基于S7-300PLC的控制系统与在线称重机通讯的研究

2016-09-27山东大学控制科学与工程学院李金旭管彦诏陈纪旸马晓静杨江利

电子世界 2016年16期

山东大学控制科学与工程学院　李金旭　管彦诏　陈纪旸　马晓静　杨江利

山东大学控制科学与工程学院李金旭管彦诏陈纪旸马晓静杨江利

本文研究基于S7-300PLC的控制系统与在线称重机之间的通讯问题。采用CP340通信模块，以点对点的方式实现与上海波峰FC-300在线称重机之间的通讯。在S7-300编程软件Step7上，对CP340进行硬件组态，通讯参数设置；在主程序OB1中调用接收功能块，实现数据的读取；最后通过编程处理数据得到有效的称重值。

S7-300PLC；CP340；串口通讯；数据处理

1.引言

在PLC控制系统中往往需要同其它设备进行通讯，通信方式有串行通信、以太网通信、PROFIBUS通信等。其中串口通信是将数据一位一位地依次传输，因此只需要少数几条线就可以在系统间交换信息，特别适用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信［1］。一般的在线称重机都配有串行接口，因此可采用点对点的连接方式通过串口通讯实现同在线称重机的数据交换。故采用西门子的S7-300系列PLC并搭配串口通讯模块CP340，实现同其他外围设备的串口通讯［2］。

2.系统硬件配置及组态

本文采用西门子S7-300PLC作为控制器，通过CP340串口通讯模块与上海波峰电子有限公司的FC-300型在线称重机实现数据交换。其中FC-300在线称重机上为RS 232接口，所以采用CP 340-RS 232C。

2.1串口接线方式

CP 340-RS 232C串口是9针D型插孔，在线称重机串口也是9针D型插孔，两只之间的通讯方式为RS 232方式，故只需三根线即可，如图1所示。

图1　接线图

图2　设置CP340的通讯协议

2.2组态CP340

CP340采用的通讯协议为ASCII driver［3］，如图2所示。在线称重机的串口收发数据的通信参数为：波特率9600；数据位8位；停止位1位；校验位无。点击图2中Protocol下的图标，进行通信参数的配置，其通信参数需要和在线称重机的通讯参数一致，如图3所示。

图3　设置CP340的通讯参数

3.软件设计

在线称重机串口采用自动发送模式，每次重量称量完毕，称重信息就会自动通过串口传给PLC。因此，在本文中PLC不需要向称重机发送信息。

图4　调用数据接收功能块

3.1通讯程序

在主程序OB1中，从库Libraries-＞CPPtP-＞CP340调用接收功能块FB2 P_RCV，并为其分配背景数据块DB2［4］。如图4所示。发送功能块的参数设置如表1所示。LADDR表示起始逻辑地址，需要和硬件组态中CP340模块的起始逻辑地址一致。DB_NO表示存储接收数据的数据块编号，本文中为DB10。DBB_NO表示接收数据的起始地址，本例中为0，即DB10.DBB0。

表1　CP340接收功能块的参数设置

图5　数据处理流程图

3.2数据处理

通常外围设备发送给PLC的数据是依照该设备特定的格式发送的，其发送的每一帧数据都有其特定的含义，所以需要对数据进行处理，才能得到有用的信息。本文中采用的FC-300在线称重机也是如此，其发送的数据格式如下：

W××××××CRLF

代表含义：W12045PCRLF表示重量为1204.5g P-正常W12154HCRLF表示重量为1215.4g H-超重W11023LCRLF表示重量为1102.3g L-欠重注：设定重量1200.0g，偏差±50.0g。

由此可知，每次称重完成，在线称重机会向CP340发送一串数据，共9帧，每帧以ASCII码的形式发送到DB10.DBW0开头的九个字节中。为了能从数据中提取有用的信息，需要对第一帧的数据进行判断：如果第一帧是W代表的ASCII码，则判定此次发送的数据是有效数据，否则不予处理。然后依次对重量信息进行提取，程序流程图如图5所示。CR和LF为打印字符。特别的，第七帧数据表示实际称量值与设定重量的比较。假定设定重量值为1200.0g，偏差±50g，那么重量小于1150g的视为偏轻，用L表示；1150g余1250g之间的视为正常，用P表示；大于1250g的视为偏重，用H表示。若在称重机后面加上剔除装置，可实现某些产品的重量分级，例如苹果、鱼等。

4.测试

在实验过程中，称重数据可以准确无误的传送给PLC，通过数据处理得到有效重量值。但是考虑到现场CP340模块与在线称重机之间的距离可能较长，而RS-232C的最大通讯距离为15米。因此，可以采用CP340-RS 485通讯模块，在线称重机一侧利用信号转换头将RS 232信号转换成RS 485信号，这样可以大大延长通讯距离并增强抗干扰能力。