一、引言
    隨著工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化水平的不斷加快窟著，對(duì)控制系統(tǒng)提出了愈來(lái)愈嚴(yán)格的要求哗励。隨著大規(guī)模集成電路廣泛應(yīng)用，控制系統(tǒng)本身也得到長(zhǎng)足發(fā)展危暇，已由原來(lái)的分立元件界橱、繼電器控制，發(fā)展成為大規(guī)模集成電路的微機(jī)控制托祖〈跃控制方式也由原來(lái)的分散控制發(fā)展為集中控制。正是在這種發(fā)展的需求下舟肉，可編程控制器應(yīng)運(yùn)而生修噪。由于可編程控制器（PLC）具有體積小、抗干擾能力強(qiáng)路媚、組態(tài)靈活等優(yōu)點(diǎn)黄琼，因而在工業(yè)控制系統(tǒng)中得到非常廣泛的應(yīng)用。 
    在電纜自動(dòng)生產(chǎn)線檢測(cè)控制系統(tǒng)中整慎，可編程控制器主要用作下位機(jī)脏款，檢測(cè)各狀態(tài)點(diǎn)的狀態(tài)，直接控制系統(tǒng)的啟院领、停和其他控制單元的投切弛矛，并將各點(diǎn)的狀態(tài)送給上位機(jī)——計(jì)算機(jī)够吩，計(jì)算機(jī)綜合可編程控制器和其他設(shè)設(shè)備的數(shù)據(jù)，作出相應(yīng)的處理和顯示丈氓。關(guān)于整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)另文介紹周循，本文主要介紹該系統(tǒng)中用作下位機(jī)的可編程控制器的作用、與計(jì)算機(jī)的通訊及程序設(shè)計(jì)方法万俗。 
    二湾笛、可編程控制器的性能特點(diǎn)
    用于控制系統(tǒng)中的可編程控制器是以循環(huán)掃描的方式工作，它不斷讀取輸入點(diǎn)的狀態(tài)辆泄，然后按照既定的控制方式進(jìn)行邏輯運(yùn)算蟋真，將結(jié)果從輸出端送出，從而達(dá)到控制的目的铐坠。它是由工業(yè)專用微型計(jì)算機(jī)酷它、輸入/ 輸出繼電器、保護(hù)及抗干擾隔離電路等組成的微機(jī)控制裝置遂涛，具有順序悦阿、周期性工作的特性。由于它具有可編程的功能乏乔，且其基本輸入/輸出點(diǎn)全部使用開(kāi)關(guān)量丝板，因而完全可以替代繼電器控制系統(tǒng)和由分立元件構(gòu)成的控制系統(tǒng)。從應(yīng)用角度來(lái)看蜂镇，可編程控制器具有如下特點(diǎn)： 
    1吓篙、可靠性高：可編程控制器的輸入/ 輸出端口均采用繼電器或光耦合器件，即基本輸入/ 輸出點(diǎn)均為開(kāi)關(guān)量给酥，同時(shí)附加有隔離和抗干擾措施深怕，使其具有很高的抗干擾能力，因而能在比較惡劣的環(huán)境下可靠工作章姓。 
    2佳遣、體積小：在制造時(shí)采用了大規(guī)模集成電路和微處理器凡伊，用軟件編程替代了硬連線，達(dá)到了小型化窒舟，便于安裝系忙。 
    3、通用性好：可編程控制器采用了模式化結(jié)構(gòu)惠豺，一般有CPU模塊银还、電源模塊、通訊模塊洁墙、PID模塊蛹疯、模擬輸入/ 輸出模塊等戒财。用這些模塊可以靈活地組成各種不同的控制系統(tǒng)。對(duì)不同的控制系統(tǒng)捺弦，只需選取不同的模塊設(shè)計(jì)相應(yīng)的程序即可饮寞。 
    4、使用方便脂槽、靈活：對(duì)于不同的控制系統(tǒng)拜岂，當(dāng)控制對(duì)象及輸入/ 輸出硬件結(jié)構(gòu)選定后，若要改變控制方式或?qū)刂茖?duì)象作一些改動(dòng)现碰，只需修改相應(yīng)程序即可庵偏，無(wú)須對(duì)系統(tǒng)連線作較大的修改。從而減少了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的工作量现辑，提高了工作效率母掀。 
    三、用作下位機(jī)的可編程控制器
