徐呂平

(杭州杭鋼電氣有限公司,浙江杭州310022)

自動(dòng)化

PLC主從站通信及切換的實(shí)現(xiàn)

徐呂平

(杭州杭鋼電氣有限公司,浙江杭州310022)

以西門子公司S7-200系列小型PLC系統(tǒng)為例，介紹了主從站通訊的設(shè)計(jì)思路及實(shí)現(xiàn)方法。根據(jù)實(shí)際使用的要求，解決了主從站控制權(quán)無(wú)擾動(dòng)切換的問(wèn)題。

PLC系統(tǒng);主從站切換;通訊;接口

1 概述

在企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)裝置系統(tǒng)中，從控制的整體合理性考慮，常常要用到多個(gè)小型PLC系統(tǒng)進(jìn)行分布式控制。而這些小型PLC系統(tǒng)的信息需要集中處理和共享，就需要進(jìn)行主從站之間的通訊。

2 主從站通訊的設(shè)計(jì)思路

這里主從站均采用西門子公司S7-200系列小型PLC系統(tǒng)，相互之間通過(guò)RS485接口進(jìn)行硬件連接，軟件通訊是使用SETP 7-Micro/WIN編程軟件自帶的功能語(yǔ)句，完成主從站之間實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換。SETP 7-Micro/WIN中可以有多種功能語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)主從站通信，這里采用的是NETR/NETW指令向?qū)А?/p>

網(wǎng)絡(luò)讀取（NETR）開(kāi)始一項(xiàng)通訊操作，通過(guò)指定的端口（PORT）并根據(jù)表格（TEB）的定義，從遠(yuǎn)程設(shè)備收集數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)寫(xiě)入（NETW）開(kāi)始一項(xiàng)通訊操作，通過(guò)指定的端口（PORT）同時(shí)根據(jù)表格（TEB）的定義，從遠(yuǎn)程設(shè)備寫(xiě)入數(shù)據(jù)。

3 主從站通訊的實(shí)現(xiàn)

主從站通訊采用如圖1所示通訊結(jié)構(gòu)。其中，主從站各配置一個(gè)TD400作為人機(jī)交互界面（HMI）。主站分別發(fā)送讀取、寫(xiě)入指令至從站。在主站開(kāi)辟存儲(chǔ)空間VB100及后續(xù)若干存儲(chǔ)空間用以存儲(chǔ)從從站讀取的當(dāng)前控制狀態(tài)；存儲(chǔ)空間VB200及后續(xù)若干存儲(chǔ)空間存放待寫(xiě)入從站的控制指令。這些控制指令可以是數(shù)字量，如在控制臺(tái)上操作后的輸入輸出信號(hào)，亦可是在TD400上操作后的模擬量信號(hào)。為了方便對(duì)應(yīng)，在從站上開(kāi)辟同樣的存儲(chǔ)位置，存放發(fā)送的數(shù)據(jù)。從站根據(jù)不斷從主站得來(lái)的指令信息，執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作；同時(shí)不斷將當(dāng)前控制狀態(tài)存放在指定區(qū)域VB100及后續(xù)若干區(qū)間等待主站讀取。主站對(duì)從站的讀和寫(xiě)操作，采用分時(shí)控制模式，每完成一次讀或者寫(xiě)操作相應(yīng)的控制字SMB 30（130）：00001001最后一位會(huì)由0變?yōu)?再變?yōu)?。

S7-200 CPU的串行通信接口可以用于自由程序控制，此操作模式為自由控制模式?？梢圆捎肞LC中NETR/NETW指令在PLC中編輯程序?qū)崿F(xiàn)讀取及發(fā)送數(shù)據(jù)，也可以采用PLC中自帶的通訊向?qū)渲?，然后只需要在主站PLC中添加一個(gè)表示狀態(tài)和錯(cuò)誤的指令即可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通訊。其中采用指令自己編輯，可以在監(jiān)控畫(huà)面實(shí)時(shí)修改，調(diào)試方便簡(jiǎn)潔，但編輯較復(fù)雜。指令編輯統(tǒng)一規(guī)劃主從站指令區(qū)域，編寫(xiě)靈活。采用向?qū)渲脛t方便，但不能實(shí)時(shí)修改存儲(chǔ)

空間，并且需要增加語(yǔ)句時(shí)必須重新配置等。這里采用的是指令編寫(xiě)，方便于后續(xù)監(jiān)控調(diào)試。其在CPU中存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖1主從站通訊圖

