1 引 言

    近幾年來，PLC因其可靠性高、編程簡單、抗干擾強等優(yōu)點在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但PLC在人機交互性能方面較弱，而工業(yè)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(jié)合起來可有效實現(xiàn)整個生產(chǎn)過程的綜合控制。

    本文所介紹的PLC通信技術(shù)應(yīng)用于由PLC與工業(yè)控制計算機組成的膠帶運輸實時監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用上下位機主從式結(jié)構(gòu)，PLC作為下位機完成工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時采集和分站控制功能；上位機采用工業(yè)控制計算機實現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示、報警等功能。該系統(tǒng)可實現(xiàn)膠帶運輸過程中的模擬顯示、故障報警、實時控制等。

2 通信方式

    該系統(tǒng)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(yè)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(shù)據(jù)，傳輸距離近，而膠帶輸送機趨向大功率、長距離，且單機監(jiān)測信息量多，控制要求復(fù)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(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，適合于遠(yuǎn)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(zhuǎn)換采用通信轉(zhuǎn)換器，總體通信結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 通信規(guī)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(xié)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(xié)議串行通信功能。以上功能可以實現(xiàn)PLC的寄存器和內(nèi)部繼電器的讀入和寫出、傳送狀態(tài)的跟蹤等。由于CCM協(xié)議采用主從通信方式，所以通信過程中由主局保持主動權(quán)，向子局發(fā)出呼叫，并通過向子局發(fā)送命令幀來控制數(shù)據(jù)傳送的方向、格式和內(nèi)容；子局對得到的主局呼叫作出響應(yīng)，并根據(jù)命令幀要求進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。由于在膠帶運輸控制系統(tǒng)中要進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取和寫入雙向操作，因此采用一對一方式，工業(yè)控制計算機作為主局，PLC作為子局。

    數(shù)據(jù)傳輸過程以主局向子局寫入數(shù)據(jù)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(yīng)答以建立連接，主局接到應(yīng)答后，向子局發(fā)送首標(biāo)，子局將依據(jù)首標(biāo)各項要求與主局進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在子局作出響應(yīng)后，開始傳送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)以128字節(jié)（ASCⅡ方式）為單位進(jìn)行分組傳送，最后主局發(fā)送EOF信號結(jié)束本次通信。其中，首標(biāo)作為命令幀，規(guī)定了數(shù)據(jù)傳送方向、數(shù)據(jù)操作起始地址及數(shù)據(jù)傳送量等。

    在進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時，通信應(yīng)答時間決定了系統(tǒng)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(shù)據(jù)通信接口模塊應(yīng)答延遲時間設(shè)定值、波特率、數(shù)據(jù)傳送量的不同而不同。其中，PC掃描時間與應(yīng)答延遲時間對通信時間的影響：當(dāng)PC掃描時間比應(yīng)答延遲時間短時，前者對通信時間沒有影響；反之，當(dāng)PC掃描時間比應(yīng)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：

    總通信時間＝A＋B＋C＋D

    式中：A、B、C、D分別為呼叫發(fā)送/應(yīng)答時間、首標(biāo)發(fā)送/應(yīng)答時間、數(shù)據(jù)發(fā)送/應(yīng)答時間、通信結(jié)束應(yīng)答時間。以數(shù)據(jù)發(fā)送時間為例：

    數(shù)據(jù)發(fā)送時間＝數(shù)據(jù)傳送字符數(shù)×通信時間/字符＋PC掃描時間

    數(shù)據(jù)通信中，數(shù)據(jù)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(jìn)制兩種。其中ASCⅡ碼是用8bit表示數(shù)字、字母等，因此采用它來進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時，一字節(jié)二進(jìn)制數(shù)要由兩字節(jié)ASCⅡ來表示，實際傳輸量就是采用二進(jìn)制數(shù)據(jù)通信的兩倍。而在膠帶運輸系統(tǒng)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(xiàn)實時監(jiān)控，選用二進(jìn)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。