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控制网络通信协议和PLC的设置

2011-09-09 11:59:53中国通信招标网

  一、背景介绍皮制球生产过程包括炼胶、制皮、穿孔、粘球头、球内胆成形、硫化、检验、缠纱、贴皮、打印图案商标、外观检验,包装入库等十多道工序。其中制皮这一工序最为复杂和关键,制皮工序可分为放置球皮、合模、加压成型和开模四个工位,这四个工位首位顺次连接在一起并通过驱动装置实现模具小车在各工位间的间歇运动从而形成一条制皮生产线。对于每一条制皮生产线,其各工位步骤较多,动作复杂,又需要严格地按一定顺序相互配合,才能使设备达到预期的功能要求。成形设备各工位的动作由气动设备完成驱动,动作顺序由PLC控制,并且由PLC控制各生产线的循环次数(即所生产的球胆的数量)。

  某家球类内胆制造厂有五条制皮生产线。由于制皮生产线是单独分开的,这5条生产线所制造的球胆数量受到上一工序(炼胶)的制约,并且不能超过下一工序(硫化)的承载能力,而炼胶和硫化又存在着不确定性,所以需要实时完成现场数据的采集对5个PLC进行控制,分别确立每条生产线需要制造的球胆数量。基于此,本文提出了基于VC++的PLC与PC机通信的实现方法。

  二、控制系统组成由于该控制系统需要对五条相同的生产线进行控制,故硬件配置需要一台PC机和五台PLC机,PLC采用欧姆龙公司生产的CPM2A系列,该系列的PLC结构紧凑、功能强,具有很高的价格比,其自身配有RS232C模块。控制网络采用HOST Link网络,上位机(PC)和下位机(PLC)通过RS232C电缆和通信适配器互联,形成1:5的HOST Link通信网络。其中上位机对系统中的PLC进行集中管理与控制,它可以编辑或修改下位机的程序,实时监控运行,实现自动化系统的分布式控制。

  三、控制系统通信设计3.1控制网络通信协议和PLC的设置HOST Link网络使用HOST Link通信协议进行通信,HOST Link通信是一种对话型的通信协议,在这种通信协议下,上位机具有优先传送权启动通信,HOST Link单元收到命令交由PLC执行,然后将执行结果返回上位机,两者以帧的单位轮流交换数据。

  CPM2A型号PLC的通信由CPU单元的前面板开关控制,当通信开关设置为“off”时,通过外部端口和RS232C口的通信由PLC配置设定里的设置值控制;当通信开关设置为“ON”时,通过外部端口和RS232C口的通信由标准HOST Link设置值控制(1位起始位,7位数据位,2位停止位,偶校验,9600bps)。

  3.2 PLC与上位机通信过程PLC与上位机进行数据通信的单位称作帧,每一帧以节点号和头代码开始,以校验码(FCS)及终止符结束,响应帧中包括反应执行结果的响应码,其通信的命令与应答的过程如所示。一个完整的帧最大由131个数据字符构成,发送一帧数据的权利叫做“传输权”,拥有传输权的单元是指在任何指定的时间单位能够发送一帧数据单元。

  每一次一帧数据传输后,传输权在计算机和CPM2A之间来回对换。当接收到终止符或分隔符(使帧分隔开来的代码)时,传输权就由发送单元传给接收单元。当需要发送的数据超过131个或更多ASCII字符时,要分成两帧或多帧发送,当拆分开来进行传输时,对于首帧和中间各帧,标志帧结束的结束码是分隔符,而不是终止符。当计算机传送每一帧时,计算机等待由CPM2A传送过来的分隔符,当分隔符传送过来时,接着传送下一帧,重复此过程,直到整个命令传送完毕为止;当计算机接收每一帧时,向CPM2A传送一个分隔符,当分隔符传送过来时,CPM2A接着传送下一帧,重复此过程,直到整个应答传送完毕为止。

  3.3 PLC与上位机通信的指令格式PLC与PC机以帧为单位传送数据,上位机发送到HOST Link单元的一组数据成为命令帧;从HOST Link单元发送到上位机的一组数据为响应帧。命令帧和响应帧格式如所示:其中:①符号“@”必须置于开始处;②“节点号”用来确定与PC机通信的CPM2A机,在PLC配置设定(DM6648,DM6653)中指定CPM2A的节点号;③“头代码”用来设置两字符的命令代码(命令代码见附表所示);④“文字”用来设置命令参数;⑤“FCS”设置字符的帧检查序列码;⑥“终止符”用来设置两个字符,“”和回车(CHR)符表示命令的结束;⑦“尾代码”用来返回命令完成状态。

  3.4软件设计与实现VC++是一般程序设计人员在Windows环境下最常用的串口编程语言。利用VC++开发串口通信程序主要有两种方法:使用MSComm串口控件和调用WindowsAP I函数。

  MSComm是Microsoft公司提供的简化Windows下的串行通信编程的ActiveX控件,为应用程序提供了串口接收发送数据的简便方法。本课题采用MSComm提供的事件驱动法来处理PLC与PC机的通信。要完成通讯必须设置MSComm的如下相关属性值:①CommPort:设置或传回通讯连接端口代号;②Settings:设置初始化参数,以字符串的形式设置或传回连接速度、奇偶校验、数据位和停止位等参数;③PortOpen:设置或传回通讯连接端口的状态;④Input:从输入寄存器传回并移除字符;⑤Output:将一个字符串写入输出寄存器;⑥InputLen:指定由串行端口读入的字符串长度;其初始化程序代码如下:m_COM.SetSettings("9600,n,8,1")m_COM.SetInputMode(1);m_COM.SetRThreshold(1);m_COM.SetInputLen(0);m_COM.GetInput();通信界面如所示:四、结束语本文绍了基于PLC网络的控制系统通信设计,该设计实现了对多条球胆成型生产线的控制。在Windows环境下利用VC++中的MSCcomm控件实现PLC与计算机之间的通信,充分发挥PLC可靠、灵活的控制性能和计算机在管理、监控等方面的优势,提高工业控制系统的整体自动化程度。

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