数控技术专业毕业论文15835.doc

目 录第一章 绪论21.1课题研究背景2第二章 机床数控系统42.1改造方案42.2相关技术42.2.1变频技术42.2.2伺服控制62.3 plc技术72.3.1基础知识72.3.2发展趋势82.4小结8第三章 plc编程技术93.1概述93.1.1语言特点93.1.2编程语言的形式103.2程序设计113.2.1程序结构113.2.2变量表223.3小结22第四章plc接口与通信技术234.1自由口模式下plc与计算机的通信234.1.1通信协议234.1.2通信技术254.2 plc与控制系统通信334.3 plc与人机界面hmi344.4小结35第五章 总结36论文总结36致谢37参 考 文 献38第一章 绪论1.1课题研究背景由于机床一般都具有较长的使用时间，在上个世纪70、80年代制造的普通机床都采用的是接触器-继电器控制，到目前有很大一部分还在使用，该系统具有体积大、功耗大、控制速度慢、改变控制程序困难，由于是由触点控制，在控制复杂时可靠性降低。在如今的加工环境中已经越来越不适应精确，高效率的要求。可编程序控制器(plc)是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环境应用而设计的数字运算操作的电子装置。plc是一种用于自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方式，plc控制一般具有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点。机床采用了plc控制，用软件实现对机床运行的自动控制，可靠性大大提高。控制系统结构简单，外部线路简化。另外可方便地增加或改变控制功能。也可进行故障自动检测与报警显示，提高运行安全性，并便于检修。 鉴于其种种优点，目前，普通机床的继电器控制方式已逐渐被plc控制代替。同时，由于电机交流变频调速技术的发展，机床的调速方式已由原来的齿轮箱固定档位调速改为直接由伺服电机拖动的无级调速。它具有体积小，调速范围广。如果要把那些老式机床废弃，重新购买新的数控机床，不仅花费巨大，而且原有的老式机床也将浪费。在美国、日本和德国等发达国家，它们的机床改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄金时代。由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个永恒的课题。所以，对这些机床进行数控化改造，就有了很大的市场，且具有投资少，交货快，可充分利用现有条件和采用最新技术的特点。同购置新机床相比，一般可以节省6080的费用，改造费用低。特别是大型、特殊机床尤其明显。一般大型机床改造，只花新机床购置费用的1/3，交货期短。但有些特殊情况，如高速主轴、托盘自动交换装置的制作与安装过于费工、费钱，往往改造成本提高23倍，与购置新机床相比，只能节省投资50%左右。 可以充分利用现有地基，不必像购入新设备时那样需重新构筑地基。可根据技术革新的发展速度，及时地提高生产设备的自动化水平和效率，提高设备质量和档次，将旧机床改成当今水平的机床。宏观上看，工业发达国家的军、民机械工业，在70年代末、80年代初已开始大规模应用数控机床。最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。而我们在信息技术改造传统产业方面比发达国家约落后20年。如我国机床拥有量中，数控机床的比重(数控化率)到1995年只有1.9，而日本在1994年已达20.8，因此每年都有大量机电产品进口。这也就从宏观上说明了机床数控化改造的 必要性。目前，在我国随着企业加速进行现代化技术改造，plc及其应用技术越来越多的应用到企业的设备改造和技术更新之中。近几年在大型机床的电气化改造中plc技术的应用得到了长足发展，有许多成功范例。第二章 机床数控系统我国20年以前生产的机床电气控制普遍采用交流接触器和继电器进行控制，经过长期使用，电器元件老化，触点烧损，造成设备故障频发。在维护中由于线路接点多，元件更新，许多故障不能及时处理，给企业生产带来诸多不便。随着电子和信息技术的发展，plc技术也获得了长足进步。许多企业为了提高机床效率与精度开始对老式机床进行技术改造，运用plc、变频控制、人机交互、网络控制等技术提高机床的可靠性和精度，提高设备现代化技术水平，以适应市场经济带来的挑战。2.1改造方案c5235双柱立式车床是武汉重型机床厂70年代生产的大型车床，采用接触器和继电器回路进行控制，主要加工大型碎矿、选矿备件。近几年，由于线路老化、接点烧损，电气故障频繁发生，控制回路多，故障难以及时排查，加之电子元件改型，往往牵一发而动全身，给维护工作带来极大困难。