1引言

　　桁架結(jié)構(gòu)在現(xiàn)今的許多大跨度的場館建筑中有廣泛運用，它是由管與管相貫搭接后焊接而成的。傳統(tǒng)人丁切割出管材的相貫線比較困難，而且效率低。精度不高，迫切需要現(xiàn)代化的切割機床來切割管件。PLC因其高效、靈活、可靠、抗千擾能力強等優(yōu)點阿，可以在底層完成指導數(shù)控機床各個軸的運動的任務，但是其無法獨自克服人機交互能力差、數(shù)據(jù)的計算能力弱等缺點，而PC機卻有人機交互界面好、計算能力強等優(yōu)點。實現(xiàn)PLC與上位機的數(shù)據(jù)通訊，可以綜合二者的優(yōu)點．構(gòu)成自動化切割管件的最優(yōu)數(shù)控系統(tǒng)。將PC和PLC結(jié)合起來實現(xiàn)管切割機的運動控制，關鍵是實現(xiàn)PC與PLC之間的通訊。以橫河PLC為例，研究了PLC與PC通訊的原理，實現(xiàn)了通過VB編寫應用程序?qū)⒓庸?shù)據(jù)輸入到PLC指定的數(shù)據(jù)寄存器中。

2 系統(tǒng)構(gòu)成

　　一臺五軸四聯(lián)動管材相貫線切割數(shù)控機床的示意圖，如圖1所示。底層采用橫河PLC+運動控制模塊+伺服電機對五根軸進行控制。加_T過程的運動為：切管繞Y軸做回轉(zhuǎn)運動，同時割咀工作臺沿Y1軸和Z2軸做卣線運動切割出相貫線，割咀繞 軸做擺動，五為一確定值(切割半徑與割咀長度之和)，使之在切割相貫線的同時切割出坡口，一次定位安裝完成管切割，減少多次切割的加工誤差和定位誤差。整個系統(tǒng)的運行，如圖2所示。在PC機中運行相貫線的計算軟件，用戶通過人機界面，輸入管徑、壁厚、管與管的軸交角等參數(shù)，軟件自動計算出相貫線上點的坐標和切割坡口的實際切割角，并將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為PLC的控制數(shù)據(jù)，通過RS232總線將PC與PLC點對點的連接起來，將數(shù)據(jù)傳遞給PLC進行加工。

圖1 數(shù)控管切割機示意圖

圖2系統(tǒng)運行示意圖圖2系統(tǒng)運行示意圖圖2系統(tǒng)運行示意圖

3通訊協(xié)議

　　PC機與PLC之間正確通訊數(shù)據(jù)，必須滿足以下4個條件：(1)PC機串口和PLC通訊模塊的波特率設置一致；(2)在PC機的通信程序中，只使用PLC協(xié)議規(guī)定的命令和格式；(3)無論是PC機向PLC發(fā)送數(shù)據(jù)或者是Pc機讀取PLC某一數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)，通訊程序都開始于Pc機主動向PLC發(fā)出命令幀；(4)PLC接收到PC機發(fā)來的命令幀后。執(zhí)行指令并傳回響應幀。

　　PLC選用的是日本橫河(YOKOGAWA)FA—M3系列，因其平均掃描時間達20000步/ms，支持主程序和高速定時程序并行處理濱現(xiàn)了真正的高速化，擁有快速精確的位置控制功能。同時選用配套的F3LCll-1F通訊模塊，它有一個RS232C接口，它的右側(cè)有3個開關SW用于設置通訊模塊．通過撥動3個開關SW，就可以完成對PIE的通訊模塊的設置?，F(xiàn)將PLC的通訊模塊的傳輸速度設置為115200bps．數(shù)據(jù)格式為：8位字符長度、無奇偶校驗、有和校驗、停止位為1位、無結(jié)束字符CR。

　　PLC命令幀格式，如圖3所示。起始字符為ASCII碼$02，結(jié)束字符為ASCII碼$03，校驗碼為從起止字符到校驗碼之前的所有指令的16進制ASCII碼值相加的和的最低兩位。因為PLC處理和掃描程序需要時間，所以需要設定等待時間，也為16進制數(shù)值。具體等待時間和16進制數(shù)對應表，如表1所示。

