PLC与智能仪表通信模块的设计实现.pdf

第 1 期 总 第 1 5 2期 2 9年 2月 机 械 工 程 与 自 动 化 MECHANI CAL ENGI NEERI NG 8 L AUT0MATI ON NO． 1 Fe b． 文 章编 号 1 6 7 2 6 4 1 3 2 O 0 9 O 1 一 O 1 6 9 一 O 2 P L C与智能仪表通信模块 的设计实现 ， 王定祥 ，胡 英 ，兰 芳 ，张 小辉。 1 ．昆明理工大学 机电工程学院 ， 云南 昆明 6 5 【 9 3 ； 2 ． 攀枝花钢铁研 究院 ， 四川 攀枝花 6 1 7 3 ； 3 ． 昆 明中铁大 型养路机械集 团有限公司，云南 昆明 6 5 0 O 9 3 摘要 介绍 了一种基 于西 门子 P I c AS C I I 通信协议 的 P t P通信 模块 的设 计实现 ； 给 出了实 际应用 中小数点不 确定 的 AS C I I 数据转化为十六进 制数 的程序实现算法及程序流程 。 关键 词西门子 P L c；数据 转换 ；智 能仪表 中图分类 号TP 2 1 6 文献标识码 B 0 引言 P I C是 工业 自动 化 的支柱 技 术之 一 ，有关 网络与 通信的内容正是近年来 P I C发展的方 向和热点之一。 文献 [ 1 ，2 ]介绍了西门子 P I c的各种通信方式、通 信原理。 本文仅介绍能完成 P I C与智能仪器通信的经 济 型方案 的实 现 ，讨论 该应 用 中小数 点位 置不 确定 的 A S C I I 数据转化为十六进制数的算法及程序流程 。 1 任 务描 述 P I C与智能仪表通信并完成数据收发任务 ； 通信 工作模式为 P I C向智能仪表发送命令 ，仪表返 回应 答 ； 通信数据格式是 AS C I I 码 ， 其 中工作数据有 7 位 ， 并可能包含小数点，且小数点位置不固定 ；通信完成 后 ， P I C对 由仪 表返 回的 AS C I I 码 数据 进行 处理 ，转 换 为 十六进 制数 。 2 方 案设计 与硬 件 组态 2 ． 1 方案 设计 出于对整体功能 、 成本及数据处理的实时性要求 ， C P U 选 取 3 1 3 c 一2 P t P，这 样 便 不需 要 C P 3 4 O ／ C P 3 4 1 通 信处理 器 了 。 通信 协议 采用 R S 一4 8 5 ， 4 8 5协议 采用 平衡驱动差分接收的模式 ，抗干扰性强 ，同时便于扩 展为多台仪表和 P I c通信 。s I ME TI c P I c的点到点 通 信有 A S C I 1 d r i v e r 、 3 9 6 4 R 和 R K5 1 2三 种协 议 ， 在 此根据仪表的数据特性 ，采用 As c I I d r i v e r 协议。 2 ． 2硬 件组 态 进入 S T E P 7建立相应项 目，在项 目中点击 Hw c o n f i g进入组态界面，在 uR中依次配置好选型的电 源、 C P U 等硬件 ， 然后硬件 中点击 C P U栏的 P t P项即 进入通信参数配置界面；在 P r o t o c o l 中选 As c I I ，在 s i g n a l a s s i g n me n t o p e r a t i n g mo d e中选 择 RS 一4 8 5 模式。如此依次点击各选项卡，根据需要设置通信速 率、 数据帧格式等参数 ， 最后保存编译即完成组态。 硬 件组态 界 面见 图 1 。 3 软 件设 计 As c I 1 d r i v e r通信在 Os I 7层模型中处于第一层 物理层 ， 通信方式为c u p向仪表发送数据请求， 仪表返 回应 答 。 发 送数 据报 文格 式见 图 2 ， 接收数 据报 文格式 见图 3 ， 工作数据 的存储结构见图 4 。 通信程序通过调 用 S F B 6 0 发送 S F B 6 1 接 收 来 实现 。B C C校 验 的算 法在文献 [ 1 ]中有介绍 。 s F B6 0与 s F B 6 1的参数及用 法参看 s T E P 7帮助 。 仪表传来的数字 ， 除了小数点位以外， 每位的取值 范围为 O ～9 ， 超过此范围则失去实际意义。 据此若小数 点位置已判断出来，则 由归纳法可推得将仪表传来的 As c I I 码数据转换成十六进制数据的转换算法如下 1 若 7位数 中不包含小数点，则算法为 、1 厶 DB B 一 1 O 。 其 中 一0 ， 1 ， 2 ， ⋯ ， 7 ； 7 一工 作数 据长 度 一1 ； DB B 代表一个存储字节 ，在此存储一位工作数据。 2 若包含小数点 ，则算法为 ] DBB一 1O 。 定 义小 数点 位 置值 为 ，确 定 方 向从 工 作数 据 右 端到左端 ， 一2 ， 3 ，⋯，6 。当 o时，z 一1 。 程序调用关系见图 5 ，数据转换程序流程见图 6 。 图 1 硬 件 组 态 界面 数据请求 l站号 I 数据开始地址 l 数据长度 l B c c校验 图 2 发送数据报文格式 图 3 接收数据报文格式 DBB 6 图 4 工作数据的存储结构 图 5程 序 调 用 关 系 4结论 此通信模块设计基于公开的通信协议 ，实现算法 不复杂，且成本低 ，能满足实际的功能要求 。在实际 应用中 P I C需要与智能仪器通信及 AS C I I 码转换为 十六进制数 的情况很多 。在此方案下开发者需编制的 代码略多 ，但是只要做好封装 ，增加其可移植性 ，即 能应 用于其 它 同类项 目中。 图 6 数据转换程序流程图 参 考 文 献 [ 1 ] 廖 常初． S 7 3 【 】 ／ 4 【 ] P L c应用技 术 [ M] ． 北 京 机 械工 业 出版社 ， 2 o 0 5 ． [ 2 ] 崔坚． 西门子工业网络通信指南 下 [ M] ． 北京 机械工 业 出版社 ， 2 o o 5 ． De s i g n 0 f C0 m mun i c a t i O n M 0 du l e b e t we e n PLC a n d I ns t r u me nt W ANG Di ng x j a ng ～， HU Yi ng ， LAN Fa n g ， ZHANG Xi a o_ h ui 1 ． Ku n mi “ g Un i v e r s i t y o f S c i e n c e T e c h n o l o g y ， K u n mi n g 6 5 O O 9 3 ， C h i n a ； 2 ． P a n z h i h u a I r o n＆ S t e e I Re s e a r c h l n s t i t u t e ， P a n z h I h u a 6 1 7 0 0 3 ， C h i n a ； 3 ． Ch i n a Ra i 1 wa y I a g e M a i n t e n a n c e Ma c h i n e r y Co ． Lt d ．， Ku n mi “ g 6 5 o o 9 3， Ch i n a Ab s t r a ct Thi s p ap e r i n t r od uc e s t h e de s i g n o f Pt P c ommun i c at i o n mo duk ba s e d o n AS CI I dr i v e r p r o t 。 c o l o f SI M ATI C PLC． I t a l s o pr o Vi d e s t he p r o gr a m a r i t hme t i c a nd f l o w c h ar t of t r a ns f o r mi ng ASCI I da t a wi t ho ut f j x e d de c i ma 1 p l a c e i nt o he x d a t a ． Ke y wo r ds S I M ATI C PLC； da t a t r an s f o r mi ng； i nt e l l i ge nt i ns t r u me nt 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m