唐山西门子S7-300代理商

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随着计算机和通讯技术的发展，在工业测量和控制中广泛需要远程通讯。远端PLC等下位机做生产控制，本地计算机需要实时监测或参与控制生产现场的参数。实现以上要求的一个简便的途径是利用覆盖面广泛的公用电话网，使PLC等下位机利用调制解调器（MODEM）和计算机的调制解调器连接通讯，即可完成硬件上的连接。如图1所示。在软件方面，由远端下位机软件控制和远程监控站软件两部分组成。考虑到本地监控站软件只做数据监测或少许控制且编程相对简单，所以本地监控站的编程软件可以直接用语言。
2系统概述
本文以一个实际的小水电站的泻水闸门程控工程为例，着重叙述永宏PLC和PC做远程通讯的实现细节。系统的下位机控制采用永宏公司的FBs系列PLC对水库泻水闸门进行开度检测和开度控制，监控站的界面编程采用VB6.0编写。 
硬件配置：远端FBs-CB25+ FBs-10MAU＋ECOM外置MODEM＋PWS1711
          本地PC（含普通内置MODEM）
该系统主要控制要求，通过FBs-10MA外接一个旋转编码器检测闸门所在位置，然后跟据现场人机界面或者PC端（下游5Km处）的设定位置来控制牵引闸门的马达正反转，从而使闸门上升或下降到指定的位置。FBs-CB25所扩展得到的通讯口2（RS485）用于PWS1711的通讯，通讯口1（RS232）用于连接MODEM，另外，主机上的可USB口用于连接调试用的笔记本电脑。

 
3调制解调器工作方式和设定
3.1 调制解调器工作原理
调制解调器分成两种模式，命令模式和联机模式。当调制解调器没有和其它设备连接时，其处于命令模式，这时下达给调制解调器的指令时作调制解调器本身设定或者动作用的。当调制解调器已经和其它的设备连接上时，此时调制解调就是处于联机模式，所有在此时由计算机送到调制解调器的讯息都将由经电话线传送到其它设备上。
用于控制调制解调器的特定指令集被称为“AT指令集”，通过该指令集，从基本的音量控制到内建参数设置的改变，都可以由VB经过串行端口而对调制解调器下达控制指令。AT命令集是调制解调器通讯接口的工业标准。所有的AT命令都以字符AT开始,作为前缀。前缀AT用以引起调制解调器的注意(Attention)检测计算机串行通讯口发送信号的速率,识别字符格式,包括字符长度和奇偶设定等。
调制解调器拨号之后,等待对方调制解调器送来的载波信号。如果在一给定时间内没有检测到载波, 调制解调器自动释放线路并送回结果码NOCARRIER，如果检测到载波信号, 调制解调器即送结果码CONNECT + 波特率,就进入联机状态,即可与远方系统进行通讯。
3.2 PLC连接调制解调器原理及其设置
在该系统中， PC做为主站，必须控制调制解调器主动拨号，另外，在确认调制解调器和PLC的调制解调器联机成功后控制它进入联机模式，开始存取PLC数据。主站控制调制解调器拨号连接细节见下节，这里详述PLC端对调制解调器的设置方法。
PLC端PLC上电后必须初始化调制解调器，设置成自动应答来电状态。在这里把PLC初始化调制解调器的AT指令组合称为“MODEM驱动程序”。永宏PLC通过Port1来控制调制解调器，并把这种软件界面称为调制解调器专用界面。如图2设定或者设定特殊暂存器R4149的高八位为55H就可以把Port1设置为调制解调器专用界面，在该界面下PLC会启用“MODEM驱动程序”，此时，虽CPU仍然使用永宏〝标准通讯驱动程序〞来管理Port1的通讯，但必须通过调制解调器来联机，在通讯进行前，Por t1主控权是交由〝MODEM驱动程序〞管理，此时无法对PLC作任何存取动作。“MODEM驱动程序”即将调制解调器设为接收模式，并等待远方调制解调器拨号进来，一旦收发双方调制解调器联机成功，则PLC立即脱离接收模式，而进入联机状态，Port1控制权交由永宏〝标准通讯驱动程序〞管理。此时远方调制解调器便可任意存取或控制此PLC主机了。
 

