[摘 要]
本文簡要介紹了PLC（可編程控製器）的性能、特點，介紹了可編程控製器作為下位機在電纜自動生產線檢測控製係統中的應用、可編程控製器與計算機（上位機）的通訊與程序設計、兩liang者zhe之zhi間jian進jin行xing數shu據ju交jiao換huan的de硬ying件jian連lian接jie方fang式shi，提ti出chu了le一yi種zhong保bao證zheng數shu據ju交jiao換huan的de正zheng確que性xing和he可ke靠kao性xing的de方fang法fa
，從cong而er解jie決jue了le電dian纜lan自zi動dong生sheng產chan線xian檢jian測ce控kong製zhi係xi統tong中zhong通tong讀du數shu據ju易yi出chu錯cuo的de問wen題ti。
[關鍵詞]
可編程控製器 計算機 通訊 自動生產線

一
、引言
隨sui著zhe工gong業ye生sheng產chan自zi動dong化hua水shui平ping的de不bu斷duan加jia快kuai，對dui控kong製zhi係xi統tong提ti出chu了le愈yu來lai愈yu嚴yan格ge的de要yao求qiu。隨sui著zhe大da規gui模mo集ji成cheng電dian路lu廣guang泛fan應ying用yong，控kong製zhi係xi統tong本ben身shen也ye得de到dao長chang足zu發fa展zhan
，已yi由you原yuan來lai的de分fen立li元yuan件jian、繼(ji)電(dian)器(qi)控(kong)製(zhi)，發(fa)展(zhan)成(cheng)為(wei)大(da)規(gui)模(mo)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)的(de)微(wei)機(ji)控(kong)製(zhi)。控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)也(ye)由(you)原(yuan)來(lai)的(de)分(fen)散(san)控(kong)製(zhi)發(fa)展(zhan)為(wei)集(ji)中(zhong)控(kong)製(zhi)。正(zheng)是(shi)在(zai)這(zhe)種(zhong)發(fa)展(zhan)的(de)需(xu)求(qiu)下(xia)，可(ke)編(bian)程(cheng)控(kong)製(zhi)器(qi)應(ying)運(yun)而(er)生(sheng)。由(you)於(yu)可(ke)編(bian)程(cheng)控(kong)製(zhi)器(qi)（PLC）具有體積小
、抗幹擾能力強
、組態靈活等優點
，因而在工業控製係統中得到非常廣泛的應用。
在電纜自動生產線檢測控製係統中，可編程控製器主要用作下位機，檢測各狀態點的狀態
，直接控製係統的啟
、停和其他控製單元的投切
，並將各點的狀態送給上位機――計ji算suan機ji，計ji算suan機ji綜zong合he可ke編bian程cheng控kong製zhi器qi和he其qi他ta設she設she備bei的de數shu據ju

，作zuo出chu相xiang應ying的de處chu理li和he顯xian示shi。關guan於yu整zheng個ge係xi統tong的de設she計ji與yu實shi現xian另ling文wen介jie紹shao
，本ben文wen主zhu要yao介jie紹shao該gai係xi統tong中zhong用yong作zuo下xia位wei機ji的de可ke編bian程cheng控kong製zhi器qi的de作zuo用yong
、與計算機的通訊及程序設計方法。