    由于可編程控制器具有上述特點(diǎn)扳耘，因而在檢測(cè)和控制系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用密梯。但因其專用性太強(qiáng)以及受輸入/ 輸出節(jié)點(diǎn)數(shù)的限制，在由可編程控制器構(gòu)成的系統(tǒng)中革睬，可編程控制器主要用來(lái)完成組合邏輯與時(shí)序邏輯的輸入/ 輸出控制安影。另外，由于可編程控制器無(wú)法以比較靈活的方式顯示當(dāng)前各個(gè)輸入/ 輸出點(diǎn)的狀態(tài)竣康，不能以多種方式提供整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況膏蚓，因而，在用可編程控制器構(gòu)成比較大的檢測(cè)控制系統(tǒng)時(shí)畸写，一般用可編程控制器完成信號(hào)的采集和控制驮瞧，比較復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理、圖形顯示枯芬、人機(jī)界面等由計(jì)算機(jī)來(lái)完成论笔。 
    在電纜自動(dòng)生產(chǎn)線檢控系統(tǒng)中，可編程控制器作為下位機(jī)用來(lái)控制各種電機(jī)千所、風(fēng)機(jī)的啟狂魔、停，調(diào)速器的投切淫痰，讀取各控制點(diǎn)的狀態(tài)最楷，然后將各點(diǎn)的狀態(tài)輸入到上位機(jī)——計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)處理可編程控制器和其他設(shè)備的信息待错，以圖表的方式顯示籽孙，使操作者對(duì)生產(chǎn)線的工作狀態(tài)一目了然。計(jì)算機(jī)和可編程控制器的硬件連接及可編程控制器與各控制端火俄、狀態(tài)點(diǎn)的連接如圖1所示犯建。 

圖1 可編程控制器接線示意圖
    圖1中该捎，輸入到可編程控制器的檢測(cè)點(diǎn)可分為按鍵類和光電開(kāi)關(guān)類。按鍵類主要有：?jiǎn)?dòng)张相、停止枝扭、幫助、診斷根朱、查詢尉利、復(fù)位按鍵等。光電開(kāi)關(guān)類主要有：張力輪位置敏盒、張力桿位置汤顷、左右托位置、左右盤位置翁凳、抓勾位置递促、左右防護(hù)位置、排線位置县趴、排架位置送魁、光電開(kāi)關(guān)等《а矗可編程控制器的輸出用來(lái)控制循環(huán)水笨奠、退火水、吹干風(fēng)機(jī)及各種電機(jī)的啟停等唤殴。 
    可編程控制器不斷讀取輸入端般婆，按既定的控制方式對(duì)輸入端的狀態(tài)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后將運(yùn)算結(jié)果經(jīng)輸出端輸出（即進(jìn)行控制）朵逝，從而保證生產(chǎn)線的可靠蔚袍、連續(xù)運(yùn)行，同時(shí)將本系統(tǒng)的狀態(tài)按某種協(xié)議反映給上位機(jī)配名，上位機(jī)處理可編程控制器和其它設(shè)備的信息啤咽，作出響應(yīng)，并以圖表的方式顯示渠脉，使操作者能隨時(shí)掌握生產(chǎn)線的工作狀態(tài)宇整，以便在需要時(shí)進(jìn)行調(diào)試。 
    四连舍、通訊連接及程序設(shè)計(jì)
    上位機(jī)和下位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的方式有很多没陡，如網(wǎng)絡(luò)方式、485方式审亿、RS232方式等。由于在電纜生產(chǎn)線中帝愉，上最咖、下位機(jī)之間距離較近沈跷，因而我們選用了RS232方式，其硬件連接如圖2所示碑甘。

圖2 可編程控制器與計(jì)算機(jī)連接示意圖
