毕业论文机电一体化.doc

许多设计还未付诸实施。本文仅通过某电台设备电气控制系统的具体改造来作为重点展开叙述。对于整个中心的网络通信和网络化管理本文将在第四章和第五章做初步的叙述和探讨。 关键词：可编程控制器，A1SJ71E71，多线程，Socket套接字目录 THE DESIGN AND IMPEMENTATION OF PROCESS THE CENTER OF JIANGANS CONTROL THE SYSTEMSAbstractApplied meaning that prommable controller have in its control the aspect in the industry grasually obvious ,combine at generate electricity,chemical engineering,electronics fession craft the equipmentss electricity big, the usage is dependable, maintain the many advantage of simple etc., and already and gradually replaced after the logic control of the electric appliances electric circuit in a lot of places.But what the text discuss is a PLC in the actual industry to control the systems application .Heavy work limited company of JiangNan is because of the industrial structure that variety that development,decision establish a stalk to process the center is on originally possessed of the foundation that the machine manufacturing the cent the factory with the business.Because whole stolk process the center is at gradually developments with in the ameliorative process,the many design still did not put into execution. This text only passes the some set equipments the electricity control the systems of in a specific way reform to be used as the point to launch the description.The network correspondence of whole cener manaes with the network this text will make the first steps description in the fourth, chapter 5 with study.Key word:programmable controller,AISJ71E71,the multi-line order, Socket word第一章：绪论第一节PLC技术的基本原理一中央处理单元（PLC）中央处理单元（PLC）是PLC的控制中枢，它按照PLC系统程序赋予的功能，接受并存储从编程器输入的用户程序和数据，检查电源，存储器，IO以及警戒或定时器的状态，并能检测用户程序的语法错误。当PLC投入运行时，首先他以扫描的方式接受现场各输入装置的状态和数据，并分别存入IO现象区，然后从用户程序存储器重逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算等任务。并将逻辑或算术运算等结果送入IO映像区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕以后，最后将IO映像区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行为止。二存储器与微型计算机一样，除了硬件以外，还必须有软件。才能构成一台完整的PLC。PLC的软件分为两部分：系统软件和应用软件。存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为应用程序存储器。PLC存储空间的分配：虽然大中小型PLC的CPU的最大可寻址存储空间各不相同，但是根据PLC的工作原理，其存储空间一般包括以下三个区域：系统程序存储区，系统RAM存储区（包括IO影响区和系统软设备等）和用户程序存储区。1系统程序存储区在系统程序存储区中存放着相当于计算机操作系统的系统程序。