经有关技术人员讨论决定对电气线路进行数控化改造，采用plc摸块作核心控制，用变频器驱动主电机带动工作盘，左右立柱电机更换步进电机，传动丝杠改用滚珠丝杠，用触摸屏代替控制柜，实现实时显示与控制。改造后走刀量实现了精确控制与显示，加工锥体不再板立柱，安装专用挂轮系统，而只需输入指令，并且通过专用软件可与生产管理系统相连接，在后续开发通过编程还可实现加工球面、抛物面和复杂曲面加工，软件升级与开发都可通过编程实现。提高了加工效率和精度，实现自动化，为以后信息控制系统奠定了基础。2.2相关技术2.2.1变频技术变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、再次整流(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。通过改变电流频率来改变电机速度，但如果仅改变频率而不改变电压，频率降低时会使电机出于过电压(过励磁)，导致电机可能被烧坏。因此变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。电机在工频电源供电时起动和加速冲击很大，而当使用变频器供电时，这些冲击就要弱一些。工频直接起动会产生一个大的起动电流。而当使用变频器时，变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的，所以电机起动电流和冲击要小些。变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。电器器件的更新促进了电力电子变换技术的不断发展。20世纪70年代开始，脉宽调制变压变频(pwm-vvvf )调速研究引起了人们的高度重视。20世纪80年代，作为变频技术核心的pwm模式优化问题吸引着人们的浓厚兴趣，并得出诸多优化模式，其中以鞍形波pwm模式效果最佳。20世纪80年代后半期开始，美、日、德、英等发达国家的vvvf变频器己投入市场并获得了广泛应用。在推出pwm磁通矢量控制的变频器数年后，1998年末又出现采用dtc控制技术的变频器。abb公司的acs600系列是第一代采用dtc技术的变频器，它能够用开环方式对转速和转矩进行准确控制，而且动态和静态指标已优于pwm闭环控制指标。变频器控制方式经历了以下五代:1, u/f-c的正弦脉宽调制(spwm)控制方式2、电压空间矢量( svpwm)控制方式3、矢量控制(vc)方式4直接转矩控制(dtc)方式5,矩阵式交一交控制方式控制方式是决定变频器使用性能的关键所在。目前市场上低压通用变频器品牌很多，包括欧、美、日及国产的共约50多种。选用变频器时不要认为档次越高越好，而要按负载的特性，以满足使用要求为准，以便做到量才使用、经济实惠。转矩控制型变频器的选型及相关问题基于调速方便、节能、运行可靠的优点，变频调速器已逐渐替代传统的变极调速、电磁调速和调压调速方式。直接转矩控制以测量电机电流和直流电压作为自适应电机模型的输入。该模型每隔25us产生一组精确的转矩和磁通实际值，转矩比较器和磁通比较器将转矩和磁通的实际值与转矩和磁通的给定值进行比较，以确定最佳开关位置。由此可以看出它是通过对转矩和磁通的测量，即刻调整逆变电路的开关状态，进而调整电机的转矩和磁通，以达到精确控制的目的。2.2.2伺服控制作为数控机床的重要功能部件，伺服系统的特性一直是影响系统加工性能的重要指标。伺服系统是以机械运动的驱动设备，电动机为控制对象，以控制器为核心，以电力电子功率变换装置为执行机构，在自动控制理论的指导下组成的电气传动自动控制系统。这类系统控制电动机的转矩、转速和转角，将电能转换为机械能，实现运动机械的运动要求。具体在数控机床中，伺服系统接收数控系统发出的位移、速度指令，经变换、放调与整大后，由电动机和机械传动机构驱动机床坐标轴、主轴等，带动工作台及刀架，通过轴的联动使刀具相对工件产生各种复杂的机械运动，从而加工出用户所要求的复杂形状的工件。伺服系统主要由三部分组成:控制器、功率驱动装置、反馈装置和电动机。控制器按照数控系统的给定值和通过反馈装置检测的实际运行值的差，调节控制量:功率驱动装置作为系统的主回路，一方面按控制量的大小将电网中的电能作用到电动机之上，调节电动机转矩的大小，另一方面按电动机的要求把恒压恒频的电网供电转换为电动机所需的交流电或直流电;电动机则按供电大小拖动机械运转。进给伺服以数控机床的各坐标为控制对象，产生机床的切削进给运动。为此，要求进给伺服能快速调节坐标轴的运动速度，并能精确地进行位置控制。具体要求其调速范围宽、位移精度高、稳定性好、动态响应快。根据系统使用的电动机，进给伺服可细分为步进伺服、直流伺服、交流伺服和直线伺服。主轴伺服提供加工各类工件所需的切削功率，因此，只需完成主轴调速及正反转功能。