    圖2是我們使用三菱公司的FX2可編程控制器與計(jì)算機(jī)的連接方法亮铛。可編程控制器端使用了FX - 232ADP串行通訊模塊销顷，即可編程控制器與計(jì)算機(jī)之間以RS232方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換受卒。當(dāng)可編程控制器與計(jì)算機(jī)的距離比較遠(yuǎn)時(shí)，也可以485方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換灼烫，只要在計(jì)算機(jī)中插一個(gè)485接口板筋蝴，并將可編程控制器的ADP - 232模塊換成485模塊即可。 
    1窄忱、可編程控制器通訊程序設(shè)計(jì) 
    在可編程控制器與計(jì)算機(jī)通訊之前岛涝，必須設(shè)置相互認(rèn)可的參數(shù)，這些參數(shù)有：波特率糟秘、停止位和奇偶校驗(yàn)位等简逮。可編程控制器通訊參數(shù)通過(guò)寄存器D8120的位組合方式來(lái)選擇尿赚，其各位定義如下： 
    b0 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度：= 0 散庶，7位； = 1凌净， 8位 
    b2b1 校驗(yàn)： = 00悲龟，無(wú)校驗(yàn)； = 01泻蚊，奇校驗(yàn)躲舌； = 10， 偶校驗(yàn) 
    b3 停止位： = 0性雄， 1位没卸； = 1， 2位 
    b7b6b5b4 波特率秒旋； 
    = 0011约计， 300 bps； = 0100援丐， 600 bps善簸； 
    = 0101， 1200 bps苇给； = 0110呛产， 2400 bps； 
    = 0111， 4800 bps治勒； = 1000恰磷， 9600 bps； 
    = 1001路倔， 19200 bps熏屎； 
    可編程控制器通訊適配器FX - 232ADP的命令為Ram ò n，其中S設(shè)定了傳送數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)首址逮赋，m為從首地址開(kāi)始的第m個(gè)順序單元京嗽，D為接收數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)首址，n為接收數(shù)據(jù)的n個(gè)順序單元卓奄∧眩可編程控制器完成一次傳送的程序流程如圖3 所示。

圖3 可編程控制器發(fā)送數(shù)據(jù)流程
    M8000是當(dāng)PLC運(yùn)行時(shí)并村，處于接通狀態(tài)的特殊輔助繼電器巍实。
    可編程控制器是以循環(huán)掃描的方式工作（如圖4 (b)所示），即按順序反復(fù)地執(zhí)行一條一條指令哩牍。如圖4(b)所示棚潦，IN為一組輸入指令，即一組將接點(diǎn)狀態(tài)讀入可編程控制器的指令膝昆，MEM為一組記錄接點(diǎn)狀態(tài)的指令丸边，CAL為若干條完成控制所需的計(jì)算、處理指令荚孵，OUT為執(zhí)行控制和一組輸出指令妹窖，TRN為若干條向串行口發(fā)送數(shù)據(jù)的指令，依次反復(fù)執(zhí)行IN收叶、MEN骄呼、CAL、OUT判没、TRN蜓萄，從而完成控制和數(shù)據(jù)交換的任務(wù)。由此可見(jiàn)钳生，可編程控制器從串行口送出的數(shù)據(jù)是一個(gè)分段連續(xù)的數(shù)據(jù)流秤慌，如圖4 (a)所示。

(a) 可編程控制器發(fā)送的數(shù)據(jù)流

(b) 可編程控制的工作流程
圖4
    圖中Dn（n=1, 2……N）為連續(xù)從串行口輸出的N個(gè)數(shù)據(jù)孕称，在TRN之外的時(shí)間里串行口并不工作式涝。這樣，當(dāng)計(jì)算機(jī)在接收可編程控制器的數(shù)據(jù)時(shí)酝遇，就需作如下考慮： 
    1) 首先應(yīng)找到數(shù)據(jù)流的首部图汪，因?yàn)橛?jì)算機(jī)對(duì)可編程控制器的訪問(wèn)具有很大的隨機(jī)性杏蟋，當(dāng)計(jì)算機(jī)在讀串行口時(shí)，有可能讀到的是數(shù)據(jù)流中的任何一個(gè)數(shù)據(jù)派憨，因而购廊，只有找到數(shù)據(jù)流的首部岳舔，然后讀到的數(shù)據(jù)才是正確的笔碌、完整的數(shù)據(jù)。 
