铜川西门子S7-300代理商

 随着微电子及控制技术的不断发展，PLC已逐渐成为一种智能型、综合型控制器，由PLC构成的集散控制是现代工业控制的一个重要组成部分。PLC具有使用简单方便，故障率低，抗干扰能力强等优点；但同时，数据的计算处理与管理能力较弱，且无法提供良好的人机界面。将计算机与PLC结合起来，可使两者优势互补，充分利用计算机友好的人机界面，实现人机对话和监控功能，并可进行一定的辅助决策，组成高性能价格比的控制系统。实现计算机与PLC结合的控制系统的关键之一是二者之间的通信。

    本设计选用三菱FX2N系列的PLC，以Visual c++6．0作为开发工具对PLC通讯主程序进行设计，串口通讯采用ActiveX控制Microsoft Communication Control 6.0，后用PLC编程电缆将PLC编程口与计算机串口连接进行调试。

1 三菱PLC与计算机之间通信协议

    串行通信是指外设和计算机间使用一根数据信号线一位一位地传输数据，每一位数据都占据一个固定的时间长度。“串行”是指外设与接口电路之间的信息传送方式，CPU与接口之间仍按并行方式工作。串行通信的四个重要参数：波特率(衡量通信速度的参数)、奇偶校验位(一种简单的检错方式)、数据位(衡量通信中实际数据位的参数)和停止位(表示单个数据包的后一位)。

    (1)三菱FX2N系列通信数据帧格式

    FX2N系列的PLC与计算机之间的通信采用RS-232C标准，其传输速率一般设为9 600 bps，实际传输过程还可设其它，比如115 200 bps等。奇偶校验位采用偶校验。数据以帧为单位发送和接收。一个多字符帧由起始字元、命令号码、元件首地址、结束字元、和校验五部分组成，其中和校验值是将命令码STX—ETX之间的字符的ASCII码(十六进制数)相加，取得所得和的低二位数。STX和ETX分别表示该字符帧的起始标志和结束标志。

    起始字元(STX)：ASCII码的起始字元STX对应的16进制数位0x02。无论命令信息还是回应信息，它们的起始字元均为STX，接收方以此来判知传输资料的开始；

    命令号码：为两位16进制数。所谓命令号码是指上位机要求下位机所执行的动作类别，例如要求读取或写入单点状态、写入或读取暂存器资料、强制设定、运行、停止等。在回应信息中，下位机会将上位机接收到的命令号码随同其它信息一同发送给上位机；

    元件首地址：对应要操作的元件的相应的地址。如从D123单元中读取数据时，要把它对应的地址：0x10F6发送给PLC；

    元件个数：一次读取位元件或字元件的数量；

    结束字元(ETX)：ASCII码的结束字元ETX对应的16进制数为0x03。无论命令信息还是回应信息，它们的结束字元均为ETX，接收方以此来判知此次通讯已结束；

    校验码(Checksum)：校验码是将STX—ETX之间的ASCII字元的16进制数值以"LRC(Longitudinal Redundancy Check)"法计算出1个Byte长度(两个16进制数值00-FFH)的校验码。当下位机接收到信息后，用同样的方法计算出接收信息的校验码，如果两个校验码相同，则说明传送正确。

