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自動(dòng)化控制系統(tǒng)中通信協(xié)議設(shè)計(jì)研究

單元類(lèi)型和單元號(hào)字段：含義同PLC－>PC方向的信息； 狀態(tài)字段：指明當(dāng)前設(shè)備的主要運(yùn)行狀態(tài)，具體狀態(tài)值有：'W'－空閑狀態(tài)；'A'－任務(wù)運(yùn)行中；'V'－任務(wù)已完成；'E'－有故障；'P'－急停狀態(tài)。

位置字段：指明設(shè)備當(dāng)前所處位置X，Y，Z；

方向字段：指明設(shè)備在3個(gè)方向上的運(yùn)行狀態(tài)，每個(gè)方向上各占一個(gè)字節(jié)，都有正向F、反向R和停止S 3種取值；

速度字段：指明設(shè)備在3個(gè)方向上的運(yùn)行速度，每個(gè)方向上各占一個(gè)字節(jié)，我們將速度分為9個(gè)等級(jí)。

故障信息字段：含有故障的代號(hào)，共有99種。只有當(dāng)狀態(tài)字段為故障E時(shí)該字段才有效。

以上展示了我們?cè)诳刂葡到y(tǒng)中PC與PLC之間的通信協(xié)議結(jié)構(gòu)和具體在自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中所使用的應(yīng)用層數(shù)據(jù)協(xié)議結(jié)構(gòu)。讀者可以根據(jù)自己的具體應(yīng)用情況作相應(yīng)的改動(dòng)和調(diào)整。比如為了將傳輸信息的速度提得更高，可以使用二進(jìn)制信息來(lái)表示所有的信息。

3 通信程序結(jié)構(gòu)

如上所述，在現(xiàn)場(chǎng)PC-PLC之間通信線路的設(shè)計(jì)中，可用RS-232來(lái)進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)的連接和采用RS-485鏈路協(xié)議進(jìn)行多站之間訪問(wèn)的總線形式的連接。在通信程序的設(shè)計(jì)中，為了讓同一個(gè)通信程序適用于這兩種情況，在設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)了讓通信程序能夠自動(dòng)識(shí)別這兩種連接方式的功能。由于篇幅所限，這里僅對(duì)通信程序的基本結(jié)構(gòu)和處理方式進(jìn)行概要說(shuō)明。我們將另文對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)描述并提供初級(jí)源程序版本(遵循GNU GPL規(guī)范)。3.1 基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

本通信程序中所使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有兩類(lèi)：一類(lèi)是用于微機(jī)通信接口的探測(cè)識(shí)別并保存相應(yīng)的各接口數(shù)據(jù)；另一類(lèi)用于與通信數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)表的接口和通信協(xié)議數(shù)據(jù)塊的生成和傳輸。每個(gè)PLC站點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)站基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，每個(gè)設(shè)備也有一個(gè)信息塊。它們的基本組成字段和關(guān)系如圖5

所示。

圖5 站點(diǎn)基本結(jié)構(gòu)和設(shè)備結(jié)構(gòu)

為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別上述的兩種不同傳輸方式，在物理通信接口之上設(shè)計(jì)了一層邏輯通信接口，每個(gè)PLC站點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)邏輯接口，物理接口與邏輯接口之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系以及系統(tǒng)中PLC的站點(diǎn)數(shù)及其中含有的設(shè)備數(shù)量是在程序初始化階段通過(guò)發(fā)送探測(cè)報(bào)文段獲得的。如果通信接口使用點(diǎn)到點(diǎn)的形式連接，則程序會(huì)自動(dòng)生成一對(duì)一接口對(duì)應(yīng)關(guān)系。如果使用RS-485總線連接方式，則程序自動(dòng)生成圖6(a)所示的接口對(duì)應(yīng)關(guān)系。如果在一個(gè)系統(tǒng)中混合采用了這兩種連接方式，程序也能尋找到準(zhǔn)確的對(duì)應(yīng)關(guān)系，此時(shí)接口的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖6(b)所示。除了這些功能外，本程序還能在線探測(cè)并加入新

開(kāi)啟的PLC

站點(diǎn)。

（ａ）　總線式連接邏輯接口與物理接口的對(duì)應(yīng)關(guān)系

（ｂ）　混合連接時(shí)邏輯接口與物理接口的對(duì)應(yīng)關(guān)系

圖6 邏輯端口與物理接口之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系

3.2 程序基本結(jié)構(gòu)

通信程序的主線程流程圖和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理以及發(fā)送線程框圖見(jiàn)圖7所示。在主線程中不僅實(shí)現(xiàn)了通信接口參數(shù)的動(dòng)態(tài)修改，為了調(diào)試方便還設(shè)計(jì)了通信數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)跟蹤顯示。

圖7 通信程序基本流程框圖

4 結(jié)束語(yǔ)

在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，通信子系統(tǒng)對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性和有效性起著極為重要的作用。如果設(shè)計(jì)時(shí)考慮不充分，不僅會(huì)影響控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試以及將來(lái)的擴(kuò)展帶來(lái)不少困難。本文全盤(pán)考慮整個(gè)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的前提下，在確定了通信子系統(tǒng)要達(dá)到的基本目標(biāo)后，討論了自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)通信子系統(tǒng)中協(xié)議的分層設(shè)計(jì)思想以及具體實(shí)現(xiàn)方法。在現(xiàn)場(chǎng)中的實(shí)際應(yīng)用證明，采用這種集成設(shè)計(jì)思想所設(shè)計(jì)的通信協(xié)議及程序，其協(xié)議簡(jiǎn)單明了，信息傳輸媒介要求低，有相當(dāng)高的可靠性和穩(wěn)定性，同時(shí)具有對(duì)通信過(guò)程的監(jiān)控功能，既能適合點(diǎn)到點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)又能適用于具有多站點(diǎn)的總線式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

參考文獻(xiàn)

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