PLC與PC結合在自動裝車控制系統中的應用

摘 要： 本文討論運用PLC實現對送料裝具系統的自動控制，并通過PC與PLC的通信實現PC對PLC的遠程控制。通過對工作過程的分析，編寫了通信模塊代碼、PLC內部程序、設計了VB界面，成功實現了對送料裝車系統的遠程自動控制。

關鍵詞：PLC、通信協議、VB

一 引言

　　本論文所研究的內容是某大型采石廠的技改項目，在進行技術改造之前，粉碎好的石頭從15米高的粉碎作業區經過三級傳送帶運送到停留在地面的卡車中。石塊在傳送帶上傳送過程中時常飛濺下來，對地面操作裝載人員的人身安全造成嚴重威脅，同時，因為傳送帶大型驅動電機開關瞬間存在電弧放電、工作現場噪聲太大也對操作人員安全不利，因此，該采石廠迫切希望對石料的傳送過程進行改進，改善作業人員的工作條件。為使該采石廠實現裝車過程全部自動化，作者研究和設計了一套遠程自動控制系統。該系統已經在某大型采石廠得到了實際應用，成功實現了控制面與操作面的分離，工作人員安全有了可靠保障。

二 系統功能

　　系統功能如圖1所示。初始狀態當空車停留在裝載區時，綠燈（L2）滅，紅燈（L1）亮，表示可以開始裝料，此時，進料閥門（K1），料斗閥門（K2），電動機（M1，M2，M3）皆為OFF狀態。系統開啟后，進料閥門K1打開料斗進料，石料經過6s攪拌后，出料閥門打開，同時傳送帶驅動電動機M1運行;經過2s后，電動機M2運行;再經過2s，M3運行，依次順序起動送料系統。物料通過傳送帶的傳送，裝入汽車。進料閥門K1打開后，如果裝料過快，料斗中原料快溢出時，檢測開關S1=1（打開），進料閥門K1關閉。當汽車重量達到額定數值后，稱重開關S2動作，料斗進料閥門K1關閉，10 s后出料閥門K2關閉，每過一個2s后M1，M2，M3依次停止，M3停止同時L2亮，L1滅，表示汽車可以開走。

三 硬件系統設計

　　1.下位機設計選用

　　由于自動送料裝車系統

　　這個控制對象的控制量為開關量，而且控制的量比較少，在保證正常工作的前提下，基于性價比的原因選用超小型PLC低檔機。而松下電工FP0系列C14就是一款性能優秀的超小型PLC低檔機。它的編程口為RS232口，可直接與計算機相連，無需適配器，程序存儲容量5K。

　　2.上位機設計選用

　　在系統中，上位機主要完成管理功能。基于此，設計選型時，用PC代替工控機。PC價格便宜，操作方便，內存大，人機界面友好，帶有標準的 RS-232 通信口，易于和FP0型PLC相連。而工控機目前價位較高，出于經濟性考慮本項目沒有采用工控機，PC完全可以滿足要求。

　　3.PLC與上位機的聯接

　　系統的通信設計選用點對點結構。由于FP0型PLC的通信口和編程口共用一個RS232接口，故采用RS232-RS232的編程電纜作為PC與PLC的連接線，通信距離可達15，能夠滿足工作現場要求。

四 軟件

　　1.PLC控制程序設計

　　第一步 確定輸入、輸出點數并連接線路，PLC外部端子接線如表1所示;

　　表1 C14型PLC I/O分配

　　第二步 根據系統的功能要求繪制程序流程圖，如圖2所示;

　　第三步 根據流程圖編寫PLC內部程序，在此從略，梯形圖程序可向作者索取。

　　2.PLC通信協議及其實現

　　要想實現對PLC的遠程控制就必須研究PLC的通信協議，從而使PC機發出的指令能夠被PLC識別并做出正確的響應。松下FP系列PLC通信數據格式如下所示：

　　指令信息（PC發出）：

　　PLC應答信息（正常時）：

　　PLC應答信息（發生錯誤時）：

　　注： “ % ”為起始符號,標記每一幀報文的開始; “ CR ”為結束符號,標記每一幀報文的結束; “ AD ”為每一站PLC的地址,用兩位十六進制數表示,如 01 則代表第一臺PLC; “ # ”, “ $ ”, “ ! ”標記該幀報文為何種類型,其分別對應為:指令信息,應答信息（正常）,應答信息（錯誤）; “ BCC ”為校驗碼,為兩位十六進制數。

　　根據PLC通信協議要求，筆者運用VB語言編寫了一個高效的通信控件FPComm,運用該控件，在PC上可以方便的對PLC的內部繼電器R、積存器DT、通信端口進行設置和狀態讀取。通信控件的VB代碼可向作者索取。

　　3.PC控制面設計

　　在根據通信協議要求編寫完VB通信控件之后，控制面設計工作就變的非常簡單了，只需運用VB自帶的基本控件就可完成設計任務，在此不再贅述。需要強調的一點是：必須把事先編寫好的通信控件添加到控件庫中然后再調用此控件才能完成通信，否則通信報錯。

五 結語

　　該系統經過實際運行，其工作可靠、穩定。某采石廠應用該系統后，取得了如下兩方面的效益：一是保證了操作人員的安全，RS232的有效通信距離達15米，完全可以實現控制面與操作面的分離，操作人員不必再親臨現場;二是大幅度提高了工效，采用該系統之前，一輛載重10噸的運輸車平均裝車時間為20分鐘，采用該系統之后，平均裝車時間縮短為9分鐘，在大批量裝載車輛時優勢更加明顯。

參考文獻：

　　[1]郭世鋼，《PLC的人機接口與編程》，《微計算機信息》雜志，2006年第7-1期，P42-44

　　[2]周萬珍，《PLC分析設計應用》，電子工業出版社，2002

　　技術創新： FP0型PLC都是編程口與通信口共用，沒有配置專門的通信端口，因此這一系列的PLC與上位機通信存在困難，其控制面板都是與PLC本機固連在一起，無法實現遠程控制。在本論文中，作者通過深入研究松下PLC通用的通信協議，實現了PC與FP0型PLC的通信，成功完成了控制面與PLC主機的分離，實現了遠程控制，這也是本論文的最大技術創新之處。