它包括监控程序。管理程序，命令和硬件一起决定了该PLC的各项功能。2系统RAM存储区系统RAM存储区包括IO影响区以及各类软设备（列如：逻辑线圈，数据寄存器，计时器，计数器，变址寄存器，累加器等）存储器。（1） IO映像区 由于PLC投入运行后，只是在输入采样阶段才依次读入各输入状态和数据，在输出刷新阶段才将输出的状态和数据送至相应的外设。因此，它需要有一定数量的存储单元（RAM）以供存放IO的状态和数据。这些存储单元称作IO映像区。一个开关量IO占用存储单元中的一个位，一个模拟量IO占用存储单元中的一个字。因此，整个IO映像区可看作由开关量的IO映像区和模拟量的IO映像区两部分组成。（2） 系统软设备存储区除了IO映像区以外，系统RAM存储区还包括PLC内部各类软设备（逻辑线圈，数据寄存器，计时器，计数器，变址寄存器，累加器等）的存储区。该存储区分为具有失电保持的存储区域和无失电保持的存储区域，前者在PLC断电时，由内部的锂电子供电。使这部分存储单元内的数据得以保留，后者当PLC停止运行时，将这部分存储单元内的数据全部置“零”。A逻辑线圈：与开关量输出一样，每个逻辑线圈占用系统RAM存储区中的一个位，所不同的逻辑线圈不能直接驱动外设，它只供用户在编制程序中使用。逻辑线圈的作用类似于电气控制线路中的继电器，而输出线圈的作用类似于电气控制线路中的接触器。由于逻辑线圈占用的系统的系统RAM存储区的存储单元分为具有失电保持和无失电保持两种。因此，PLLC的逻辑线圈分为具有失电保持逻辑线圈和无失电保持逻辑线圈这两种。另外，不同的PLC还提供数量不等的特殊逻辑线圈，这些特殊逻辑线圈各自还具有不同的功能，一般分为以下两种：一种是当PLC投入后，这种特殊逻辑线圈通或断地状态直接由系统程序决定。用户在编制用户程序时不得使用这些逻辑线圈，而只能使用其触电：另一种特殊逻辑线圈通或断地状态需由扫描该线圈的控制线路来确定。当该特殊逻辑线圈被接通时，表示某一特定功能成立，当该特殊逻辑线圈被断开时，表示某一特定功能不起作用。b.数据寄存器：与模拟量IO一样，每个数据寄存器占用系统IO存储区域中的一个存储单元。数据寄存器也分为具有失电保持的数据寄存器和无失电保持数据寄存器。另外与逻辑线圈相同的是，PLC也提供特种的数据寄存器。这些特殊数据寄存器内的数据都具有特定的保持，在访问分式上可分为可读，可写和可读写三种类型。c.计时器逻辑线圈：PLC内部的计时器逻辑线圈一般有软件构成，他们占用系统RAM存储区域的一部分。计时器逻辑线圈也分为两种：普通计时器逻辑线圈和具有失电保持的计时器逻辑线圈。后者的当前计时值在PLC断电时，其数据被保留。这样，当PLC再次上电运行时，它将在原先计时值得基础上继续计时。d.计数器逻辑线圈：PLC内部的计数器逻辑线圈一般也由软件构成，他们占用系统RAM存储区域的情况基本与计时器逻辑线圈一样。只是计数器逻辑线圈的计数位与计时器逻辑的计时位不同，他需要两个位。，另外，有的PLC系统的RAM存储区域还为变址寄存器，累加器等提供存储单元。（3）用户程序存储区用户程序存放用户编制的用户程序。不同类型的PLC其存储容量各不相同，一般来说，随着PLC机型增大其存储容量也相应增大。不过对于新型的PLC，其存储容量可根据用户的需要而改变。三PLC电源PLC电源的在整个系统中起着十分重要的作用。无论是小型的PLC还是中，大型的PLC的PLC其电源的性能都是一样的，均能对PLC内部的所有器件提供一个稳定可靠的直流电源。一般交流电压波动在正负10%到15%之间，因此可以直接将PLC接入到交流电网上去。PLC的工作原理PLC采用了一种不同于一般微型计算机的运行方式扫描技术，既输入采样，用户程序执行，和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作为一个扫描周期。不过严格地来说扫描周期还包括自诊断，通信等，如图1.1.2所示。一 输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有的数据和状态，并将它们存入IO映像区的相应单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入数据和状态发生变化，IO映像区的相应单元的状态也不会改变。所以输入如果是脉冲信号，它的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。二.用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC的CPU总是由上而下，从左到右的顺序依次地扫描梯形图。并对控制线路进行逻辑运算，并以此刷新该逻辑线圈或输出线圈在系统RAM存储区中中对应的状态。或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。例如：算术运算，数据运算，数据传达等。三输出刷新阶段在输出刷新阶段，CPU按照IO映像区内对应的数据和状态刷新所有的数据锁存电路，再经输出电路驱动性赢得外设。这时才是PLC真正的输出。