6ES7222-1EF22-0XA0程序安装在现代工业中，plc通信联网功能的应用日益广泛。在实际生产现场，各个工位上可能使用不同厂家生产的plc，它们之间通信联网一直是工程上的一个难题。欧姆龙plc所特有的通信协议宏功能可以很好地解决这个问题[1] 。欧姆龙中小型plc，如cqm1h、c200hα、cj1、cs1等机型，均支持通信协议宏功能，可以实现与其他厂家的plc通信。协议宏通信方式编程简单、易于实现，是不同厂家plc通信的一种简便易行的方法。本文选用欧姆龙的c200he-cpu42型plc，使用通信协议宏，与三菱的fx2n-64mr型 plc进行通信。欧姆龙plc为上位机，三菱 plc则为下位机。网络结构如图1所示，主机c200he-cpu42作为上位机，使用c200hw-com06-ev1型通信板，通信板上带有rs-232c与rs-422a/485串行通信口各一个，都支持通信协议宏功能[2]。三菱fx2n-64mr作为下位机，机体上加装fx2n-485-bd串行通信功能扩展板，支持三菱计算机链接(computer bbbb)通信协议[3]。1台上位plc多可连接16台下位plc，上位plc与下位plc通过rs-485串行端口连接。通信过程中，上位plc首先发出指令并启动通信，下位plc收到指令并执行，然后将执行结果返回上位plc。下位plc之间不能进行直接通信。图1 网络结构欧姆龙的通信协议宏由通信序列(sequence)组成，由pmcr指令调用，与带有rs-232c或rs-422a/485端口的各种外围设备交换数据。通信协议宏支持软件(cx-protocol)的对话式菜单使通信序列易于登记。软件支持x-on和x-off、rts和cts等控制方法，允许传送任何带有校验码(如sum，lrc或crc)和帧长度的数据信息。一个接收阵列(matrix)，多可以设置15种类型的期望的接收信息，而每个期望接收信息都可以包含确定下一步要执行的过程和出现信息接收错误时要执行的故障处理命令[4]。三菱计算机链接通信协议用于计算机与plc之间的通信，计算机发出读写plc数据的命令帧，plc收到后自动生成和返回响应帧，但是计算机程序仍需用户编写[3]。上位计算机通过安装在各台plc 上的串行通信功能扩展板连接多台plc构成网络。专用通信协议有两种格式(bbbbat 1和bbbbat 4)，区别在于字符串后是否添加cr/lf码。本文采用bbbbat 1通信格式。地址决定计算机访问哪一台plc，同一网络中各plc的地址不能重复，设定范围为00h～0fh。plc号用来识别plc的cpu类型。指令用来指定操作的类型，如读、写等操作，由2个ascii码组成。校验码是从地址开始，校验码之前的所有字符的十六进制数的ascii码求和，取和的低两位数据的ascii码。计算机与plc之间的数据流有3种形式：计算机从plc中读数据、计算机向plc写数据和plc向计算机写数据。本文用到了前两种数据流形式。(1)计算机从plc读数据操作命令：enq+地址+plc标识号+指令+等待时间+字符区域a+校验码响应：stx+地址+ plc标识号+字符区域b+etx+校验码 (正确时)nak+地址+ plc标识号+错误代码 (错误时)计算机收到响应信号后发出确认信号：ack+地址+ plc号或nak+地址+ plc号(2)计算机向plc写数据操作命令：enq+地址+plc标识号+指令+等待时间+字符区域c+校验码响应：ack+地址+ plc标识号 (正确时)nak+地址+ plc标识号+错误代码 (错误时)字符区域中，a为要读取的存储区的开始位置和字节数；b为返回的存储区的值；c为要写入的存储区的开始位置和数值。