但当要求机床有螺纹加工、准停和恒线速加工等功能时，对主轴也提出了相应的位置控制要求，因此，要求其输出功率大，具有恒转矩段及恒功率段，有准停控制，主轴与进给联动。与进给伺服一样，主轴伺服经历了从普通三相异步电动机传动到直流主轴传动。随着微处理器技术和大功率晶体管技术的进展，现在又进入了交流主轴伺服系统的时代。作为数控机床的重要功能部件，伺服系统的特性是影响系统加工性能的重要指标。围绕伺服系统动态特性与静态特性的提高，近年来发展了多种伺服驱动技术。可预见随着超高速切削、超精密加工、网络制造等先进制造技术的发展，具有网络接口的全数字伺服系统、直线电动机及高速电主轴等将成为数控机床行业的关注的热点，并成为伺服系统的发展方向。2.3 plc技术 可编程控制器，英文称programmable logic controller，简称plc。plc是基于电子计算机，且适用于工业现场工作的电控制器。它源于继电控制装置，但它不像继电装置那样，通过电路的物理过程实现控制，而主要靠运行存储于plc内存中的程序，进行入出信息变换实现控制。plc基于电子计算机，但并不等同于普通计算机。普遍计算机进行入出信息变换，多只考虑信息本身，信息的入出，只要人机界面好就可以了。而plc则还要考虑信息入出的可靠性、实时性，以及信息的使用等问题。特别要考虑怎么适应于工业环境，如便于安装，抗干扰等问题。输入输出信息变换、可靠物理实现，可以说是plc实现控制的两个基本要点。2.3.1基础知识 在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。plc的定义有许多种。国际电工委员会(iec )对plc的定义是:可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 从结构上分，plc分为固定式和组合式(模块式)两种。固定式plc包括cpu板、i/o板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式plc包括cpu模块、i/o模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。cpu是plc的核心，起神经中枢的作用，每套plc至少有一个cpu，它按plc的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和plc内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。 cpu主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，cpu单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是plc不可缺少的组成单元。 plc与电气回路的接口，是通过输入输出部分(i/o)完成的。i/o模块集成了plc的i/o电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入plc系统，输出模块相反。i/o分为开关量输入 (di)，开关量输出(do )，模拟量输入(ai)，模拟量输出(ao)等模块。按il0点数确定模块规格及数量，i/o模块可多可少，但其最大数受cpu所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。大多数模块式plc使用底板或机架，其作用是:电气上，实现各模块间的联系，使cpu能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。seimens 57-226型plc是西门子公司近年来开发的具有先进水平的可编程控制器，具有广泛应用领域。采用标准的plc编程语言梯形图编程，梯图在线显示，远程诊断，处理速度6000步/24毫秒，40个定时器，32个计数器，数字输入输出为144/9。2.3.2发展趋势 进入21世纪，可编程序控制器仍保持旺盛的发展势头，并不断扩大其应用领域。未来plc将在以下几个方面发展: (1)执行多任务功能的出现 (2)网络能力的强化 (3)高速化处理功能 (4)大力发展集成化软件 (5)微型可编程序控制器异军突起 (6)信息技术渗入可编程序控制器 (7)加强安全技术2.4小结在传统继电器控制机床的改造中，利用plc作为核心控制元件，用变频器和伺服控制达到数控化，是我国许多企业进行设备技术改造的有效途径。本章对机床改造整个方案和应用到的技术做了阐述，并对plc做了简要介绍。第三章 plc编程技术3.1概述plc的编程语言与一般计算机语言相比，具有明显的特点，它既不同于高级语言，也不同与一般的汇编语言，它既要满足易于编写，又要满足易于调试的要求。