PLC通信技术在胶带机监测系统中的应用.pdf

第 5期 总第 1 5 0 期 2 0 0 8年 1 O月 机 械 工 程 与 自 动 化 MEC HANI CAL ENGI NE ERI NG AUT0MATI ON No．5 Oc t ． 文章编号 1 6 7 2 6 4 1 3 2 0 0 8 0 5 0 1 6 2 0 2 P L C通信技术在胶带机监测系统 中的应用 景 利 红 晋城煤业集团 煤机公 司，山西 晋城0 4 8 0 0 6 摘 要通过对 P L C通信技术 的研 究及开发 ，实现 了胶带机性能参数的实时就地监测 ，提高 了胶带运输 的可靠 性 ，具有较高 的推广价值 。 关键 词胶 带输送机 ；监测 系统 ；P L C 中圈分类号T H2 2 2 T H1 6 5 ． 2 文献标 识码A 0 引言 ‘ 进入 2 1 世 纪 ， 随 着科 技的发 展 ， 可 编程序 控制 器 P L C因其编程简单、可靠性高、抗干扰能力强等特点 在工业领域得到了广泛应用。但其在人机交互方面存 在着一定 的不足，而工业控制计算机具有良好 的人机 界面及控制决策能力，因此 ，将二者结合起来可有效 地实现整个生产过程的综合控制。 1 胶 带机监 测 系统的 组成 本 文 介 绍 的胶 带 运输 实 时监 控 系统 由 P L C与 工 业控制计算机组成 。该系统采用上、下位机主从式结 构 ， P L C作为下位机完成工业现场数据的实时采集和 分站控制功能；上位机采用工业控制计算机实现数据 的显示、报警等功能。该系统可实现胶带运输过程中 的模拟显示 、故障报警 、实时控制等功能。 2 通 信方 式 该系统采用 AB公司的 S L C 5 0 0系列 P L C，通信 方式采用串行通信 ， 通信接 口均为 P I C与工业控制计 算机上的RS 2 3 2 接 口。 由于 RS 2 3 2 采用非平衡方式传 输数据，传输距离近，而胶带输送机趋向大功率、长 距离 ，且单机监测信息量多，控制要求复杂，所以直 接采用 RS 2 3 2 方式不能满足传输距离要求。 R S 4 8 5 采 用平衡差动方式进行数据传输 ， 适合于较远距离传输 ， 并具有较强的抗干扰能力 ，因此 ，本系统采用 R S 4 8 5 方式。 RS 2 3 2与 RS 4 8 5之间的信号转换采用通信转换 器 ， 总体通信结构见图 1 。 RS 4 8 5通信距离理论上最长 为1 2 0 0 m， 在本应用中实际通信距离仅为几百米，故 能完全满足要求。当通信距离超过此值 ，可采用现场 总线技术更换通信模块 ，进行更远距离的通信 。 3通信 规程 s I C5 O O系列 P L C串行 通信采用半 双工 异步传 送 ， 支持 C C M 通信协议 ， 并具有以下功能 ①上位通 信功能 ；②主局功能；⑧一对一功能 ；④无协议串行 通信功能 。 以上功能可以实现 P I C的寄存器和内部继 电器的读人和写 出、 传送状态的跟踪等。 由于 C C M 协 议采用主从通信方式，所以通信过程中由主局保持主 动权 ，向子局发出呼叫，并通过向子局发送命令帧来 控制数据传送 的方 向、格式和内容；子局对得到的主 局呼叫做 出响应 ， 并根据命令帧要求进行数据传输 。 由 于 在胶 带运输 控制 系统 中要 进行 数据 的读 取和写 入 双 向操 作 ，因此 采用 一对 一方 式 ，工业控 制计 算机 作 为 主局 ，P L C作 为子． 局 。 p 1 r 工业控 制计算机 昌 恒 雪 曼 暮 璺 劐『．I 呈 冒1 l R S 2 3 2 ／ R S 4 8 5 I I R S 2 3 2 ／ R S 4 8 5 l f 转换 器广 ] 转换 器 f 图 1总 体 通 信 结 构 图 以主局向子局写入数据为例，数据传输过程见图 2 ， 通信是以主局向子局提出呼叫开始 ， 子局做出应答以 建立连接 ，主局接到应答后，向子局发送首标 ，乎局将 依据首标的各项要求与主局进行数据传输， 在子局做出 响应后 ，开始传送 数据 ，数据 以 1 2 8字节 AS C I I 方 式 为单位进行分组传送， 最后主局发送 E OF信号结束 本次通信 。其中，首标作为命令帧，规定了数据传送方 向、数据操作起始地址及数据传送量等。 在进行数据通信时，通信应答时间决定了系统的 读写速度，而作为主局 的计算机通信时间因上位计算 机类型 、 P C扫描时间、 P I C数据通信接 口模块应答延 迟时间设定值、 波特率 、 数据传送量的不同而不同。 其 收稿 日期 2 0 0 8 0 2 1 9 ；修 回日期 2 0 0 8 ～ 0 4 2 0 作者简介 景利红 1 9 7 3 一 ， 男 ， 山西运城人， 助工， 本科 ， 主要从事煤矿设备的技术管理。 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 0 8年第 5期 景利红 P L C通信技术在胶 带机监测 系统 中的应 用 1 6 3 中，P C扫描时间与应答延迟时间对整个通信 时间具 有 一定 的影 响 当 P C 扫描 时间 比应答 延 迟 时间短 时 ， 前者对通信时间没有影响 ； 反之， 当P C扫描时间 比应 答延迟时间长时 ， 在计算总通信时间时， 采用 P C扫描 时间，计算公式如下 总通信时间一ABCD。 