    (2)三菱FX2N系列通信命令

    FX2N系列PLC有4个通信命令，它们是读命令(30H)、写命令(31 H)、强制通命令(37H)、强制断命令(38H)。

    (3)三菱FX2N系列通信控制字符

    ENQ(ASCII代码05H)：计算机向PLC发送请求；

    ACK(ASCII代码06H)：PLC对ENQ的确定回答；NAK(ASCII代码15H)：PLC对ENQ的否认回答；

    STX(ASCII代码02H)：报文开始；

    ETX(ASCII代码02H)：报文结束。

    (4)FX2N系列设备地址

    ①读写时的软设备地址

    S0-S7：0000H；X0-X7：0080H；Y0-Y7：00AOH；TO-T7：00COH；M0-M7：0100H；CO-C7：01COH；DO-D7：1000H

    ②置位／复位时的软设备地址

    S0-S7：0000H；X0-X7：0400H；Y0-Y7：0500H；TO-T7：0600H：MO-M7： 0800H；CO-C7：0E00H；DO-D7：0100H

    ③传输过程

    PC机与FX系列PLC之间采用应答方式通信，传输出错则组织重发。其传输过程如图1所示。

图1传输过程

    PLC根据PC机的命令，在每个循环扫描结束处的END语句后组织自动应答，无需用户在PLC一方编写程序。

2 系统功能设计

    系统主要实现PLC与计算机的通讯，具体主要完成PC机指令下传、监测PLC状态、接收PLC信息等功 能。系统组成：小型PLC一台、RS232串口、编程电缆、通讯界面。主操作界面在完成系统功能的前提下，力求明了直观，操作简单灵活方便。系统以VC++6.0为平台，设计的界面如图2所示。

图2 系统界面

0 引言

    某柴油内燃机生产线上有一道工序是对缸体端盖螺栓组拧紧加工，螺栓组拧紧的顺序和预紧力的大小决定了各个螺栓受力是否均匀以及被连接件的紧密性，为保证装配质量该工序严格规定了螺栓组拧紧的顺序、各个螺栓预紧力、螺栓旋入角度等参数，如图1所示，图上的数字表示螺栓拧紧的先后顺序。

图1 螺栓拧紧顺序示意图

    为保证装配质量，有两种方案可供选择：1)装备自动拧紧机器人设备，虽然可以保证装配质量，但这样的设备昂贵复杂，对于现场条件来说，初期投资过大，维护难度高。2)购买电动拧紧机，通过人工选择被拧螺栓，将拧紧器手柄对准螺栓后扣动banji，拧紧机按预先设置好参数进行拧紧，如此逐个拧紧。虽然这种方式设备成本比机器人要低很多，但由于该内燃机有多个不同型号的产品，其螺栓数量、预紧力、拧紧顺序各不相同，人工选择难免会犯错误，影响装配质量。因此需要一个辅助监控系统监控人工操作，该系统可以通过工件上的条码识别工件型号，并逐个提示工人被拧紧螺栓的位置，并对工人的工作进行监控，如果工人拧紧的顺序发生错误，则拒绝加工并发出警告，每加工完一个螺栓，都判断加工是否合格，如果合格则提示加工下一个，否则提示继续加工本螺栓，直到该工件所有螺栓加工完毕，提示工人加工合格，放行当前工件，进入下一工件操作。从而避免拧紧参数及拧紧顺序错乱。

1 系统结构及功能

    如图2所示，系统由上位机、西门子S7-200 PLC、扫描枪、拧紧机、电感式接近开关、PPI/PCI电缆、通讯接头等组成。条码扫描枪的通讯接口为串口，使用一个RS232转485的接头将扫描枪与PLC通讯端口相连接，扫描枪读取到的字符即可传递给PLC来判断工件型号。PLC使用PPI/PCI电缆与上位机相连接并完成数据交换。使用PLC的数字量输出对拧紧机进行参数宏选择，不同输出点对应不同的参数宏，各参数宏中的拧紧参数提前在拧紧机中设置好，包括预紧力、旋转角度、螺栓数量等。接近开关按螺栓组的分布形状布置在活动机架上，其信号发送至PLC数字量输入口，用来检测拧紧器将要加工的螺栓是否符合规定顺序，如果顺序正确，即可加工，否则禁止加工。单个螺栓加工完成后，合格信号由拧紧机的数字量信号反馈给PLC。

图2 系统结构图

3 软件设计

3.1 PLC获取条码信息

    PLC采用自由通讯口方式读取条码的信息，即CPU的串行通信接口可以由用户程序控制，可以用发送指令、接受指令、接受完成中断、字符接受中断和发送完成中断来控制通信过程主要用到SMB30寄存器设置接受指令参数。SMB30用于设置端口0的通信波特率、奇偶校验、数据位数目等参数。

    pp：奇偶校验控制字，d：每个字符的数据位，bbb．自由端口波特率，min：协议选择

    本系统的SMB30设置为0000100l，即参数为：无校验、8位数据位、9600波特、自由端口协议。

    使用接受指令RCV接收COM端口的整条消息，然后在完成消息接收后，生成程序中断。通过指定的通信端口(PORT)，接受的信息存储在数据缓冲区(TBL)中。数据缓冲区个字节用来累计接收到的字节数。