目前，还没有一种对各厂家产品都能兼容的编程语言。如三菱公司的产品有它自己的编程语言，omron公司的产品也有它自己的语言。但不管什么型号的plc，其编程语言都具有一些共同的特点:3.1.1语言特点 1、图形式指令结构: 程序由图形方式表达，指令由不同的图形符号组成，易于理解和记忆。系统的软件开发者己把工业控制中所需的独立运算功能编制成象征性图形，用户根据自己的需要把这些图形进行组合，并填入适当的参数。在逻辑运算部分，几乎所有的厂家都采用类似于继电器控制电路的梯形图，很容易接受。如西门子公司还采用控制系统流程图来表示，它沿用二进制逻辑元件图形符号来表达控制关系，很直观易懂。较复杂的算术运算、定时计数等，一般也参照梯形图或逻辑元件图给于表示，虽然象征性不如逻辑运算部分，也受用户欢迎。 2.明确的变量常数: 图形符相当于操作码，规定了运算功能，操作数由用户填人，如;k400, t120等。plc中的变量和常数以及其取值范围有明确规定，由产品型号决定，可查阅产品目录手册。 3.简化的程序结构: plc的程序结构通常很简单，典型的为块式结构，不同块完成不同的功能，使程序的调试者对整个程序的控制功能和控制顺序有清晰的概念。 4.简化应用软件生成过程: 使用汇编语言和高级语言编写程序，要完成编辑、编译和连接三个过程，而使用编程语言，只需要编辑一个过程，其余由系统软件自动完成，整个编辑过程都在人机对话下进行的，不要求用户有高深的软件设计能力。 5.强化调试手段: 无论是汇编程序，还是高级语言程序调试，都是令编辑人员头疼的事，而plc的程序调试提供了完备的条件，使用编程器，利用plc和编程器上的按键、显示和内部编辑、调试、监控等，并在软件支持下，诊断和调试操作都很简单。 总之，plc的编程语言是面向用户的，对使用者不要求具备高深的知识、不需要长时间的专门训练。3.1.2编程语言的形式 plc最常用的两种编程语言，一是梯形图，二是助记符语言表。采用梯形图编程，因为它直观易懂，但需要一台个人计算机及相应的编程软件;采用助记符形式便于实验，因为它只需要一台简易编程器，而不必用昂贵的图形编程器或计算机来编程。虽然一些高档的plc还具有与计算机兼容的c语言、basic语言、专用的高级语言(如西门子公司的graphs、三菱公司的melsap )，还有用布尔逻辑语言、通用计算机兼容的汇编语言等。 1、编程指令：不管怎么样，各厂家的编程语言都只能适用于本厂的产品。指令是plc被告知要做什么质上讲，指令只是一些二进制代码，这点plc，以及怎样去做的代码或符号。这点plc与普通的计算机是完全相同的。同时plc也有编译系统，它可以把一些文字符号或图形符号编译成机器码，所以用户看到的plc指令一般不是机器码而是文字代码，或图形符号。常用的助记符语句用英文文字(可用多国文字)的缩写及数字代表各相应指令。常用的图形符号即梯形图，它类似于电气原理图是符号，易为电气工作人员所接受。 2、指令系统：一个plc所具有的指令的全体称为该plc的指令系统。它包含着指令的多少，各指令都能干什么事，代表着plc的功能和性能。一般讲，功能强、性能好的plc，其指令系统必然丰富，所能干的事也就多。我们在编程之前必须弄清plc的指令系统 3、程序：plc指令的有序集合，plc运行它，可进行相应的工作，当然，这里的程序是指plc的用户程序。用户程序一般由用户设计，plc的厂家或代销商不提供。用语句表达的程序不大直观，可读性差，特别是较复杂的程序，更难读，所以多数程序用梯形图表达。 4、梯形图：梯形图是通过连线把plc指令的梯形图符号连接在一起的连通图，用以表达所使用的plc指令及其前后顺序，它与电气原理图很相似。它的连线有两种:一为母线，另一为内部横竖线。内部横竖线把一个个梯形图符号指令连成一个指令组，这个指令组一般总是从装载(ld)指令开始，必要时再继以若干个输入指令 (含ld指令)，以建立逻辑条件。最后为输出类指令，实现输出控制，或为数据控制、流程控制、通讯处理、监控工作等指令，以进行相应的工作。母线是用来连接指令组的。 梯形图与助记符的对应关系：助记符指令与梯形图指令有严格的对应关系，而梯形图的连线又可把指令的顺序予以体现。一般讲，其顺序为:先输入，后输出(含其他处理)；先上，后下；先左，后右。有了梯形图就可将其翻译成助记符程序。反之根据助记符，也可画出与其对应的梯形图。梯形图与电气原理图的关系：如果仅考虑逻辑控制，梯形图与电气原理图也可建立起一定的对应关系。如梯形图的输出(out)指令，对应于继电器的线圈，而输入指令(如ld. and, or)对应于接点，互锁指令(il, ilc)可看成总开关，等等。这样，原有的继电控制逻辑，经转换即可变成梯形图，再进一步转换，即可变成语句表程序。有了这个对应关系，用plc程序代表继电逻辑是很容易的。