基于S7-200PLC的自由口通信在卷板機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

江 寧，宋亞林

（鄂州職業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，湖北 鄂州 436000）

0 前言

卷板機(jī)用于將各種規(guī)格的鋼板卷制成需要的筒體，為便于操作和維修，設(shè)備都需要配置觸摸屏或工控機(jī)，將設(shè)備的各種工作信息實(shí)時(shí)顯示，并對(duì)設(shè)備在不同工況下的工作，設(shè)置相應(yīng)的控制參數(shù)，記錄工件卷制過程中的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，設(shè)備的操作使用更趨近于數(shù)控化。卷板機(jī)使用PLC作為控制單元，因卷板機(jī)的特性，除需要常規(guī)上的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控外，還需要針對(duì)卷板機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，建立卷板工藝的數(shù)學(xué)模型，該模型在編程中需要大量采用遞歸算法，計(jì)算結(jié)果對(duì)于操作生產(chǎn)才有實(shí)際的指導(dǎo)意義。對(duì)于觸摸屏而言，一般都只支持腳本編程，在計(jì)算過程上花費(fèi)的時(shí)間很多，造成用戶體驗(yàn)效果極差，因此在要求較高的卷板機(jī)上都需要配置工控機(jī)，滿足復(fù)雜計(jì)算功能。PLC使用的是西門子S7-200的小型系列，本體通信采用RS485物理接口，自帶PC／PPI通信協(xié)議和MPI協(xié)議，但該協(xié)議不公開，支持用戶自編程實(shí)現(xiàn)自由口通信，通信協(xié)議內(nèi)容可自定義。工控機(jī)使用windows系統(tǒng)支持RS232C協(xié)議，從成本角度考慮，可直接用一根RS232轉(zhuǎn)RS485通信電纜連接，完成PLC與工控機(jī)間的數(shù)據(jù)交換。因此，PLC上的自由口通信編程和工控機(jī)上與之配套讀寫PLC數(shù)據(jù)的通信程序需要技術(shù)人員自主開發(fā)，這項(xiàng)技術(shù)除對(duì)軟件很熟悉外，還需要考慮硬件特性，工業(yè)現(xiàn)場抗干擾和穩(wěn)定性要求，對(duì)很多卷板機(jī)生產(chǎn)企業(yè)而言是一大技術(shù)難題。

1 系統(tǒng)需求

卷板機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)需要具備如下功能：參數(shù)設(shè)置；位移、壓力、按鈕和電磁閥等各種電氣元件的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)數(shù)據(jù)；工藝計(jì)算；歷史數(shù)據(jù)記錄；自動(dòng)控制工藝參數(shù)修改與下載；要考慮全液壓機(jī)型，傳感器較多，I／O點(diǎn)較多。統(tǒng)計(jì)后機(jī)器上配置最多的各類傳感器達(dá)到18個(gè)，按照一個(gè)傳感器有4個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)量計(jì)算；電磁閥達(dá)到44個(gè)，用中間繼電器轉(zhuǎn)換控制，再加上電機(jī)和指示燈等，輸出點(diǎn)按照60個(gè)統(tǒng)計(jì)；操作按鈕和接近開關(guān)等開關(guān)量輸入點(diǎn)按照80個(gè)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)。即設(shè)備自身數(shù)據(jù)需要滿足72＋18＝90個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)通信量，同時(shí)自動(dòng)控制時(shí)的一些變化型控制參數(shù)，例如當(dāng)前設(shè)定的位移數(shù)據(jù)，報(bào)警點(diǎn)，按照60個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)量計(jì)算?？傆?jì)150個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)需要實(shí)時(shí)從PLC傳送到微機(jī)上顯示；并且顯示數(shù)值和狀態(tài)位要穩(wěn)定可靠，在設(shè)備不工作時(shí)不得有突變，跳動(dòng)或紊亂現(xiàn)象，傳感器數(shù)據(jù)需要將測量處理后的結(jié)果真實(shí)正確顯示。設(shè)備工作時(shí)在無外界干擾情況下，數(shù)據(jù)顯示與靜態(tài)時(shí)同等要求；而且在工作時(shí)數(shù)據(jù)變化情況和狀態(tài)位的變化情況與電器、設(shè)備動(dòng)作同步，不得出現(xiàn)視覺上的滯后，不得出現(xiàn)電器元件由工作切換到停止、工作輥由移動(dòng)切換到停止時(shí)，顯示的狀態(tài)和位移數(shù)據(jù)還在變動(dòng)。對(duì)于卷板機(jī)控制參數(shù)和自動(dòng)控制工藝參數(shù)，需要正確下載到PLC中，能配合PLC邏輯控制完成自動(dòng)流程工作。電氣系統(tǒng)采用德國西門子S7-200PLC作為下位機(jī)，上位機(jī)采用臺(tái)灣研華工控機(jī)。上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的工藝計(jì)算數(shù)學(xué)模型由卷板機(jī)設(shè)計(jì)工程師根據(jù)機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)提供理論力學(xué)公式，控制系統(tǒng)結(jié)合卷板操作工藝，經(jīng)過復(fù)雜的計(jì)算，轉(zhuǎn)化為最后能指導(dǎo)卷板操作所需的幾組數(shù)據(jù)。上位機(jī)的計(jì)算不是一直在進(jìn)行，只在需要的時(shí)候才執(zhí)行，更多的時(shí)候系統(tǒng)處理顯示與畫面刷新任務(wù)和與下位機(jī)的通信任務(wù)，相對(duì)于微軟多任務(wù)系統(tǒng)而言，目前市場上普遍使用的，上位機(jī)PC硬件系統(tǒng)都足夠。下位機(jī)能夠?qū)ξ鏖T子S7-200系列所有PLC通用。

