工控計算機與PLC并口通訊的研究

王貴元

江蘇蘇州歐瑞康巴爾查斯涂層有限公司

工控計算機與PLC并口通訊的研究

王貴元

江蘇蘇州歐瑞康巴爾查斯涂層有限公司

工業(yè)計算機與PLC通訊有多種方法，根據(jù)工業(yè)設(shè)備特點選擇合適的通訊方式是設(shè)備可性重要的保證;本文對公司內(nèi)一臺瑞士巴爾查斯涂層設(shè)備主機和PLC的并口通訊方式進行了詳細(xì)分析，并總結(jié)了這種方式的優(yōu)點和缺點;

PVD涂層；工控機；PLC；并口通訊；

隨著中國工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展，設(shè)備自動化、信息化的程度越來越高。這就要求設(shè)備既有實現(xiàn)復(fù)雜的運算功能，又有大規(guī)模的邏輯處理功能。一般設(shè)備的運算功能由工業(yè)計算機完成，而邏輯處理由PLC完成；工業(yè)計算機通過接口與PLC進行通訊，間接控制外圍開關(guān)元件，實現(xiàn)設(shè)備的自動化工作。

工控機和PLC的通訊有多種方式：串行口（RS232/RS485）、并行口、網(wǎng)絡(luò)口等。根據(jù)設(shè)備特點和工作環(huán)境選擇合適和可靠的通訊方式是設(shè)備能否正常運轉(zhuǎn)的重要條件之一。我公司的PVD涂層機的工控機通過PLC的I/O點和工控機以并行口方式進行通訊，簡單可靠并且抗干擾能力強；本文將詳細(xì)的分析其原理。

一、PVD涂層機介紹

PVD多弧離子鍍的基本原理就是把金屬蒸發(fā)源（靶源）作為陰極，在真空的條件下通過它與陽極殼體之間的弧光放電，使靶材蒸發(fā)并離化，形成空間等離子體，對工件進行沉積鍍覆。

多弧離子鍍的基本組成包括真空鍍膜室、陰極弧源、基片、負(fù)偏壓電源、真空系統(tǒng)等。

二、控制系統(tǒng)

巴爾查斯涂層機工作一般分抽真空、氫氣刻蝕、氬氣刻蝕、涂層、冷卻、檢漏六個階段。每個階段都需要進行大量PID控制計算去調(diào)節(jié)溫度、輔助氣體流量、蒸發(fā)電流及等離子磁場強度等；本設(shè)備采用一臺工控機來實現(xiàn)這些運算，設(shè)備的外圍元件采用日本松下的FP3型PLC來控制；如圖1所示。

圖1 涂層機控制系統(tǒng)示意圖

三、元件型號及功能介紹

工控機：采用INOVIS公司的R20型工業(yè)計算機。產(chǎn)品運算能力強，速度快并有極強的穩(wěn)定性。該計算機安裝DOS6.22系統(tǒng)。通過在DOS狀態(tài)下運行系統(tǒng)文件BARCO，計算機把內(nèi)部配方文件所要求的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成0-10VDC信號向需要模擬指令的元件輸出，并根據(jù)反饋的實際值實時調(diào)整并監(jiān)控；同時把外圍數(shù)字量的控制信號通過INDEL16位的模擬量輸入/輸出板傳遞給PLC，并對PLC的狀態(tài)進行監(jiān)控。

PLC：采用日本松下的FP3型PLC，主要處理外圍數(shù)字量信號；它通過輸入/輸出版上的I/O點接受工控機發(fā)過來的指令碼，經(jīng)過解碼后輸出給外圍元件；同時將PLC輸入/輸出點的信息反饋給工控機，供工控機監(jiān)控使用。

lPLC輸入信號：占用X00-X0F的共16位地址，其中X0E和X0F是控制位；

X0E：工控機并行口數(shù)據(jù)讀取完畢；

X0F：工控機數(shù)據(jù)準(zhǔn)備完畢，需PLC讀取；

X00-X0D：共14位，數(shù)據(jù)位；

lPLC輸出信號：占用Y80-Y8F的共16位地址，其中Y8E和Y8F是控制位；

Y8E：PLC數(shù)據(jù)讀取完畢；

Y8F：PLC數(shù)據(jù)準(zhǔn)備完畢，需工控機讀取；

Y80-Y8D：共14位，數(shù)據(jù)位；

INDEL總線系統(tǒng)：INDEL總線系統(tǒng)是瑞士INDEL公司開發(fā)的基于DOS環(huán)境下的一種現(xiàn)場總線；它的主站是一個帶有PCI接口的控制板，不需要任何設(shè)置，直接插到工控機主板上的PCI插槽上，然后把驅(qū)動程序直接考入系統(tǒng)硬盤即可；INDEL有多種模塊供選擇，本設(shè)備INDEL總線配置見圖1。

