PLC與溫度儀表通信方案淺析

汽車廠涂裝車間內(nèi)的設(shè)備主要分為機(jī)械化輸送設(shè)備和涂裝工藝設(shè)備兩大類。機(jī)械化輸送設(shè)備的控制以開關(guān)邏輯控制為主，通過PLC(可編程邏輯控制器)進(jìn)行控制。涂裝工藝設(shè)備包括前處理、電泳和烘干爐等設(shè)備，這些設(shè)備的運(yùn)行溫度對汽車涂裝質(zhì)量起著關(guān)鍵的作用，溫度的控制往往通過智能溫控儀表進(jìn)行。如何將PLC系統(tǒng)與儀表溫控系統(tǒng)簡單經(jīng)濟(jì)地融合起來，是汽車涂裝生產(chǎn)線監(jiān)控必須解決的問題。本文對解決這一問題的一種方案進(jìn)行了分析。

方案簡介

該系統(tǒng)接線如圖1所示。三菱PLC(Q00CPU)與山武溫度儀表SDC25TC的連接，中間通過了三菱的串口通信模塊QJ71C24N以及通信控制器CMC15G。通信控制器CMC15G共提供4個通道與外部設(shè)備連接：其中通道1，9針D型連接器，連接RS232串口設(shè)備;通道2，連接RS485五線制串口設(shè)備;通道3、通道4，RS485三線制，主要用于連接山武溫度儀表，每個通道可以連接31臺SDC儀表。在本案例中通信控制器CMC15G的通道2以RS485五線制與三菱的串口通信模塊QJ71C24N連接，通信控制器CMC15G通道4以三線制與多臺山武的溫度儀表SDC25TC連接，采用RS485 1 : N的串行通信方式。RS-485采用半雙工工作方式，支持多點(diǎn)數(shù)據(jù)通信。RS-485采用半雙工工作方式，任何時候只能有一點(diǎn)處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路需由使能信號加以控制。

通信協(xié)議的不同

三菱的串口通信模塊QJ71C24N支持3種通信格式：

1.MELSEC通信協(xié)議(MC協(xié)議)

MC協(xié)議是三菱的專用通信協(xié)議，根據(jù)MELSEC協(xié)議傳送和接收數(shù)據(jù)的任何外部設(shè)備都可以使用MC協(xié)議與PLC CPU進(jìn)行通信。使用此項協(xié)議外部設(shè)備可以通過Q系列串口通信模塊QJ71C24N讀寫PLC CPU的軟元件數(shù)據(jù)，采用的方式是溫度儀表發(fā)出符合三菱專用通信協(xié)議格式的報文，因此可以直接對PLC中的軟元件執(zhí)行讀寫。比如設(shè)計人員設(shè)計時，第1個溫度儀表的溫度數(shù)值是寫入D10的，那么該溫度儀表在發(fā)送報文時，會直接將數(shù)值寫入D10中，所以在順控程序中，不必編寫相應(yīng)的通信程序。

2.無協(xié)議

無協(xié)議即通信雙方可以自行決定通信協(xié)議的格式，使用QJ71C24N的緩沖存儲區(qū)中的接收和發(fā)送專用區(qū)域。緩存地址：A2H(對應(yīng)通道1)、142H(對應(yīng)通道2)設(shè)定的是發(fā)送區(qū)域的起始位置，A3H(對應(yīng)通道1)、143H(對應(yīng)通道2)設(shè)定的是發(fā)送的數(shù)據(jù)長度。緩存地址：A6H(對應(yīng)通道1)、146H(對應(yīng)通道2)設(shè)定的是接收區(qū)域的起始位置，A7H(對應(yīng)通道1)、147H(對應(yīng)通道2)設(shè)定的是接受數(shù)據(jù)的長度。QJ71C24模塊以無順序協(xié)議的方式跟溫控模塊進(jìn)行通信，溫度信號可以用專用指令，通過順控程序從緩沖存儲器讀進(jìn)來。如果使用上述的GX Configurator-SC軟件，那么相應(yīng)的程序不需要了，可以直接在設(shè)定軟件中設(shè)定。

3.雙向通信協(xié)議

雙向通信協(xié)議是全雙工通信時用的，而山武溫度儀表的專用通信協(xié)議為CPL(Controller Peripheral link)，也可以使用Modbus通信協(xié)議。采用CPL通信協(xié)議時，通信步驟如下：主站給希望通信的從站發(fā)送命令電文;從站接受命令電文，根據(jù)電文內(nèi)容進(jìn)行讀出或?qū)懭氤鰜?從站把對應(yīng)于處理內(nèi)容的電文作為應(yīng)答電文發(fā)送;主站接收應(yīng)答電文。