第二节：江南重工轴系加工现场控制系统的设计概述 江南重工有限公司由于产业结构的变化和业务的发展，决定在原有的机械制造分厂的基础上成立一个轴系加工中心。但由于原有机床设备的老化，已经远远达不到现代加工中心的各类要求。因此决定在原有设备不报废的基础上进行机械和电气的改造，而本文讨论的是设备的电气改造部分，其中主要的是电气控制系统和网络管理系统。新的加工中心对设备提出了较高的要求。要求电气系统运行稳定，加工精确度高维护方便寿命长，并能联网进行管理，此外还要求留有软硬件升级的空间。所以我们决定采用三菱QnASAnS系列的PLC来替代原有陈旧的继电器电路的逻辑控制系统。它不仅具备一般PLC的优点，除此之外还具有网络通信能力和自我诊断能力。此外由于整个轴系加工中心正在逐步建设和改善的过程中，许多设计还未付诸实施。本文仅通过某台电气控制系统的具体改造来作为重点叙述对象，第三节：本文内容的简介本文将详细论述基于PLC的江南重工加工中心控制系统的设计与实现。第一章， 概述。简单介绍了PLC技术的历史和特点以及PLC的基本知识，并提出了PLC的应用背景，介绍了整体改造的思路和系统大致情况。第二章， 介绍A系列PLC的一些基本语言和指令。其他具体的主要是PLC的体系结构和工作 原理，以及A系列PLC的各种模块介绍和以太网通信等。第三章， 加工现场系统的PLC程序设计，这是本文的重点。主要论述可设备控制系统的概述和设计要求和PLC控制程序设计，并概述了一些控制系统的PLC控制指令。第四章， 对新系统的网络通信和管理程序技术做了较为深入的探讨。第五章， 总结和展望。介绍了新系统再设计，调试应用的情况。第二章：A系列PLC的特点及其通信第一节：A系列PLCA系列PLC如：QnASAnASCPU是当今世界上最先进的微型模块可编程控制器之一。它采用了三菱的专用顺控芯片，将部分软件硬件化。使该机的各项性能指标相比以前的PLC有了质的飞跃。其扫描速度极快，例如A3A处理一条顺序指令仅仅只需0.15微秒。一 A系列PLC的主要特点他的主要有以下几点：1高速处理。A2ASCPU处理顺序指令的速度快速达0.2微妙步，而QnAS可达0.075微妙步。当然其他指令也有着极高的速度。2.A2SACPU高级应用指令：支持32个PID回路，浮点运算，三角函数等，QnASCPU的PID回路随着内存容量的大小而改变，如内存仅有1Mbyte,则可以支持2048个回路。3.多种输入输出模块：8点16点32点64点：DC12伏DC24伏AC220伏：晶体管，继电器，可控器。4.多达50种特殊功能模块：如智能通信模块，网络模块，以太网络模块。由此可见，A系列PLC比之以前的PLC性能的PLC性能上有很大的提高。特别体现在联网通信功能和自诊断功能。前者联网功能强，拥有各种通信联网模块。可构成三级通信网络，实现工厂生产管理自动化。后者不仅提供故障发生的时间。以便提供事后进行查询，有利于维修和管理。二PLC的编程语言和指令1：基本指令A. LDLDIOUT符号LD代表取，他的功能是常开触点逻辑运算起始：符号LDI代表取反，它的功能是常闭触点运算起始，符号OUT代表输出，他的功能是线圈驱动其中LD,LDI指令用于将触点接到母线上。另外与ANB指令组合，在分支起点处也可使用。而OUT指令是对输出的各种继电器和计时器，计数器等的线圈的驱动指令，对于输入继电器不能使用。B. ANDANI符号AND代表于，它的功能是常开触点串联连接：而符号ANI代表于非，它的功能是常闭触点串接连接。用AND,ANI指令可进行触点的串联连接，串联触点的个数没有限制，该指令可多次重复使用。但在实际中由于编程器和打印机等设备的限制，尽量做到一行不超过十个触点和一个线圈，他的功能是常闭触点并联连接。用AND,ANI指令可进行触点的串联连接：而符号ORI代表或非，他的功能是常闭触点并联连接。用OR,ORI指令可进行触点的并联连接，但要是为联接两个以上的触点串联连接的电路块的并联连接时，需要用到ORB指令。OR,ORI指令是从该指令的当前步开始，对前面的LD,LDI指令进行并联连接，该指令也可多次重复使用，但与前面的LD,LDI指令一样由于设备的原因是有限制的。D符号ORB代表电路快或，它用在串联电路的并联连接：符号ANB代表电路块于，他用在并联电路块之间的串联连接。在使用ORB进行串联电路的块之间的串联连接。在使用ORB进行串联电路的并联连接时，分支的开始应用LD,LDI指令，分支结束才使用ORB指令。同样，在使用ANB进行并联电路的串联连接时，分支的开始应用LD,LDI指令，分支结束才使用ANB指令。ORB与ANB指令可以连续使用但此时要注意LD,LDI指令，使用限制在八次以下。2：通信等较复杂指令A读取数据指令FROM,其梯形图如图所示：其中，NI表示要读取的是槽上哪个模块：N2表示要读取模块数据的起始地址。D表示PLC中存放读取数据的起始地址：N3表示要读取数据的长度。上述示例表示从主槽的第二个特殊功能模块的第12缓存连续读取四个数据存放在D18-D12中。B发送数据指令TO，其梯形图如下所示：其中。N1表示数据到那个特殊模块；N2表示发送到特殊模块缓存的其始地址：D表示PLC中发送数据的起始地址；N3比奥斯要发送数据的长度。