这也是plc技术对传统继电控制技术的继承。3.2程序设计s7-200cpu程序由三个基本元素组成：主程序、子程序(可选)、中断程序(可选)。在梯形图中，程序被分成称为网络的一些段。一个网络是触点、线圈和功能的有序排列。这些元件连接在一起组成一个左母线和右母线之间的完整电路。step7-micro/win32允许以网络为单位给lad程序建立注释。fbd编程使用网络概念给程序分段和加注释。stl不使用网络，但是，可以使用network这个关键词对程序分段，使程序可以转换为lad或fbd 。3.2.1程序结构下面仅以c5235双柱立式车床为例介绍在senmeis step7-micro/win32软件环境下程序设计方法和思想。c5235双柱立式车床程序包含1个主程序(ob 1)，11个子程序。 其中包含5个接口子程序: 变频器控制子程序：pwmorun(sbr1) pwm1ee run(sbr2) 控制子程序：asio c trl(sbrb) 读子程序：asioee read(sbr9) 写子程序：asiowe write(sbr10) 1个人机界面(触摸屏)子程序：hsces init(sbr7)5个控制部分子程序: 工作台速度控制子程序：sbr 0(sbr0) 左立柱控制子程序：sbr 3(sbr3) 右立柱控制子程序：sbr 4(sbr4) 左刀架控制子程序：sbr 5(sbr5) 右刀架控制子程序：sbr_6(sbr6)主程序(ob1):主程序包含故障指示报警，导轨温度保护，齿轮啮合，油泵运行反馈，刀架伺服，横梁夹紧，工作台正常工作等控制方面。梯形图指令程序如图3-1所示： 图3.1 主程序左刀架控制子程序sbr 7(sbr7):：部分梯形图指令程序如图3.2所示：图3.2 左刀架控制子程序3.2.2变量表表3.1 部分变量表序smyboladdresssmyboladdress1齿轮齿合正常1i0.46左刀架自由走刀2i6.52横梁上升i1.57左进给速度8i7.73右刀架向心限位i2.78右进给速度6i9.14左滑枕向下i4.19右刀架自由走刀1i10.35夹紧电机1正转反馈i5.310伺服2零速i12.53.3小结本章介绍了plc编程特点和方式，重点以seimens 57-226型plc为例，并对c5235双柱立式车床应用编程作了阐述。第四章 plc接口与通信技术随着电子和信息技术的发展，在信息化全球普及的今天，plc技术已经和网络紧密联系在一起。通过与计算机连接可以实现与生产管理系统相连，进行自动化控制。可视化的人机界面更易于操作，并且通过网络还可进行远程实时控制。4.1自由口模式下plc与计算机的通信以计算机作为主站，用自由协议实现计算机与s7-200的通信，可以实现对plc从站各寄存器的读/写操作。计算机通过com口发送指令到plc的porto(或port1)口，plc通过rcv接收指令，然后对指令进行译码，译码后调用相应的读/写子程序实现指令要求的操作，并返回指令执行的状态信息。4.1.1通信协议 在自由口模式下，通信协议是由用户定义的。用户可以用梯形图程序调用接收中断、发送中断、发送指令(xmt )、接受指令(rcv)来控制通信操作。在自由口模式下，通信协议完全由梯形图程序控制。指令格式定义：计算机每次发送一个33字节长的指令来实现一次读/写操作指令格式见表4-1说明:1.起始字符 起始字符标志着指令的开始，在本例中被定义为ascii码的“g”，不同的plc从站可以定义不同的起始字符以接收针对该plc的指令。 2，指令类型该字节用来标志指令的类型，在本例中osh代表读操作，06h代表写操作。 3.目标plc站地址 目标plc站地址占用指令的b2. b3两个字节，以十六进制ascii码的格式表示目标plc的站地址。4.目标寄存器地址在plc内部可以用4个字节来表示一个寄存器的地址(但不能表示一个位地址)。前两个字节表示寄存器类型，后两个字节表示寄存器号。 表4.1 指令格式00 00(h ):01 00(h ):02 00(h ):08 00(h ):i寄存器区q寄存器区m寄存器区v寄存器区例如: ib000的地址可表示为00 00 00 00(h)vb100的地址可表示为08 00 00 64(h)5.读/写字节数m 当读命令时，始终读回从目标寄存器开始的连续8个字节的数据(转换为十六进制ascii码后占用16个字节)，可以根据自己的需要取用，m可以任意写入。当写命令时，m表示的是要写入数据的十六进制ascii码所占用的字节数。例如要写入1个字节的数据，数据在指令中以十六进制ascii码表示，它将占用2个字节，此时应向m中写入”02。同理，如果要写入5个字节的数据，m中应写入，oa6.要写入的数据 要写入的数据在指令中以十六进制ascii码的格式表示，占用指令的b14-b29共16个字节。