校验码用来校验数据是否正确。欧姆龙plc与三菱plc通信之前，先要生成通信协议宏。下面以从三菱plc的x位元件组读数据和向三菱plc的y位元件组写数据为例，介绍协议宏组态方法：（1）创建通信协议宏根据三菱计算机链接通信协议的格式要求，在cx-protocol软件上创建工程，如图2所示。创建“read”和“write”两个通信序列(sequence)。接收阵列(matrix)用于接收响应数据。图2 通信协议宏结构（2）创建通信序列在通信序列中设置链接字(bbbb word)、传输方式控制参数(control)、应答方法(response)、数据接收监控时间(timer tr)、数据接收完成监控时间(timer tfr)、数据发送完成监控时间(timer tfs)等内容。（3）创建通信步在通信序列中创建通信步(step)。每个通信步包括步号(step)、重复计数器(repeat)、命令(command)、重试(retry)、发送信息(send message)、接收信息(recv message)、是否响应(response)、下一个执行过程(next)以及出错处理(error)等内容。（4）创建发送和接收信息发送信息与接收信息必须严格按照计算机链接通信协议格式编写。由“报头”(header)、“结束符”(terminator)、“校验码”(check code)、“帧长度”(length)、“地址”(address)和“数据”(data)等几部分组成。其中，读数据的发送信息结构如图4所示。在发送信息中，“数据”为上位plc向下位plc发送的具体数据，由“报头”、“地址”、“plc标识号”、“指令”、“消息等待时间”、“字符区域”、“校验码”等七部分组成。其中， “h”为报头，取值enq，其ascii码为“05h”。“a”为地址，取值“00”，表示与从机00通信。“ff”为fx系列plc的标识号。“br”为“读位元件”指令。“a”为等待时间，对应100ms。“x0004”、“04”表示从x004开始读取4个位元件的值。“c”为校验码，指定为sum(0)。（5）创建接收阵列三菱通信格式比较复杂，而且接收到响应数据具有一定的不确定性。因此，在协议宏程序中使用接收阵列的形式完成数据的接收工作。如图3所示，在接收阵列中设置了3种可能接收到的数据信息(receive message)，并规定接收到特殊数据信息后要进行的下一步处理方法(next process)。通信协议宏组态结束后，将其下载到通信板中。三菱plc通信参数设置：通信格式设置为bbbbat 1，波特率9600bps、偶校验、7位数据位、1位停止位。地址设置范围00h～0fh。图3 接收阵列欧姆龙plc通信参数设置：通信板a端口设定为协议宏通信方式，其他通信参数要与下位三菱plc的通信参数保持一致。通信协议宏的调用与执行程序段如图4所示，28908为通信板端口a使用标志。pmcr指令的操作数“#1000”、“#1001”为控制字，位的“1”表示使用通信板的端口a，后3位数表示调用并执行的通信序列号。dm0000、dm0200为pmcr指令的第二操作数，所指定的有效通道存放发送的数据。dm0100、dm0300为pmcr指令的第三操作数，存放接收到的数据。当pmcr调用000号通信序列时，从三菱plc的x位元件组读取数据，当pmcr调用001号通信序列时，向下位plc的y位元件组写入数据。图4协议宏调用程序通信协议宏具有较强的灵活性，程序的编写和调用非常简单，容易实现不同厂家plc之间的通信。