SLC500+PLC多协议通信在工程中的应用.pdf

第 4 0卷第 3期 2 0 1 1年 6月 有 色金属加工 NONF ERROUS MET AL S PROCE SSI NG Vo1 ． 4 0 No ．3 J u n e 2 O 1 1 S L C 5 0 0 P L C多协议通信在工程 中的应用 韩 钰 河北优利科 电气有限公司 ， 河北石家 庄 0 5 0 0 9 1 摘要 随着嵌入式 系统 和现场 总线技 术的发展 ， 可 以实现 不同类型的 自动化 设备之 间的互联 。本文论 述 了 P L C与单片机 、 H MI 、 上位计算机 之间通过不同的通信协议组成 的通信 网络 系统 ， 满足 自动化设备对生产 现场 控制 的需要 。 关键 词 P L C ； 通信 ； D H一 4 8 5 ； D F 1 ； A S C I I 中图分类号 T N 9 1 5 ． 0 4 文献标识码 A 文章 编号 1 6 7 1 6 7 9 5 2 0 1 1 0 3 P L C在工业 生产过 程控制 中应 用越 来越 广泛 。 P L C是为工业生产环境所设计 ， 符合工业生产过程要 求的高环境 适应性 、 高 实时性、 高可靠 性 的控 制器。 一 些高性能 P L C除了具有逻辑运算、 顺序控制 、 定时／ 计数和算术 运算等功能外 ， 还具有强大的通信功能。 在为 山东南山铝业 1 8万吨熔铸项 目的 5 0吨熔保炉组 用电磁搅拌器的控制系统中， 采用 R R O C K WE L L自动 化的 AB S L C 5 0 0型 P L C， 通过不同的通信 协议 ， 实 现 了 P L C同时与上位计算 机通信 、 与单 片机通信 、 和 与 H MI 通信。 S L C 5 0 0系统可以支持使用多种通信模块和设备 ， 从而支持不 同的 网络 包括 E t h e r N e t ／ I P 、 C o n t r o l N e t 、 D e v i c e N e t 、 D H、 D H一4 8 5 、 远程 I ／ 0和串行链路 。通 过不 同的桥接模块实现各网络间的无缝连接。 本次设计 中， 1 7 4 7一L 5 3 2处理器模块通过 A S C I I 串口设备通信协议与单片机通信 、 通过 D H一 4 8 5协议 与 H MI 通信 、 通过扩展 的 R S～2 3 2接 口使用 D F 1协 议与上位计算机通信 ， 如图 1所示 。 收稿 日期 2 0 1 0 1 1 1 1 图 1 1 各设备通信功能介绍 1 ． 1 1 7 4 7一L 5 3 2的通 信功 能 本套设备选用的 P L C处理器为 1 7 4 7一L 5 3 2， 它有 如下的通信功能 ① 内置 D H一 4 8 5网络通信接 口。D H一 4 8 5通信 网络可以允许多个现场设备实现信息共享 ， 该 网络最 多支持 3 2个节点采用令牌传输控制机制 ， 支持从站设 备和多主站设备通信 。 ② 内置 R S一 2 3 2接 口。支持 D F 1 全双工、 S C A D A 主／ 从通信、 D F 1半双工以及 A S C I I串口设备通信、 还可 以通过 1 7 4 7 一C P 3电缆和 1 7 6 1一 N E TA I C适配器接人 D H一 4 8 5网络 。 可配置为兼容 R S一 2 3 2串行数据传输 ， 支持 D F 1 通信 协议 连接 到调制解调器模块 、 编程工作站 等； 收 发 A S C I I 码 字符 。 1 ． 2 H MI 的通信 功 能 人机界 面 H M I 选用 威纶 WE I N V I E W 的 MT 8 1 0 4 i H。 其 内部集 成 了 D H 一4 8 5通 信 协议 ， 支 持 与 S L C 5 0 0 P L C的通信 。 1 ． 3单片机 的通 信功 能 单片机系统对交交变频单元进行核心控制 ， 计算 脉冲触发时刻 ， 要求高 的运算速度 ， 和强大数字信 号 处理能力。单片机为 Mi c r o c h i p的 d s P I C 3 0系列 ， 该芯 片可 以配 置 两个 串行 接 口， 编 写 不 同 协议 的通 讯 程 序 。 1 ． 4 上 位计 算机 的通 信功 能 上位计算机为研华 I P C系列工控机 。监控软件为 R R O C K WE L L的 R S V i e w 3 2 。R S V i e w 3 2是高 度集 成 、 6 0 有 色金属 加工 第 4 O卷 基于组件并用 于监 视和控制 自动化设 备和过程 的人 机界面监控软件 。R S V i e w 3 2支持 S L C 5 0 0系统全部的 通信协议 。 