摘 要:本文針對在線檢測中出現的紗線不勻問題,通過RS-232C串口通訊,設計了上位機與歐姆龍PLC-CJ1M(CPU21)之間的數據通信,采用基于Windows操作系統功能強大的面向對象的程序設計語言——Visual Basic,編寫了上位機程序,而無需在PLC中編寫任何程序,可以在線獲得紗線的檢測數據,及時反映紗線的不勻。
關鍵字:紗線檢測; 串行通訊; 可編程控制器
0. 引言
1969年美國數字設備公司根據美國通用汽車公司的要求,研制出世界上第一臺可編程序控制器。最初只能用于邏輯運算,故稱為可編程邏輯控制器,簡稱為PLC(Programmable Logic Controller),隨著計算機技術和電子技術的飛速發展,其功能遠遠超出順序控制和邏輯控制的范疇,不僅實現了數據運算和處理能力,而且體積小,功能強,可靠性高,編程直觀,適應性好,接口方便,性價比高。
近年來,隨著現代化生產技術的提高,以及計算機技術、信息技術和通訊技術的相互滲透,紗線的不勻直接導致布面的不平整,這就說明在紗線生產環節極為重要。紗線不勻是影響其品質的重要指標之一。傳統的紗線檢測方式都是在實驗室離線進行的,通過對紗線的抽樣,要求一定的溫濕度前提下,相對于紗線的在線檢測反映出離線檢測的滯后性和隨機性。RS-232C串行通訊實現比較容易,常被用于自動控制、數據采集、智能儀表等上位機與外部設備的數據通訊。本文設計了VB與歐姆龍PLC-CJ1M(CPU21)之間的數據通信,在線獲得紗線的檢測數據,如CV值、紗線瞬時直徑、平均直徑、粗節最大值、細節最小值等等,及時反映紗線的不勻,使操作人員及時做出相應調整。
1. 上位機與PLC之間通訊實現
歐姆龍PLC—CJ1M(CPU21)有兩個串行通訊口,一是通過歐姆龍專用串口通訊線CS1W-CN226,其網絡類型設置為Toolbus,同時將DIP4串行通訊設狀態置為ON;一是通過歐姆龍九針串口通訊線XM2Z-200S-CV,其網絡類型設置為SYSMAC WAY,其它為默認設置,包括端口為COM1,波特率為9600。圖1所示為上位機通過RS-232C端口連接到PLC的示意圖,也可以稱作1:1連接。
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圖1 RS-232C端口的1:1連接[/align]
圖2所示為上位機與PLC之間通訊實現過程。
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圖2 上位機與PLC之間通訊實現過程[/align]
2. VB與PLC之間通訊協議和程序實現
2.1 鏈接系統的通訊協議
在紗線數據通訊中,只需要在上位機系統中編寫上位機通訊程序,無需在PLC中編寫任何程序,PLC CPU會根據上位機發來的命令幀自動生成響應幀返回給上位機。命令幀和響應幀之間包含需要通訊的數據,只有保證正確實現命令幀和響應幀之間的應答,才能實現準確的數據交換。命令和應答有兩種方式,一種是從上位機發命令到PLC,另一種方式允許PLC發命令給上位機,我們采用淺一種方式。
從上位機發送命令時的命令幀和響應幀如圖3。
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圖3 命令幀和響應幀格式[/align]
命令幀中:
@——命令開始標志,所有命令都以“@”開始;
節點號——與上位機連接的PLC,在1:1連接中默認值為00;
標題碼——設置兩字節的命令代碼,如RD代表讀PLC的DM區數據;
正文——設置命令參數
FCS——設置兩字符的幀檢查順序碼,用于校驗,是用兩位ASCII碼表示的8位數據,是從“@”開始到正文結束的所有字符的ASCII碼按位異或運算的結果;
結束符——表示命令的結束,用“*”和回車符“CHR$(13)”標明。
應答幀中:
@、節點號、標題碼、FCS和結束符同命令幀中的含義。
異常號——返回命令的執行狀態,,是否有錯誤發生。
2.2 通訊端口初始化
在上位機與PLC實現通訊之前,必須先在上位機VB中設置通訊控件MSComm1的相應屬性,通訊口初始化程序一般放在窗體加載程序中。
Private Sub Form_Load()
MSComm1.CommPort = 1 ‘設置Com1通訊口
MSComm1.Settings = “9600,e,7,2” ‘波特率9600,e偶校驗,7位數據位,2位停止位
MSComm1.PortOpen = True ‘打開通訊端口
MSComm1.InBufferCount = 0 ‘清空接收緩沖區
End Sub
其它設置均取通訊控件MSComm1的默認值。
2.3 幀格式代碼
采用基于Windows操作系統功能強大的面向對象的程序設計語言——Visual Basic,編寫了上位機程序,建立了上位機與PLC之間良好的通訊協議。以讀內存DM區為例:
上位機命令幀:
"@" + "00" + "FA" + "1" + "00000000" + "0101" + "82" + 開始地址+讀取個數+FCS+結束符
PLC應答幀:
"@" + "00" + "FA" + "1" + "00000000" + "0101" + "82" + "0000"+讀取數據 +FCS+結束符
其中:
FA——表示FINS命令
0101——表示連續讀內存區
82——表示讀內存DM區
2.4 校驗算法實現
為了保證通訊數據準確無誤的傳輸,歐姆龍PLC對通訊數據以按位異或算法進行校驗。代碼如下,僅供參考。
Option Explicit
Function FCS(ByVal temp1 As String) As String
Dim slen1, i, xorresult1 As Integer ‘ 定義變量
Dim tempfcs1 As String
xorresult1 = 0
slen1 = Len(temp1) ‘ 求輸入字符串的長度
For i = 1 To slen1
xorresult1 = xorresult1 Xor Asc(Mid(temp1, i, 1)) ‘從首字符到尾字符獲取ASCII碼,按位異或
Next i
Tempfcs1 = Hex$(xorresult1) ‘轉換為16進制
If Len(tempfcs1) = 1 Then
FCS = "0" & tempfcs1
Else
FCS = tempfcs1
End If
End Function
3. 結束語
本文作者創新點主要通過RS-232C串口通訊,采用面向對象的可視化編程工具——Visual Basic建立上位機與歐姆龍PLC-CJ1M(CPU21)之間的數據通訊,獲取紗線在線檢測數據,現場實測表明能夠快速準確在線測量紗線的CV值、瞬時直徑、平均直徑、粗節最大值、細節最小值等等,實時反映紗線的不勻率,對提高棉紡企業紗線質量具有重要的意義。
參考文獻:
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