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三菱PLC与PC机间的通讯应用

2015/3/10    来源:互联网        
关键字:三菱  PLC  PC  自动化  
随着可编程控制器技术的不断发展,其应用领域也在不断的扩大。各种PLC及其组态软件也应运而生。但为了降低本钱,对于在小型的对象上的运用,一般可以使用一些自编的通讯软件和监控界面,实现对工艺对象的自动控制。文章以水处理中某段装置的控制工艺为实例,叙述了通讯实现的编制过程。

引  言

  根据国际电工委员会的定义,PLC是一种专门为在产业环境下应用而设计的数字运算操纵的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算等操纵的指令,并能通过数字式或模拟式的输进和输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与产业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计 。它具有体积小、重量轻、能耗低、可靠性高、抗干扰能力强、配套齐全、功能完善、易学易用等优点,目前广泛应用钢铁、石化、电力、交通、环保等行业。PLC是一种控制器,主要实现直接对对象的控制,可作为下位机。要实现对生产过程的监控,还必须配以计算机或触摸屏等人机接口界面作为上位机,对于大型复杂的对象,可以使用各种组态软件,如:iFix、MCGS、组态王等;而对于小型的装置,为了节约本钱,可以使用VB、VC等可视化编程软件来实现。本文就是基于这点考虑,运用VB编制操纵界面和通讯功能,实现实现对某一新型水处理工艺中生物陶粒预处理反应器的反冲洗以及絮凝—沉淀池加药的监控。控制器采用FX2N—48MR—001,模拟量模块为FX2N—4AD和FX2N—2DA,通讯采用FX2N—232—BD型通讯模板。

1 部分工艺简介

  整个水处理的监控,除了总体界面外,还有5个放大的分界面。其中生物陶粒预处理反应器及沉淀池的工艺过程简图如图1所示:

反应器及沉淀池工艺流程框图

图1 反应器及沉淀池工艺流程框图

  在正常生产过程中,生物陶粒预处理反应器内源水水面能保持恒定,但由于其中存在大量泥沙和杂质,在过滤过程中会堵塞过滤层间隙,影响过滤的效果。实践中发现,其影响程度和反应器底部的压力有关系,堵塞越严重,底部压力越小,即所谓的压头损失。当压头损失到一定的程度,就会影响水处理的效果和净化效率,此时必须对反应器实施反冲洗。在反冲洗过程中,要先封闭进水泵和出水阀,打开排空阀进行排空,排空后立即封闭排空阀,打开反冲洗阀和反冲洗泵,根据预先设定的反冲洗时间进行反冲,将过滤层中的泥沙和杂质从反应器上部的溢流孔排出,到设定的时间后,封闭反冲洗泵和反冲洗阀,再打开进水泵和出水阀,恢复正常生产。

  对于絮凝—沉淀池加药,是检测池内的浊度自动控制加药量的流量大小。由于这是一个过程滞后时间比较大的过程,要采用特殊的控制算法。在这一段工艺中要检测2个模拟量,输出1个模拟量,外加进水泵、反冲洗泵的启停,反冲洗、排空、出水电磁阀的通断等开关量。除此之外还有砂滤池、GAC—石英砂生物滤池、BAC反应器和GAC吸附池也需要进行反冲洗自动操纵。整个水处理工段需要6个模拟量输进,1个模拟量输出,20个开关量输出。这是一个小规模的控制,要实现计算机的监控,必须要实现FX2NPLC与PC机之间的通讯。

2 通讯方法

  可编程控制器与计算机的通讯近年来发展很快,在PLC与计算机连接构成的控制系统中,计算机主要完成数据处理、修改参数、图像显示、打印报表、文字处理、系统治理、编制PLC程序、工作状态监视等任务。可编程控制器仍然直接面向现场、面向设备,进行实时控制。两者的连接,可以更有效地发挥各自的上风,互补应用上的不足,扩大PLC的处理能力。

  为了适应PLC网络化的要求,扩大联网功能,几乎所有PLC厂家都为PLC开发了与上位计算机通讯的接口或专用通讯模块。一般在小型PLC上都设有专用的通讯模块。PLC与计算机之间的通讯正是通过PLC上的RS422或RS—232C接口和计算机上的RS—232接口进行的。PLC与计算机之间的信息交换方式,一般采用字符串、全双工或半双工、异步、串行通讯方式。因此,可以说,凡具有RS—232C接口并能输进输出字符串的计算机都可以和PLC通讯。

  利用PLC基本单元上的RS422或RS—232C通讯接口,可以配置一个PLC与外部计算机进行通讯的系统。该系统中PLC接受控制系统中的各种控制信息,分析处理后转化为PLC中软元件的状态和数据;PLC又将所有软元件的数据和状态送进计算机,由计算机采集这些数据,进行分析及运行状态监测,用计算机改变PLC的初始值和设定值,从而实现计算机对PLC的直接控制。

  本系统是采用FX2N—232—BD型通讯模板实现通讯功能,通讯软件用VB编程,PLC内部不需要编写任何的通讯程序,只要把需要通讯的数据放在相应的数据寄存器中即可。

3 通讯协议

  FX2N系列PLC与计算机之间的通讯是建立在以RS232标准为基础的异步双向通讯上的,它有其特定的通讯格式,整个通讯系统采用上位机主动的通讯方式,计算机直接对物理通讯地址进行操纵。通讯过程中,传输字符和命令字以ASCⅡ码为准,常用的字符及ASCⅡ码对应关系如表1所示。

表1 常用的字符及ASCⅡ码对应关系
常用的字符及ASCⅡ码对应关系

  在进行通讯时,计算机和PLC之间是以帧为单位交换信息的,其中控制字符ENQ、ACK、NAK是按单字符帧发送和接收的,其余的信息都是由字符STX、命令字、数据、字符ETX、和校验五部分组成。命令字可以为“0”、“1”、“7”、“8”等,分别代表对PLC相关单元的读、写、置位和复位操纵,相关单元为X、Y、M、S、T、C,而读写还可对D数据寄存器进行操纵。校验是在信息帧的最后,用来判外传输是否正确。由于计算机和PLC一般都在控制室内部,点对点传输间隔较短,出错的概率较小,所以一般采用和校验法,基本能满足要求。将命令字到ETX之间的所有字符的ASCⅡ码相加,所得和的最低2位数作为和校验码。

责任编辑:陈浩
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