在程序的编制与调试过程中，一些细节问题必须予以注意：(1)在程序中有多条pmcr指令时，使用微分指令避免指令间的冲突；(2)读取几个设备的数据，使用变量的方式接收数据；(3)好将发送信息与接收信息写在不同的通信步中，避免从站断线导致pmcr指令执行标志无法复位。三菱QD75P2定位模块用于位置控制，我经常使用，手册也常翻，但有一点是纯经验，手册上没有写到，在这里跟大家交流一下。前一阵子做了一个类似车螺纹的设备，只是被加工的工件为不锈钢的圆管。由于设备是在线的，管子不可以旋转，所以只能用两台电机带动转动套旋转，其中一个转动套上有压轮，靠此成型。成型的要求为，在成型螺旋凹槽时，两电机带动的转动套以固定比例旋转，当在两段螺旋凹槽中间不成型时，两电机以同速旋转。要想在管子上压出的螺旋凹槽的螺距与每段管子的长度尺寸jingque，两台电机的旋转速度的比例精度要求相当的高。该系统的每段管子的长度是由主电机的旋转圈数决定的，所以我选用了QD75P2控制两台伺服电机，控制方式为位置控制，两轴插补，这样即能保证每段管子的长度，又能保证螺旋凹槽的螺距。起初，我以参照轴的速度为插补运行速度，进行控制。结果生产出来的管子总是有规律的有螺距不一样长的情况。我用软件一监视，才发现原来插补的过程中，主轴的速度不变，第二轴的速度有时是变化的。这样两轴的速度比例就不是固定的了，以致形成的螺距肯定会不一样了。但怎么会出现这样的情况呢，相应参数没有改动，二轴怎么会有时这个速度，有时那个速度呢？我又修改了程序的其它地方，试了试，还是不行。没办法，我又试着把合成速度作为插补运行速度，重传了程序。结果这回一监视，两轴的速度始终都稳定不变了，成型的产品也合格了。后来我咨询了三菱的技术支持，他们也说不出是怎么回事，手册上也没有相应说明。总之这是我试出来的经验，如果大家在以后使用中，有此类问题，可以参考一下了。步进指令（STL）是利用内部软元件，在顺控程序上面进行工序步进式控制的指令。步进返回指令（RET）是指状态（S）流程结束，用于返回主程序（母线）的指令。应用步进指令时注意1．步进接点只有常开触点，而没有常闭触点，用表示，指令用STL表示，连接步进触点的其它继电器触点用LD或LDI指令表示，使用STL指令后，应用RET指令使LD点返回左母线。2．只有步进触点闭合时它后面的电路才能动作。如果步进触点断开 则其后面的电路将全部断开。但是在1个扫描周期以后，不再执行指令。3．状态的地址号不能重复使用。 近年来，由于国际市场上石化产品的竞争日趋激烈，国内石化行业的许多厂家已开始向产品的多样化、添加剂材料和配方的高科技化迈进。我们针对石化产品生产工艺的特点，我公司与北京久思亿软件公司联合开发了计算机与QPLC的集成控制系统。1 系统组成 计算机与QPLC集成控制系统由生产系统和非生产系统二部分组成。生产系统主要由微型机、 PLC、执行机构及现场仪表等部分组成。非生产系统主要由工艺流程模拟显示屏、质量检查系统、管理信息系统等部分组成。通过计算机与PLC集成控制系统，将润滑油厂的各生产车间、附属部门以及总厂厂部联成了密不可分的整体，从而大限度地利用了信息资源。2 系统功能 为满足用户提出的技术要求和现场的工况，此控制系统的设计具有以下功能： 1）.根据用户提出的技术要求，按照添加剂配方的比例jingque地配制生产各种型号的石化产品，并且通过微型机和现场PLC控制系统实现整个生产过程的自动化。 2）.通过计算机软件，实现生产现场的动态监控。 3）.在现场生产中，为提高整个控制系统的jingque性，在执行机构上均设计了局部反馈功能。 4）.当系统出现压力报警或油面报警时，一方面通过PLC程序实现自动停车，在控制间的操作人员可以立即听到报警信号，及时采取相应措施。 