数据区必须填满，但只有前m个字节的数据会被写入目标寄存器。一条指令最多可以写入8个字节的数据(此时m中应写入，10，代表十进制的16)7.bcc校验码 在传输过程中，指令有可能受到任何的干扰而使原来的数据信号发生扭曲，此时的指令当然是错误的，为了侦测指令在传输过程中发生的错误，接收方必须对指令作进一步的确认工作，以防止错误的指令被执行，最简单的方法就是使用校验码。bcc校验码的方法就是将要传送的字符串的ascii码以字节为单位作异或和，并将此异或和作为指令的一部分传送出去;同样地，接收方在接到指令后，以相同的方式对接收到的字符串作异或和，并与传送方所送过来的值作对比，若其值相等，则代表接收到的指令是正确的，反之则是错误的。 在本例中，bcc为指令b1到b29的异或和，bcc为bcc的十六进制ascii码。 bcc-b1 xor b2 xor b3 xor b4 xorxor b298.结束字符 结束字符标志着指令的结束，在本例中被定义为ascii码的”g，不同的plc从站可以定义不同的结束字符以接收针对该plc的指令。 plc在接到上位机指令后，将发送一个21字节长反馈信息，格式见表4-2 。9说明:1.起始字符 起始字符标志着反馈信息的开始，在本例中被定义为ascii码的”g，不同的plc从站可以定义不同的起始字符，这样上位机可以根据信息的起始字符来判断反馈信息的来源。2.状态信息 该字节包含指令执行的状态信息，在本例中表4.2结束字符01h代表读取正确02h代表写入正确03h代表bcc校验码错误04h代表指令不合法1.数据区 反馈信息的b3到b18为读指令所要读取的数据，以十六进制ascii码表示。2. bcc校验码 与上位机指令中的bcc校验码类似，它是反馈信息b3到b18的异或和。3.结束字符 结束字符标志着反馈信息的结束，在本例中被定义为26h 。4.1.2通信技术 一条指令除包含数据外，还包含必要的控制字(起始字符、结束字符、指令类型等)。如果指令中的数据直接以其原本的形式传输，则不可避免的会与指令中的控制字发生混淆。 例如本例中，指令的起始字符为“g”，其ascii码值为67h，结束字符为“g”，其ascii码值为47h。假设要写入的数据中也有47h，并且数据直接以其原本的形式传输，则plc会因为接收到了数据中的47h而停止接收，这样plc接收到的指令将是一个不完整的非法指令，很可能造成plc的误动作。为了避免这种情况的发生，可以用文本来传送二进制数据。通过以16进制ascii码的格式描述数据，每个二进制的字节都可以表示成一对ascii编码，这对编码表示这个字节的两个16进制字符。这种格式可以表示任何的数值，仅仅使用ascii代码的30h到39h(表示0到9)和41h到46h(表示a到f)。ascii码的其余部分可以用作控制字(起始标志、结束标志、指令类型等)。这样，数据中的47h以ascii码的形式进行传送就变成了34h 37h两个字节，从而避免了plc因接收到数据中的47h而停止接收的错误。表4-3上位机指令格式byte0起始字符byte1指令类型（读/写）byte2目标plc站地址（十六进制ascii码）byte3byte4目标寄存器地址（十六进制ascii码）byte5byte6byte7byte8byte9byte10byte11byte12读/写字节数m（十六进制ascii码）byte13byte14要写入的数据（十六进制ascii码）byte15byte16byte17byte18byte19byte20byte21byte22byte23byte24byte25byte26byte27byte28byte29byte30bcc校验码（十六进制ascii码）byte31byte32结束字符表4-4反馈信息格式byte0起始字符byte1状态信息byte2数据区（十六进制ascii码）byte3byte4byte5byte6byte7byte8byte9byte10byte11byte12byte13byte14byte15byte16byte17byte18bcc校验码（十六进制ascii码）byte19byte20结束字符plc程序执行过程 -plc在第一次扫描时执行初始化子程序，对端口及rcv指令进行初始化。初始化完成后，运行rcv指令使端口处于接受状态。 -rcv会将以”g.开头”g，结尾的指令保存到接收缓冲区，并同时产生接收完成中断。 -rcvcomplete中断服务程序用来处理接收完成中断事件，它会将接收缓冲区中的十六进制ascii码还原成数据并保存，同时置位verify子程序的触发条件(m0.1)o -verify子程序首先复位本身的触发条件以防止子程序被重复调用，然后求出接收缓冲区中指令的bcc校验码并与指令中的bcc校验码进行比对。