圖2主站中用于通訊的內(nèi)存分配

VB100-VB107用于存儲(chǔ)從從站讀取的當(dāng)前狀態(tài)的存儲(chǔ)區(qū)：VB100存放控制字用于程序調(diào)試中常作為判斷通信成功與否的依據(jù)；VB101用于指示從站的地址，站地址為2；VB102為指針指向，指向主站的存儲(chǔ)區(qū)；VB103為數(shù)據(jù)區(qū)；VB104為“在”狀態(tài)；VB105表明主站從從站讀取數(shù)據(jù)的地址；VB106存入需要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度；VB107為狀態(tài)讀?。籚B108到后面若干字節(jié)存放需要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)。

VB200-VB209為主站中用于向從站寫(xiě)入控制指令的存儲(chǔ)區(qū)：VB200存放控制字用于寫(xiě)入指令的狀態(tài)調(diào)試判斷；VB201指示遠(yuǎn)程站地址，從站地址為2；VB202為指針指向；VB203為數(shù)據(jù)區(qū)；VB204為“在”狀態(tài)；VB205指示寫(xiě)入從站的存儲(chǔ)位置；VB206指示主站寫(xiě)入從站的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度；VB207控制寫(xiě)入狀態(tài)；VB208至后若干字節(jié)存放需要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)。

主從站PLC之間采用自由端口通訊，通訊電纜采用RS485雙絞屏蔽電纜。此電纜簡(jiǎn)單易制作，這里根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際所需長(zhǎng)度自己制作。由于通訊的數(shù)據(jù)中模擬量主要為變化相對(duì)平緩的工藝參數(shù)，可以將波特率設(shè)置為較小的9.6 kbps，這樣系統(tǒng)具有較好的通訊穩(wěn)定性。通訊參數(shù)為無(wú)校驗(yàn)、8位數(shù)據(jù)、自由口模式，端口0（1），對(duì)應(yīng)的控制字SMB 30（130）：00001001。

在主從站模式控制中，主站具有獨(dú)立控制特性，從站只是對(duì)數(shù)據(jù)采集、分析、處理，將處理狀態(tài)裝載入寄存器，待主站提取。

4 主從站之間的切換

根據(jù)特定系統(tǒng)操作的要求，操作人員需要主從站分別享有對(duì)系統(tǒng)控制權(quán)，以滿足不同時(shí)間、地點(diǎn)的及時(shí)控制。因此必然存在一個(gè)主從站控制權(quán)切換時(shí)數(shù)據(jù)、狀態(tài)的傳遞問(wèn)題，即控制的切換擾動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)切換無(wú)擾動(dòng)，考慮到主站I/O點(diǎn)位的一些空余位置，例如設(shè)置一個(gè)輸入數(shù)字量I0.0為主從站控制權(quán)的分配。靈活的處理了主從站的轉(zhuǎn)換問(wèn)題，并同時(shí)始終保持主從站的明確分工與定位。在切換時(shí)，需要使用的數(shù)據(jù)及狀態(tài)存放在特定寄存器，使主從站同時(shí)享有。實(shí)現(xiàn)主從站控制靈活化、穩(wěn)定可靠。

5 結(jié)語(yǔ)

在完成控制系統(tǒng)任務(wù)的設(shè)計(jì)工作中，了解被控系統(tǒng)特性是基礎(chǔ)，只有清楚了解了系統(tǒng)特性、對(duì)象特點(diǎn)以后，構(gòu)造的控制系統(tǒng)框架才能是有用和合理的。根據(jù)系統(tǒng)需要完成的系統(tǒng)框架，需要給出一個(gè)適合特定工藝及操作要求的通信網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)出基于自由通信網(wǎng)絡(luò)PPI協(xié)議的PLC主從站控制系統(tǒng)。

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Realization of Communication and Switching between PLC Master and Slave Stations

XU Lvping
(The Electrics Co.,Ltd.of Hangzhou Iron and Steel Group,Hangzhou,Zhejiang 310022,China)

The design concept and implementation method of communication between master and slave stations are introduced taking the small PLC system of Siemens S7-200 series as an example.Undisturbed switching of control of the master and slave stations was achieved according to practical needs.

PLC system;switching between master and slave stations;communication; interface

TN919

B

1006-6764（2014）05-0074-03

2014-01-15

徐呂平（1967-），男，1990年7月畢業(yè)于華東冶金學(xué)院工業(yè)電氣自動(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)從事電氣專業(yè)技術(shù)及管理工作。