2 自由口通信設(shè)計(jì)

自由口通信分為下位機(jī)PLC編程設(shè)計(jì)和上位機(jī)編程設(shè)計(jì)，雙方需要預(yù)先約定通信協(xié)議的格式和內(nèi)容。RS232C串口通信一次最多傳輸字節(jié)數(shù)是255。按照系統(tǒng)需要分析結(jié)果：微機(jī)需要讀PLC中150個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)；按照起始符1個(gè)，效驗(yàn)符2個(gè)，數(shù)據(jù)150個(gè)，效驗(yàn)符2個(gè)，結(jié)束符1個(gè)的字節(jié)順序安排數(shù)據(jù)，共156個(gè)通信字節(jié)數(shù)據(jù)需要讀??；微機(jī)將參數(shù)和工藝數(shù)據(jù)下載到PLC，稱為寫，可考慮不上傳到微機(jī)，按照堆棧形式排隊(duì)，可多次執(zhí)行自動(dòng)寫的操作，縮短通信周期，即讓通信更多的時(shí)間用在讀取數(shù)據(jù)上。寫數(shù)據(jù)協(xié)議按照字節(jié)數(shù)安排為：PLC的V區(qū)地址值占4個(gè)，數(shù)據(jù)值占8個(gè)，數(shù)據(jù)類型碼占1個(gè)，異或校驗(yàn)碼占1個(gè)，結(jié)束符占1個(gè)，按照該格式每次寫通信數(shù)據(jù)量為15個(gè)字節(jié)約定。

2.1 自由口通信

自由接口模式允許程序控制S7-200 CPU的通訊端口，讓用戶定義通訊協(xié)議與多種智能設(shè)備通訊，支持ASCII和二進(jìn)制協(xié)議，可使用特殊內(nèi)存字節(jié)SMB30控制0號(hào)端口，SMB130控制1號(hào)端口。

傳送指令（XMT）和傳送中斷：“傳送”指令允許S7-200 CPU從COM端口最多傳送255個(gè)字符。傳送完成時(shí)，傳送中斷向S7-200中的程序發(fā)出通知。

接收指令（RCV）和接收中斷：“接收”指令從COM端口接收整條信息，完全收到信息后，生成中斷。接收中斷通知用戶程序在COM端口中已收到字符。程序則可根據(jù)正在執(zhí)行的協(xié)議處理該字符。

使用S7-200的SM內(nèi)存配置“接收”指令，根據(jù)定義的條件開始和停止信息接收?！敖邮铡敝噶钤试S程序根據(jù)具體字符或時(shí)間間隙開始或停止信息接收。