如果相等则置bcc码校验正确的标志位(m0.0 )为1;如果指令格式正确(指令的结束标志在接收缓冲区中特定的位置vb133)而bcc码不相等，则发送代表bcc校验码错误的反馈信息;如果指令格式不正确(vb133中不是指令的结束标志)，则返回代表指令格式错误的反馈信息。 -read子程序的触发条件为:指令中的站地址与本机站地址相符、指令类型为读指令、bcc检验码正确。当条件满足时，read子程序被执行。read子程序首先禁止rcv，然后将指令所要读取的数据转换成十六进制ascii码并写入发送缓冲区、计算bcc检验码、最后发送反馈信息。 -write子程序的触发条件为:指令中的站地址与本机站地址相符、指令类型为写指令、bcc检验码正确。当条件满足时，writ。子程序被执行。write子程序首先禁止rcv，然后将指令中的数据写入目标寄存器，最后发送代表写入正确的反馈信息。 -plc每接到一条指令后都会发送一条反馈信息，当反馈信息发送完成时，会产生发送完成中断，xmtcomplete中断服务程序用来处理发送完成中断事件。在xmtcomplete中断服务程序中所要执行的操作包括;复位bcc校验码正确的标志位 ( m0.0 );允许rcv; bcc码寄存器清零;重新装入用于计算bcc校验码的地址指针;接收缓冲区中存放指令结束字符的字节vb133清零(用来判断下一条指令格式是否正确)。 plc寄存器地址分配一此程序占用plc寄存器的vb 100-vb 199，内部继电器占用m0.0和m0.1。寄存器地址分配见表4.5、表4.6、表4.7、表4.8 。表4.5接收缓冲区vb100字符数vb101起始字符byte0vb102指令类型（读/写）byte1vb103目标plc站地址(十六进制ascii码)byte2vb104byte3vb105目标寄存器地址(十六进制ascii码)byte4vb106byte5vb107byte6vb108byte7vb109byte8vb110byte9vb111byte10vb112byte11vb113读/写字节数m（十六进制ascii码）byte12vb114byte13vb115要写入的数据（十六进制ascii码）byte14vb116byte15vb117byte16vb118byte17vb119byte18vb120byte19vb121byte20vb122byte21vb123byte22vb124byte23vb125byte24vb126byte25vb127byte26vb128byte27vb129byte28vb130byte29vb131bcc校验码（十六进制ascii码）byte30vb132byte31vb133结束字符byte32表4.6译码区vb134plc站号(ath from vb103-vb104)vb135合成为vd135作为日标寄存器的地址指针(ath from vb 105-vb 112)vb136vb137vb138vb139读/写字节数(ath from vb 113-vb 114 )vb140bcc码(ath from vb131-vb132)vb141未使用vb142vb143vb144vb145vb146vb147vb148vb149和成为vd149作为vb 102的地址指针用以计算bcc校验码vb150vb151vb152表4.7发送缓冲区vb153字符数vb154起始字符byte0vb155状态信息byte1vb156数据区（十六进制ascii码）byte2vb157byte3vb158byte4vb159byte5vb160byte6vb161byte7vb162byte8vb163byte9vb164byte10vb165byte11vb166byte12vb167byte13vb168byte14vb169byte15vb170byte16vb171byte17vb172bcc校验码（十六进制ascii码）byte18vb173byte19vb174结束字符byte20表4.8其它vb175合成为vw175作为接收时计算bcc码循环的indxvb176vb177合成为vw177作为发送时计算bcc码循环的indxvb178vb179接收数据的bcc码vb180发送数据的bcc码vb181合成为vd181作为vb156的地址指针(计算发送反馈信息的bcc码时一使用)vb182vb183vb184vb185至vb198未使用vb199本机站号程序清单主程序:network1ldsm0.1/第一次扫描调用初始化子程序callinitialazenetwork2ldb=vb134，vb199/指令中的站地址与本机站地址相符ab=vb102，5/指令类型为读指令am0.0/bcc码校验正确callread