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控制系統(tǒng)

臺(tái)達(dá)PLC串行通訊應(yīng)用原理(二)

星之球激光 來(lái)源:工控網(wǎng)2013-03-14 我要評(píng)論(0 )   

3 臺(tái)達(dá)PLC的串行通訊功能 臺(tái)達(dá)DVP系列PLC各型主機(jī)均內(nèi)建2個(gè)通訊口的標(biāo)準(zhǔn)配置,即一個(gè)RS232和一個(gè)RS485通訊口,其RS232口主要用于上下載程序或作為與上位機(jī)、觸摸屏通訊...

3 臺(tái)達(dá)PLC的串行通訊功能

  臺(tái)達(dá)DVP系列PLC各型主機(jī)均內(nèi)建2個(gè)通訊口的標(biāo)準(zhǔn)配置,即一個(gè)RS232和一個(gè)RS485通訊口,其RS232口主要用于上下載程序或作為與上位機(jī)、觸摸屏通訊,而RS485口主要用于組建485網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)通訊控制。尤其值得一提的是EH機(jī)型可通過(guò)通訊功能卡擴(kuò)充一個(gè)RS232或RS485通訊口,使得在組建多重通訊網(wǎng)絡(luò)更加方便。

  相對(duì)于通訊口的硬件配置,臺(tái)達(dá)PLC在軟件指令上對(duì)通訊的支持也是相當(dāng)豐富和便利,主要通過(guò)以下三種方式完成485通訊功能:

  3.1自由通訊方式

  該方式通過(guò)串行數(shù)據(jù)傳輸指令RS來(lái)完成主站與從站之間的數(shù)據(jù)交換,可以實(shí)現(xiàn)無(wú)協(xié)議的自由通訊。許多接口設(shè)備如變頻器、儀表等…若配備RS-485串行通訊,且該設(shè)備之通訊格式也有公開即可由PLC使用者以RS指令設(shè)計(jì)程序來(lái)傳輸PLC與接口設(shè)備之間數(shù)據(jù)。

  3.2MODBUS通訊方式(GB/Z 19582)

  MODBUS協(xié)議是目前國(guó)際上公開的標(biāo)準(zhǔn)串行通迅協(xié)議,也是中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化指導(dǎo)性技術(shù)文件GB/Z 19582:基于Modbus協(xié)議的工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)規(guī)范。臺(tái)達(dá)PLC通訊符合MODBUS協(xié)議,并且臺(tái)達(dá)其它產(chǎn)品如變頻器、溫控儀、司服控制器等485通訊均符合MODBUS協(xié)議,對(duì)于符合MODBUS之通訊格式的產(chǎn)品,臺(tái)達(dá)PLC提供了更加便利的通訊指令MODRD 、MODWR、MODRW來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫,程序編寫中不需關(guān)注傳送的字符,校驗(yàn)碼的轉(zhuǎn)換等等,只需要確定通訊地址及寫入讀出的數(shù)據(jù)即可,不過(guò)在多指令讀寫時(shí)需要考慮通訊時(shí)序問(wèn)題,避免通訊沖突。

  3.3臺(tái)達(dá)PLC最有特色的通訊命令EASY LINK

  基于MODBUS通訊協(xié)議,臺(tái)達(dá)EP/EH系列PLC機(jī)型提供了更為方便快捷的通訊方式——EASYLINK。EASY LINK通訊是臺(tái)達(dá)PLC最有特色的通訊命令,可以提供主站與32個(gè)從站通訊,每個(gè)從站讀寫各100項(xiàng)數(shù)據(jù)的能力,且不需要復(fù)雜編程即可高速快捷的完成通訊控制,節(jié)省大量的編程時(shí)間。

  綜合比較上述三種通訊方式,自由通訊方式的編程最為復(fù)雜,但它可以與非MODBUS協(xié)議的設(shè)備通訊,設(shè)備選擇自由靈活不受限制;MODBUS通訊方式的編程則簡(jiǎn)單的多,且也具有一定的編程靈活性,如可優(yōu)先與某個(gè)從站通訊;而EASY LINK通訊方式是針對(duì)符合MODBUS協(xié)議互連設(shè)備最簡(jiǎn)單的通訊方式,幾乎不需要編程即可完成,不需要考慮半雙工通訊方式中通訊時(shí)序問(wèn)題,只需要指定讀出寫入數(shù)據(jù)的寄存器和數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù),啟動(dòng)LINK連接即可完成設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通訊。因此對(duì)于符合MODBUS協(xié)議的設(shè)備建議采用LINK通訊方式。

  3.4串行通訊工程要點(diǎn)問(wèn)題

  在工業(yè)自動(dòng)化控制中,有許多數(shù)據(jù)信號(hào)需要采集、處理,特別對(duì)于遠(yuǎn)距離的設(shè)備,一般的傳感器電壓訊號(hào)如果傳輸距離過(guò)遠(yuǎn)的話,會(huì)造成訊號(hào)的衰減,如此一來(lái),將得不到正確的結(jié)果,因此,采用傳感器訊號(hào)就地處理,而數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)數(shù)字通訊方式能夠有效的解決這一問(wèn)題,保證數(shù)據(jù)的正確性與準(zhǔn)確性;但通訊同樣也會(huì)受到外界的干擾,使得通訊質(zhì)量下降,甚至根本無(wú)法建立通訊。要保證通訊正常,在組建通訊網(wǎng)絡(luò)時(shí)應(yīng)該注意以下幾點(diǎn):