通信參數(shù)的設(shè)置

1.串行通信模塊傳輸協(xié)議設(shè)置

通過GX-Developer設(shè)置串行通信模塊與外部設(shè)備進(jìn)行通信的傳輸規(guī)格及通信協(xié)議。在智能模塊開關(guān)設(shè)置窗口中設(shè)置該模塊開關(guān)1～開關(guān)5的值。

開關(guān)1高8位用來設(shè)置通道1的通信速率，本系統(tǒng)采用的通信速率為9600bit/s。

開關(guān)1低8位用來設(shè)置通道1的傳輸規(guī)格，其內(nèi)容包括：數(shù)據(jù)為8位，停止位為1位，無校驗位，奇校驗，整個命令不加校驗和，運(yùn)行時允許寫入，允許改變設(shè)定。故開關(guān)1的值設(shè)置為05C2。

開關(guān)2為通道1的通信協(xié)議設(shè)置。本系統(tǒng)通信采用MELSEC通信協(xié)議格式1進(jìn)行。故開關(guān)2值設(shè)置為0001。

開關(guān)3、開關(guān)4為通道2的設(shè)置參數(shù)用，本系統(tǒng)未用。

開關(guān)5為站號設(shè)置，系統(tǒng)默認(rèn)的站號即PLC的地址為0。此數(shù)字指定哪一個外部設(shè)備將與Q系列C24進(jìn)行通信，外部設(shè)備和PLC CPU的系統(tǒng)構(gòu)成為1:1時，設(shè)定站號為0，采用全雙工的通信模式。

2.山武溫度儀表的通信參數(shù)設(shè)置

山武溫度儀表的通信參數(shù)設(shè)置通過儀表鍵盤對儀表進(jìn)行，設(shè)置的通信參數(shù)如下：

(1)C64(儀表采用的通信協(xié)議)設(shè)置為0，代表為采用山武溫度儀表的專用通信協(xié)議CPL。

(2)C65(儀表地址)設(shè)置通信網(wǎng)絡(luò)中儀表的地址，可以設(shè)置為1～31。

(3)C66(通信速率)可選擇38400bit/s等，采用半雙工的通信模式。

(4)C67(數(shù)據(jù)長度)為8位。

(5)C68(數(shù)據(jù)格式)為奇校驗。

(6)C69(數(shù)據(jù)格式—停止位)為1位。

(7)C70(通信最小應(yīng)答時間)為3ms。

3.通信控制器CMC15G的組態(tài)

通信控制器CMC15G支持多臺山武公司的數(shù)字指示調(diào)節(jié)器與串行通信模塊之間的通信，并可實現(xiàn)這兩種不同通信協(xié)議的設(shè)備進(jìn)行通信，無需編程。每個設(shè)定項目通過組態(tài)軟件AP編輯器進(jìn)行。

我們首先對通信控制器CMC15G的通信進(jìn)行組態(tài)，指定連接到通信控制器各通道的設(shè)備的種類及其通信的傳輸規(guī)格。在本案例中，通道2以RS485五線制連接的是三菱的串口通信模塊QJ71C24N，通道4以RS485三線制連接的是山武的溫控儀表SDC25TC，如圖2所示。

然后對通信控制器CMC15G的GATEWAY進(jìn)行設(shè)置，確定通信控制器CMC15G各端口的通信功能。在該智能儀表的RAM寄存器中，從地址09101開始的7個寄存器存儲了7組參數(shù)：PV(測量值)、SP(目標(biāo)值)、LSP group(本機(jī)設(shè)定值組數(shù))、PID group(PID組數(shù))、MV(操作量)、HEAT MV(加熱操作量)和COOL MV(冷卻操作量)。在圖3所示的案例中，1#端口的通信功能是將存儲在1#儀表RAM寄存器中的這7組參數(shù)讀到PLC的數(shù)據(jù)寄存器D0002720～D0002726中來;6#端口的通信功能是將PLC的數(shù)據(jù)寄存器D0002700、D0002701中的數(shù)據(jù)寫到1#儀表的寄存器09102(SP)、09103(LSP group)中。而寄存器09102、09103中存儲的是設(shè)定值與LSP組數(shù)選擇，也就是改變了該儀表的設(shè)定值。圖3中的表達(dá)式4：2：09101是指通過CMC15G的第4通道與地址為2的SDC儀表的09101寄存器進(jìn)行通信;2：0：D0002730是指通過CMC15G的第2通道與PLC的D0002730寄存器進(jìn)行通信。

結(jié)語

綜上所述，通過通信控制器CMC15G實現(xiàn)了三菱PLC與山武溫度儀表之間的通信，使得工藝過程參數(shù)可采集到PLC中并通過上位機(jī)或HMI顯示出來;同時通過上位機(jī)或HMI也可改變數(shù)據(jù)寄存器D中的值，進(jìn)而可以遠(yuǎn)程改變儀表的設(shè)定值。這一功能在汽車涂裝生產(chǎn)線的中央監(jiān)控中具有重要的工程實踐意義。