王 君

（閩南理工學(xué)院，福建 泉州 362700）

PLC網(wǎng)絡(luò)通信在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制中的應(yīng)用

王 君

（閩南理工學(xué)院，福建 泉州 362700）

為了提升工業(yè)場(chǎng)控水平，對(duì)PLC網(wǎng)絡(luò)通信進(jìn)行合理應(yīng)用，有助于增強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的通信能力。本文首先闡述了PLC的通信協(xié)議及通信方式，在此基礎(chǔ)上對(duì)PLC網(wǎng)絡(luò)通信在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制中的應(yīng)用進(jìn)行論述。期望通過(guò)本文的研究能夠?qū)Υ龠M(jìn)PLC在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制中的推廣應(yīng)用有所幫助。

PLC；通信；工業(yè)控制；編程

1 PLC的通信協(xié)議及通信方式

目前，各大廠商的PLC產(chǎn)品都有著自己的特點(diǎn)，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比選之后，本文決定選用德國(guó)西門(mén)子公司研發(fā)的S7-200PLC，這款產(chǎn)品體型較小，它不僅可在一些簡(jiǎn)單的工業(yè)控制場(chǎng)合代替繼電保護(hù)裝置，而且還可用于一些較為復(fù)雜的自動(dòng)化控制系統(tǒng)當(dāng)中，該P(yáng)LC自帶PPI接口，給使用者提供了強(qiáng)大的通信功能，用戶可按照不同的通信協(xié)議經(jīng)由該接口與相關(guān)設(shè)備進(jìn)行通信及組網(wǎng)。

1.1 通信協(xié)議

為滿足不同用戶的各種通信需要，西門(mén)子公司在開(kāi)發(fā)S7-200PLC時(shí)，加入了支持多種通信協(xié)議的CPU，依托該CPU網(wǎng)絡(luò)能夠支持單個(gè)或是多個(gè)通信協(xié)議，其中既包含通用的協(xié)議，也包括專用的協(xié)議，前者為Ethernet協(xié)議，后者支持如下幾種協(xié)議：PPI、MPI、PROFIBUS和USS等。

1.2 通信方式

S7-200PLC具有非常強(qiáng)大的通信功能，可供選擇的通信方式種類也相對(duì)較多，比較常用的有以下幾種方式：

（1）單主站。在這種通信方式的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，上位PC機(jī)是獨(dú)立的主站，而PLC則是從站，它們之間可以用電纜進(jìn)行連接，由此便可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信和編程等操作。對(duì)于這種通信方式而言，上位PC機(jī)能夠同時(shí)對(duì)多個(gè)PLC的CPU進(jìn)行訪問(wèn)，但卻只能夠與其中某一個(gè)PLC的CPU進(jìn)行通信。

（2）多主站。在這種通信方式的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，有多個(gè)主站，單個(gè)或多個(gè)從站。但凡帶有 CP卡的計(jì)算機(jī)、OP15及TD200等均可作為主站使用。

（3）遠(yuǎn)程通信。所謂遠(yuǎn)程通信具體是指單個(gè)主站借助Modem與某個(gè)或是多個(gè)作為從站PLC的CPU相連接，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)彼此間數(shù)據(jù)通信。

2 PLC網(wǎng)絡(luò)通信在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制中的應(yīng)用

2.1 PLC與PC機(jī)的連接

由于S7-200PLC上帶有的是RS485接口，而上位PC機(jī)上所帶有的卻是RS232接口，想要實(shí)現(xiàn)兩者之間的有效連接，就需要配置一個(gè)接口轉(zhuǎn)換器。而西門(mén)子公司的PC/PPI電纜在沒(méi)有轉(zhuǎn)換器的前提下，也能夠完成RS232與RS485之間的隔離轉(zhuǎn)換，所以采用這種電纜對(duì)PLC與PC機(jī)進(jìn)行連接，便不需要額外配置轉(zhuǎn)換器。鑒于此，本文在進(jìn)行研究的過(guò)程中，借助由西門(mén)子公司為S7-200PLC提供的串行通信接口，對(duì)其通信協(xié)議及指令格式進(jìn)行自定義，并使用該公司的PC/PPI電纜對(duì)PLC與PC機(jī)進(jìn)行連接，借此來(lái)實(shí)現(xiàn)它們之間的通信。在此必須著重闡明的一點(diǎn)是，如果與PLC相連的設(shè)備具有RS485接口，則可直接采用雙絞線進(jìn)行連接，由此可以簡(jiǎn)化布設(shè)電纜環(huán)節(jié)。

2.2 PC機(jī)通信程序的編寫(xiě)

對(duì)上位PC通信程序的開(kāi)發(fā)可以在VB6.0環(huán)境下進(jìn)行，之所以選擇VB作為通信程序的開(kāi)發(fā)工具，主要是因?yàn)樗邆淇梢暬懊嫦驅(qū)ο蟮奶攸c(diǎn)。程序編輯人員只需要設(shè)置并監(jiān)視 MSComm控件的相關(guān)屬性及其事件，便可完成串行接口的初始化及數(shù)據(jù)輸入與輸出等操作，這進(jìn)一步簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)流程。MSComm控件是由微軟公司提供一款具備擴(kuò)展功能的控制軟件，其支持VB程序?qū)Υ薪涌诘脑L問(wèn)。該控件具備多重屬性，本文中所能用到的屬性主要包括以下幾個(gè)，詳情見(jiàn)表1。