 ?。?)保證通訊協(xié)議一致,所有聯(lián)機(jī)之從站接口設(shè)備波特率及通訊格式需與主站相同,合理分配各從站的站地址,避免地址沖突。

  (2)合理布線,減少外界干擾對(duì)通訊的影響。走線走得好,可以很大程度減少干擾的影響,提高通訊的可靠性,走線應(yīng)遵循兩個(gè)原則:遠(yuǎn)離電源線,變頻器等干擾源;當(dāng)網(wǎng)線不能與電源線等干擾源避開時(shí)應(yīng)與電源線垂直,不能平行,并采用質(zhì)量高的雙絞線走線

 ?。?)通訊速率的選擇,一般來(lái)說(shuō)提高通訊波特率能夠提高通訊效率,但并非一味的提高就肯定好,傳輸速率的提高同時(shí)加大了傳輸錯(cuò)碼率,使傳輸質(zhì)量下降,特別是在工業(yè)控制場(chǎng)合外界干擾比較大的情況下,有時(shí)適當(dāng)降低傳輸速率會(huì)得到更好的傳輸效率。

    (4)正確編制通訊程序。PLC通訊程序的編制在實(shí)現(xiàn)串行通訊中也是非常關(guān)鍵的一步,一個(gè)合理的通訊程序能夠提高通訊效率,而不完善的通訊程序則會(huì)導(dǎo)致通訊效率下降,甚至通訊失敗,使PLC出現(xiàn)運(yùn)行錯(cuò)誤。由于RS485通訊采用半雙工的工作模式,因此通訊程序的編寫主要是對(duì)通訊指令的分時(shí)處理程序,在此用以下兩個(gè)通訊程序來(lái)描述如何合理編制PLC通訊程序,程序主要是PLC通過(guò)485通訊方式讀寫三臺(tái)變頻器的頻率,均實(shí)際測(cè)試運(yùn)行過(guò):

  3.5 臺(tái)達(dá)PLC通訊程序要點(diǎn)

 ?。?)“固定時(shí)序通訊程序”是臺(tái)達(dá)PLC通訊技術(shù)工程處理通訊常用方法,利用固定計(jì)時(shí)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)分時(shí)通訊,這樣的寫法比較容易造成通訊時(shí)序上的問(wèn)題。Modbus 通訊規(guī)格是采用主/從模式,也就是主站發(fā)通訊命令給從站,從站收到之后再回應(yīng)主站,這一收一回才算完成一個(gè)完整的通訊資料交換,該程序有使用到M1127來(lái)判斷,但是決定下一個(gè)通訊指令是否運(yùn)行的接點(diǎn)開關(guān)卻不是由通訊旗標(biāo)來(lái)決定,而是由100ms 的 timer來(lái)決定,這樣很容易有問(wèn)題生成,因?yàn)橥ㄓ嵉恼麄€(gè)時(shí)間包含通訊資料在線上傳輸?shù)臅r(shí)間加上通訊資料在主/從站處理的時(shí)間,若這時(shí)間超過(guò)100ms,那就很容易造成從站回傳,而主站送資料出去,造成資料在線上碰撞,因而影響傳輸?shù)恼_性,如果把timer時(shí)間延長(zhǎng),還是會(huì)碰到有問(wèn)題,因?yàn)檫@種寫法,通訊旗標(biāo)的動(dòng)作與決定傳送的旗標(biāo)本身并未同步,因而會(huì)有時(shí)間差,造成資料不正確。該程序在EH機(jī)型上測(cè)試,發(fā)現(xiàn)通訊速度比較慢,且讀回來(lái)的數(shù)據(jù)有時(shí)會(huì)發(fā)生交叉的現(xiàn)象,即從站2的頻率讀到從站4的寄存器上,錯(cuò)誤讀寫的情況可見(jiàn)圖一。使用這種編程方法在通訊正常時(shí)沒(méi)有問(wèn)題,一旦當(dāng)通訊數(shù)據(jù)錯(cuò)亂時(shí),就會(huì)造成數(shù)據(jù)傳送錯(cuò)誤,嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致PLC死機(jī),參見(jiàn)圖1。

  

