一、引言 近幾年來，PLC因其可靠性高、編程簡單、抗干擾強等優點在工業控制領域得到了廣泛應用。但PLC在人機交互性能方面較弱，而工業控制計算機具有良好的人機界面及控制決策能力，因此，將二者結合起來可有效實現整個生產過程的綜合控制。 本文所介紹的PLC通信技術應用于由PLC與工業控制計算機組成的膠帶運輸實時監控系統。該系統采用上下位機主從式結構，PLC作為下位機完成工業現場數據的實時采集和分站控制功能；上位機采用工業控制計算機實現數據的顯示、報警等功能。該系統可實現膠帶運輸過程中的模擬顯示、故障報警、實時控制等。 二、通信方式 該系統采用華光公司的SU-6系列PLC，通信方式采用串行通信，通信接口均為PLC與工業控制計算機上的RS232接口。但是由于RS232采用非平衡方式傳輸數據，傳輸距離近，而膠帶輸送機趨向大功率、長距離，且單機監測信息量多，控制要求復雜，直接采用RS232方式不能滿足傳輸距離要求。因此，采用RS485方式。因為RS485采用平衡差動式進行數據傳輸，適合于遠距離傳輸，并具有較強抗干擾能力。式中：RS232與RS485之間的信號轉換采用通信轉換器，總體通信結構如圖1所示。 [align=center] 圖1 總體通信結構[/align] 三、通信規程 SU-6系列PLC串行通信采用半雙工異步傳送，支持CCM通信協議，并具有以下功能：（1）上位通信功能；（2）主局功能；（3）一對一功能；（4）無協議串行通信功能。以上功能可以實現PLC的寄存器和內部繼電器的讀入和寫出、傳送狀態的跟蹤等。由于CCM協議采用主從通信方式，所以通信過程中由主局保持主動權，向子局發出呼叫，并通過向子局發送命令幀來控制數據傳送的方向、格式和內容；子局對得到的主局呼叫作出響應，并根據命令幀要求進行數據傳輸。由于在膠帶運輸控制系統中要進行數據的讀取和寫入雙向操作，因此采用一對一方式，工業控制計算機作為主局，PLC作為子局。 [align=center] 圖2[/align] 數據傳輸過程以主局向子局寫入數據為例，如圖2所示，通信是主局向子局提出呼叫開始，子局作出應答以建立連接，主局接到應答后，向子局發送首標，子局將依據首標各項要求與主局進行數據傳輸，在子局作出響應后，開始傳送數據，數據以128字節（ASCⅡ方式）為單位進行分組傳送，最后主局發送EOF信號結束本次通信。其中，首標作為命令幀，規定了數據傳送方向、數據操作起始地址及數據傳送量等。 在進行數據通信時，通信應答時間決定了系統讀寫速度，而作為主局的計算機通信時間因上位計算機類型、PC掃描時間、PLC數據通信接口模塊應答延遲時間設定值、波特率、數據傳送量的不同而不同。其中，PC掃描時間與應答延遲時間對通信時間的影響：當PC掃描時間比應答延遲時間短時，前者對通信時間沒有影響；反之，當PC掃描時間比應答延遲時間長時，在計算總通信時間時，采用PC掃描時間，計算公式如下： 式中：A、B、C、D分別為呼叫發送/應答時間、首標發送/應答時間、數據發送/應答時間、通信結束應答時間。以數據發送時間為例： 數據通信中，數據傳送量因采用的傳送方式不同而不同。傳送方式支持ASCⅡ碼和二進制兩種。其中ASCⅡ碼是用8bit表示數字、字母等，因此采用它來進行數據通信時，一字節二進制數要由兩字節ASCⅡ來表示，實際傳輸量就是采用二進制數據通信的兩倍。而在膠帶運輸系統中要求較強的可靠性和實時性，為提高通信速率，更好地實現實時監控，選用二進制傳輸方式，波特率選用9600bps，并采用奇校驗，通信時間/字符為1ms/字符。 四、通信程序設計 在通信程序設計中，子局的通信參數可以通過PLC上的DIP開關直接進行設定，而主局的通信參數設定則需要軟件實現。在該系統中，主局的通信軟件編制采用VB6.0。 MSComm控件提供串行通信功能，具有事件驅動、查詢兩種通信方式。事件驅動通信是利用控件的OnComm事件捕獲通信事件或通信錯誤，并執行OnComm的事件處理過程。當前發生的通信事件或通信錯誤由控件的CommEvent屬性來判斷。 在本系統中，工業控制計算機作為主局，向作為子局的PLC發出呼叫及命令幀，并采用中斷方式等待PLC的響應，即在MSComm控件的OnComm事件中根據CommEvent屬性值來編制相應的響應過程或錯誤處理程序。在通信開始前，首先通過控件的Settings設定通信參數為“9600，O，8，1”，依據CCM協議的每次實際傳送數據量，定義Rthreshold為應收到的字節數。完成串口初始化定義后，打開通信口，主局發出呼叫，在得到子局響應時，CommEvent屬性值變為comEvReceive，激活OnComm事件處理相應事件，事件程序流程圖如圖3所示。首先將讀取的子局信息處理，判斷其與呼叫幀是否一致，若一致，發送首標命令幀，否則重新呼叫。在得到子局的首標回應后，開始數據的讀取或寫入操作，依據數據傳送方向及數據量的不同設定控件的Rthreshold屬性。最后通信以主局接收到EOF為結束。循環執行上述過程以完成數據的連續讀寫。 對于通信中的錯誤，一般可以通過接收到的CommEvent屬性值來判斷處理。但對于線路故障或PLC出現掉電等情況時，CommEvent屬性值無法激活，就要利用看門狗的思想，設定定時程序，若通信超時，則結束前次通信，重新呼叫。 [align=center] 圖3[/align] 五、結束語 該技術已在兗礦集團興隆莊煤礦井下5300膠帶運輸機監控系統中投入使用。經現場運行表明，該技術在應用方便了現場控制監視，有利于故障的及時排除，提高了生產的安全性及系統可靠性，便于進行網絡擴展，在車間級監控系統中有較好的推廣前景。