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..收稿日期:2010-11-06..作者简介:崔宗超(1973-),男,河南济源人,济源职业技术学院电气工程系讲师。PLC联网通信技术在瓶盖自动加工与装配生产线中的应用崔宗超,张新军(济源职业技术学院电气工程系,河南济源459000)摘..要:在瓶盖自动加工与装配生产线中采用基于PPI协议的PLC联网通信技术,设计了系统的控制方案及其实现过程,给出网络配置及连接方法。利用PPI网络对小型任务进行控制具有方便可靠,投资小的特点,而且设计的系统具有较好的灵活性和良好的可扩展性,可极大地提高控制的自动化程度。关键词:PLC;PPI网络;通信;自动加工与装配生产线DOI:10.3969/.jissn.1672-0342.2010.04.013中图分类号:TS914........文献标识码:A文章编号:1672-0342(2010)04-0043-04....随着现代电子技术的发展,PLC从单机自动化控制开始向生产线自动化、全厂自动化控制过渡,这就要求各个PLC之间以及PLC与计算机或其它控制设备之间能迅速、准确、及时地互通信息,以便于步调一致地进行控制和管理,从而达到生产自动化的目的。但在实际的PLC联网控制中,尤其是多台PLC共同作用的工作现场,如何在同一时间内多台PLC同时协调工作却是难点,也是经常出现问题的地方。本文以某葡萄酒厂瓶盖的加工和装配过程为例,设计出基于PPI协议,实现PLC网络通信的方法和网络配置连接方法,并通过软件编程,实现葡萄酒瓶盖加工与装配生产线的自动化工作。一、西门子S7-200型PLC的PPI通信PLC网络通信有多种结构形式,如PPI点到点协议,MPI多点协议,Profibus协议等,其中点对点链接(PPI)是最基本的通信方式,是S7-200默认的通信方式。PPI既是一个令牌传递网络又是一个主/从协议,网络使用RS485标准双绞线,PC/PPI电缆可用于连接PC机的232接口和PLC的485接口,当数据从RS232传送到RS485口时,PC/PPI电缆是发送模式;当数据从RS485传送到RS232口时,PC/PPI电缆是接收模式。使用PPI方式对PLC编程及调试监控,其硬件连接只需通过编程(PC/PPI)电缆即可实现,软件编程采用STEP7V4.0,设计人员只需通过软件配置一下参数,数据如何交换不用考虑,用NETR和NETW两条语句即可进行数据信号的传递。[1]二、瓶盖自动加工与装配生产线系统硬件介绍(一)系统组成系统由输送站、供料站、加工站、装配站、分拣站组成,使用5台西门子S7-200型PLC和1台装有STEP7V4.0的计算机,其中输送站作为主站,其它作为从站,控制方式采用PPI网络控制。如图1所示。图1..控制系统网络示意图43崔宗超,张新军:PLC联网通信技术在瓶盖自动加工与装配生产线中的应用....(二)系统控制过程系统在通电后,首先执行复位操作,使输送站机械手装置回到原点位置,系统可以启动。系统启动后,供料站把待加工瓶盖工件推到物料台上,输送站步进电机驱动其机械手装置移动到供料站物料台的正前方,然后执行抓取供料站工件的操作。抓取动作完成后步进电机继续驱动机械手装置移动到加工站物料台的正前方把工件放到加工站物料台上。加工站完成对工件的加工,然后把加工好的瓶盖重新送回物料台。输送站机械手取出加工好的瓶盖移动到装配站物料台的正前方把工件放到装配站物料台上。装配站把瓶盖装压入葡萄酒瓶口中。输送站机械手伸出并抓取装配后的葡萄酒瓶,步进电机驱动机械手装置将葡萄酒瓶放在分拣站入料口上方,分拣站对工件进行分拣并计数,同时输送站机械手装置回到原点,系统的一个工作周期结束。(三)系统控制要求(1)系统应具有紧急停止和复位功能。(2)每一工作站完成操作后应向系统发出完成信号。(3)当某一工作站没有工件或工件不足时,应向系统发出报警或预警信号。(4)如果在工作周期没有按下过停止按钮,系统在延时1秒后开始下一周期工作。[2]三、PLC网络连接及参数设置首先对网络上每一台PLC设置其在系统块中的通信端口参数,对用作PPI通信的端口(PORT0或PORT1),指定其地址(站号)和波特率,设置完成后把系统块下载到该PLC中。运行计算机中的STEP7V4.0程序,打开设置端口界面,根据图示双击..通信端口弹出如图2所示。利用PPI/RS485编程电缆单独地把输送单元CPU系统块里设置端口0为1号站,波特率为19.2千波特,同样方法设置供料单元CPU端口0为2号站,波特率为了19.2千波特;加工单元CPU端口0为3号站,波特率为了19.2千波特;装配单元CPU端口0为4号站,波特率为了19.2千波特;最后设置分拣单元CPU端口0为5号站,波特率为了19.2千波特。分别把系统块下载到相应的CPU中。图2..设置输送站PLC端口图3..PPI网络上的5个站....在参数设置完成以后进行各个站的PLC之间的连接。采用西门子公司生产的专用通信电缆和专用的网络接头,通过PLC的端口0将各个站的PLC连接在一起。所使用的网络接头中,2#-5#站用的是标准网络连接器,1#站用的是带编程接口的连接器。该编程口通过RS-232/PPI多主站电缆或USB/PPI多主站电缆与计算机连接。