二、可編程控製器的性能特點
yongyukongzhixitongzhongdekebianchengkongzhiqishiyixunhuansaomiaodefangshigongzuo，tabuduanduqushurudiandezhuangtai，ranhouanzhaojidingdekongzhifangshijinxingluojiyunsuan，jiangjieguocongshuchuduansongchu
，congerdadaokongzhidemude。tashiyougongyezhuanyongweixingjisuanji、輸入/ 輸出繼電器
、保護及抗幹擾隔離電路等組成的微機控製裝置，具有順序、周期性工作的特性。由於它具有可編程的功能，且其基本輸入/輸shu出chu點dian全quan部bu使shi用yong開kai關guan量liang，因yin而er完wan全quan可ke以yi替ti代dai繼ji電dian器qi控kong製zhi係xi統tong和he由you分fen立li元yuan件jian構gou成cheng的de控kong製zhi係xi統tong。從cong應ying用yong角jiao度du來lai看kan，可ke編bian程cheng控kong製zhi器qi具ju有you如ru下xia特te點dian：
1、可靠性高：可編程控製器的輸入/ 輸出端口均采用繼電器或光耦合器件，即基本輸入/ 輸出點均為開關量
，同時附加有隔離和抗幹擾措施
，使其具有很高的抗幹擾能力，因而能在比較惡劣的環境下可靠工作。
2
、體積小：在製造時采用了大規模集成電路和微處理器，用軟件編程替代了硬連線，達到了小型化，便於安裝。
3
、通用性好：可編程控製器采用了模式化結構，一般有CPU模塊、電源模塊、通訊模塊、PID模塊
、模擬輸入/ 輸出模塊等。用這些模塊可以靈活地組成各種不同的控製係統。對不同的控製係統
，隻需選取不同的模塊設計相應的程序即可。
4、使用方便
、靈活：對於不同的控製係統
，當控製對象及輸入/ shuchuyingjianjiegouxuandinghou
，ruoyaogaibiankongzhifangshihuoduikongzhiduixiangzuoyixiegaidong

，zhixuxiugaixiangyingchengxujike，wuxuduixitonglianxianzuojiaodadexiugai。congerjianshaolexianchangtiaoshidegongzuoliang，tigaolegongzuoxiaolv。

三、用作下位機的可編程控製器
由於可編程控製器具有上述特點
，因而在檢測和控製係統中得到廣泛應用。但因其專用性太強以及受輸入/ 輸出節點數的限製
，在由可編程控製器構成的係統中
，可編程控製器主要用來完成組合邏輯與時序邏輯的輸入/ 輸出控製。另外
，由於可編程控製器無法以比較靈活的方式顯示當前各個輸入/ 輸(shu)出(chu)點(dian)的(de)狀(zhuang)態(tai)，不(bu)能(neng)以(yi)多(duo)種(zhong)方(fang)式(shi)提(ti)供(gong)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)的(de)運(yun)行(xing)情(qing)況(kuang)，因(yin)而(er)，在(zai)用(yong)可(ke)編(bian)程(cheng)控(kong)製(zhi)器(qi)構(gou)成(cheng)比(bi)較(jiao)大(da)的(de)檢(jian)測(ce)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)時(shi)
，一(yi)般(ban)用(yong)可(ke)編(bian)程(cheng)控(kong)製(zhi)器(qi)完(wan)成(cheng)信(xin)號(hao)的(de)采(cai)集(ji)和(he)控(kong)製(zhi)
，比(bi)較(jiao)複(fu)雜(za)的(de)數(shu)據(ju)處(chu)理(li)
、圖形顯示、人機界麵等由計算機來完成。
在電纜自動生產線檢控係統中
，可編程控製器作為下位機用來控製各種電機、風機的啟、停，調速器的投切，讀取各控製點的狀態，然後將各點的狀態輸入到上位機――計(ji)算(suan)機(ji)。計(ji)算(suan)機(ji)處(chu)理(li)可(ke)編(bian)程(cheng)控(kong)製(zhi)器(qi)和(he)其(qi)他(ta)設(she)備(bei)的(de)信(xin)息(xi)
，以(yi)圖(tu)表(biao)的(de)方(fang)式(shi)顯(xian)示(shi)
，使(shi)操(cao)作(zuo)者(zhe)對(dui)生(sheng)產(chan)線(xian)的(de)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)一(yi)目(mu)了(le)然(ran)。計(ji)算(suan)機(ji)和(he)可(ke)編(bian)程(cheng)控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)硬(ying)件(jian)連(lian)接(jie)及(ji)可(ke)編(bian)程(cheng)控(kong)製(zhi)器(qi)與(yu)各(ge)控(kong)製(zhi)端(duan)、狀態點的連接如圖1所示。

