PLC通信技术及应用

1 引 言

    近几年来，PLC因其可靠性高、编程简单、抗干扰强等优点在工业控制领域得到了广泛应用。但PLC在人机交互性能方面较弱，而工业控制计算机具有良好的人机界面及控制决策能力，因此，将二者结合起来可有效实现整个生产过程的综合控制。

    本文所介绍的PLC通信技术应用于由PLC与工业控制计算机组成的胶带运输实时监控系统。该系统采用上下位机主从式结构，PLC作为下位机完成工业现场数据的实时采集和分站控制功能；上位机采用工业控制计算机实现数据的显示、报警等功能。该系统可实现胶带运输过程中的模拟显示、故障报警、实时控制等。

2 通信方式

    该系统采用华光公司的SU-6系列PLC，通信方式采用串行通信，通信接口均为PLC与工业控制计算机上的RS232接口。但是由于RS232采用非平衡方式传输数据，传输距离近，而胶带输送机趋向大功率、长距离，且单机监测信息量多，控制要求复杂，直接采用RS232方式不能满足传输距离要求。因此，采用RS485方式。因为RS485采用平衡差动式进行数据传输，适合于远距离传输，并具有较强抗干扰能力。式中：RS232与RS485之间的信号转换采用通信转换器，总体通信结构如图1所示。

3 通信规程

    SU-6系列PLC串行通信采用半双工异步传送，支持CCM通信协议，并具有以下功能：（1）上位通信功能；（2）主局功能；（3）一对一功能；（4）无协议串行通信功能。以上功能可以实现PLC的寄存器和内部继电器的读入和写出、传送状态的跟踪等。由于CCM协议采用主从通信方式，所以通信过程中由主局保持主动权，向子局发出呼叫，并通过向子局发送命令帧来控制数据传送的方向、格式和内容；子局对得到的主局呼叫作出响应，并根据命令帧要求进行数据传输。由于在胶带运输控制系统中要进行数据的读取和写入双向操作，因此采用一对一方式，工业控制计算机作为主局，PLC作为子局。

    数据传输过程以主局向子局写入数据为例，如图2所示，通信是主局向子局提出呼叫开始，子局作出应答以建立连接，主局接到应答后，向子局发送首标，子局将依据首标各项要求与主局进行数据传输，在子局作出响应后，开始传送数据，数据以128字节（ASCⅡ方式）为单位进行分组传送，最后主局发送EOF信号结束本次通信。其中，首标作为命令帧，规定了数据传送方向、数据操作起始地址及数据传送量等。

    在进行数据通信时，通信应答时间决定了系统读写速度，而作为主局的计算机通信时间因上位计算机类型、PC扫描时间、PLC数据通信接口模块应答延迟时间设定值、波特率、数据传送量的不同而不同。其中，PC扫描时间与应答延迟时间对通信时间的影响：当PC扫描时间比应答延迟时间短时，前者对通信时间没有影响；反之，当PC扫描时间比应答延迟时间长时，在计算总通信时间时，采用PC扫描时间，计算公式如下：

    总通信时间＝A＋B＋C＋D

    式中：A、B、C、D分别为呼叫发送/应答时间、首标发送/应答时间、数据发送/应答时间、通信结束应答时间。以数据发送时间为例：

    数据发送时间＝数据传送字符数×通信时间/字符＋PC扫描时间

    数据通信中，数据传送量因采用的传送方式不同而不同。传送方式支持ASCⅡ码和二进制两种。其中ASCⅡ码是用8bit表示数字、字母等，因此采用它来进行数据通信时，一字节二进制数要由两字节ASCⅡ来表示，实际传输量就是采用二进制数据通信的两倍。而在胶带运输系统中要求较强的可靠性和实时性，为提高通信速率，更好地实现实时监控，选用二进制传输方式，波特率选用9600bps，并采用奇校验，通信时间/字符为1ms/字符。