关键词：PLC可编程控制器 上电停止 串口通信 梯形图
摘要：PLC（可编程控制器）在工业控制中使用非常广泛，型号很多，有一部分PLC有上电停止的功能，它们为什么需要这个功能呢？孔丙火（微信公众号：孔丙火）分析了上电停止的具体用途及实现路径，对于没有启停旋钮、没有专用编程口或编程电缆、通信口即作为编程口又作为通用口、通信口同时支持主站和从站设置的PLC，上电停止功能是需要的。同时，这种设计，对于单片机的串口通信设计，具有很好的借鉴意义。
1.PLC与上电停止
PLC是可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）的简称，随着技术的不断发展，PLC已不仅仅在于逻辑控制，因此后来改称为可编程控制器（Programmable Controller），但由于简称PC与个人电脑的简称一样，为了不混淆，依然用PLC来简称可编程控制器。从70 年代第一台PLC 到目前为止，出现过各种形式的PLC，厂家型号众多。你或许用过PLC，或许没用过PLC，你用的PLC或许有上电停止功能，或许没有上电停止功能，那为什么有的PLC需要上电停止功能呢。
如图1所示，这是某款PLC的上电停止功能。
图1
这是PLC编程软件菜单下的一个截图，具体用法是：点击“上电停止PLC”，然后把PLC断电，通过该款PLC指定的可以实现上电停止功能的通信口（485或232）与计算机连接，然后给PLC重新上电，此时编程界面上就会出现“PLC上电停止成功”的提示，可以看到PLC处于停止状态，且此通信口的通信参数为默认状态（数据手册上标注的上电停止后的通信参数）。
看了上面的描述，孔丙火（微信公众号：孔丙火）相信你对上电停止功能有了一个大概的了解。也许会想，搞得这么啰嗦，有什么用呢，为什么要这样设计呢。
首先，具有上电停止功能的PLC不具有启停旋钮，无法通过硬件开关控制PLC的启动和停止。至于有的PLC为什么不设计启停旋钮，可能是为了节省电路板空间、节省硬件成本，或者其他什么原因，孔丙火（微信公众号：孔丙火）不得而知。没有启停旋钮，要想停止PLC的运行，只能通过编程软件进行控制，在计算机与PLC正常通信的情况下，可以通过编程软件控制PLC的运行与停止。但PLC在上电伊始是默认进入运行状态的，要想要PLC上电就进入停止状态，就需要上电停止功能，这是上电停止功能的第一个用途。
其次，具有上电停止功能的PLC一般不具有专用的编程接口或者专用的编程电缆，任何一个通信口都可以下载程序，同时，任何一个通信口也都可以用作通用的通信口，用户程序可以操作使用。一旦用户把通信口的通信参数改乱了，或者记不清通信参数了，那么计算机上的编程软件就无法与PLC通信了，PLC岂不是变砖了？这个时候，就需要上电停止功能，上电停止成功后，具有上电停止功能的通信口的参数变为默认参数，此时编程软件可以与PLC通信，查看当前的通信参数或者修改通信参数，以恢复PLC的正常功能。
还有一种情况，这种PLC的通信口一般都支持Modbus协议，且均支持设置为主站或从站，当所有的通信口都被设置为了主站，主站口会主动向外发数据，此时，程序下载无法完成，因此，在下载程序的时候，需要计算机上的编程软件主动发起数据通信，此时的PLC应当相当于从站。这个时候同样需要上电停止功能来解决，PLC上电伊始便停止运行了，通信口不会再向外发数据，程序下载就可以正常进行了。这是上电停止功能的第二个用途。
总结：孔丙火（微信公众号：孔丙火）认为，对于没有启停旋钮、没有专用编程口或编程电缆、通信口即作为编程口又作为通用口、通信口同时支持主站和从站设置的PLC，上电停止功能是需要的，也是必须的，否则PLC有可能会变砖。
2.实现路径分析
孔丙火（微信公众号：孔丙火）做过一些单片机的设计项目，现在很多小型的PLC都是用单片机实现，这里就来分析一下PLC的上电停止功能的实现路径。PLC的程序代码大体可以分为两个部分：固件和用户程序，固件是PLC在出厂的时候固化好的，外设、用户程序的解析等功能都在这个部分，用户程序就是用户通过编程软件编写的部分，我们通常写的梯形图程序就属于这个部分。PLC上电开始运行，便进入固件部分，然后根据一定的条件，再进入用户程序的运行。
大体猜测一下上电停止的实现方法。PLC上电，固件程序开始运行，具有上电停止功能的通信口按照默认参数设置，在这个过程中，检测具有上电停止功能的通信口是否接收到上电停止指令，如果接收到了上电停止指令，则不进入用户程序（即PLC处于停止状态），这个时候，编程软件可以建立与PLC的通信，可以查看通信口参数，可以修改通信口参数，可以下载或上传程序。如果在一定的时间内（较短时间，例如500ms）没有收到上电停止指令，则进入用户程序，PLC正常运行。
有了上面的分析，也就知道了，为什么在执行上电停止的时候，一定要先打开编程软件上的上电停止功能，正确连接PLC的通信口，然后才能给PLC上电，这样才能确保PLC在刚开始运行在固件程序阶段的时候能接收到上电停止指令。
3.单片机设计借鉴
在涉及到Modbus串口通信的单片机项目中，孔丙火（微信公众号：孔丙火）认为，这种上电停止的设计方法是具有借鉴意义的。一般情况下，串口的通信参数是需要开放修改的，修改的方法大致可以分为两种。第一种是通过硬件的方法，在电路上设计一些拨码开关或编码开关，以实现通信参数的设定。第二种方法是通过软件设计，将通信参数存在flash或EEPROOM中，计算机或HMI等设备通过串口通信来改变参数。
对于软件设计的方法，存在两个问题：第一，用户把串口参数改乱或记不清通信参数的情况下，只用重新下载单片机程序，清空flash或EEPROOM，很不方便；第二，如果串口作为Modbus主站口，单片机运行过程中，无法通过串口修改通信参数。
类似PLC上电停止功能的设计方法可以很多解决上面两个问题。在我的FreeModbus从站设计的系列文章中，后续会有关于上电停止功能的分享，实现一个简单的上电停止功能，以便可以方便地修改通信参数。欢迎持续关注。
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