其 中 A、B、 C、D 分别为呼叫发送／ 应答时间、首标 发送／ 应答时间、数据发送／ 应答时间、通信结束应答 时间。以数据发送时间为例 ，其计算公式为 数据发送时间 数据传送字符数 通信时间／ 字 符P C扫描 时 间 。 主局 子局 图 2数 据 传 输 过 程 数据通信 中， 传送方式支持 A S C I I 码和二进制两 种，数据传送量因采用 的传送方式不 同而不同。在胶 带运输系统中要求有较强的可靠性和实时性 ，为提高 通信速率 ，更好地实现实时监控 ，选用二进制传输方 式，波特率选用9 6 0 0 b ／ s ， 并采用奇校验 ，通信速度为 1 ms ／ 字符 。 4通 信程序 设 计 在通信程序设计中，子局和主局的通信参数设定 均可通 过软件 来实 现 。 以下 主要介 绍采用 VB 6 ． 0软 件 编制 主局 的通信方 法 。 MS C o mm控件能够提供串行通信功能 ， 具有事件 驱动、查询两种通信方式。事件驱动通信是利用控件 的 On C o mm事件捕获通信事件或通信错误 ，并执行 On C o mm 的事件处理过程。 当前发生的通信事件或通 信错误由控件的 C o mmE v e n t 属性来判断。 该 系统 中 ，工 业控 制计算 机作 为 主局 ，向作 为 子 局 的 P I C发 出呼 叫及 命 令 帧 ，并 采 用 中断 方式 等 待 P L C的响应， 即在 MS C o mm控件的On C o mm事件中 根据 C o mmE v e n t 属性值来编制相应 的响应过程或错 误处理程序 。 在通信开始前 ， 首先通过控件的 S e t t i n g s 设定通信参数为“ 9 6 0 0 ， 0 ，8 ，1 ” ，依据 C C M 协议的 每次 实际传 送数 据量 ， 定义 R t h r e s h o l d为应 收到 的字 节数 。完成 串 口初 始 化定 义后 ，打 开通 信 口，主 局发 出呼叫， 在得到子局响应时， C o mm2 E v e n t 属性值变为 c o mE v Re c e i v e ， 激活 O n C o mm事件处理相应事件， 事 件程序流程 图见图 3 。 首先将读取的子局信息处理 ， 判 断其与呼叫帧是否一致 ， 若一致 ， 发送首标命令帧 ， 否 则重新呼叫。在得到子局 的首标 回应后 ，开始数据的 读取或写入操作 ，依据数据传送方向及数据量的不同 设定控件的 Rt h r e s h o l d属性 。 最后通信以主局接收到 E OF为结束 。 循环执行上述过程以完成数据的连续读 写 。 图 3事 件 程 序 流 程 图 对于 通信 中的错 误 ，一般 可 以通 过 接 收到 的 C o mmE v e n t 属性值来 判断处理。但对于线路故 障或 P L C出现掉 电等情况，C o mmE v e n t 属性值无法激活， 就要利用看门狗的方式设定定时程序， 若通信超时， 则 结束前次通信 ，重新呼叫。 5结语 该技术已在煤矿井下的胶带运输机监控系统中投 入使用。现场运行表明，该技术的应用方便了现场控 制监 视 ，有利 于故 障 的及 时排 除 ，提高 了生产 的安 全 性及系统的可靠性 ，便于进行网络扩展 ，在车间级监 控系统 中有较好的推广前景 。 Ap pl i c a t i o n o f PLC Co m m u ni c a t i o n Te c hno l o g y i n Be l t Co nv e y o r M o ni t o r i n g Sy s t e m JI NG Li h ong S h a n x i J i n c h e ng Ant hr a c i t e Mi n i ng Gr o u p Co ． Lt d ．， J inc h e n g 0 4 8 0 0 6， Ch i n a Ab s t r a c t Ba s e d o n r e s e a r c h a n d d e v e l o p me n t o f P LC c o mmu n i c a t i o n t e c h n o l o g y， b e l t c o n v e y o r p e r f o r ma n c e p a r a me t e r s c a n b e r e a l t i me mon i t o r e d o n t h e s p ot ． The a p pl i c a t i on c a n i m p r ov e t he s t a bi l i t y o f be l t c o nv e yo r a nd ha s hi gh va l ue t O be e xt e n de d． Ke y wor ds be l t c onv e y or； mo ni t or i n g s y s t e m ； PLC 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m