   调制解调器设置如图2所示，在PLC联机状态下，选取菜单中的“PLC”→“设定”→“Port1设定”来到图2，选择单选框的第二项“透过MODEM作远程CPU_bbbb”，该PLC一上电就通过自带的“MODEM驱动程序”把Port1设置为调制解调器专用界面。另外，通讯格式设置为同调制解调器相同的N，8，1，为提高通讯效率可以把通讯速率设置为38400bps,或者更高（高为115200bps）。
4 PC端程序设计
4.1 拨号程序设计
PC端将以VB6.0所带的通信控件MSCOMM进行通信软件的开发，利用该控件控制串口实现对MODEM的控制。控制步骤如下：
一．通信参数设置
设置串口端口号，波特率，数据位，停止位，奇偶校验位及设置硬件握手协议，然后向MODEM发出DTR(已准备好)信号一便接管MODEM，程序如下：
If MSComm1.PortOpen Then
MSComm1.DTREnable = True
Else
MSComm1.DTREnable = False
End If 
二．对MODEM初始化
发出一些命令来设置参数，其中S0=n(n>=1)自动应答.n为响铃次数；E0/E1关闭/打开命令字符回应；Q0/Q1设置MODEM返回/不返回结果码；M0/M1关闭/打开MODEM扬声器；Ln(n>=0)设置MODEM扬声器音量；P/T设置MODEM脉冲/音频拨号；程序如下： 
If MSComm1.PortOpen Then
Do While Not MSComm1.CTSHolding: Loop
TXD= "ATS0=1E1Q0M1L2T" + Chr(13)
MSComm1.Output = TXD
End If
三．进行拨号
向MODEM发出ATD命令，程序如下： 
MSComm1.Output="ATD" & "05925998499"+Chr(13) 
当发送“ATD”+ 电话号码 + Chr(13)时，MODEM就开始拨号，拨号需要一定的时间，在拨号的过程中可以不断读取MODEM的CD指示灯的状态，当电话拨通后CD指示灯会点亮。并返回“CONNECT + 波特率”的信息。如果MODEM向PC的回应字符串中含有"Connect"或CDHolding属性值变为True(检测出载波)，则表示已与远方MODEM连机了，此时可以传输数据。 
当电话拨通后，MODEM不再接收AT指令，要使其回到命令状态，则必须发送“+++”信息，使MODEM回到命令状态，然后发送“ATH”+ Chr(13)则可以挂断电话，程序如下： 
MSComm1.Output="ATH" +Chr(13) 
4.2 通讯程序设计
    一．永宏PLC通讯协议
永宏PLC 通讯讯息格式可概分为6个数据域位， 如下图3所示，具体解释如下：
 

⑴．开头字符（STX）：ASCI I码之开始字符STX。
⑵．从站号码：为两位数之16进制数值。
⑶．命令号码：为两位数之16 进制数值，为由主系统要求从系统所执行之动作类别。
⑷．本文资料：本文数据可为0（无本文数据）～500个ASCII字符。
⑸．侦误值(CHECKSUM)： 侦误值系将前述～将各ASCII字符之16进制数码值（8位长度）从头至尾依序相加，但不考虑进位，因此终结果为侦误值。
⑹．结尾字符（ETX）：ASCI I码之结尾字符ETX之16进制数码为03H。。
二．读数写数
本系统操作PLC的关键数据主要是水位的设定值PV=R0和当前值CV=R1，即要对暂存器R0进行写操作，R1进行读操作；
依照协议VB设计的通讯程序必须指定一个命令码，向PLC请求数据读取，查的该命令码为“46”，解释为：连续多个缓存器之数据读取。读取R1的PC命令的ASCII码写法为：
“STX＋ 01（站号）＋46（命令码）＋01（连续数据个数）＋R00001（数据开始地址）＋LRC（侦误值）＋ETX”
