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| PLC在稱重儀表串行通訊控制中的應(yīng)用 | 2020-01-15 |
| 摘要:以西門子S7-200系列CPU214PLC和XK3102通用型稱重儀表為例，介紹了基于PLC自由口通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)稱重儀表與PLC之間的通訊方法及其通訊協(xié)議、硬件連接和軟件設(shè)計(jì)等技術(shù)。在此基礎(chǔ)上稍加改進(jìn)，可應(yīng)用到國內(nèi)防爆地磅界大多數(shù)具有串行通訊接口的通用型稱重儀表上，使通用型稱重儀表拓展使用到自動(dòng)灌裝機(jī)、稱重配料系統(tǒng)、液體灌裝機(jī)、料斗秤、灌裝秤和網(wǎng)絡(luò)化稱量系統(tǒng)等許多工業(yè)計(jì)量領(lǐng)域，大大縮短了專用防爆地磅的設(shè)計(jì)周期并降低了生產(chǎn)成本，具有一定的參考應(yīng)用價(jià)值。 1.前言 隨著PLC控制技術(shù)的發(fā)展和成熟，PLC技術(shù)在工業(yè)計(jì)量領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。過去，防爆地磅界的許多企業(yè)由于缺乏專用稱重儀表或其專用稱重儀表種類單一，難以滿足用戶各種各樣的生產(chǎn)工藝要求，限制了在工業(yè)專用秤領(lǐng)域的自由發(fā)展。近年來隨著PLC和稱重儀表通訊控制技術(shù)的日益成熟，在性能價(jià)格比極優(yōu)的通用型稱重儀表基礎(chǔ)上增加PLC控制技術(shù)，使稱重儀表具有用戶二次編程功能，可使通用型稱重儀表拓展使用到自動(dòng)灌裝機(jī)、稱重配料系統(tǒng)、液體灌裝機(jī)、料斗秤、灌裝秤和網(wǎng)絡(luò)化稱量系統(tǒng)等許多工業(yè)計(jì)量領(lǐng)域，導(dǎo)致了傳統(tǒng)的通用型稱重儀表出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)化的變革，大大縮短了專用防爆地磅的設(shè)計(jì)周期并降低了生產(chǎn)成本，促進(jìn)了稱重技術(shù)的發(fā)展。 在自動(dòng)稱量控制系統(tǒng)中，過去PLC和稱重儀表進(jìn)行的數(shù)據(jù)交換大多釆用BCD并行接口技術(shù)，通過數(shù)字量I/O接口將數(shù)據(jù)傳送到PLCo近幾年，隨著的邏輯控制，還具備了串行通訊功能,使得稱重儀表和PLC的通訊控制更加靈活方便。 2.S7-200PLC串行通訊技術(shù) S7-200PLC系列PLC的通訊口主要有PPI方式和自由口（Freeport）方式等兩種工作方式。其中自由通訊口協(xié)議對(duì)用戶開放，可以與稱重儀表等任何具有串行接口的外圍設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。自由口方式只能在PLC運(yùn)行方式下通訊，在進(jìn)行通訊之前，必須先對(duì)通訊口初始化。S7-200PLC通訊口的初始化是通過對(duì)特殊標(biāo)志位SMB30和SMB130的設(shè)置來實(shí)現(xiàn)的。對(duì)214的CPU而言，只需定義SMB30。這些字節(jié)設(shè)置了自由端口通訊的操作方式，并提供自由端口或者系統(tǒng)所支持的協(xié)議之間的選擇。對(duì)于發(fā)送，SM214有專門的發(fā)送指令用于發(fā)送數(shù)據(jù)，不過在發(fā)送數(shù)據(jù)前，應(yīng)先將所要發(fā)送的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在TABLE的后面，形成所謂的緩沖區(qū)。利用XMTTABLEPORT指令就可以將數(shù)據(jù)發(fā)送給稱重儀表。PLC控制技術(shù)的快速發(fā)展，PLC不僅可以實(shí)現(xiàn)一般其中PORT通訊口，對(duì)SM214,只能是0。如果有測量方法是采用ZC-8型接地電阻測定器，按圖9接線進(jìn)行測量。10m和20m的兩根導(dǎo)線可同方向排列，亦可成30°C夾角，將接地棒打入地下300mm-400mm時(shí)，檢查補(bǔ)助接地電阻滿足儀表靈敏度要求時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄120轉(zhuǎn)/分讀出儀表示值，即是該接地裝置的接地電阻。若不大于4。為合格，測量結(jié)果由電力試驗(yàn)部門出示檢測報(bào)告，記錄當(dāng)日的大氣，陰，晴，氣溫,存檔備查。 一個(gè)中斷程序連接到發(fā)送結(jié)束事件上，在發(fā)完緩沖區(qū)中的個(gè)字符時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷，也可以監(jiān)視發(fā)送完成狀態(tài)位SM4.5或SM4.6的變化來進(jìn)行發(fā)送后的處理oSM214沒有專門的接受指令，它是通過特殊標(biāo)志位SM2來接收字符的。SM2是一個(gè)暫存寄存器。