表1 MSComm屬性的描述

圖1 通信參數(shù)初始化程序

2.3 PLC通信程序的設(shè)計(jì)

（1）編程工具。西門(mén)子公司為S7系列的PLC提供了一套相當(dāng)完備的編程軟件，即STEP7-Micor/WIN32，這套軟件能夠在Windows上運(yùn)行，它的強(qiáng)大之處在于可離線進(jìn)行編程，并且還能在線進(jìn)行連接與調(diào)試。

（2）通信設(shè)置。首先對(duì)PC/PPI電纜盒中的DIP開(kāi)關(guān)進(jìn)行設(shè)置，并將電纜的通信波特率設(shè)定為0.9K，然后用電纜將PC機(jī)與PLC的CPU進(jìn)行連接，同時(shí)將CPU設(shè)定為停止模式，給CPU通電，并打開(kāi)通訊即可。

（3）編程與下載。應(yīng)用該編程軟件編制好的程序時(shí)需要譯成PLC的CPU可識(shí)別的指令，這樣才可以將程序下載到CPU中并運(yùn)行。

（4）運(yùn)行調(diào)試。先將PLC的CPU調(diào)整到RUN模式，然后用以下菜單命令對(duì)程序狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控：Debug＞Program Status。

2.4 應(yīng)用中的注意事項(xiàng)

在上位PC機(jī)與PLC進(jìn)行通信的過(guò)程中，雖然后者具有啟動(dòng)通信的優(yōu)先權(quán)，但在實(shí)際應(yīng)用中通常不會(huì)采用該方法，這是因?yàn)镻LC的數(shù)據(jù)處理能力沒(méi)有上位PC機(jī)強(qiáng)，如果由PLC啟動(dòng)通信，可能會(huì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制造成一定程度的影響，所以需要使上位PC機(jī)具有優(yōu)選啟動(dòng)通信權(quán)，這樣整個(gè)通信過(guò)程便可由PC機(jī)來(lái)觸發(fā)，有助于避免各類問(wèn)題的發(fā)生。在上位PC機(jī)主導(dǎo)通信的方式下，先由PC機(jī)下發(fā)握手信號(hào)，當(dāng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中的PLC接收到該信號(hào)指令時(shí)，會(huì)發(fā)送一個(gè)回握信號(hào)，PC機(jī)收到由 PLC發(fā)回的信號(hào)后，便可進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取的過(guò)程中，PC機(jī)可以通過(guò)串行接口向現(xiàn)場(chǎng)的PLC發(fā)出相關(guān)命令，PLC接到命令后會(huì)快速做出響應(yīng)，并將PC機(jī)所需的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好，此時(shí)PC機(jī)再讀串行接口時(shí)，便可讀取到所需的數(shù)據(jù)。需要注意的是，具體應(yīng)用中，當(dāng)兩者進(jìn)行通信時(shí)，需要先對(duì)通信端口進(jìn)行初始化處理，并確保初始化的參數(shù)與PLC的通信參數(shù)相一致。此外，在對(duì)通信程序進(jìn)行編寫(xiě)時(shí)，為不影響PLC上CPU的運(yùn)行效率，應(yīng)當(dāng)盡可能將通信程序設(shè)計(jì)的短小一些，這是非常重要的一點(diǎn)，在設(shè)計(jì)編程時(shí)，要予以注意[2]。

3 結(jié)論

綜上所述，PLC作為一種功能強(qiáng)大的可編輯控制器，它的應(yīng)用范圍必將越來(lái)越廣。在具體應(yīng)用時(shí)，PLC的選擇和通信程序的編輯是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，工業(yè)企業(yè)可結(jié)合自己實(shí)際的生產(chǎn)情況來(lái)選擇PLC，建議采用西門(mén)子公司研發(fā)的S7系列PLC，因?yàn)檫@款產(chǎn)品對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)而言非常適用。

[1]胡毅,于東,劉明烈.工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].計(jì)算機(jī)科學(xué),2015(10):123-127.

[2]丁莉君.監(jiān)控計(jì)算機(jī)與 PLC 數(shù)據(jù)通信的研究與應(yīng)用[J].西安建筑科技大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)報(bào),2014(8):99-102.

The application of PLC network communication in industrial field control

WANG Jun
（Minnan university of science and technology,Fujian Quanzhou 362700）

in order to enhance the level of industrial field control and reasonable application of PLC network communication,help to enhance the communication ability.This article first expounds the PLC communication protocol and the communication mode,on the basis of the application of PLC network communication in industrial field control is discussed.Through the study of this article is expected to to promote the popularization and application of PLC in the industrial field control.

PLC; Communication; Industrial control; programming

：A

10.3969/j.issn.1672-7304.2016.01.062

1672–7304(2016)01–0133–02

（責(zé)任編輯：湛 娟）

王君（1986-），男，四川南充人，助理實(shí)驗(yàn)師，電子實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)員 ，研究方向：電子信息科學(xué)與技術(shù)。