依照协议VB设计的通讯程序必须指定一个命令码，对PLC缓存器数据写入，查的该命令码为“47”，解释为：连续多个缓存器之数据写入。写入R0的PC命令的ASCII码写法为：
“STX＋ 01（站号）＋47（命令码）＋01（连续数据个数）＋R00000（数据开始地址）＋XXXX（写入的数据资料，16进制）＋LRC（侦误值）＋ETX”
    读取当前值CV=R1，程序如下
Private Sub Timer1_Timer()
MSComm1.Output= Chr(2)+ “014601R00001”+ Lrc(“014601R00001”)+Chr(3)
Delay (10)                                    '延时
  CV = Val("&H" + Mid(MSComm1.bbbbb, 7, 4))  '数据处理，R0放于CV
  CV.Text = CV
End Sub
    写入设定值PV=R0，程序如下
Private Sub Command1_Click()
   If Len(Hex(PV.Text)) = 4 Then PV = Hex(PV.Text)
   If Len(Hex(PV.Text)) = 3 Then PV = "0" + Hex(PV.Text
   If Len(Hex(PV.Text)) = 2 Then PV = "00" + Hex(PV.Text)
   If Len(Hex(PV.Text)) = 1 Then PV = "000" + Hex(PV.Text)   '10进制转换16进制
MSComm1.Output=Chr(2)+ “014701R00000”+ PV + +Lrc(“014701R00000” & PV)+Chr(3)
End Sub
三．侦误值(CHECKSUM)计算
为VB的编程方便，把该计算做成单独一个子程序，依所有数据累加，舍弃进位的规则VB的LRC编程如下：
Private Function Lrc(Dats) As bbbbbb
  Dim i
  Dim Sum
  Sum =2
    For i = 1 To Len(Dats)
        Sum = Sum + Asc(Mid(Dats, i, 1))
    Next i
    Lrc = Right("0" + Hex(Sum + 2), 2)
End Function
5结束语
采用基于MODEM通讯的设计极方便地实现该小电站生厂调度，在这种只需短时间连接控制的系统应用上可以大幅度地减小通讯成本，具有一定的推广价值。另外，通过MODEM的连接，利用永宏编程软件可以实现该设备的远程程序调试修改，通过两个MODEM还可以实现两台远程PLC的CPU连接通讯等。

武钢硅钢厂在生产硅钢带时，为连续生产，用滚焊机将前后两卷钢带首尾焊接，生产工艺完成后，再由剪切机切割分开，以提高生产效率。该厂的滚焊机系统是70年代从日本全套引进的，经过20多年的长期运行，电气设备老化严重，动作可靠性差，严重影响正常生产。在对其电控系统的技术改造中，用先进的PLC控制取代继电器逻辑控制，添加通信功能，实时显示各主体设备的状态变化及故障报警画面，组成控制、监管相结合的一体化系统。
 　　
 　　1 生产工艺简介
 　　　　焊接时，两卷钢带首尾搭接，在接触面流通强电流，接触电阻及金属固有电阻产生电阻热，使焊接接点温度达到金属可熔化的适当温度，同时对其加压使之接合。
 　　　　钢带焊接生产工艺如图1所示。主要由钢带搭接定位、压紧，钢带焊接，焊接复位、作业线运行三个阶段组成。简介如下。
 　　　　运行中的先行带经钢带检测器检测到末端时，停止在下部电极上→挡板下降→后行带前进至挡板位置与先行带搭接→导辊下降→压板下降→电极下降→小车前进。
 　　　　钢带检测器、电极轮及其升降装置搭载在小车上，小车前进到钢带上方时，钢带检测开关由OFF→ON，使电极通电开始焊接。焊接电流的传导方向为：焊接变压器→电极轮1→焊接钢带→下部电极→电极轮2→焊接变压器。当焊接到钢带边沿时，钢带检测开关变为OFF而使焊接停止。
 
