基于PLC的自動(dòng)智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的通訊解析

1 自動(dòng)智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)是集機(jī)、電、微機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)為一體的產(chǎn)品。使用智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的目的是能高效率地利用存儲(chǔ)空間提高保管使用率且存放安全。可編程控制器plc以其可靠性、靈活性、適應(yīng)工廠(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)控制等諸多優(yōu)點(diǎn)在自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)控制系統(tǒng)中得到了充分體現(xiàn)。plc能對(duì)上位機(jī)傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷完成數(shù)據(jù)采集、邏輯運(yùn)算輸入輸出控制等功能，然后把指令發(fā)給變頻器控制電機(jī)操作完成動(dòng)作。

2 自動(dòng)智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)組成

本例智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)人機(jī)界面采用觸摸屏，對(duì)電機(jī)的控制采用變頻器，控制系統(tǒng)主控單元采用siemens s7-200　plc。智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中plc的輸入設(shè)備有按鈕、行程開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)，輸出設(shè)備有繼電器、接觸器。因智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的輸入量太多，本項(xiàng)目采用了兩個(gè)plc數(shù)字量擴(kuò)展模塊em221，如圖1所示。

圖1 em221擴(kuò)展智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的外接輸入圖

3 plc與外部設(shè)備的通信協(xié)議

西門(mén)子s7- 200系列的plc可以在四種通信模式下工作：ppi模式、mpi模式、profibus - dp模式和自由口通信模式。

ppi協(xié)議用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口, 是一個(gè)主/從協(xié)議。ppi方式用于與西門(mén)子公司的plc編程器或其它產(chǎn)品通信其通信協(xié)議是不公開(kāi)的。

mpi協(xié)議適用于多點(diǎn)接口, 可以是主/主協(xié)議或主/從協(xié)議。

profibus-dp是西門(mén)子支持的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。這種方式使得plc可通過(guò)profibus的dp通信接口接入現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)從而擴(kuò)大plc的使用范圍。

自由口(freeport)通信模式是對(duì)用戶(hù)完全開(kāi)放的。自由口通信模式是由用戶(hù)程序來(lái)控制cpu的串口通信。它是s7-200系列plc一個(gè)很有特色的功能。

本項(xiàng)目選用的s7200-226有兩個(gè)通信口，一個(gè)通過(guò)em277采用mpi協(xié)議與觸摸屏通信，一個(gè)采用自由口通信與變頻器通信。在軟件編寫(xiě)時(shí)，采用使用ppi協(xié)議pc/ppi電纜與pc通信。

3.1 使用ppi協(xié)議的plc編程電纜

本例智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的plc程序在pc(個(gè)人計(jì)算機(jī))上使用西門(mén)子的step7-micro/win32軟件編寫(xiě)，step7-micro/win32是用于s7-200系列plc的開(kāi)發(fā)工具，它使用pc機(jī)上的com口通過(guò)一條pc/ppi編程電纜連到plc的編程口上。雖然pc機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)串口為rs232，但西門(mén)子公司提供的pc/ppi電纜帶有rs232/rs485電平轉(zhuǎn)換器因此在不增加任何硬件的情況下可以很方便地將plc和pc機(jī)互聯(lián)。運(yùn)行軟件step7-micro/win32的pc(個(gè)人計(jì)算機(jī))可以認(rèn)為是一個(gè)ppi主站。

3.1.1 pc/ppi電纜的連接

將pc/ppi電纜有“pc”的rs-232端連接到計(jì)算機(jī)的rs-232通信接口，標(biāo)有“ppi”的rs-485端連接到cpu模塊的通信口，擰緊兩邊螺絲即可。

pc/ppi電纜上的dip開(kāi)關(guān)選擇的波特率應(yīng)與編程軟件中設(shè)置的波特率一致。初學(xué)者可選通信速率的默認(rèn)值9600bps。4號(hào)開(kāi)關(guān)為1，選擇10位模式，4號(hào)開(kāi)關(guān)為0是11位模式，5號(hào)開(kāi)關(guān)為0，選擇rs-232口設(shè)置為數(shù)據(jù)通信設(shè)備(dce)模式，5號(hào)開(kāi)關(guān)為1，選擇rs-232口設(shè)置為數(shù)據(jù)終端設(shè)備(dte)模式。未用調(diào)制解調(diào)器時(shí)4號(hào)開(kāi)關(guān)和5號(hào)開(kāi)關(guān)均應(yīng)設(shè)為0。

3.1.2 pc/ppi電纜通信設(shè)置

step7--micro/win 32的指令樹(shù)中單擊“通信”圖標(biāo)，或從菜單中選擇“檢視→通信”選項(xiàng)，將出現(xiàn)通信設(shè)置對(duì)話(huà)框，“→”表示菜單的上下層關(guān)系。在對(duì)話(huà)框中雙擊pc/ppi電纜的圖標(biāo)，將出現(xiàn)pc/pg接口屬性的對(duì)話(huà)框。單擊其中的“屬性(properties)”按扭，出現(xiàn)pc/ppi電纜屬性對(duì)話(huà)框。初學(xué)者可以使用默認(rèn)的通信參數(shù)，在pc/ppi性能設(shè)置窗口中按“default(默認(rèn))”按扭可獲得默認(rèn)的參數(shù)。

3.2 plc與變頻器間的自由口通信模式

在工業(yè)控制中，交流電機(jī)的拖動(dòng)越來(lái)越多的由變頻器完成，傳統(tǒng)的變頻拖動(dòng)控制采用開(kāi)關(guān)量和模擬量信號(hào)對(duì)變頻器進(jìn)行控制，信號(hào)易受干擾，出現(xiàn)通信錯(cuò)誤。本項(xiàng)目采用plc對(duì)變頻器控制，減小了系統(tǒng)布線(xiàn)，避免現(xiàn)場(chǎng)可能的各種電磁干擾對(duì)控制設(shè)備的影響，有效地提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。

在本項(xiàng)目中，plc與變頻器間的通信采用基于uss的自由口通信模式。

3.2.1通信口初始化

在進(jìn)行通信之前, 必須先對(duì)通信口初始化。s7-200系列plc主要是通過(guò)對(duì)相關(guān)的特殊寄存器smb30(smb130)及其它特殊寄存器進(jìn)行設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)的,

可通過(guò)smb30(通訊口0)允許自由口模式，但只有在cpu處于run模式時(shí)自由口模式才能允許。當(dāng)cpu處于stop模式時(shí)，自由口通訊停止，通訊口轉(zhuǎn)換成正常的ppi協(xié)議操作。