圖1 中，輸入到可編程控製器的檢測點可分為按鍵類和光電開關類。按鍵類主要有：啟動
、停止、幫助、診斷、查詢
、複位按鍵等。光電開關類主要有：張力輪位置、張力杆位置、左右托位置、左右盤位置、抓勾位置、左右防護位置、排線位置、排架位置、光電開關等。可編程控製器的輸出用來控製循環水、退火水、吹幹風機及各種電機的啟停等。
可編程控製器不斷讀取輸入端，按既定的控製方式對輸入端的狀態進行邏輯運算
，然後將運算結果經輸出端輸出（即進行控製）

，從而保證生產線的可靠、連lian續xu運yun行xing，同tong時shi將jiang本ben係xi統tong的de狀zhuang態tai按an某mou種zhong協xie議yi反fan映ying給gei上shang位wei機ji，上shang位wei機ji處chu理li可ke編bian程cheng控kong製zhi器qi和he其qi它ta設she備bei的de信xin息xi
，作zuo出chu響xiang應ying，並bing以yi圖tu表biao的de方fang式shi顯xian示shi
，使shi操cao作zuo者zhe能neng隨sui時shi掌zhang握wo生sheng產chan線xian的de工gong作zuo狀zhuang態tai，以yi便bian在zai需xu要yao時shi進jin行xing調tiao試shi。

四、通訊連接及程序設計
上位機和下位機進行數據交換的方式有很多，如網絡方式、485方式、RS232方式等。由於在電纜生產線中，上
、下位機之間距離較近，因而我們選用了RS232方式，其硬件連接如圖2所示。

圖2 是我們使用三菱公司的FX2可編程控製器與計算機的連接方法。可編程控製器端使用了FX - 232ADP串行通訊模塊，即可編程控製器與計算機之間以RS232方式進行數據交換。當可編程控製器與計算機的距離比較遠時，也可以485方式進行數據交換
，隻要在計算機中插一個485接口板，並將可編程控製器的ADP - 232模塊換成485模塊即可。
1、可編程控製器通訊程序設計
在可編程控製器與計算機通訊之前
，必須設置相互認可的參數
，這些參數有：波特率、停止位和奇偶校驗位等。可編程控製器通訊參數通過寄存器D8120的位組合方式來選擇
，其各位定義如下：
b0 數據長度：= 0 
，7位； = 1
， 8位
b2b1 校驗： = 00，無校驗
； = 01，奇校驗； = 10
， 偶校驗
b3 停止位： = 0， 1位
； = 1， 2位
b7b6b5b4 波特率；
= 0011， 300 bps； = 0100

， 600 bps
；
= 0101， 1200 bps

； = 0110， 2400 bps；
= 0111， 4800 bps； = 1000
， 9600 bps


；
= 1001
， 19200 bps
；
可編程控製器通訊適配器FX - 232ADP的命令為Ram ò n，其中S設定了傳送數據的緩衝區首址，m為從首地址開始的第m個順序單元，D為接收數據的緩衝區首址
，n為接收數據的n個順序單元。可編程控製器完成一次傳送的程序流程如圖3 所示。

M8000是當PLC運行時
，處於接通狀態的特殊輔助繼電器。
可編程控製器是以循環掃描的方式工作（如圖4 (b)所示），即按順序反複地執行一條一條指令。如圖4(b)所示
，

IN為一組輸入指令
，即一組將接點狀態讀入可編程控製器的指令，MEM為一組記錄接點狀態的指令，CAL為若幹條完成控製所需的計算、處理指令，OUT為執行控製和一組輸出指令，TRN為若幹條向串行口發送數據的指令，依次反複執行IN、MEN、CAL、OUT、TRN
，從而完成控製和數據交換的任務。由此可見，可編程控製器從串行口送出的數據是一個分段連續的數據流


，如圖4 (a)所示。

圖中Dn（n=1, 2……N）為連續從串行口輸出的N個數據
，在TRN之外的時間裏串行口並不工作。這樣，當計算機在接收可編程控製器的數據時，就需作如下考慮：
1）首shou先xian應ying找zhao到dao數shu據ju流liu的de首shou部bu