 　　　　小车前进到“前进极限点”停止→冲头下降，延时0.5S后自动上升→电极、挡板、压板依次上升→剥离器上升，使钢带脱离下部电极，延时2S后剥离器下降→导辊上升。
 　　　　以上过程即完成一个单程焊接。为加固两带焊接，通常需来回焊接两次，即再增加一次后退焊接。当需后退焊接时，先将两钢带重合部向前移动一段（但不得偏离下部电极），再按以上次序将焊机各装置重复动作一次，所不同的是小车此次为后退运行，并后退到“原位置”停止。此时启动作业线又可循环运行。
 　　
 　　2 系统硬件配置
 　　　　根据生产工艺，采用典型的两级监控方式。上位机为生产管理级，完成对下位机的监控、生产操作管理等，主要面向操作人员；下位机为基础测控级，完成生产现场的数据采集及过程控制等，面向生产过程。
 　　　　上位机选用国内广泛应用的研华IPC-610工控机，配有PIII处理器、64MB内存，具有较高性价比。因现场通信距离较远，配置一块RS422/485通信卡，用双绞线将其串口与PLC通信模块（AJ71UC24）RS422端口相连，以串行通信方式完成二级间通信，实现监控焊接过程。上位机RS232口经适配器（SC-09）转换与PLC CPU模块连接，用于对PLC控制软件的编程。
 　　　　钢带生产现场噪声干扰及环境污染严重。我们选作主控单元的三菱公司A2A系列PLC，采用模块式结构，可靠性高，配置灵活，且具有良好的环境适应性和抗干扰能力；使用简单，只需相应外设或编程软件包（如MEDOC），即可完成控制程序的编写。它负责焊接工艺的电气逻辑控制，包括各焊接设备的状态检测、钢带检测；执行逻辑、算术运算；输出执行指令，完成小车前后运行、焊接启停、各电磁阀及状态过程等的控制。PLC控制系统硬件配置如图2所示。
 
 　　3 系统优化及功能实现
 　　　　系统设有自动/手动2种控制方式，由选择开关转换。由于钢带搭接定位时的不确定性，故以手动操作为主要控制方式。自动方式仅在手动操作将钢带搭接定位、压紧后，才自动按预定逻辑顺序运行。当系统发生紧急故障时，按急停按钮可终止当前所有设备运行；当设备出现故障或工艺参数不正常时，由PLC启动灯光及蜂鸣器报警，且仅当故障排除后，才能有效通过按钮使报警复位。焊机设备工作时，PLC控制主电控柜上的对应状态指示灯亮，上位机模拟显示现场各机电设备的动作，方便了中控室操作员对整个工艺流程的监视。
 　　　　调节焊接电流和小车速度，可有效焊接不同板厚（0.28~0.9mm）钢带。小车驱动装置由变频调速器、控制电机、皮带及进给丝杆构成。工作时，变频调速器启动电机，经皮带传动进给丝杆，驱动小车前后移动，移动到前后极限点即停。通过设定变频调速器输出频率的上下限及调整速度调节器，可实现小车速度在要求范围内（6~12m/min）连续调节。
 　　　　焊接电流与焊缝质量直接相关。焊接电流回路主要由晶闸管、电流监视器及焊接变压器3部分组成。在焊接变压器前串联了一套交流调压装置，控制晶闸管门极导通角，调节焊接电压值，即可控制焊接电流。由于晶闸管工作时电流较大（瞬间可达800A），易发热致损，为此设有循环冷却水路。对系统的气路、水路、焊接电流主回路中的电流平衡、晶闸管异常等都设有检测保护开关。各检测信号串联，作为PLC启动焊接的联锁条件，保证系统在正常条件下工作。
 　　为提高系统的可靠性，还作了如下优化设计：
 　　　　（1）控制电机选用具有先进抱闸技术的进口日立电机，它动态性能好，启动平稳，转矩大，停止反应迅速、准确，有效克服了原电机因反应滞后而产生的误动作。
 　　　　（2）先行钢带检测由接近开关改为光电开关。由于钢带在运行中经常产生颤动而摩擦到接近开关，使其致损失灵。改用可远距离检测的光电开关后，隐患消除。
 　　　　（3）对电极、压板、挡板、导辊及剥离器等动作的检测由限位开关改为接近开关。由于接近开关的非接触性检测，有效克服了气缸因气压不稳等因素对检测开关的冲撞。