2通讯链路组成 由于 1 7 4 7一L 5 3 2处理器 的内置 R S一2 3 2接 口已 经被用于 1 7 4 7一L 5 3 2与单 片机 系统的连接 ， 同时 与 上位计算机的连接也要用 支持 D F 1协议 的 R S一2 3 2 接 口 ， 因此 用 1 7 4 7一A I C和 1 7 4 7一K E模 块 经 R S一 4 8 5网络扩展出一个 R S一 2 3 2接 口。通过该接 口建立 起 1 7 4 7一L 5 3 2处理器与上位机的通信。 1 7 4 7一K E接 口模块提供 D H一 4 8 5网络和 R S一 2 3 2接 口 支持 D F 1协议 设备 之间的桥接。通过该 模块可以利用 R S一2 3 2链路访问 S L C 5 0 0处理器。 1 7 4 7一A I C隔离型链路耦合模 块用于将 S L C 5 ／ 0 1 、 S L C 5 ／ 0 2 、S L C 5 ／ 0 3处 理 器 连 接 到 D H 一4 8 5 网络 。 L i n k C o u p l e r 1 7 4 7 - A I C I n te r fa c e M o d u l e 1 7 4 7 一 K E 1 7 4 7一K E模 块用 1 7 4 7一C 1 3电缆连接 1 7 4 7一 A I C模块。将 1 7 4 7一K E模块插入 1 7 4 6一A 7框架的 1 槽 ， 0 样 槽插 入 1 7 4 7一L 5 3 2处理器模 块。1 7 4 7一A I C 模块 使处 理 器 与 D H一4 8 5网络 隔 离 ， 使 用 独 立 的 D C 2 4 V电源 ， 不 安 装在 框架 内。1 7 4 7一A I C模 块 与 1 7 4 7 1 5 3 2 图 1 1 7 4 7一L 5 3 2处理器模块的 D H一 4 8 5接 口通过 1 7 4 7一 C 1 1电缆连接 ， 1 7 4 7一A I C模块用 1 7 4 7一C 1 3电缆通 过外 围接 口连接 1 7 4 7一K E的 D H一 4 8 5接 口， 1 7 4 7一 A I C模块的 D H一 4 8 5接 口与 H MI 连接。如图 2所示 。 1 7 4 7 一 K E 1 7 4 7 一 A I C 图 2 D H 4 8 5 与H MI 通讯 外围设备接口 处理器接 口 第 3期 有色金属加工 6 l 3 通信 接 口配置 D H一 4 8 5网络地 址 上 位计 算机 地址 为 0； H MI 地 址 为 1 ； 1 7 4 7一 L 5 3 2处 理器 地址 为 2 。 3 ． 1 1 7 4 7一 L 5 3 2各 通信 接 口的 配置 用 R S L o g i x 5 0 0软件将 1 7 4 7一L 5 3 2和 1 7 4 7一K E 模块硬件配置到相应的槽位 。 在 C h a n n e l C o n fi g r a t i o n中配置 处理 器 的两 个 内置 接 口 C h a n n e l 1配置 为 D H 一 4 8 5 C h a n n e l 0配置 S y s t e m Dr i v e r DF1 F u l l Dup l e x ； Us e r Dr i v e r AS CI I ； Mo d e l Us e r ； 选 中 U s e r D r i v e r E n a b l e d选择 框 这就 将 1 7 4 7一L 5 3 2处 理 器模 块 内置 R S一2 3 2端 口配置为 D F 1全双工模式 ， 采用收发 A S C I I 码与单片 机进行通信 。通过 A S C I I 码指令 A R D、 A WT、 A C L等 指令与单片机交换数据 电磁搅拌器搅拌状态 ， 错 误 信息等 。处理器通过 D H一4 8 5网络与 H MI 连接 通 信 ， 将从 单 片机 反 馈 的数 据在 H MI 上 显 示 ， 并 将 H MI 的输入指令经由 1 7 4 7一L 5 3 2处理器 的运算传输给单 片机 执 行 。 1 7 4 7一A I C隔离型链路耦 合模块连接相 应 的电 缆 ， 接通 电源 。其 内部 固化转 换协议 不需要 再 进行 配置 。 3 ． 2 1 7 4 7一K E模块 接 口的 配置 1 7 4 7一K E配置 为半 双工 通信 。 1 7 4 7一 K E是 B系列 接 口模块 。通过模块 背板的跳 线 4， 选择为配置模式 C o n fi g r a t i o n Mo d e 或运行模式 R u n Mo d e 。 在 配 置 模 式 下 ， 通 过 配 置 口 C o n f i g P o r t 对 1 7 4 7一K E模 块 进行 配置 。使 用 计 算 机 的 A S C I I 超级终端对 1 7 4 7一K E模块进行配置 。用 一根 标 准 的 R S一2 3 2 串 口线 将 计 算 机 的 串 口 与 配 置 口 C o n fi g P o r t 连接， 用 Wi n d o w s 操作 系统 的超级终端 进行 配置 。 