當(dāng)接收的是一個(gè)字符串時(shí)，該緩沖器將一個(gè)字符一個(gè)字符的接收，每接收一個(gè)字符產(chǎn)生一個(gè)中斷，中斷事件號(hào)為8,我們只需要用一個(gè)中斷程序連接到這個(gè)中斷事件上，就可以處理接收到的字符。 3.PLC和稱重儀表的硬件連接 西門子公司的S7-214PLC具有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的RS485串行接口，根據(jù)稱重儀表提供的串行接口是RS232或RS485可選擇兩種接線方法。 3.1、稱重儀表具有RS232接口 硬件連接如圖1所示： 圖中，PC/PPI（Point-Point-Interface）為隔離型的編程電纜，既可實(shí)現(xiàn)RS232/RS485協(xié)議的轉(zhuǎn)換，又可實(shí)現(xiàn)稱重儀表與現(xiàn)場PLC的隔離，且有的可靠性。 3.2、稱重儀表具有RS485接口 硬件連接如圖2所示： 由于西門子公司提供的PC/PPI電纜價(jià)格比較昂貴，而通訊的原理相對(duì)比較簡單，所以盡可能釆用自身帶有RS485接口的稱重儀表，從而可以自制一根通訊電纜，降低成本。 4.XK3102稱重儀表通訊協(xié)議 4.1、XK3102稱重儀表數(shù)據(jù)發(fā)送為間斷方式,如圖3所示在一幀發(fā)送期間可能因發(fā)送速率不同而分為幾次間隔發(fā)送。 4.2、由用戶編程決定的串口設(shè)置參數(shù) 4.3、串行口數(shù)據(jù)格式 |起始位|0|2|3丨4|5|6|校驗(yàn)位|停止位|類型:EIA-RS-485C/232C 方式:RS232、20mA電流環(huán)為半雙工 格式：波特率（波特/秒）:1200、2400、4800、9600 數(shù)據(jù)位：7位 停止位：1位 校驗(yàn)位：1位（偶） 代碼:ASCII 4.4、數(shù)據(jù)格式 5.PLC通訊程序設(shè)計(jì) 5.1、稱重儀表和PLC之間的自由口通訊釆用主從方式，以稱重儀表作為主機(jī)發(fā)送稱重?cái)?shù)據(jù)，從站PLC響應(yīng)來自稱重儀表的數(shù)據(jù)。 5.2、部分程序清單 MAINLDSM0.1//次掃描標(biāo)志位SM0.1=1CALLRead//調(diào)子程序LDSM0.7//若在TEMP模式，則設(shè)置PPI協(xié)議=SM30.0//若在RUN模式，則設(shè)置自由通訊口協(xié)議ReadM0VB1669,SMB30//9600、偶校驗(yàn)、7位M0VD&VB10,VD80//指針指向緩沖區(qū)M0VDVD80,VD86//指針指向緩沖區(qū) M0VW+0,VW84//清除緩沖區(qū)字符計(jì)數(shù)器 要將管子兩端同時(shí)接地，使鋼管形成短接環(huán)路，雷電感應(yīng)的沖擊電流，不會(huì)在管線兩端產(chǎn)生高電壓。 接地的方法，將所有穿線管的兩端用中6mm鋼筋焊在一起，再從接線盒一端用銅線引至接地母板。（美國有資料介紹，在管子外部敷設(shè)一根單股銅線，緊固在管子兩端同時(shí)接地）。 c.儀表及傳感器屏蔽線的接地應(yīng)在儀表接口一端進(jìn)行。為了不使屏蔽線產(chǎn)生環(huán)流對(duì)儀表產(chǎn)生干擾，所有傳感器的屏蔽線在傳感器的一端應(yīng)與外殼有1000M"以上絕緣電阻。安裝時(shí)應(yīng)逐個(gè)檢查，發(fā)現(xiàn)絕緣電阻偏小者應(yīng)更換。 儀表至接線盒之間的電纜的穿線管接地方法與b所述相同。如使用儀表是金屬外殼，應(yīng)接地。 d.傳感器的輸出信號(hào)及儀表輸入端防沖擊保護(hù)器（SVP1-SVP16）的接地，應(yīng)就近接在不銹鋼的接線盒的外殼上，因金屬外殼的接線盒已接至接地母板上。 e.秤臺(tái)的接地應(yīng)在秤臺(tái)的兩端內(nèi)側(cè)的金屬板上焊接一塊10mm，50mmX50mm的銅板用M10銅螺栓經(jīng)中6mm銅線連接到接地母板上。秤臺(tái)一側(cè)的M10螺栓亦應(yīng)涂工業(yè)凡士林油，使防氧化保護(hù)。 五.接地裝置的質(zhì)量驗(yàn)收 1.接地裝置的質(zhì)量驗(yàn)收，要由電力試驗(yàn)部門的專業(yè)人員來驗(yàn)收。 首先要檢查電子防爆地磅接地裝置的裝設(shè)位置是否合理，與直擊雷保護(hù)（避雷針）的接地裝置之間的距離應(yīng)大于25米。 2.檢查電子防爆地磅所有接地點(diǎn)是否有松動(dòng)或銹蝕。接地母板應(yīng)放在秤體內(nèi)部防止被人盜走。 3.實(shí)地測量接地裝置的接地電阻。 6.結(jié)束語 PLC由于其高可靠性、編程簡單、通用性強(qiáng)、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、安裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，從而在自動(dòng)稱量控制中得到了廣泛的應(yīng)用。在稱重儀表和PLC的通訊基礎(chǔ)上，增加文本顯示器和打印機(jī)等，可方便地實(shí)現(xiàn)稱量參數(shù)的輸入、修改、顯示和打印功能,從而組成性能價(jià)格比的稱量控制系統(tǒng)。 | |
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