/调用读子程序network3ldb=vb134，vb199/指令中的站地址与本机站地址相符ab=vb102，6/指令类型为写指令am0.0/bcc码校验正确callwrite/调用写子程序network4ldm0.1/指令接收完成后调用bcc码校验子程序callverifynetwork5ldm4.5/当端口空闲时启动rcvrvcvb100,0rcvcomplete中断程序network1ldsm0.0athvb103,vb134,2/指令译码(ascii码到十六进制)athvb105,vb135,8athvb113,vb139,2athvb131,vb140,2sm0.1,1/置位verify子程序的触发条件mvob0,vb179/bcc码寄存器清零mvod&vb102,vd149/装入地址指针xmtcomplete中断程序network1ldsm0.0rm0.0,1/复位bcc校验码正确的标志位ssm87.7,1/允许口0进行接收mvob0,vb179/bcc校验码寄存器清零mvob0,vb180/bcc校验码寄存器清零mvod&vb102,vd149/重新装入地址指针mvod&vb156,vd181mvob0,vb133/接收缓冲区中存放指令结束字符的字节清零4.2 plc与控制系统通信可编程序控制器的组网与通讯是近年来自动化领域颇受重视的新兴技术。在可编程控制器及其网络中存在两类通信:一类是并行通信，另一类是串行通信。 可编程控制器网络是由几级子网复合而成，每级子网中都配置不同的协议，其中大部分是公司的专用通信协议。 可编程控制器网络的各级子网无论采用总线结构，还是环形结构，它的通信介质是共享资源。挂在共享介质上的各站要想通信，首先要解决共享通信介质使用权的分配问题，这就是常说的存取控制或访问控制。 这里所谓的通信方法=存取控制方式+数据传送方式。本来存取控制方式与数据传送方式都是通信协议有关层次的内容，这里专门把它们抽出来加以介绍，是因为用它们来描述一种通信过程与人们意念上有关通信的概念非常接近。对于局域网来说，存取控制方式与数据传送方式是其通信协议最核心的内容。 业局域网对实时性是有要求的，各级子网对实时性的要求不同。通常愈靠底层的子网对实时性要求愈高，愈靠上层的子网对实时性的要求愈低。 可编程控制器网络中，各站通过通信子网互连在一起，当某站对子网请求通信时，它对响应时间是有要求的。不同站对实时性的要求可能不同，同一站中不同通信任务对实时性的要求也可能不同。一项通信任务的实时性得到满足是指其响应时间小于规定的时限;一个站的实时性合乎要求是指该站提出的所有通信任务在指定的时限内都能获得响应。整个通信子网的实时性符合要求是指分布在子网上每一个站的每项通信任务的实时性均得到保证。 要保证可编程控制器网络的实时性必须满足下列三个时间约束条件: (1)必须限定每个站每次取得通信权的时间上限值，以防某一站长期霸占子网而导致其它各站实时性恶化。 (2)应当保证在某一固定的时间周期内，通信子网上的每个站都有机会取得通信权，这将为每个站提供基本实时性。 (3)对于重要的站可优先服务，对于某项紧急通信任务应当给予优先处理，应当可以用静态(固定)的方式赋予某些站以较高的优先权，应当可以用动态(临时)方式赋予某些紧急任务紧急以较高的优先权。 可编程控制器网络的实时性首先是由它所选用的存取控制方式来保证的。此外提高实时性还可以通过减少通信协议的层数来实现，一般靠底层的子网采用只包含3层通信协议的塌缩结构，这正是为了提高实时性，另外选择适当的数据传送方式对于提高实时性有明显的效果，发送数据要求对方应答，比无应答服务慢得多，要求连接又要应答的服务则更慢，而广播式通信最快。当然不能只考虑实时性，还要考虑可靠性。 simatic pcs 7一西门子过程控制系统之特点: (1)基于标准的simatic软件和硬件组件 (2)先进的分布式客户机/服务器架构 (3)可伸缩性强，从小型实验室系统，到具有高达60， 000个过程对象的大 型工厂 (4)可用于连续和批处理应用 (5)可用于所有工业领域:过程、制造以及混合工业 (6)强大的hmi系统，带有集成的基于sql服务器的归档系统 (7)基于iec 61131的集中式，工厂范围内的工程系统(8)通过现场总线profibus，现场设备和驱动系统均可很灵活和容易的集 成(9)无缝集成的安全系统，通过tiiv*验证的可满足ak6/sil3(10)在同一个一可编程控制器中可以混合运行标准和故障安全相结合的形式，高可用性和故障安全相结合的形式(11)可在所有层级实现冗余，提高可用性4.3 plc与人机界面hmi wincc是simatic pcs 7过程控制系统及其它西门子控制系统中的人机界面组件。 wincc提供了所有最重要的通讯通道，用于连接到s imat i c ss/