5）.在中央控制室设置了1个大屏幕模拟显示屏，在屏幕上不仅可以显示总厂所有管道线路，而且能够动态显示油的液位、流向，让高层管理人员从宏观上掌握全厂的生产状况。3. 硬件设计 在本系统中，工业现场控制是核心，而工业现场控制主要由QPLC系统完成，所以如何合理有效地使用PLC技术就成了设计的关键。PLC的特点是控制可靠，编程简单，但程序内存不大，不能进行非常复杂的编程;而石化产品的特点是生产工艺复杂，产品型号繁多，往往1条生产线就能够生产几十种型号的产品。这就形成了一对矛盾。如果设计时采用常规的PLC控制系统，那么1条生产线就需要20几台PLC基本模块和A/D转换模块。投资巨大，为了减少投资和增强控制的可靠性，在PLC控制系统的硬件配置上进行了多项创新。 以润滑油生产线为例，在润滑油生产车间，有搅拌温度、添加剂温度、输油泵压力、油罐的液面等共计32路模拟信号需要检测。如果按常规设计，需要8块Q64AD模块。为减少投资，设计了多路开关切换电路，只用2块Q64AD模块就完成了全部功能。图2为Q64AD模块的多路开关切换示意图。图1 Q64AD模块的多路开关切换示意图 图1中，Q64AD模块为4通道模拟量输入模块，Y0、Y1、Y2、Y3为PLC的任意输出触点。Q64AD模块的多路开关切换电路的设计实质上是通过1个多路开关控制Q64AD模块分别去完成搅拌温度检测、添加剂温度检测、输油泵压力检测及油罐液面检测4项功能，其中多路开关的4个转换触点接PLC的输出触点，由PLC编程控制。这个多路开关切换电路简单实用，而且节省了大量投资，实践证明，该电路在控制精度上完全满足用户的需要。4. 软件设计 在计算机与PLC集成控制系统的软件设计中，也采用了许多新的设计思想。 仍以润滑油生产车间为例，按照用户提出的72种润滑油的生产工艺和技术要求，如果用常规方法编程，需要12个CPU模块。为节约投资，我们充分利用PLC的文件寄存器，用逐项查表的方法编写了1个72种润滑油的通用程序，用1个CPU模块带2台PLC功能模块的方式完成了过去需要12台PLC才能实现的功能。5 结束语 控制系统采用了先进的系统集成的设计思想，该系统在工业现场控制方面，尤其在PLC控制方面，独树一帜，以其卓越的控制功能和良好的性能价格比，赢得了用户的广泛赞誉。PLC在工控界中应用广泛，有许多优点和方便之处，很多同行都有共同的体会，在PLC系统中实现模拟量采集时价格十分昂贵，尤其实现热电阻温度、热电偶温度采集时，价格更是无法承受。本文介绍一种在PLC中实现低成本模拟量数据采集的方法，可以实现大量模拟量数据采集，每路模拟量输入的价格仅120元左右。系统连接如下图所示，PLC选用三菱FX2N系列产品，配带RS485通讯接口板，通过通讯接口与FCS900数据采集模块连接，实现大量模拟量数据采集，数量没有限制，通讯距离可以到1200米，从而实现低成本模拟量数据采集。FCS900是具有RS485接口的数据采集模块，支持MODBUS-RTU和自由口通讯协议，模块的型号和数量根据使用情况决定，通讯距离1200米。FX2N通讯格式设置通讯使用RS指令，对应FCS900模块使用自由通讯口通讯协议。实例程序：读取#1FCS900模块的1~16通道的模拟量数据PLC发送下列数据：01H、C4H、00H、00H、00H、10H、00H、D5H后两个字节00H、D5H为前面6个字节的和校验。FCS900模块接收上述命令后，回复下列数据：01H、C4H、32H、X1、X1、X2、X2、X3、X3、………X16、X16、ACC、ACCX1~X16为16个通道的数据，每个数据为双字节；ACC为和校验。