自由接口模式僅限在S7-200處于RUN（運(yùn)行）模式時(shí)才成為激活。將S7-200設(shè)為STOP（停止）模式會(huì)使所有的自由接口通訊暫停，通訊端口則返回在S7-200系統(tǒng)塊中配置的 PPI協(xié)議設(shè)置［1］。

通信配置結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 配置結(jié)構(gòu)圖

使用配備電子標(biāo)尺的S7-200 CPU，該電子標(biāo)尺有一個(gè)RS-232端口；PC／PPI電纜將標(biāo)尺上的RS-232端口與S7-200 CPU上的RS-485端口連接；S7-200 CPU使用自由接口與標(biāo)尺通訊；波特率范圍從1 200 b至115.2 kb；可以使用PC／PPI電纜和自由接口通訊功能將S7-200 CPU與很多與RS-232標(biāo)準(zhǔn)兼容的設(shè)備連接。當(dāng)數(shù)據(jù)從RS-232端口傳送至 RS-485端口時(shí)，PC／PPI電纜位于“傳送”模式。當(dāng)電纜空閑或從RS-485端口向RS-232端口傳送數(shù)據(jù)時(shí)，電纜位于“接收”模式。一旦檢測到RS-232傳送線路上的字符時(shí)，電纜立即從“接收”模式轉(zhuǎn)換為“傳送”模式。PC／PPI電纜支持1 200 b至115.2 kb的波特率。使用PC／PPI電纜外殼上的DIP開關(guān)將電纜配置為正確的波特率。波特率和開關(guān)位置見表1。

表1 波特率和開關(guān)位置

當(dāng)RS-232傳送線路位于空閑狀態(tài)時(shí)間達(dá)到定義的電纜周轉(zhuǎn)時(shí)間時(shí)，電纜開關(guān)返回“接收”模式。

如果在使用自由接口通訊的系統(tǒng)中使用PC／PPI電纜，S7-200 CPU中的程序必須在以下情形下能夠識(shí)別周轉(zhuǎn)時(shí)間：

S7-200對(duì)RS-232設(shè)備傳送信息作出應(yīng)答。當(dāng)S7-200從RS-232設(shè)備接收到請求信息時(shí)，S7-200必須延遲應(yīng)答信息的傳送，時(shí)延必須大于或等于電纜的周轉(zhuǎn)時(shí)間。

RS-232設(shè)備對(duì)從S7-200 CPU傳送的信息作出應(yīng)答。當(dāng)S7-200 CPU從RS-232設(shè)備接收應(yīng)答信息后，S7-200必須延遲下一則請求信息的傳送，時(shí)延必須大于或等于電纜的周轉(zhuǎn)時(shí)間。

在上述兩種情形下，延遲均允許PC／PPI電纜有足夠的時(shí)間從“傳送”模式轉(zhuǎn)換為“接收”模式，以便從 RS-485端口向 RS-232端口傳送數(shù)據(jù)。

即一個(gè)通信流程為：上位機(jī)發(fā)請求信號(hào)，S7-200回復(fù)應(yīng)答信號(hào)，延時(shí)。因該通信方式為自由口通信，兩端串口收發(fā)過程數(shù)據(jù)處理全部由技術(shù)人員完成，在適合硬件特性基礎(chǔ)上，通信完全可由技術(shù)人員自定義，最終以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的通信為前提，這也是自由口通信的一大特點(diǎn)與優(yōu)勢，基于該原理完成通信編程設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)時(shí)既要考慮上位機(jī)PC端串口硬件處理能力，又要通過高級(jí)編程語言，完成數(shù)據(jù)可控、可操作、符合配套項(xiàng)目需要的數(shù)據(jù)內(nèi)容。又要考慮通信數(shù)據(jù)量不同導(dǎo)致傳輸時(shí)間的問題影響通信的連續(xù)性。包含下位機(jī)PLC編寫自由口通信用戶程序，上位機(jī)串口通信開發(fā)應(yīng)用程序。程序完成需要反復(fù)調(diào)試，確保正確性和穩(wěn)定性，才能在工程項(xiàng)目使用。