DF1 PORT Se t up M e n u 1 ． Ba udr a t e 2． Bi t s pe r c ha r a c t e r 3 ． Pa r i t y 4．S t o p bi t s X． SAVE AND EXI T Ent e r Se l e c t i o n D ’l Po r t C o m mu n i c a t i o n R a t e 1 2 0 0 波特率 1 2 0 0 B i t s P e r C h a r a c t e r 8 数 据位 8 P a r i t y N o n e 校 验 无 S t o p B i t 1 停 止位 1 对上位计算机 的串 口进行相应 的配置 ， 断开 P L C 系统 电源， 将 1 7 4 7一K E跳线调至运行模式 。这样就 完成 了对 1 7 4 7一K E R S一4 8 5 ／ R S一 2 3 2模块 的配置。 在完成通信网络各节点的配置后 ， 编制相应 的通信程 序， 实现了 S L C 5 0 0 P L C在不同的通信协议下 ， 同时与 上位计算机 ， 单片机和 H MI 的通信 。 4与单片机通信 实现 S L C 5 0 0 P L C与上位机和 HMI 的通信通过组态软 件的组态配置可 以完成 。S L C 5 0 0 P L C与单 片机 的通 信需要通过编制通信程序来完成 。通过 A S C I I 码指令 A R D、 A WT、 A C L等指令与单片机交换数据。S L C 5 0 0 P L C与单片机的通信部分程序 。 XI C B9 0 ／ 5 OS R B9 0 ／1 2 ACL 0 YES YES XI O B9 0 ／5 T U B9 0／ 4 XI C B9 0／ 5 XI O T1 36 ／DN XI O B 9 4 ／ 3 TON T1 3 6 0 01 5 0 XI C B9 0 ／5 XI C T1 3 6 ／DN XI O B9 4 ／3 ACB 0 R1 5 2 X I C B 9 0 ／ 5 X I C T 1 3 6 ／ D N G E Q R1 5 2 ． P O S l 0 OS R B9 0 ／1 3 XI O B9 4 ／ 3 BS T BS T ARD 0 S T1 4 7 R1 5 3 1 0 NXB MOV 0 N1 1 1 1 BND NXB OTL B9 0 ／ 6 BND 从通信通道读取数据。 XI C B 9 0 ／ 5 XI O B9 0／ 4 TON T1 3 5 1． 0 3 0 XI C B9 0／ 6 XI O B9 0 ／ 4 AS C S T1 4 6 1 S T1 4 7 N1 1 1 1 X I C B 9 0 ／ 6 X I O B 9 0 ／ 4 N E Q N I 1 1 1 0 B S T O T L B9 0 ／ 4 NXB OTU B9 0 ／ 6 BND XI C B 9 0 ／ 5 XI C B9 0 ／ 4 OS R B 9 0 ／ 9 OT U B9 2 ／ 5 XI C B9 0／ 5 XI C T1 3 5 ／DN OTL B9 2 ／ 5 Xl C B9 0 ／6 XI O B 9 0 ／ 4 AS C S T1 4 5 1 S T1 4 7 N1 1 1 1 X I C B 9 0 ／ 6 X l O B 9 0 ／ 4 N E Q N 1 1 1 1 0 B S T O T L B9 2／ 5 NXB OTU B9 0 ／ 6 BND 6 2 有色金属加 工 第 4 O卷 XI C B9 0 ／6 XI C B9 0 ／ 4 ASC S T1 4 4 1 S T1 4 7 N1 1 1 1 X I C B 9 0 ／ 6 X I C B 9 0 ／ 4 N E Q N 1 1 1 1 0 B S T O T L B9 2／ 6 NXB ADD N1 1 1 1 5 N1 1 1 0 BND X I C B 9 0 ／ 6 X I C B 9 0 ／ 4 N E Q N 1 1 1 1 0 A E X S T1 4 7 N1 1 1 0 2 S T1 4 8 X I C B 9 0 ／ 6 X I C B 9 0 ／ 4 N E Q N 1 1 1 1 0 B S T B S T MO V S T 1 4 8 ． D A T A[ 0]B 9 3 N X B MO V 0 N1 1 1 1 BND NXB OTU B9 0 ／6 BND XI C B9 0／ 6 XI C B9 0／ 4 XI C B9 0 ／ 7 AS C S T1 4 9 1 ST1 4 7 N11 1 1 X I C B 9 0 ／ 6 X I C B 9 0 ／ 4 X I C B 9 0 ／ 7 B S T N E Q N1 1 1 1 0 BS T BS T BS T OT U B9 0／ 6 NXB OTU B9 2 ／ 5 BND