四、工控機和PLC通訊分析

工控機輸出給PLC的命令是被PLC接收后，由PLC的程序進行譯碼，命令經(jīng)過譯碼后給R500-R59F的160個中間標(biāo)志位置位或復(fù)位；每個標(biāo)志位都有固定含義，例如：R500-系統(tǒng)停止、R501-抽真空、R592啟動通訊監(jiān)控、R598-通訊緩沖區(qū)清零等。PLC把所有PLC輸入輸出點的狀態(tài)反饋給工控機，供工控機進行監(jiān)控。

五、PLC程序及說明

1 PLC接收程序

程序段1 F F N 2 1 N 2 4 N 2 5 N 2 6 N 2 7 N 2 8 S T D F S T / O R K P P W X D T X X T R 0 0 1 5 0 2 0 0 ( M V ) 2 0 0說明：接受工控機讀命令（X F -工控機數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好，請求P L C讀入信號），置位讀請求標(biāo)志位-R 2 0 0 ,將數(shù)據(jù)讀入D T 2 0 0中。程序段2 N 5 4 N 5 5 S T P D T R 6 2 0 0 ( D G T ) 2 0 0

H 0 N 6 2 ( D G T ) D T P D T H D T 2 1 0 6 2 0 0 2 0 1 2 1 1說明：讀入數(shù)據(jù)解碼。將D T 2 0 0的b i t 0 -3（數(shù)據(jù)位）輸出給D T 2 1 0；將D T 2 0 0的b i t 4 -7（位址號）輸出給D T 2 1 1；

2PLC發(fā)送輸入輸出點狀態(tài)數(shù)據(jù)

程序段3 N 2 1 0 0 N 2 1 0 1 S T R F K D T 1 1 5 2 5 6 1 0 0 0 9 0 1 3 ( F I F T )說明：：定義從D T 1 0 0 0開始的2 5 6個數(shù)據(jù)為堆棧區(qū)程序段4 N 2 3 5 0 F ( D G T ) W X H D T 6 1 1 2 9 0 0說明：首先把輸入點W X 1（共1 6位）低字節(jié)傳送到D T 9 0 0中，高字節(jié)傳送到D T 9 0 1中；W X 2 -W X 4依次類推，共占用D T 9 0 0 -D T 9 0 7供8個字?jǐn)?shù)據(jù)；同輸入點，P L C把W Y 9 -W Y 1 4輸出點數(shù)據(jù)傳送到D T 9 0 8 -D T 9 1 9中。

程序段5 N 2 5 2 0 N 2 5 2 1 5 9 1 ( D G T ) 1 0 N 2 5 2 8 S T F I X K H I Y F I X D T H I Y S T C A L L R 6 -1 6 ( D G T ) 8 9 9 1 0 N 2 5 3 5 N 2 5 3 6說明：調(diào)用1號子程序（1號子程序為堆棧入棧程序），將D T 9 0 0 -D T 9 1 9的數(shù)據(jù)依次壓入從D T 1 0 0 0開始的堆棧，共2 0次循環(huán)；其中I X為數(shù)據(jù)指針寄存器。I Y的存放數(shù)據(jù)內(nèi)容；D T 2 2 0存放數(shù)據(jù)段長度。在每個掃描周期執(zhí)行一次出棧操作，把信息通過Y 8 0 -Y 8 E發(fā)給工控機。R 1 5 9 1

束語

這種工控機和PLC的通訊因為把PLC的輸入/輸出模塊模擬成并行口進行通訊，效率不高，但是可靠性很好，特別適用現(xiàn)場有強磁場和干擾而通訊量不大的工況。

[1]歐瑞康巴爾查斯公司.BAI1200涂層機操作手冊，2003（07）.

[2]松下自動控制有限公司.FP系列PLC硬件手冊，2000（12）

[3]松下自動控制有限公司.FP3系列PLC編程手冊，2004（09）

6 總結(jié)

21世紀(jì)是機器人和互聯(lián)網(wǎng)的世紀(jì)，自機器人和互聯(lián)網(wǎng)問世，他們改變了人類世界的方方面面，無論在生活、工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護等等。本次物聯(lián)網(wǎng)安放機器人的研發(fā)與應(yīng)用中，我深刻體會到了物聯(lián)網(wǎng)和機器人相結(jié)合的美麗之處與人類偉大所在。同時再設(shè)計機器人的同時對我以后的學(xué)術(shù)發(fā)展有了啟蒙作用。

在機器人的制作過程中，很多東西對我這種高中機器人設(shè)計師來說都是很陌生的。因此鄙人在很多軟件和硬件方面多的問題請教了很多在此方面頗有成就的人。有很多比較現(xiàn)實的問題也在困擾著機器人的設(shè)計。但是正是因為這些問題才讓我了解到了如何做一名優(yōu)秀的機器人設(shè)計師。

參考文獻：

[1]維基百科物聯(lián)網(wǎng)詞條

[2]中華人民共和國第十二五物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃

[3]工業(yè)機器人蓋倫

[4]百度百科物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展詞條

[5]楊士元，清華大學(xué)自動化系，中國智能家居的現(xiàn)狀和發(fā)展

王湧欽（1997-），男，籍貫：河南新野，現(xiàn)為高中學(xué)生。