下位機(jī)PLC使用西門子的V4.0 STEP 7 MicroWIN SP9編程軟件，使用一個(gè)初始化子程序；兩個(gè)中斷服務(wù)程序：一個(gè)接收數(shù)據(jù)處理，一個(gè)發(fā)送指定內(nèi)存區(qū)的數(shù)據(jù)。主要流程圖分別如圖2～4所示。

圖2所示初始化子程序僅在PLC上電后程序執(zhí)行的第一個(gè)周期執(zhí)行一次，作用為設(shè)置串口通信波特率為19.2 kb／s［S1］，設(shè)置接收完成后的空閑延時(shí)時(shí)間，設(shè)置與上位機(jī)約定的結(jié)束字符，每次接收的最大字符數(shù)，通信端口號(hào)和中斷啟用。

圖2 串口初始化

圖3 所示接收數(shù)據(jù)處理主要在接收到結(jié)束字符后，對(duì)接收緩沖區(qū)指定地址中的數(shù)據(jù)根據(jù)不同數(shù)據(jù)類型所代表的字符碼進(jìn)行判斷后，分類，轉(zhuǎn)換，異或校驗(yàn)，將校驗(yàn)正確的數(shù)據(jù)分配到指定的寄存器地址中。

圖3 接收中斷

圖4 所示發(fā)送數(shù)據(jù)中斷則主要是隨時(shí)將指定寄存器中的連續(xù)數(shù)據(jù)一次性送到串口緩沖區(qū)，設(shè)置包含發(fā)送起始地址、數(shù)據(jù)長度、效驗(yàn)碼、結(jié)束符等約定信息，并通過串口發(fā)送到上位機(jī)。在PLC中使用半雙工通信，在發(fā)送時(shí)禁止接收，僅在接收到結(jié)束字符并處理完成后返回，才調(diào)用發(fā)送中斷，時(shí)間控制就比較重要；同樣上位機(jī)PC在接收PLC數(shù)據(jù)并處理完成后才向下位機(jī)PLC發(fā)送新的請求信息，避免收發(fā)同時(shí)進(jìn)行，造成通信堵塞中斷。系統(tǒng)正常運(yùn)行后接收與發(fā)送將循環(huán)進(jìn)行。

圖4 發(fā)送中斷

2.2 上位機(jī)程序設(shè)計(jì)

在上位機(jī)PC端，卷板機(jī)需要的數(shù)據(jù)，考慮數(shù)據(jù)量的擴(kuò)展性，PC的RS232串口設(shè)備特性，根據(jù)自由口通信約定，功能分為串口初始化，串口監(jiān)測，數(shù)據(jù)發(fā)送，數(shù)據(jù)接收處理，使用VC6.0軟件平臺(tái)開發(fā)，主要通信流程分別如圖5～7所示。

圖5為串口初始化，使用哪一個(gè)硬件串口，設(shè)置異步通信模式，設(shè)置串口通信波特率，檢測串口反饋信息，設(shè)置收發(fā)緩沖區(qū)，開啟第二線程，避免與windows系統(tǒng)處理時(shí)間沖突。該功能僅執(zhí)行一次。

圖5 串口初始化

圖6 為數(shù)據(jù)發(fā)送功能，無寫操作時(shí)，發(fā)送一幀默認(rèn)準(zhǔn)備好的字節(jié)，一幀字節(jié)數(shù)15個(gè)，字節(jié)數(shù)據(jù)功能與排列規(guī)律與下位機(jī)PLC約定一致。有寫操作時(shí)，將要發(fā)送新的數(shù)據(jù)按照約定格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，排列；有多個(gè)數(shù)據(jù)則排隊(duì)，串口發(fā)送按照堆棧方式進(jìn)行，后進(jìn)先發(fā)。每發(fā)送一幀數(shù)據(jù)后延時(shí)60～120 ms，根據(jù)接收數(shù)據(jù)量的大小調(diào)節(jié)。

圖6 數(shù)據(jù)發(fā)送

圖7 為接收功能，為簡化與穩(wěn)定，初始化時(shí)接收固定數(shù)量的數(shù)據(jù)，根據(jù)結(jié)束符，判斷接收結(jié)束后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)正確則將接收緩沖區(qū)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，分解，送到寄存器中，通過調(diào)用函數(shù)供設(shè)備取用。完成后向線程發(fā)送消息，準(zhǔn)備下一輪數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收工作。

