淺談AB PLC數據交換技術應用

韓金豐，高越

（1.上汽通用（沈陽）北盛汽車有限公司，遼寧 沈陽 110000；2.華晨汽車工程研究院，遼寧 沈陽 110000）

前言

隨著汽車行業的發展，汽車的生產規模迅速擴大，自動化技術與設備正在汽車制造行業得到越來越廣泛地應用。幾乎所有汽車公司，不管是老牌企業還是新造車勢力，都在追求提高工廠的自動化和數字化水平。可編程序控制器PLC成為工業控制領域的主流控制設備，并且應用越來越廣泛，特別是在汽車制造領域，為汽車的全自動化生產提供可靠保證。隨著計算機控制的發展，工廠自動化網絡發展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網絡系統[1]。

1 PLC控制技術概述

PLC是一種專為在工業環境應用而設計的數字運算電子系統，它將計算機技術、自動控制技術和通訊技術融為一體，成為實現單機，車間，工廠自動化的核心設備，具有可靠性高，抗干擾能力強，組合靈活，編程簡單，維修方便等優點。隨著技術的進步，其控制功能由簡單的邏輯控制，順序控制發展為復雜的連續控制和過程控制，成為自動化領域的三大技術支柱（PLC，機器人，CAD/CAM）之一[2]。

2 AB-PLC之間數據通訊技術

AB-PLC之間的數據通訊分為I/O接線、工業控制網通訊、以太網通訊三種方式。

2.1 I/O接線方式

將需要傳遞的信號，通過PLC系統下的I/O模塊，以bool量的形式進行數據交換。此種方式傳輸數據量有限，傳輸距離小，并且為確保安全需要進行兩套系統間的電氣隔離。在生產實際應用中，部分安全信號采用此種方式進行相鄰PLC之間的安全互鎖。

2.2 工業控制網通訊

AB-PLC支持多種系統網絡類型，此處以 DeviceNet網絡為例。在AB公司的對應產品中，有IP67等級的現場數據交互模塊 FDN-DN1。此模塊可同時接入兩套 PLC系統的DeviceNet網絡，在兩套PLC的DeviceNet網絡中分別對模塊進行配置，完成后實現兩套 PLC之間的數據通訊。使用DeviceNet網絡進行通訊，其通訊速度由網絡設置決定，其數據通訊量為128 bytes；DeviceNet網絡線纜長度要求如表1所示，此方式僅使用于距離相隔較近的PLC之間的通訊。

表1 DeviceNet網絡線纜要求

2.3 以太網通訊

隨著網絡技術的發展，以太網在工業控制系統中得到廣泛地應用。AB-PLC通過安裝以太網通訊模塊可以接入工業以太網。通過以太網進行 PLC之間數據通訊有生產者/消費者標簽模式和MSG指令編程模式兩種方法。

2.3.1 PLC之間建立生產者/消費者模式

借助RSlogix5000軟件分別在兩套PLC的在全局變量下組態生產者與消費者標簽，在網絡組態中添加伙伴站，控制器名稱要與所連接的生產者控制器名稱一致，網絡的IP地址也要一致。在組態消費者標簽時組態生產者站點和變量名，組態好后會在標簽內“基本tag”下顯示相對應生產者標簽屬性。配置完成后無需編寫程序即可完成 PLC之間的數據通訊。

2.3.2 MSG指令編程通訊模式

MSG 指令可從網絡中的另一個模塊異步讀取數據塊或向其異步寫入數據塊。MSG指令編寫之前，要建立數據類型為MESSAGE結構的標簽，每一條MSG指令都要分配一個標簽，這個標簽記錄本條指令的通訊狀態和執行情況。在程序中編寫 MSG指令后，對指令進行配置，配置內容包含傳送信息的類型、位置、長度，以及通訊路徑。配置完成MSG指令后，就可以進行PLC之間的數據通訊。

3 汽車白車身制造中實際應用

白車身生產過程就是各個零部件合拼焊接的過程。隨著自動化技術在焊裝車間的廣泛應用，零部件均使用自動輸送設備運送到制定位置，由機器人自動抓取并進行拼合安裝。以前臂梁零件安裝工位為例，員工需要按主線實際車型隊列，提前將前臂梁安放到自動輸送設備上，減少工位運行時間、提升上料人員工作效率。前臂梁安裝工位布局如圖1所示。

圖1 前臂梁安裝工位布局圖

生產隊列數據的傳遞距離較遠，故實際采用以太網MSG指令方式完成。按工藝生產需求，需要提前22個生產工位讀取生產隊列信息，在程序中編寫MSG指令，并按PLC實際狀態進行路徑配置。將讀取到的生產車型信息存儲到制定的堆棧中，并顯示在工位指示屏上指導員工上料。當員工每完成一次上料工作，并檢測與需求車型一致時，進行一次出棧邏輯。通過生產隊列的提前傳遞，實現集中批量上料，將員工從上料等待中解放出來用以完成其他工作，提升人員的工作效率。實際運行下來數據傳輸穩定，效果明顯。

4 結論

以遠程通訊技術為基礎，可以將整個生產過程的管理、控制與執行組成一個完整的系統。充分利用網絡資源，提升生產運行效率，并將成為工業控制的必然趨勢[3]。未來以此為基礎的工業自動化、智能化技術，將在工業制造等多領域得到廣泛地應用。