摘要:在工業控制中,ＰＬＣ控制系統由于其可靠性高、控制功能強得到了越來越廣泛的應用,而串行通訊是計算機和外設進行通訊、采集外部信號的重要手段。在實際應用中往往會遇到不同的控制系統需要檢測同一物理信號的情況,本文以西門子ＣＰ340串行通訊模塊在堿回收蒸發工段和燃燒工段的應用為例,介紹了如何利用ＰＬＣ串行通訊實現不同的ＰＬＣ控制系統間的信息共享,從而避免了物理量的重復檢測,達到了減少硬件成本的目的。
關鍵詞:ＣＰ340;串行通訊;ＰＬＣ;蒸發工段;燃燒工段
0 引言
隨著工廠自動化水平的不斷提高,傳統的“繼電器”加“經驗工人”的控制方式正逐步被各種自動控制系統所代替,其中ＰＬＣ控制系統是在工廠中應用最為廣泛的一種計算機控制系統。在實際的工業控制系統中,一個生產過程的不同工段往往要由不同的ＰＬＣ控制系統進行控制。由于某些工段間存在密切的聯系,要對其中的某一工段進行控制時,往往會涉及到使用其它工段的物理量。當兩個ＰＬＣ系統都需要檢測某一物理量時,傳統的解決方法是分別對該物理量進行檢測,這樣當數據量大、傳輸距離較遠時,不僅需要增加信號采集模塊,而且增加了控制系統的硬件成本,同時會造成布線的困難。在造紙生產的堿回收過程中,經常使用兩個ＰＬＣ控制系統來分別控制蒸發工段和燃燒工段的某一對象,例如在對蒸發工段進行控制時需要用到燃燒工段的流量信號,而在燃燒工段中則需要用到蒸發工段的某一效的液位信號,因此就涉及到了信號的重復檢測問題。本文采用串行通訊使兩個工段的ＰＬＣ控制系統互相交換檢測信號,實現了兩個系統間的信息共享,為工廠節約了大量的人力物力。
1 改進方案
我們利用串行通訊功能實現兩個不同的ＰＬＣ控制系統間的信息共享。在蒸發工段使用的是西門子ＤＣＳ控制系統,在燃燒工段則使用ＡＢＢ的ＤＣＳ控制系統。西門子ＤＣＳ的ＣＰ340通訊模塊的通訊協議是3964(Ｒ)協議,而ＡＢＢ的ＤＣＳ控制系統使用的ＭＯＤＵＢＵＳ也支持3964(Ｒ)通訊協議。這樣,使得雙方數據的收發成為可能。ＲＳ232Ｃ接口的傳輸距離僅有15ｍ,而兩工段的距離卻有一、二百米,所以在兩個工段間分別加兩個ＲＳ232/485轉換器ＡＤＡＭ4520(成本低)來增加傳輸距離。我們知道ＲＳ485接口的傳輸為半雙工差動接收和發送方式,傳輸數據有較高的通信速率(波特率可達10Ｍ以上)和較強的抗干擾能力,且輸出阻抗低且傳輸距離遠(可達1.2ｋｍ),其結構如圖1所示。
2 硬件選擇
采用西門子ＣＰ340通訊模塊,它有一個ＲＳ 232串行通信接口,它使Ｓ7 400ＰＬＣ能與通信伙伴以點到點通信方式進行數據交換,任何有ＲＳ 232Ｃ接口的設備都可以成為其通信伙伴,ＣＰ340是ＰＬＣ與ＰＬＣ或計算機進行數據交換的橋梁和紐帶。一方面,ＣＰ340通過背板總線與ＰＬＣ的ＣＰＵ相連;另一方面,ＣＰ340的ＲＳ 232Ｃ接口與另一臺設備(支持同一協議)的ＲＳ 232Ｃ接口相連。