同樣上位機(jī)程序中需要控制串口以半雙工方式工作，接收與發(fā)送不可同時(shí)進(jìn)行。上位機(jī)主動(dòng)發(fā)送指令，下位機(jī)被動(dòng)接收后應(yīng)答，再發(fā)送指定寄存器中的數(shù)據(jù)，上位機(jī)接收數(shù)據(jù)處理。若通信正常則按照該流程循環(huán)進(jìn)行，如圖8所示；若通信失敗，分兩種情況，一是設(shè)定串口不存在或串口損壞，二是PLC不在Run位置或通信電纜沒有連接，則上位機(jī)將報(bào)告通信中斷故障。第一種情況下上位機(jī)停止發(fā)送指令，程序控制每間隔1 000 ms掃描一次串口，直到串口硬件正常，再按第二種情況執(zhí)行；第二種情況下上位機(jī)持續(xù)發(fā)送指令，直到上位機(jī)接收到正確的約定字符。則恢復(fù)通信流程。

圖7 數(shù)據(jù)接收校驗(yàn)

圖8 通信數(shù)據(jù)流

3 通信數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用

卷板機(jī)接收的交互數(shù)據(jù)包含3到7個(gè)浮點(diǎn)數(shù)類型的位移，2到10個(gè)浮點(diǎn)數(shù)類型的壓力，1個(gè)浮點(diǎn)數(shù)類型的溫度數(shù)據(jù)，自動(dòng)控制功能上要求的2到6個(gè)浮點(diǎn)數(shù)類型的位置設(shè)定值，工作狀態(tài)指示，報(bào)警點(diǎn)，DI／DO輸入輸出等開關(guān)量信號(hào)，所有數(shù)據(jù)全部存放到V地址區(qū)。以上數(shù)據(jù)需要從PLC發(fā)送到上位機(jī)進(jìn)行顯示，數(shù)據(jù)以字節(jié)為單位，浮點(diǎn)數(shù)和長整數(shù)占用連續(xù)4個(gè)字節(jié)，整數(shù)占用連續(xù)2個(gè)字節(jié)，8個(gè)開關(guān)量占用一個(gè)字節(jié)，數(shù)據(jù)量大小150個(gè)字節(jié)能夠滿足使用并略有富余，富余供備用，再約定起始字符＠和結(jié)束字符CR，校驗(yàn)字符*，在ASCLL碼中分別對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)64、13、42，一次從下位機(jī)發(fā)送156個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，為節(jié)約數(shù)據(jù)在PLC中的處理時(shí)間，這些數(shù)據(jù)不做轉(zhuǎn)換，在PLC內(nèi)存V地址區(qū)中按照通信約定協(xié)議排列直接送到上位機(jī)，由上位機(jī)將PLC中的數(shù)據(jù)進(jìn)行高低字節(jié)轉(zhuǎn)換，對(duì)浮點(diǎn)數(shù)類型還需將普通二進(jìn)制編碼調(diào)整為浮點(diǎn)數(shù)編碼，進(jìn)行正確顯示。