  圖1 錯(cuò)誤讀寫,紅圈部分信道D200數(shù)據(jù)變?yōu)镵3000,應(yīng)該是K1000

  (2)“通訊旗標(biāo)方式程序”是調(diào)整后的程序,可以比較一下,其主要區(qū)別在于Modbus Read/Write 指令在程序使用上搭配M1127, M1129, M1140, M1141 來(lái)判斷,由這幾個(gè)旗標(biāo)的狀態(tài)來(lái)決定下一個(gè)通訊指令的運(yùn)行時(shí)間,能夠很好的處理串行通訊的時(shí)序問(wèn)題,保證通訊的可靠及效率,正常通訊監(jiān)控畫面如圖二。在用固定時(shí)序通訊中,即使通訊正常完成,那末也要等到100MS以后做下一個(gè)通訊,比如寫指令通訊完成耗時(shí)20MS,則需要等待80MS,降低了通訊效率,而采用通訊旗標(biāo)會(huì)在通訊完成或出現(xiàn)錯(cuò)誤的情況下轉(zhuǎn)入執(zhí)行下一個(gè)通訊指令,有效利用了時(shí)間,參見(jiàn)圖2。

  

  圖2 正常通訊監(jiān)控畫面

4 臺(tái)達(dá)PLC與松下變頻器通訊案例

  采用臺(tái)達(dá)ES系列PLC,用通訊方式來(lái)改變松下VF0C系列變頻器的設(shè)定頻率,PLC端使用485口,無(wú)協(xié)議方式來(lái)模擬VF0C變頻器的通訊協(xié)議。

    4.1通訊協(xié)議

  VF0C系列變頻器留有485通訊口,并提供內(nèi)部通訊協(xié)議如下:

  寫:% [站號(hào)] #WD [功能號(hào)] [起始地址] [結(jié)束地址] [數(shù)據(jù)] [BCC] \CR

  讀:% [站號(hào)] #RD [功能號(hào)] [起始地址] [結(jié)束地址] [BCC] \CR

  如果寫正確,返回:%01$WD BCC\CR

  如果讀正確,返回:%01$RD [數(shù)據(jù)] BCC\CR

  分別規(guī)定了字節(jié)數(shù),在以下表格以寫數(shù)據(jù)為例做詳細(xì)說(shuō)明:

  在松下VF0C系列變頻器中,站號(hào)默認(rèn)為01,通訊格式為9600、N、8、1,通訊方式是ASCII方式,數(shù)據(jù)為十六進(jìn)制,存儲(chǔ)模式為8位模式。設(shè)定頻率的地址是DT237,而讀設(shè)定頻率的地址為DT133,而且在DT237和DT133的數(shù)據(jù)都是以0.01Hz為單位的。下面以寫頻率為例,來(lái)做詳細(xì)說(shuō)明。

  4.2實(shí)例說(shuō)明

  假設(shè)要寫入的頻率是43.5Hz,那么需要寫入的數(shù)值應(yīng)為10FE(4350),變頻器的存儲(chǔ)模式為8位模式,應(yīng)從低位開始寫入,那么應(yīng)該先寫FE后寫10。校驗(yàn)碼是把從起始碼到數(shù)據(jù)碼所有的字節(jié)進(jìn)行異或所得。

  XOR:%01#WDD0023700237FE10=52(HEX)

  那么得出以下所有通訊格式碼:

  %01#WDD0023700237FE1052\CR

  通訊方式是ASCII方式,數(shù)據(jù)是十六進(jìn)制格式,把這些格式碼按正確的次序發(fā)出,就可以把數(shù)據(jù)43.5HZ寫入到變頻器設(shè)定頻率DT237中。

  4.3 梯形圖設(shè)計(jì)

  在PLC中,無(wú)協(xié)議通訊也是從低位開始發(fā)送數(shù)據(jù)的,可選用8位模式和16位模式傳送,不同就在于發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器中的8位數(shù)據(jù)還是16位數(shù)據(jù),在這里以16位模式做說(shuō)明。梯形圖如下:把格式碼數(shù)據(jù)253031235744443030323337303032333745463130520D按照從低位到高位的順序依次存入到D0~D11中去,占用12個(gè)連續(xù)的數(shù)據(jù)寄存器,就是說(shuō)有24個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。設(shè)定通訊參數(shù)9600,N,8,1,ASCII方式,16位模式。當(dāng)M0接通一次,就可以發(fā)送一次數(shù)據(jù),寫一次頻率。

  

  4.4 程序優(yōu)化

  如果再加上讀頻率的程序,就可以做成小閉環(huán),完成讀寫頻率的程序優(yōu)化。因?yàn)樵趯戭l率的數(shù)據(jù)發(fā)送成功后,可做延時(shí)3秒后讀頻率,在讀成功以后,把讀回的頻率數(shù)據(jù)和要寫入的頻率數(shù)據(jù)做比較,如果相等,則通訊程序停止,如果不相等,再執(zhí)行寫頻率——》讀頻率——》比較。

  

5 結(jié)束語(yǔ)

  綜上所述,臺(tái)達(dá)PLC具有強(qiáng)大的串行通訊功能,且相關(guān)應(yīng)用指令豐富,能夠很好的完成各種通訊需求,合理利用通訊功能將大大降低設(shè)備的制造成本,節(jié)省配線,提高抗干擾能力,由于臺(tái)達(dá)產(chǎn)品均符合MODBUS協(xié)議,因此可以把臺(tái)達(dá)產(chǎn)品通過(guò)通訊方式整合在一起,實(shí)現(xiàn)各種各樣的功能要求。

 

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