 　　　　（4）为抑制电源及变频调速器对PLC控制系统的噪声干扰，采用线路滤波器、隔离变压器及分离开关单独供电。线路滤波器安装时尽量靠近PLC电源，用短的双绞线连接，且将其输入、输出线的配线分开；变频调速器及其配置的滤波器尽量置于柜体底部，缩短柜内线段，滤波器的外壳接地。
 　　　　（5）对检测开关、PLC的I/O信号采用专用的24V净化电源，提高信号线路的抗干扰能力及整套设备的电磁兼容性。
 　　　　（6）采取合理的配线方式。控制线路、电源线路和信号线路分别独立配线，而且相互间保持一定距离，设法避免长距离平行配线，采取垂直交叉走线方式，以及输入、输出信号线分槽布置。对速度调节、时间设定等模拟信号采用双绞屏蔽电缆传送，并将信号线屏蔽层一端可靠接地。
 　　
 　　4 系统软件设计
 　　4.1 PLC软件设计
 　　　　采用状态设计法编制控制程序梯形图。状态设计法就是根据具体对象的运动状态分配中间变量作标记，然后针对各个状态给予实际控制的设计方法。其关键是确定系统在工艺流程中的状态及状态转化的条件，分析系统的状态必须充分考虑各种情况。在本系统软件设计中，首先按工艺流程对焊机各运行状态（如挡板下降、导辊上升、小车前进、焊接开始等）分配中间变量；然后确定各状态的先后次序及联锁关系；明确系统所要涉及到的输入、输出量，画出PLC各输出信号与输入信号的逻辑关系；再由逻辑关系转化为梯形图。该程序分别由钢带定位、小车控制、过程监控、故障诊断等控制程序组成，采用状态设计法编制后，梯形图程序流程有序、逻辑清晰。钢带焊接过程时间虽短，但条件多，动作复杂，为此，将系统的运行和故障联锁等全部由PLC控制，以提高系统的可靠性；在软件设计中适当添加联锁条件，使各动作间严格确保相互约束或定时关系；建立合适的状态标志位，如对焊机的“焊接完了”、“小车前后条件”、“故障停机”等建立标志位，并准确应用于各控制状态的设计中；设置识别及处理故障的能力，对系统中的冷却水、空压及变频器等异常采用延时确认方式。
 　　
 　　4.2 上位机软件设计
 　　　　上位机监控软件以中文bbbbbbs98作操作系统，选用Inbbblution公司的Fix6.1编程，该组态软件具有较高的稳定性和兼容性，直观的图形界面便于操作人员学习和使用。监控软件与PLC的通信采用三菱PLC的Multibbbb协议，波特率为19.2Kb/s，8位数据位，端口设为COM3。采用模块化结构方式编制，用以完成计算机通信硬件参数的初始化和PLC通信数据的格式定义，实现两极间的通信管理：包括PLC发送数据的接收、校验和译码；对PLC内存单元数据的实时采集、处理，在屏幕上以抽象图形模拟显示现场各机电设备的运行状态，反映系统各电气信号的数据变化；根据实际控制需要，向PLC内存写入新的数据，下发命令给CPU。当焊机出现故障时，除声音报警外，还动态显示故障点，并提供故障原因及解决措施的查询画面。若需要进一步查明设备的工作状态，软件的管理部分给出了PLC程序实时运行时的梯形图，通过在线监视映象PLC I/O点的位软元件的开/断状态，来确认对应外部设备的动作是否到位、PLC输入输出点与程序内部各点是否一致，从而给操作人员提供了更直接的故障探查手段，以迅速确定故障点。在进入管理画面前设有口令管理，使合法操作员才可进入对PLC的监视。通过访问管理，可抛开PLC编程软件的监控，有效防止运行MEDOC对PLC可能产生的误操作。具体监控程序框图见图3。
 　　
 　　5 结束语

 汽车传动轴固定节是汽车驱动系统中一个重要的零部件，传动轴固定节的端面，如图1示。由于固定节中6粒钢球由工人手工进行安装，有可能发生少装的情况，如不及时发现，将出现质量问题，影响产品的正常使用和企业的声誉。因此根据厂方要求设计了此套系统，系统采用无损检测，运用图象处理与模式识别技术，对CCD拍摄到的图象进行处理，作出漏装与不漏装判断，并对漏装工件进行声光报警。