為了減少通信時ＣＰＵ模塊的負擔,ＣＰ340被設計成智能型的,ＣＰ340模塊上的處理器既受控制又有自主性,它根據ＣＰＵ模塊的命令自主管理串行口的收發工作。ＣＰ340模塊上有接收緩沖存儲器和發送緩沖存儲器,依靠接收和發送緩沖器(緩沖區)建立起了ＣＰ340和ＣＰＵ的聯系。發送時,ＣＰＵ模塊只需要把發送的數據寫入發送緩沖區,然后,由ＣＰ340把緩沖區中的數據逐個發送給通信伙伴,ＣＰ340還負責從通信伙伴接收數據,并把接收到的數據寫入接收緩沖區,ＣＰＵ模塊以查詢方式讀接收緩沖區,如果緩沖區不空,ＣＰＵ便得到接收數據。讀寫ＣＰ340上的緩沖區需要在用戶程序中調用專用的功能塊,寫緩沖區的功能塊稱為發送功能快,讀緩沖區的稱為接收功能塊,ＣＰＵ要發送的數據必須存儲在數據塊中,調用發送功能塊可把數據塊中的數據寫入發送緩沖區,調用接收功能塊可把接收緩沖區的數據讀到數據塊中?？傊?它具有較好的性能價格比,在其上固化有3964(Ｒ)協議,用ＳＴＥＰ7中的專用組態工具可直接設置傳輸的波特率、數據位等、相當方便和可靠.
3 通信協議
在數據傳輸時,3964(Ｒ)在發送數據前后加一些控制字符形成發送信息幀,控制字符既是表示信息幀開始或結束的標志,也是發送方與接收方的握手信號,還可用來保證傳輸數據的完整,控制字符有:正文開始字符ＳＴＸ(ＡＳＣＩＩ碼為02Ｈ),數據鏈路轉換字符ＤＬＥ(10Ｈ),正文結束字符ＥＴＸ(03Ｈ),塊校驗字符ＢＣＣ和否定應答字符ＮＡＫ(15Ｈ)。圖2給出了3964(Ｒ)發送信息幀的格式,由于使用了ＤＬＥ和ＥＴＸ作為正文結束的標志,所以不要求正文有固定長度,但正文長度不能超過1024Ｂｙｔｅ,該圖為傳輸一個信息幀的3個階段,首先使用通信鏈路傳輸正文,然后在傳輸完成時用控制字符釋放通信鏈路。
4 軟件編制只需要注意雙方在通訊的時候發送、接收不要同時進行,如在蒸發發送的時候,燃燒處于接收狀態,反之亦然。
ＣＡＬＬ”Ｐ＿ＳＥＮＤ”,”ＤＢ＿Ｐ＿ＳＥＮＤ”
ＲＥＱ :=Ｍ30.0
Ｒ:=Ｍ30.1
ＬＡＤＤＲ:=256
ＤＢ＿ＮＯ:=70
ＤＢＢ＿ＮＯ:=0
ＬＥＮ:=ＭＷ40
ＤＯＮＥ:=Ｍ50.0
ＥＲＲＯＲ:=Ｍ50.1
ＳＴＡＴＵＳ:=ＭＷ60ＡＭ50.0
ＳＭ30.1ＲＭ100.1ＳＭ90.0ＣＡＬＬ”Ｐ＿ＲＣＶ”,”ＤＢ＿Ｐ＿ＲＣＶ”
ＥＮ＿Ｒ:=Ｍ90.0
Ｒ:=Ｍ100.1
ＬＡＤＤＲ:=256
ＤＢ＿ＮＯ:=60
ＤＢＢ＿ＮＯ:=0
ＮＤＲ:=Ｍ200.0
ＥＲＲＯＲ:=Ｍ200.1
ＬＥＮ:=ＭＷ252
ＳＴＡＴＵＳ:=ＭＷ254ＡＭ200.0ＳＭ100.1ＲＭ30.1ＲＭ90.0
5 結論改進后提高了信號測量和傳輸精度,且傳輸距離更遠,減少了功能單元的大量布線,節省了硬件資源,從而為系統的擴展留下了更充足的空間。
：鞏經理
：13915946763
：南京塞姆泵業有限公司
