通信协议宏在糖衣机组的应用

2011-02-27郭万生吕志清姜永成张成龙孙忠伟

化工与医药工程 2011年3期

郭万生吕志清姜永成张成龙孙忠伟

（1.黑龙江迪尔制药机械有限公司，黑龙江佳木斯 154002；2.佳木斯大学机械工程学院，黑龙江佳木斯 154007）

1 前言

糖衣机组是中药生产中用于抛光、打蜡、上光的主要设备，可实现自动供料、自动翻转出料、抛光旋转等连续工序生产[1-3]。为了满足工艺要求，各个电动机都使用了变频器调速。控制器选用OMRON的PLC ，PLC与变频器分别安装在几个距离较远的控制柜内。PLC使用协议宏功能与多台变频器通信，控制它们的运行、读取它们的运行状态。为了统一协议宏的使用，本文提出了一种与变频器的协议宏序列匹配的方法，获得了良好效果。

2 系统构成

系统组成如图1所示为系统结构组成。其中，触摸屏NS8与PLC（CP1H）之间通信，实时监控系统的运行，PLC的扩展模块中加装CJ1W-SCU31模块，以支持协议宏功能。4台不同功率的OMRON 3G3JZ变频器，分别驱动四台糖衣机的旋转、翻转接料出料的电动机。3G3JZ变频器支持MODBUS通信协议，可与PLC 进行RS-422A/485通信。PLC是主站，变频器为从站，PLC与变频器间采用485总线连接。

图1 系统结构组成

3 MODBUS通信协议

MODBUS是应用于控制设备的一种通用串行通信协议，规定了一个控制设备能够识别的信息结构。MODBUS通信使用主从技术，即主设备首先发出命令，从设备根据主设备提供的命令做出响应。从站不能主动发送数据，只有主站发出命令时，从站才能给出响应。主站可以向某一个从站发出命令，也可以向所有从站广播信息。从站只响应单独发给它的命令信息，而不响应广播信息。协议规定每个从站都需要设置设备地址，识别主站发来的信息，MODBUS通信有1台主站（PLC）和最多254台从站构成。主站和从站的通信（串行通信）通常以主站开始通信、从站响应的方式进行。主站在某一时刻只能与1台从站进行信息通信。因此，对各个从站预先设定地址编号，主站指定该编号进行信息通信，接到主站命令的从站执行指定功能，对主站做出响应。

MODBUS协议的信息帧结构如下所示：

从站地址指令代码数据校验码

(1) 从站地址：变频器地址0-31，如果为0，则为广播发送，变频器不给响应。

(2) 指令代码：有3种，即03H：读取，08H：回路反馈测试，10H：写入。

(3) 数据：由寄存器编号（回路反馈时为测试编号）与其数据组合构成的一串数据。

(4) 校验码：CRC16循环冗余校验。

PLC以通信方式读取或修改3G3JZ中对应寄存器的数据以实现状态数据的读取或控制其运行。

4 协议宏程序

4.1 PLC通过协议宏通信对变频器操作过程

(1)向变频器发送运行命令，对应寄存器地址为2101H。

(2)设定变频器的输出频率，对应寄存器为102H。(3) 读取变频器的状态，对应寄存器是2120H。在协议宏软件CX-Protocol软件上创建工程，选择正确的设备名称、设备型号及网络类型。然后创建通信序列和接收阵列，并下载到PLC中。在PLC中编写程序，用PMCR指令调用指定的通信序列，实现与变频器的通信。

4.2 创建通信序列

将通信序列号设为“000”，在通信序列中设置PLC与通信板链接字、传输控制参数、响应接收方式、数据接收监控时间、数据接收完成监控时间、数据发送完成监控时间等内容。

4.3 创建通信步

在通信序列“000”中创建8个通信步：STEP00-STEP07。STEP00、02、04、06用于控制变频器运行，STEP01、03、05、07用于查询运行状态，如图2所示为通信步设置：

在每一个通信步中包括：步号(Step)、重复计数器(Repeat)、命令(Command)、重试次数(Retry)、发送信息(Send Message)、接收信息(Recv Message)、是否响应(Response)、出错处理方式(Erorr)等内容。其中，重复计数器设定为“RSET/001”。“RSET”表示在开始执行通信步时，重复计数器变量N清零。通信步执行一次，N自动加1。“001”设定通信步执行次数，其数值存放在PMCR指令的第二操作数(S)指定的数据区“S+1”中，本例的具体数值为“0001”，即每个通信步执行1次，在通信步的重复执行过程中，变量N对应地从0递加到1。图2通信步设置。