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收稿日期 2010 11 06 作者简介 崔宗超 1973 男 河南济源人 济源职业技术学院电气工程系讲师 PLC联网通信技术在瓶盖自动加工与装配生产线中的应用 崔宗超 张新军 济源职业技术学院 电气工程系 河南 济源 459000 摘 要 在瓶盖自动加工与装配生产线中采用基于 PPI协议的 PLC联网通信技术 设计了系统的 控制方案及其实现过程 给出网络配置及连接方法 利用 PPI网络对小型任务进行控制具有方便可靠 投资小的特点 而且设计的系统具有较好的灵活性和良好的可扩展性 可极大地提高控制的自动化程 度 关键词 PLC PPI网络 通信 自动加工与装配生产线 DOI 10 3969 j issn 1672 0342 2010 04 013 中图分类号 TS914 文献标识码 A文章编号 1672 0342 2010 04 0043 04 随着现代电子技术的发展 PLC从单机自动 化控制开始向生产线自动化 全厂自动化控制过 渡 这就要求各个 PLC之间以及 PLC与计算机或 其它控制设备之间能迅速 准确 及时地互通信 息 以便于步调一致地进行控制和管理 从而达到 生产自动化的目的 但在实际的 PLC 联网控制中 尤其是多台 PLC共同作用的工作现场 如何在同一时间内多 台 PLC同时协调工作却是难点 也是经常出现问 题的地方 本文以某葡萄酒厂瓶盖的加工和装配 过程为例 设计出基于 PPI协议 实现 PLC网络 通信的方法和网络配置连接方法 并通过软件编 程 实现葡萄酒瓶盖加工与装配生产线的自动化 工作 一 西门子 S7 200型 PLC的 PPI通信 PLC网络通信有多种结构形式 如 PPI点到 点协议 MPI多点协议 Profibus协议等 其中点对 点链接 PPI 是最基本的通信方式 是 S7 200 默认的通信方式 PPI既是一个令牌传递网络又 是一个主 从协议 网络使用 RS485标准双绞线 PC PPI电缆可用于连接 PC机的 232接口和 PLC 的 485接口 当数据从 RS232传送到 RS485口 时 PC PPI电缆是发送模式 当数据从 RS485传 送到 RS232口时 PC PPI电缆是接收模式 使用 PPI方式对 PLC编程及调试监控 其硬件连接只 需通过编程 PC PPI 电缆即可实现 软件编程采 用 STEP 7V4 0 设计人员只需通过软件配置一 下参数 数据如何交换不用考虑 用 NETR 和 NETW 两条语句即可进行数据信号的传递 1 二 瓶盖自动加工与装配生产线系统硬件介绍 一 系统组成 系统由输送站 供料站 加工站 装配站 分拣 站组成 使用 5台西门子 S7 200型 PLC和 1台 装有 STEP7 V4 0的计算机 其中输送站作为主 站 其它作为从站 控制方式采用 PPI网络控制 如图 1所示 图 1 控制系统网络示意图 43 崔宗超 张新军 PLC联网通信技术在瓶盖自动加工与装配生产线中的应用 二 系统控制过程 系统在通电后 首先执行复位操作 使输送站 机械手装置回到原点位置 系统可以启动 系统 启动后 供料站把待加工瓶盖工件推到物料台上 输送站步进电机驱动其机械手装置移动到供料站 物料台的正前方 然后执行抓取供料站工件的操 作 抓取动作完成后步进电机继续驱动机械手装 置移动到加工站物料台的正前方把工件放到加工 站物料台上 加工站完成对工件的加工 然后把 加工好的瓶盖重新送回物料台 输送站机械手取 出加工好的瓶盖移动到装配站物料台的正前方把 工件放到装配站物料台上 装配站把瓶盖装压入 葡萄酒瓶口中 输送站机械手伸出并抓取装配后 的葡萄酒瓶 步进电机驱动机械手装置将葡萄酒 瓶放在分拣站入料口上方 分拣站对工件进行分 拣并计数 同时输送站机械手装置回到原点 系统 的一个工作周期结束 三 系统控制要求 1 系统应具有紧急停止和复位功能 2 每一工作站完成操作后应向系统发出完成信号 3 当某一工作站没有工件或工件不足时 应向 系统发出报警或预警信号 4 如果在工作周期 没有按下过停止按钮 系统在延时 1秒后开始下 一周期工作 2 三 PLC网络连接及参数设置 首先对网络上每一台 PLC设置其在系统块 中的通信端口参 数 对 用作 PPI 通信的端口 PORT0或 PORT1 指定其地址 站号 和波特 率 设置完成后把系统块下载到该 PLC中 运行 计算机中的 STEP7 V4 0程序 打开设置端口界 面 根据图示双击 通信端口 弹出如图 2所示 利用 PPI RS 485编程电缆单独地把输送单元 CPU系统块里设置端口 0为 1号站 波特率为 19 2千波特 同样方法设置供料单元 CPU 端口 0 为 2号站 波特率为了 19 2千波特 加工单元 CPU端口 0为 3号站 波特率为了 19 2千波特 装配单元 CPU端口 0为 4号站 波特率为了 19 2 千波特 最后设置分拣单元 CPU 端口 0为 5号 站 波特率为了 19 2千波特 分别把系统块下载 到相应的 CPU中 图 2 设置输送站 PLC端口图 3 PPI网络上的 5个站 在参数设置完成以后进行各个站的 PLC之 间的连接 采用西门子公司生产的专用通信电缆 和专用的网络接头 通过 PLC的端口 0将各个站 的 