上位機(jī)送到PLC的數(shù)據(jù)包含地址信息，數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)類型信息（0-無處理，1-置位，2-復(fù)位，3-字節(jié)，4-字，5-雙字），異或效驗(yàn)碼和結(jié)束符（十進(jìn)制數(shù)248），為保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和避免字符值和通信協(xié)議約定的結(jié)束符產(chǎn)生沖突，將數(shù)據(jù)按二進(jìn)制排列，每4個(gè)二進(jìn)制位一組轉(zhuǎn)換為ASCLL碼送到緩沖區(qū)，則數(shù)據(jù)范圍為16進(jìn)制的0～F，32位雙字?jǐn)?shù)據(jù)占用8個(gè)字節(jié)，PLC寄存器地址以16為整數(shù)，占用4個(gè)字節(jié)，操作類型1個(gè)字節(jié)，異或校驗(yàn)結(jié)果1個(gè)字節(jié)，結(jié)束字符1個(gè)字節(jié)。發(fā)送該數(shù)據(jù)的主要功能是向下位機(jī)中執(zhí)行寫數(shù)據(jù)操作。一般情況下，只有在上位機(jī)進(jìn)行參數(shù)設(shè)定時(shí)才會(huì)出現(xiàn)；更多的時(shí)候是上位機(jī)沒有寫操作要求，則發(fā)送操作數(shù)據(jù)類型定義為0，下位機(jī)接收到后不做任何處理，僅按照通信流程向上位機(jī)發(fā)送156個(gè)字節(jié)的顯示數(shù)據(jù)。另外在上位機(jī)發(fā)送后延時(shí)60 ms等待接收，接收完成后再延時(shí)80 ms發(fā)送，該時(shí)間用于上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和保證通信數(shù)據(jù)處理完成，按照該設(shè)計(jì)利用VC＋＋6.0編程軟件，建立MFC動(dòng)態(tài)庫項(xiàng)目，設(shè)置接口調(diào)用函數(shù)，主要是串口打開設(shè)置與初始化函數(shù)：參數(shù)是串口號(hào)，波特率；串口狀態(tài)監(jiān)控函數(shù)：返回當(dāng)前硬件串口狀態(tài)；設(shè)置數(shù)據(jù)長度：設(shè)定接收有效數(shù)據(jù)的長度，當(dāng)前設(shè)定為150；設(shè)置通信收發(fā)時(shí)間函數(shù)：參數(shù)是發(fā)送后延時(shí)時(shí)間，接收后延時(shí)時(shí)間；各類型數(shù)據(jù)讀函數(shù)：參數(shù)是PLC地址值，返回指定類型數(shù)據(jù)值；各類型數(shù)據(jù)寫函數(shù)：參數(shù)是指定的地址和需要寫入的數(shù)據(jù)；串口關(guān)閉函數(shù)：參數(shù)是串口號(hào)，退出系統(tǒng)時(shí)需要調(diào)用。調(diào)試完成后生成動(dòng)態(tài)庫文件，直接在卷板機(jī)控制系統(tǒng)項(xiàng)目中鏈接后使用，應(yīng)用項(xiàng)目中對(duì)動(dòng)態(tài)庫中的其他內(nèi)部私有參數(shù)不能修改，也不能修改通信內(nèi)部程序結(jié)構(gòu)和邏輯，確保通信過程和數(shù)據(jù)不受破壞，具有良好的封裝性。

針對(duì)不同的設(shè)備，小數(shù)據(jù)量時(shí)，可減少發(fā)送字節(jié)數(shù)，使通信周期減小，從而提高數(shù)據(jù)處理時(shí)間和降低延時(shí)時(shí)間，設(shè)備動(dòng)態(tài)和數(shù)據(jù)顯示同步性更好；另外數(shù)據(jù)發(fā)送目前采用單次發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)，對(duì)于自動(dòng)數(shù)控卷板機(jī)來講，需要根據(jù)板材參數(shù)計(jì)算卷板工藝時(shí)生成的各步工藝數(shù)據(jù)，單次發(fā)送耗時(shí)較長，操作體驗(yàn)較差，可增加接口函數(shù)和調(diào)整延時(shí)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)一次發(fā)送多個(gè)數(shù)據(jù)，并修改PLC程序中的接收邏輯與之配套實(shí)現(xiàn)；如對(duì)接收顯示數(shù)據(jù)量有更多要求的，還可以在現(xiàn)有150個(gè)字節(jié)的基礎(chǔ)上繼續(xù)增加，但最多不能超過248個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。在通信功能結(jié)構(gòu)保持不變的情況下，可擴(kuò)展出小數(shù)據(jù)量接收和大數(shù)據(jù)量寫操作的功能。自由口通信針對(duì)西門子S7-200全系列PLC，S7-200 smart全系列PLC都適用，因此凡用以上兩種PLC為控制單元的所有設(shè)備，都可以使用該通信動(dòng)態(tài)庫完成上位機(jī)和下位機(jī)的數(shù)據(jù)交互。