圖3 命令幀格式

　　PLC接收到PC機發(fā)出的命令幀后，向PC機發(fā)出反應幀，反應幀有正確反應幀和錯誤反應幀之分。PLC正確執(zhí)行PC機發(fā)出的命令幀后，向PC機傳回正確響應崎，否則，傳回錯誤畹直幀。PC機首先根據(jù)響應幀的校驗碼是否正確判斷數(shù)據(jù)接收完成與否，如果數(shù)據(jù)接收完成，再根據(jù)反應幀可判斷出它發(fā)出的指令PLC是否正確執(zhí)行，如果是錯誤執(zhí)行．那么PC機重新發(fā)送命令幀，直到PLC反饋正確反應幀為止。正確與錯誤響應幀格式，如圖4、圖5所示。

4通訊程序設計

　　PC與PLC的數(shù)據(jù)傳輸是以幀的形式傳遞的。寫數(shù)據(jù)時由PC機通過串行口向PLC發(fā)出寫數(shù)據(jù)命令幀，PLC接受命令，并向PC機傳回響應幀。PC機判斷響應幀是否為正確的響應：正確，寫數(shù)據(jù)結(jié)束：錯誤，重新發(fā)送寫數(shù)據(jù)命令幀，直到PLC反饋正確響應為止。讀數(shù)據(jù)時由PC機通過串行口向PLC發(fā)出讀數(shù)據(jù)命令幀，PLC接受命令，并傳回響應幀(里面包括有傳回的數(shù)據(jù))。PC機判斷響應幀是香為正確的響應：正確．從響應幀中凄出數(shù)據(jù)．讀數(shù)據(jù)結(jié)束；錯誤．重新發(fā)送讀數(shù)據(jù)命令幀，直到PLC反饋正確響應為止。PC機向PLC寫數(shù)據(jù)的程序流程如圖6所示，讀數(shù)據(jù)的程序流程圖，如圖7所示。

圖6寫數(shù)據(jù)程序流程圖

圖7讀數(shù)據(jù)程序流程圖

　　Visual Basic 6.0是Windows環(huán)境下簡單高效的可視化編程語言開發(fā)系統(tǒng)，它提供了一種實現(xiàn)串口通訊的控件MSComm。通過MSComm控件可以完成對串口的讀寫工作，從而實現(xiàn)與PLC的通訊．為此需要正確設置它的一些屬性目：

　　CommPort：設定通信連接端口，必匆諾￡程序中指定串行端口號；　　

PortOpen：設定通信口狀態(tài)，用于打開和關閉串行通信端口；　　

Settings：設定通信151參數(shù)，其格式是“bbbb，p，d，s”，其中bbbb為通信速率，p為通信檢查方式，d為數(shù)據(jù)位數(shù)，s為停止位數(shù)，其設定應與PIE的設定一致；

　　Input：將數(shù)據(jù)傳送至輸入緩沖區(qū)的字符讀人到程序．并將已讀取的字符清除；　　

Output：將字符寫人輸出緩沖區(qū)．用于向?qū)Ψ桨l(fā)送信息；　　

InBufferCount：設置輸入緩沖區(qū)的大小。

　　PC機脅繃翟序，初始化PC機的串行通串口(具體程序略)。PC機上的人機界面和PC機向PIE傳輸數(shù)據(jù)。PC機與PIE的串行通訊通過了工作現(xiàn)場的嚴格測試，被證明符合在工業(yè)現(xiàn)場上使用的要求。

5 結(jié)論

　　在現(xiàn)代工業(yè)控制中，PLC與PC機的串行通訊運用得越來越廣泛。PLC完成現(xiàn)場各種開關鼉的控制．伺服電機脈沖的發(fā)出；PC機提供人機交互界面，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的計算和加工過程的模擬；同時VB能提供良好的用戶界面，和強大的數(shù)據(jù)計算能力，并且提供串口控件，進一步提高了實用性。結(jié)合橫河FA-M3型PLC的特點，通過其在數(shù)控管切割機中的運用，詳細地闡述了基于VB語言的PLC與上位機串行通訊實現(xiàn)的方法。通過數(shù)控切割機切割管件的運行表明，利用VB的MSComm控件設計的通訊軟件可以很好地滿足了PC機向數(shù)控管切割機傳輸加工數(shù)據(jù)的要求。