    2) 計(jì)算機(jī)讀串行口時(shí)躲扣，應(yīng)有足夠的等待時(shí)間甚脉，如果計(jì)算機(jī)讀串行口時(shí)，恰好讀到的是數(shù)據(jù)2（D2）铆农，由于本次讀到的數(shù)據(jù)不是完整的牺氨，因此計(jì)算機(jī)大約需要等可編程控制器的一個(gè)掃描周期才能讀到一組完整的數(shù)據(jù)。
    2墩剖、計(jì)算機(jī)通訊程序設(shè)計(jì) 
    在設(shè)計(jì)電纜自動(dòng)生產(chǎn)線檢測(cè)控制系統(tǒng)時(shí)猴凹，我們已明確了可編程控制器向計(jì)算機(jī)發(fā)哪些數(shù)據(jù)，即計(jì)算機(jī)讀可編程控制器數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)M已知岭皂，因此可以用該數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)M來(lái)判斷所讀數(shù)據(jù)是否完整郊霎。初始化串行口就是將可編程 控制器和計(jì)算機(jī)串行口的波特率、停止位爷绘、校驗(yàn)位书劝、數(shù)據(jù)位等設(shè)置為相同。為了使計(jì)算機(jī)能夠準(zhǔn)確找到數(shù)據(jù)流的首部土至，我們根據(jù)該數(shù)據(jù)流的特點(diǎn)和可能出現(xiàn)的情況购对，定義了03FFFF為數(shù)據(jù)流的首部，即可編程控制器發(fā)送的第一個(gè)數(shù)據(jù)為03陶因，第二個(gè)數(shù)據(jù)為FF协包，第三個(gè)數(shù)據(jù)為FF，然后依次發(fā)送可編程控制器的數(shù)據(jù)忠牛。計(jì)算機(jī)讀取數(shù)據(jù)時(shí)幔憋，首先檢查讀到的是不是03，如果是03稼崎，再讀下一個(gè)數(shù)據(jù)并檢查是否為FF忌党，若是，再讀下一個(gè)數(shù)據(jù)并檢查是不是FF清农，若是铺举，則認(rèn)為讀到了數(shù)據(jù)流的首部，接著讀取數(shù)據(jù)栽寄，如果上述任意一項(xiàng)檢查不符劫伊，則認(rèn)為沒(méi)有讀到數(shù)據(jù)流的首部，再重復(fù)上述檢查，直至讀到數(shù)據(jù)流的首部為止姊呐。這樣既保證了數(shù)據(jù)交換的正確性懒披，也保證了數(shù)據(jù)交換的完整性。 
    綜上所述剖张，我們?cè)诜治隽丝删幊炭刂破鞯墓ぷ髁鞒糖芯鳌⒋锌诠ぷ鞣绞胶拖到y(tǒng)工作情況的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)流的首標(biāo)志搔弄，設(shè)定了傳送數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)幅虑，以此來(lái)判斷計(jì)算機(jī)所讀取數(shù)據(jù)的位置及數(shù)據(jù)的完整性，并以這種方式設(shè)計(jì)了通訊程序顾犹，實(shí)際證明效果良好倒庵。 
    五、結(jié)論
    本文簡(jiǎn)要介紹了可編程控制器的性能炫刷、特點(diǎn)擎宝，在電纜自動(dòng)生產(chǎn)線中將可編程控制器與計(jì)算機(jī)以RS - 232的方式連接，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)程序浑玛。按照這種連接和設(shè)計(jì)绍申，我們完成了計(jì)算機(jī)與可編程控制器的通訊，實(shí)現(xiàn)了電纜生產(chǎn)線的檢測(cè)控制系統(tǒng)锄奢，實(shí)際運(yùn)行良好失晴。

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