NXB RES C1 6 4 BND NXB RES C1 6 5 BND NXB OTU B9 0 ／ 7 BND XI C B9 0 ／4 XI C T1 3 6 ／DN OS R B9 0 ／1 0 CTU C1 6 4 6 2 0 XI C B9 0／ 4 XI C T1 3 6 ／DN XI C Cl 6 4／DN Xl O B9 0 ／7 XI O B 9 4／ 3 BS T BS T BS T AW T 0 S T1 43 R1 5 4 0 NXB AEX S T1 4 3 1 5 S T1 4 9 BND NXB OTL B9 0／ 7 BND NXB RES C1 6 4 BND 把数据写到通信通道发送。 5 结束语 近年来 ， 工厂 自动化 网络得 到 了迅速 发展 ， 很 多 企业大量使 用不 同协议 的设备 。随着 自动化技术 的 不断发 展 ， 将实现不 同的网络之间进行通信 ， 会大 大 提高生产效率 ， 生产安全性。 参考文献 [ 1 ]S L C控制 系统选 型指南 [ 2 ]S L C 5 0 0 a n d Mi c r o L o g ix l 0 0 0指令参考手册 [ 3 ]D H4 8 5 ／ R S 2 3 2 I n t e r f a c e Mo d u l e U s e r Ma n u a l Ap pl i c a t i on o f SL C5 0 0 Sy s t e m Co mmu n i c a t i on wi t h D i ff e r e n t P r o t o c o l I n P r o j e c t HAN Yu H e b e i U n i p u e E l e c t r i c C o ． ， L t d ， S h i j i a z h u a n g ， He b e i ， 0 5 0 0 9 1 ， C h i n a Ab s t r a c t Th i s p a p e r d e s c r i b e s c o mmu n i c a t io n n e t wo r k is c o mp o s e d o f PL C，s i n g l ec h ip mi c r O c O mp u t e r ，HMI a n d Ho s t c omp u t e r t h r o u g h d i ff e r e n t c ommu n i c a t io n p r o t o c ol ，t o me e t d e ma n d o f SF C i n a u t oma t i o n e q u i p me n t ． Ke y wor dsPL C； c o mmu n i c a t io n；DH 一4 8 5； DF 1； ASCI I 上接 第 5 8页 视。因此 ， 同样功率等级条件 的整流变压器在制造 时 ， 用铜量及硅钢片用量要高得多 ； ④ 整流变压器的二次 电流较大 ， 而电压较低 ， 因 而其线圈和引线都也要求较高的机械强度 。 由此可见 ， 给轧机直流电机整流器供电的变压器 是 不能 用 电力变 压器 替代 的。 参考 文献 【 1 】 钢铁企业电力设计手册 冶金工业 出版社 ， 1 9 9 6 【 2 】电气传动自 动化技术手册 第 2 版机械工业出版社， 2 0 0 5 Ca l c ul a t i on a n d S el e c t i on o f t h e Re c t i f i e r Tr a n s f o r me r f o r t h e Ro l l i n g Mi l l HoU Re n l o ng L u o y a n g E n g i n e e r i n g a n d R e s e a r c h I n s t i t u t e f o r N o n f e r r o u s Me t a l s P r o c e s s i n g ， L u o y a n g ， H e n a n ， 4 7 1 0 3 9 ， C h i n a Ab s t r a c t A c c o r d in g t o t h e a c t u a l p r o j e c t d e s ig n ， t h is a r t ic l e d e s c r i b e s t h e c a lc u la t io n a n d s e le c t i o n o f r e c t ifi e r t r a n s f o r me r f o r t h e r o l l in g m i l 1 ． Ke y w o r dsr oll i n g mi l l ； r e c t i f ie r t r a n s f o r me r s