连接完成后,利用STEP7V4.0软件和PPI/RS485编程电缆搜索出PPI网络的5个站,如图3所示。从图3上可以清楚地看到,已经搜索完成了PPI网络上的5个工作站。至此整个PPI网络的建立已经完成,可以进行网络读写程序的编写。五、PLC网络读写程序编写在PPI网络中,只有在主站程序中使用网络读写指令来读写从站信息。而从站程序没有必要使用网络读写指令。在本设计中,各工作站PLC所需交换的信息量不大,主站向各从站发送的数据只是主令信号,主站读取的也只是各从站状态信息,发送和接收的数据2个字节已经足够。有4个从站,可同时激活4条网络读指令和4条网络写指令。[3]44....第9卷..第4期济源职业技术学院学报Vo.l9..No.4......2010年12月JournalofJiyuanVocationalandTechnicalCollegeDec.2010编制主站的网络读写程序,更简便的方法是借助网络读写向导程序,这一向导程序可以快速简单地配置复杂的网络读写指令操作,为所需的功能提供一系列选项。[4]一旦完成,向导将为所选配置生成程序代码,并初始化指定的PLC为PPI主站模式。启动网络读写向导程序,在STEP7V4.0软件命令菜单中选择工具!指令导向,并且在指令向导窗口中选择NETR/NETW(网络读写),提供希望配置的网络读写操作总数、指定进行读写操作的通信端口、指定配置完成后生成的子程序名字并对具体每一条网络读或写指令的参数进行配置。在本设计中,8项网络读写操作如下安排:第1-4项为网络读操作,主站读取各从站数据。第5-8项为网络写操作,主站向各从站发送数据。8项配置完成后,向导程序将要求指定一个V存储区的起始地址,以便将此配置放入V存储区。这时若在选择框中填入一个VB值(例如,VB1000),单击..建议地址,程序自动建议一个大小合适且未使用的V存储区地址范围。单击..下一步,全部配置完成,向导将为所选的配置生成项目组件,如图4所示。修改或确认图中各栏目后,点击..完成,借助网络读写向导程序配置网络读写操作的工作结束。这时,指令向导界面将消失,程序编辑器窗口将增加NET_EXE子程序标记。图4..生成项目组件....要在程序中使用上面所完成的配置,须在主程序块中加入对子程序..NET_EXE的调用。使用SM0.0在每个扫描周期内调用此子程序,这将开始执行配置的网络读/写操作,梯形图如图5所示。图5..子程序NET_EXE的调用六、结语程序经过在葡萄酒瓶盖自动加工与装配生产线上的应用,基于PPI协议的网络通讯是非常可靠的,实现了稳定的网络通讯和多台PLC之间的协调工作。并且具有很强的扩展性,该控制系统可以直接用于葡萄酒、食醋、酱油、饮料等带塞子瓶盖的加工与装配生产,不论是进行技术改造还是组建新的生产线都将起到提高企业生产效率,降低生产成本,而且可极大地提高控制的自动化程度,减轻工人劳动强度。45崔宗超,张新军:PLC联网通信技术在瓶盖自动加工与装配生产线中的应用参考文献:[1]王永华.现代电气与可编程控制技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2002.[2]天津电子仪表局职工大学.自动生产线技术[M].北京:电子工业出版社,1995.[3]朱春波,王大明,梁立君,等.PLC在气动模拟生产线中的应用[J].液压气动与密封,1996,(3).[4]郭宗仁,可编程序控制器应用系统设计及通讯网络技术[M].北京:人民邮电出版社,2002.[责任编辑..程光辉]ApplicationofPLCNetworkCommunicationTechnologiesinCapAutomaticallyProcessingandAssemblingLineCUIZong-chao,ZHANGXin-jun(TheDepartmentofElectricalEngineering,JiyuanVocationalandTechnicalCollege,Jiyuan459000,Henan)Abstract:BasedonPLCnetworkcommunicationofPPIprotocolincapautomaticallyprocessingandassemblingline,thesystematiccontrolschemeisdesignedandnetworkconfigurationandconnectionmethodisprovided.Takingtheadvantageasconvenience,reliabilityandsmallinvestmentofPPInetwork.scontrolonsmall-scaledtasks,togetherwiththeflexibilityandgoodexpansibilityofthedesignedsystem,automaticintensitycanbeimprovedalo.tKeywords:PLC;PPInetwork;communication;automaticprocessingandassemblyline46....第9卷..第4期济源职业技术学院学报Vo.l9..No.4......2010年12月JournalofJiyuanVocationalandTechnicalCollegeDec.2010