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plc通讯技术

PLC通信技术及应用

引言

近几年来,PLC因其可靠性高、编程简单、抗干扰强等优点在工业控制领域得到了广泛应用。但PLC在人机交互性能方面较弱,而工业控制计算机具有良好的人机界面及控制决策能力,因此,将二者结合起来可有效实现整个生产过程的综合控制。

本文所介绍的PLC通信技术应用于由PLC与工业控制计算机组成的胶带运输实时监控系统。该系统采用上下位机主从式结构,PLC作为下位机完成工业现场数据的实时采集和分站控制功能;上位机采用工业控制计算机实现数据的显示、报警等功能。该系统可实现胶带运输过程中的模拟显示、故障报警、实时控制等。

2 通信方式

该系统采用华光公司的SU-6系列PLC,通信方式采用串行通信,通信接口均为PLC与工业控制计算机上的RS232接口。但是由于RS232采用非平衡方式传输数据,传输距离近,而胶带输送机趋向大功率、长距离,且单机监测信息量多,控制要求复杂,直接采用RS232方式不能满足传输距离要求。因此,采用RS485方式。因为RS485采用平衡差动式进行数据传输,适合于远距离传输,并具有较强抗干扰能力。式中:RS232与RS485之间的信号转换采用通信转换器,总体通信结构如图1所示。

3 通信规程

SU-6系列PLC串行通信采用半双工异步传送,支持CCM通信协议,并具有以下功能:(1)上位通信功能;(2)主局功能;(3)一对一功能;(4)无协议串行通信功能。以上功能可以实现PLC的寄存器和内部继电器的读入和写出、传送状态的跟踪等。由于CCM协议采用主从通信方式,所以通信过程中由主局保持主动权,向子局发出呼叫,并通过向子局发送命令帧来控制数据传送的方向、格式和内容;子局对得到的主局呼叫作出响应,并根据命令帧要求进行数据传输。由于在胶带运输控制系统中要进行数据的读取和写入双向操作,因此采用一对一方式,工业控制计算机作为主局,PLC作为子局。

数据传输过程以主局向子局写入数据为例,如图2所示,通信是主局向子局提出呼叫开始,子局作出应答以建立连接,主局接到应答后,向子局发送首标,子局将依据首标各项要求与主局进行数据传输,在子局作出响应后,开始传送数据,数据以128字节(ASCⅡ方式)为单位进行分组传送,最后主局发送EOF信号结束本次通信。其中,首标作为命令帧,规定了数据传送方向、数据操作起始地址及数据传送量等。

在进行数据通信时,通信应答时间决定了系统读写速度,而作为主局的计算机通信时间因上位计算机类型、PC扫描时间、PLC数据通信接口模块应答延迟时间设定值、波特率、数据传送量的不同而不同。其中,PC扫描时间与应答延迟时间对通信时间的影响:当PC扫描时间比应答延迟时间短时,前者对通信时间没有影响;反之,当PC扫描时间比应答延迟时间长时,在计算总通信时间时,采用PC扫描时间,计算公式如下:

总通信时间=A+B+C+D

数据发送时间=数据传送字符数×通信时间/字符+PC扫描时间。

数据通信中,数据传送量因采用的传送方式不同而不同。传送方式支持ASCⅡ码和二进制两种。其中ASCⅡ码是用8bit表示数字、字母等,因此采用它来进行数据通信时,一字节二进制数要由两字节ASCⅡ来表示,实际传输量就是采用二进制数据通信的两倍。而在胶带运输系统中要求较强的可靠性和实时性,为提高通信速率,更好地实现实时监控,选用二进制传输方式,波特率选用9600bps,并采用奇校验,通信时间/字符为1ms/字符。

4 通信程序设计

在通信程序设计中,子局的通信参数可以通过PLC上的DIP开关直接进行设定,而主局的通信参数设定则需要软件实现。在该系统中,主局的通信软件编制采用VB6.0。

MSComm控件提供串行通信功能,具有事件驱动、查询两种通信方式。事件驱动通信是利用控件的OnComm事件捕获通信事件或通信错误,并执行OnComm的事件处理过程。当前发生的通信事件或通信错误由控件的CommEvent属性来判断。

在本系统中,工业控制计算机作为主局,向作为子局的PLC发出呼叫及命令帧,并采用中断方式等待PLC的响应,即在MSComm控件的OnComm事件中根据CommEvent属性值来编制相应的响应过程或错误处理程序。在通信开始前,首先通过控件的Settings设定通信参数为“9600,O,8,1”,依据CCM协议的每次实际传送数据量,定义Rthreshold为应收到的字节数。完成串口初始化定义后,打开通信口,主局发出呼叫,在得到子局响应时,CommEvent属性值变为comEvReceive,激活OnComm事件处理相应事件,事件程序流程图如图3所示。首先将读取的子局信息处理,判断其与呼叫帧是否一致,若一致,发送首标命令帧,否则重新呼叫。在得到子局的首标回应后,开始数据的读取或写入操作,依据数据传送方向及数据量的不同设定控件的Rthreshold属性。最后通信以主局接收到EOF为结束。循环执行上述过程以完成数据的连续读写。

对于通信中的错误,一般可以通过接收到的CommEvent属性值来判断处理。但对于线路故障或PLC出现掉电等情况时,CommEvent属性值无法激活,就要利用看门狗的思想,设定定时程序,若通信超时,则结束前次通信,重新呼叫。

5 结语

该技术已在兖矿集团兴隆庄煤矿井下5300胶带运输机监控系统中投入使用。经现场运行表明,该技术在应用方便了现场控制监视,有利于故障的及时排除,提高了生产的安全性及系统可靠性,便于进行网络扩展,在车间级监控系统中有较好的推广前景。

答:常见的输出形式有继电器输出、晶闸管(SSR)输出、晶体管输出。特点是:继电器输出型:CPU驱动继电器线圈,令触点吸合,使外部电源通过闭合的触点驱动外部负载,其开路漏电流为零,响应时间慢(约10ms),可带较大的外部负载;晶体管输出型:CPU通过光耦合使晶体管通断,以控制外部直流负载,响应时间快(约0.2ms),可带外部负载小;可控硅输出型:CPU通过光耦合使三端双向可控硅通断,以控制外部交流负载,开路漏电流大,响应时间较快(约1ms)。

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