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基于PLC和智能儀表通訊的實現(xiàn)

   2013年03月21日 16:08  
  王學智,楊國松
  
 ?。ê彼娐殬I(yè)技術學院,湖北武漢430070)
  
  [摘要]簡單介紹了S7-200PLC的通信功能,重點闡述了S7-200PLC與多臺智能儀表通信系統(tǒng)的設計與實現(xiàn),給出了通信程序的軟件流程圖。
  
  在以水稻為原料的飴糖生產(chǎn)過程中,需要把水稻的用量、出糖量、糖化罐的液位及溫度等數(shù)據(jù)信息測量出來送給中央控制室的上位機,以便準確分析產(chǎn)出比,及時掌握生產(chǎn)過程中工藝的動態(tài)過程。這就需要現(xiàn)場的下位機和控制室的上位機之間必須有可靠的通信。我們設計的控制系統(tǒng),上位機采用工業(yè)控制機,下位機有四臺PLC,其中一臺是S7-300CPU315-2DP,安裝在中央控制室的配電柜內,主要任務是通過PROFIBUS總線控制輸入/輸出單元EM221/EM222從而控制整個生產(chǎn)車間的電動機、水泵、電磁閥等執(zhí)行機構。另外三臺PLC為安裝在現(xiàn)場的S7-200CPU224,主要負責采集智能儀表的數(shù)據(jù)。S7-200與智能儀表的通信是本文的重點,其組成如圖1所示:
  
  1S7-200PLC及其通訊功能
  
  S7-200小型PLC硬件功能完善,指令系統(tǒng)豐富。它的子程序調用和中斷程序調用簡單方便,特別是其通訊功能非常強大,和其它小型PLC相比具有不可比擬的優(yōu)點。
  
  S7-200PLC內部集成有PPI接口,其物理特性為RS485。可以為用戶提供以下通訊方式:(1)PPI方式:是S7-200zui基本的通訊方式,通過自身的端口就可實現(xiàn)通訊,為默認方式。(2)MPI方式:一種多點接口通訊協(xié)議,S7-200可以通過內置端口連接到MPI網(wǎng)絡上與S7-300/S7-400進行通訊。(3)自由通訊方式:是建立在半雙工RS-485硬件基礎上的一種通訊方式,它允許用戶自己定義通訊格式,如數(shù)據(jù)長度和奇偶校驗等,因此可方便地與任何通訊協(xié)議公開的智能設備進行通訊。(4)PROFIBUS-DP網(wǎng)絡。
  
  2PLC與智能儀表的通訊程序設計
  
  2.1PLC與智能儀表之間的通訊格式
  
  圖1中1#PLC負責采集現(xiàn)場的18塊蘭申電磁流量計的數(shù)據(jù),蘭申電磁流量計通訊協(xié)議為主從掃描式通訊協(xié)議,每次通訊過程均由主機發(fā)起,然后從機進行響應,回傳規(guī)定的信息,完成一次通訊過程。根據(jù)要求只需讀出流量計的瞬時流量、正向總量值,因此可定義主機(PLC)命令格式和從機(流量計)響應格式如下:
  
  考慮到流量計串行通訊協(xié)議的特點,選擇PLC的自由口作為PLC與流量計之間的通訊方式。設定好18塊流量計的地址及通訊速率后就可以通過V4.0STEP7MicroWINSP3編程軟件進行自由口通訊程序設計,按照自由口通訊的工作方式,實現(xiàn)PLC與流量計的數(shù)據(jù)傳輸。
  
  2.2軟件設計及框圖
  
  整個程序由主程序、中斷程序和3個子程序組成。主程序主要完成定時更新流量計地址,調用子程序以及其它邏輯控制。中斷程序0用于接收流量計回送的數(shù)據(jù)。子程序0用于初始化PLC的通訊端口。子程序1用于按流量計地址更新校驗碼后向流量計發(fā)送命令。子程序2用于將流量計回送的相關數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)緩沖區(qū),該緩沖區(qū)已同過對S7-300組態(tài)和S7-300的存儲區(qū)相關聯(lián),方便上位機讀取下位機的數(shù)據(jù)。通訊軟件流程圖如圖2所示。
  
  2.3上位機通訊程序設計
  
  上位機應用力控組態(tài)軟件進行監(jiān)控界面、報警回顧、歷史曲線、控制命令、報表統(tǒng)計等程序設計,上位機通過以太網(wǎng)模塊CP343-1與S7-300通訊,本文不再詳述。
  
  3結束語
  
  本文所設計系統(tǒng)已應用在在江西金佳谷物股份有限公司的淀粉糖生產(chǎn)車間,自2010年9月份以來一直可靠運行。
  
  參考文獻:
  
  [1]西門子有限公司自動化與驅動集團,SMATICS7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊[Z].北京:機械工業(yè)出版社,2007.
  
  [2]王永華、鄭平安,基于PLC和智能儀表的下位機群與上位機通訊的實現(xiàn)[J].制造業(yè)自動化,2002(9):9-13.
  
  [3]李如甲、程武山、董林,PLC與智能儀表的通訊設計與實現(xiàn)[J].上海工程技術大學學報,2010(12):347-350.

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