，因yin為wei計ji算suan機ji對dui可ke編bian程cheng控kong製zhi器qi的de訪fang問wen具ju有you很hen大da的de隨sui機ji性xing，當dang計ji算suan機ji在zai讀du串chuan行xing口kou時shi，有you可ke能neng讀du到dao的de是shi數shu據ju流liu中zhong的de任ren何he一yi個ge數shu據ju，因yin而er，隻zhi有you找zhao到dao數shu據ju流liu的de首shou部bu，然ran後hou讀du到dao的de數shu據ju才cai是shi正zheng確que的de
、完整的數據。
2）計算機讀串行口時
，應有足夠的等待時間，如果計算機讀串行口時
，恰好讀到的是數據2（D2），由於本次讀到的數據不是完整的，因此計算機大約需要等可編程控製器的一個掃描周期才能讀到一組完整的數據。
2、計算機通訊程序設計
在設計電纜自動生產線檢測控製係統時
，我們已明確了可編程控製器向計算機發哪些數據，即計算機讀可編程控製器數據的個數M已知，因此可以用該數據個數M來判斷所讀數據是否完整。初始化串行口就是將可編程 控製器和計算機串行口的波特率、停止位
、校驗位
、數據位等設置為相同。為了使計算機能夠準確找到數據流的首部，我們根據該數據流的特點和可能出現的情況
，定義了03FFFF為數據流的首部，即可編程控製器發送的第一個數據為03，第二個數據為FF
，第三個數據為FF，然後依次發送可編程控製器的數據。計算機讀取數據時，首先檢查讀到的是不是03，如果是03，再讀下一個數據並檢查是否為FF
，若是，再讀下一個數據並檢查是不是FF，若ruo是shi，則ze認ren為wei讀du到dao了le數shu據ju流liu的de首shou部bu，接jie著zhe讀du取qu數shu據ju，如ru果guo上shang述shu任ren意yi一yi項xiang檢jian查zha不bu符fu，則ze認ren為wei沒mei有you讀du到dao數shu據ju流liu的de首shou部bu
，再zai重zhong複fu上shang述shu檢jian查zha
，直zhi至zhi讀du到dao數shu據ju流liu的de首shou部bu為wei止zhi。這zhe樣yang既ji保bao證zheng了le數shu據ju交jiao換huan的de正zheng確que性xing
，也ye保bao證zheng了le數shu據ju交jiao換huan的de完wan整zheng性xing。
綜上所述，我們在分析了可編程控製器的工作流程
、串(chuan)行(xing)口(kou)工(gong)作(zuo)方(fang)式(shi)和(he)係(xi)統(tong)工(gong)作(zuo)情(qing)況(kuang)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)，設(she)計(ji)了(le)數(shu)據(ju)流(liu)的(de)首(shou)標(biao)誌(zhi)，設(she)定(ding)了(le)傳(chuan)送(song)數(shu)據(ju)的(de)個(ge)數(shu)，以(yi)此(ci)來(lai)判(pan)斷(duan)計(ji)算(suan)機(ji)所(suo)讀(du)取(qu)數(shu)據(ju)的(de)位(wei)置(zhi)及(ji)數(shu)據(ju)的(de)完(wan)整(zheng)性(xing)
，並(bing)以(yi)這(zhe)種(zhong)方(fang)式(shi)設(she)計(ji)了(le)通(tong)訊(xun)程(cheng)序(xu)，實(shi)際(ji)證(zheng)明(ming)效(xiao)果(guo)良(liang)好(hao)。

五、結論
本文簡要介紹了可編程控製器的性能、特點，在電纜自動生產線中將可編程控製器與計算機以RS - 232的(de)方(fang)式(shi)連(lian)接(jie)

，並(bing)設(she)計(ji)了(le)相(xiang)應(ying)程(cheng)序(xu)。按(an)照(zhao)這(zhe)種(zhong)連(lian)接(jie)和(he)設(she)計(ji)，我(wo)們(men)完(wan)成(cheng)了(le)計(ji)算(suan)機(ji)與(yu)可(ke)編(bian)程(cheng)控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)通(tong)訊(xun)，實(shi)現(xian)了(le)電(dian)纜(lan)生(sheng)產(chan)線(xian)的(de)檢(jian)測(ce)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)，實(shi)際(ji)運(yun)行(xing)良(liang)好(hao)。