在此基礎(chǔ)上分別開發(fā)完成2XW11S-150X3200全液壓三輥卷板機(jī)控制應(yīng)用程序，與之配套的PLC控制程序。卷板機(jī)實(shí)際需要的數(shù)據(jù)為6個(gè)位移，10個(gè)壓力，1個(gè)溫度，自動(dòng)控制設(shè)定值有4個(gè)浮點(diǎn)數(shù)，共21個(gè)浮點(diǎn)數(shù)；狀態(tài)位6個(gè)字節(jié)，報(bào)警點(diǎn)5個(gè)字節(jié)，I／O點(diǎn)16個(gè)字節(jié)共27個(gè)字節(jié)，電磁閥和I／O點(diǎn)重合，實(shí)際使用了111個(gè)字節(jié)，空閑39個(gè)字節(jié)備用。

數(shù)據(jù)顯示分為浮點(diǎn)數(shù)、整數(shù)、開關(guān)量三種類型顯示，將卷板機(jī)各油缸的壓力、位移、自動(dòng)控制到位數(shù)據(jù)、時(shí)間、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，報(bào)警提示，電磁閥工作狀態(tài)等，按需分類后通過調(diào)用函數(shù)調(diào)用并顯示在操作界面中；對(duì)系統(tǒng)控制參數(shù)，保護(hù)參數(shù)設(shè)置則執(zhí)行一次寫操作函數(shù)調(diào)用，正確送入PLC指定地址和數(shù)據(jù)類型。

微機(jī)CPU為雙核2.1GHz，安裝Windows XP專業(yè)版純凈操作系統(tǒng)，控制軟件運(yùn)行后，操作設(shè)備工作，可目測看到數(shù)據(jù)顯示和設(shè)備動(dòng)作同步，自動(dòng)控制狀態(tài)下設(shè)定工作輥到達(dá)指定位置，工作輥停止移動(dòng)時(shí)界面上的位移數(shù)據(jù)同時(shí)到達(dá)，狀態(tài)指示燈同時(shí)熄滅，實(shí)時(shí)性滿足設(shè)備操控要求。另外測試驗(yàn)證收發(fā)延時(shí)總時(shí)間超過250 ms后，數(shù)據(jù)顯示變化和設(shè)備動(dòng)作，電氣元件通斷聲音之間有明顯滯后現(xiàn)象，說明實(shí)時(shí)性較差，在200 ms時(shí)能基本滿足要求，在160 ms以下沒有明顯差異。若時(shí)間低于100 ms，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有卡頓現(xiàn)象，變化的數(shù)據(jù)在顯示上不連續(xù)，有停頓和跳躍，部分狀態(tài)指示不正確，說明時(shí)間過小影響通信效果，時(shí)間過大影響顯示實(shí)時(shí)性，當(dāng)然不同的PC配置不同延時(shí)時(shí)間會(huì)略有差異。

系統(tǒng)初調(diào)完成后，設(shè)備在出廠調(diào)試使用階段和用戶使用過程中沒有出現(xiàn)任何數(shù)據(jù)顯示方面的問題，連續(xù)跟蹤三個(gè)月使用正常，說明通信功能達(dá)到當(dāng)初設(shè)計(jì)功能要求，系統(tǒng)也穩(wěn)定，在隨后的卷板機(jī)控制系統(tǒng)中開始廣泛使用。既有普通對(duì)稱式三輥卷板機(jī)，液壓式水平下調(diào)試三輥卷板機(jī)，也有四輥卷板機(jī)和各型板材矯平機(jī)，都在使用該通信控制系統(tǒng)，其穩(wěn)定性和適用性已成為湖北鄂重重型機(jī)械有限公司卷板機(jī)和矯平機(jī)控制系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)配置。

4 結(jié)束語

自由口通信功能的開發(fā)，是在卷板機(jī)功能要求的基礎(chǔ)上完成的，和配套的PLC控制組合，能滿足設(shè)備控制與使用中的通信數(shù)據(jù)量要求，數(shù)據(jù)讀寫實(shí)時(shí)性非常好，數(shù)據(jù)顯示沒有滯后，參數(shù)設(shè)置方面的寫操作能夠及時(shí)生效，很好的滿足了操作要求，使用過程中系統(tǒng)穩(wěn)定性經(jīng)過了驗(yàn)證。以動(dòng)態(tài)庫文件形式封裝后提供給工程技術(shù)人員使用，在此基礎(chǔ)上應(yīng)用于各型卷板機(jī)和矯平機(jī)控制系統(tǒng)，都能很好滿足應(yīng)用要求。

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