PLC连接在一起 所使用的网络接头中 2 5 站用的是标准网络连接器 1 站用的是带编程 接口的连接器 该编程口通过 RS 232 PPI多 主站电缆或 USB PPI多主站电缆与计算机连接 连接完成后 利用 STEP7 V4 0软件和 PPI RS485 编程电缆搜索出 PPI网络的 5个站 如图 3所示 从图 3上可以清楚地看到 已经搜索完成了 PPI网络上的 5个工作站 至此整个 PPI网络的 建立已经完成 可以进行网络读写程序的编写 五 PLC网络读写程序编写 在 PPI网络中 只有在主站程序中使用网络 读写指令来读写从站信息 而从站程序没有必要 使用网络读写指令 在本设计中 各工作站 PLC 所需交换的信息量不大 主站向各从站发送的数 据只是主令信号 主站读取的也只是各从站状态 信息 发送和接收的数据 2个字节已经足够 有 4个从站 可同时激活 4条网络读指令和 4条网 络写指令 3 44 第 9卷 第 4期济源职业技术学院学报Vo l 9 No 4 2010年 12月Journal of JiyuanVocational and TechnicalCollegeDec 2010 编制主站的网络读写程序 更简便的方法是 借助网络读写向导程序 这一向导程序可以快速 简单地配置复杂的网络读写指令操作 为所需的 功能提供一系列选项 4 一旦完成 向导将为所 选配置生成程序代码 并初始化指定的 PLC 为 PPI主 站模 式 启动 网络 读写向 导程 序 在 STEP7V4 0软件命令菜单中选择工具 指令导 向 并且在指令向导窗口中选择 NETR NETW 网 络读写 提供希望配置的网络读写操作总数 指 定进行读写操作的通信端口 指定配置完成后生 成的子程序名字并对具体每一条网络读或写指令 的参数进行配置 在本设计中 8项网络读写操 作如下安排 第 1 4项为网络读操作 主站读取 各从站数据 第 5 8项为网络写操作 主站向各 从站发送数据 8项配置完成后 向导程序将要求指定一个 V存储区的起始地址 以便将此配置放入 V存储 区 这时若在选择框中填入一个 VB 值 例如 VB1000 单击 建议地址 程序自动建议一个 大小合适且未使用的 V 存储区地址范围 单击 下一步 全部配置完成 向导将为所选的配置 生成项目组件 如图 4所示 修改或确认图中各 栏目后 点击 完成 借助网络读写向导程序配 置网络读写操作的工作结束 这时 指令向导界 面将消失 程序编辑器窗口将增加 NET EXE子 程序标记 图 4 生成项目组件 要在程序中使用上面所完成的配置 须在主 程序块中加入对子程序 NET EXE 的调用 使 用 S M0 0在每个扫描周期内调用此子程序 这将 开始执行配置的网络读 写操作 梯形图如图 5所 示 图 5 子程序 NET EXE的调用 六 结语 程序经过在葡萄酒瓶盖自动加工与装配生产 线上的应用 基于 PPI协议的网络通讯是非常可 靠的 实现了稳定的网络通讯和多台 PLC之间的 协调工作 并且具有很强的扩展性 该控制系统 可以直接用于葡萄酒 食醋 酱油 饮料等带塞子 瓶盖的加工与装配生产 不论是进行技术改造还 是组建新的生产线都将起到提高企业生产效率 降低生产成本 而且可极大地提高控制的自动化 程度 减轻工人劳动强度 45 崔宗超 张新军 PLC联网通信技术在瓶盖自动加工与装配生产线中的应用 参考文献 1 王永华 现代电气与可编程控制技术 M 北京 北京 航空航天大学出版社 2002 2 天津电子仪表局职工大学 自动生产线技术 M 北 京 电子工业出版社 1995 3 朱春波 王大明 梁立君 等 PLC在气动模拟生产线 中的应用 J 液压气动与密封 1996 3 4 郭宗仁 可编程序控制器应用系统设计及通讯网络技 术 M 北京 人民邮电出版社 2002 责任编辑 程光辉 Application of PLC Net work Communication Technologies in Cap Automatically Processing and Assembling Line CUI Zong chao ZHANG X in jun TheD epart ment of ElectricalEngineering Jiyuan Vocational and TechnicalCollege Jiyuan 459000 H enan Abstract Based on PLC net work communication of PPI protocol in cap automatically processing and assembling line the systematic control scheme is designed and network configuration and connection method is provided Taking the advantage as convenience reliability and sm all invest ment of PPI network s control on small scaled tasks together w ith the flexibility and good expansibility of the design