操作站操作后执行。此段主要完成对HMI操作站操作的立即响应。

（8）执行读MSG。不管从上述两段程序哪一个跳转过来的，此段是必需执行的通讯。完成对从站的状态监控。

（9）读数据处理。此段主要将从各分站读取的数据，根据从站地址，散转到预先分配的存储区域，供其他程序使用。完成此段，程序进入下一循环。

（10）错误记录。此段主要对不能正常通讯的从站号进行记录，并进行相应的处理。在下次通讯时直接略过。以去除故障站点的扫描周期，减少故障站点对其他正常站点的影响。

3.3 程序的编写。有了上述的流程图，只要对RSLogix 500编程软件稍有熟悉，即可编写出此程序，这里不再讲诉。

4 结束语

本文通过对程序流程的合理处理，解决了单主从通讯网络的实时性的问题。并且指令运用和存储规划，简化了通讯程序，增加了通讯超时处理、通讯诊断、故障站点回避等功能。可为控制系统的通讯程序编写提供参考。

参考文献：

[1]SLC 500 Instruction Set Reference Manual.

[2]SLC 500 Family of Programmable Controllers.

[3]DF1 Protocol and Command Set.

[4]严蔚敏，吴伟民.数据结构[M].北京：清华大学出版社，2009.

作者简介：王福朝（1964.05-），男，本科，高级工程师，主要从事设备自动化研究，参与过南京汽车西班牙设备搬迁调试项目、南汽名爵英国设备搬迁调试项目等众多设备的调试、改造升级项目技术负责人。

作者单位：中国三安建设有限公司，西安 710043