数据接收后验证和校验是否正确，将正确的数据保存至数据缓冲区。有关通讯协议参见“MODBUS通讯协议及自由口通讯协议”。FX2N的应用程序如下图所示。通过上述方法采集的模拟量数据没有数量限制，每个FCS911采集16路模拟量信号，10个模块就可以采集160点模拟量信号，可以是电压、电流、热电阻温度、热电偶温度，在大量模拟量数据采集系统中非常实用。一． 三菱变频器调速方式简介三菱变频器外部端子调速可分为模拟量调速和多段速调速。模拟量调速可用电压DC0~10V或电流DC4~20mA，进行无级调速。我厂用0~10V模拟电压作为给定量 ，进行开环调速 ；多段速采用外部输入端子 SD﹑STF﹑RL﹑ RM﹑RH，进行三段速调速。RL﹑RM﹑RH是低﹑中﹑高三段速速度选择端子，SD是输入公共端，STF是启动正转信号。如图3中，当Y10，Y11有输出时，变频器为低速运行；当Y10，Y12有输出时，为中速运行；当Y10，Y13有输出时为高速运行。变频器2﹑3原理与此相同。三段速分别设置为15Hz﹑30Hz﹑45Hz。在模拟量调速时，通过调整W1﹑W2的分压比设置KA1闭合时变频器高速运行，KA2闭合时为低速运行，当KA1﹑KA2都断开时，变频器为高速；变频器2﹑3原理与此相同。通过编程，PLC根据操作台发出的信号，选择控制方式：模拟量调速或多段速调速。三菱变频器的多段速调速比模拟量调速有较高优先级（1）。二． 系统构成。2． 1 工艺流程如下图：根据工艺要求，灌装机前面的输送带分成若干段。A﹑B﹑C﹑D﹑E为输送带，M13﹑M14﹑M15分别为A﹑B﹑C带的拖动电机。D带与灌装机机械联动，E带由另一电机拖动。另外，各带上均有光电传感器探测瓶流速度。PLC根据瓶流调整各段输送带的速度。2．2 电气系统原略图变频器1﹑2﹑3分别控制电机M13﹑M14﹑M15，主回路接线图略。PLC为FX2-64MR。FMA﹑11是来自灌装机变频器0~10V的输出信号，经过信号隔离器的转换作为变频器1﹑2﹑3的控制信号。图中KA1-6为辅助继电器。W1-6为分压电位器。PLC的输入端子略。FMA﹑11是来自灌装机主机变频器的输出信号。两图中的PLC为同一PLC，图2中的COM6接DC24V电压，控制辅助继电器。三． 控制思想变频器1﹑2﹑3的调速方式为两种：1.来自灌装机主机变频器的模拟信号DC0~10V，经过隔离器转换为线性DC0~10V，再经过电位器分压作为变频器1﹑2﹑3 的给定信号，以控制电机M13﹑M14﹑M15,这样可以做到输送带与灌装机的速度很好匹配;2.采用多段速控制端子SD﹑STF﹑RL﹑RM﹑RH，通过PLC编程，由PLC发出控制信号以控制速度。PLC根据灌装机操作台发出的信号来判断使用那种速度控制方式，又根据瓶流情况选择高低速。在模拟信号控制时是通过辅助继电器KA1和KA2,KA3和KA4,KA5和KA6的组合，经W1﹑W2,W3﹑W4,W5﹑W6分压控制变频器输出速度。在多段速时通过PLC的输出Y10﹑Y11﹑Y12﹑Y13,Y20﹑Y21﹑Y22﹑Y23,Y24﹑Y25﹑Y26﹑Y27分别调节各个变频器的输出频率以达到多段输送带的速度匹配及与灌装机的速度匹配。在模拟控制方式调整中，电位器分压比的调整是个关键，通过生产调试中摸索，终于找到了比较好的速度匹配。分压比一旦调好，不得随意改动。四． 应用效果在两种速度控制方式下，分别调整各变频器的多段速度频率及电位器的分压比，做到了输送带速度与灌装机速度很好的匹配，运行稳定可靠。实践证明FR-A540E变频器完全满足啤酒灌装生产线输瓶带的调速要求。提高了生产效率。此种变频器控制方式也可用于其他需要速度配合的电机变频调速。