上述示例表示把PLCD18-D12中的数据发送到主槽中第二个特殊模块的第12缓存-第15缓存。C. 数据传送指令，其梯形图如图所示： 其功能是将源数据传送至目的数据。上述示例表示将K8的值赋给D10。第二节：PLC的MELSECNET网络通信一 MELSCNET是用于三菱A系列PLC之间通信的通信网络。它的拓扑结构为双环网，传输介质为光缆或同轴电缆。采用令牌方式传送。站间传送距离最长为一公里，总长不超过十公里。通信速率为1.25Mbps.其拓扑结构如图所示： MEISECNET网络在分布式控制系统中存着广泛地应用，正是由于强大的联网能力。一个环路最多可以接听65台PLC。主环路的每个PLC又可以组成自己的子网，同样可以接64个PLC从站。在下层网络中，每个PLC又可以连接32个F系列的PLC，变频器等。这样一个MELSECNET网络最多可以连接131073台PLC。另外它的双拓扑结构提供传输余。这就保证了在正环意外时，副环能马上投入工作。如果网络中两站之间的正环和副环自动形成一个通讯回路。二MELSECNET网络的通讯软设备在MELSECNET网络中，采用A系列PLC专用于通信的软设备来完成各PLC间的数据通信。这些软设备包括用于软通信线的逻辑线圈B和用于字通信的数字存储器W。用户只需要进行初始化设置，对不同的站点对不同的B和W进行写操作。例如在我们设定线圈B00和数据寄存器W00由主站写操作，而线圈BI0和数据寄存器WI0从站1写操作，同样逻辑线圈B20和数据寄存器W20由从站2来进行写操作。三MELSECNET网络的分类MELSECNET网络有很多种接口模块，而由其可组成三种网络类型。既MELSECNET,MELSESNET网络除用作数据通信外还可用作集中式控制。在以太网中我们可通过上位机直接对网络的每个PLC进行读写，监控。第三节：PLC的以太网通信一：网络框架三菱PLC以太网通信模块A1SJ71E71的出现，似的A系列的PLC可作为一个接点连接到以太网上，局域网中最多可与8台计算机相连，通信速率可达10Mbps.它支持TCPIP,UDPIP两种协议。如图所示：二：A1SJ71E71的三种数据通信方式1. 通过握手方式与特定节点进行通信。A系列PLC通过特定节点握手方式能够向E71的固定缓存读写数据。A1SJ71E71的固定缓存有8个，每个2K字节。而固定缓存只能与一个节点通信，所以PLC最多与8个节点进行数据通讯。2. 随机访问缓存通信。A1SJ71E71共有两个随机访问的缓存，每个6K字节。所有其他的节点都能读这个缓存。随机访问缓存就像所有节点所共存的缓存一样读取很方便。3. 用其他节点的要求直接通信。一收到其他节点的读写请求，A1SJ71E71就进行相应的读写操作。并发回相应表示读写是否成功。4. 综合上述三种通信方式我们可以给出在以太网中实现与A系列PLC通信的软件结构图。如图所示：5.第四节三A1SJ71E71的IO信号和缓存A1SJ71E71模块32个IO点。这些信号用来完成A1SJ71E71和PLC之间的通信。而A1SJ71E71的缓存是通信中用来数据交换以及进行初始化设置的地方。它包括初始化参数区，通信初始化，状态存储区，固定缓存和两个访问缓存。四A1SJ71E71的通信协议如前所述，ASJ71E71有三种不同的通信方式，对应不同的通信协议。使用第三种通信方式既用其他节点的请求方式访问A1SJ71E71最为简洁，我们决定采用这种通信方式。数据通信格式：如图2.3（b）所示：帧头部是用来选择TCPIP和UDPIP协议，A1SJ71E71会自动为应用数据加上头部，因此用户不需要设置头部。二应用数据格式：由于A1SJ71E71支持二进制和ASC码的通信格式，所以他的应用数据格式如图2.3.2所示有两种。子头部表示通信要实现的功能，随着通信访问功能的不同而不同。例如，二进制03H表示写数据到数据寄存器的命令，83H表示写数据导数据寄存器的命令的响应，其对应的ASC码格式分别为：30H,33H以及38H,33H.三正文的格式：A系列PLC设备表示根据约定可知，数据寄存器D用代码44H,20H表示。而逻辑位M则用代码4DH,20H表示。另外在正文中还需要标示要读写数据的长度。起始地址和看门狗时间等设置。例如要向PLC的D100写入1234H.其中写入命令相应格式如下：写入命令帧：Ox03,Oxff,Ox00Ox0a,Ox61,Oxoo,Oxoo,Ox20,Ox44,Ox01.Ox00,Ox34.Ox12.其中Ox03代表头部，表示写入数据寄存器：Oxff是头部表示PLC的编号：Ox00和Ox0a表示watchdog timer的设置，一般设置为十个单位：Ox64,Ox00,Ox00,Ox00,Ox00,Ox20,Ox44，表示目前的首址和设备标识号。Ox01和Ox00表示要发送数据的长度。最后为要发送的数据。响应帧：Ox83,Ox00.同样其中的Ox83代表头部，表示写到数据寄存器的命令响应：Ox00为响应代码，Ox00表示写入成功，其他表示失败。第三章：加工现场控制系统的PLC程序设计第一节：设备控制系统的概述和设计要求江南重工轴系加工中心主要由四台大中型立式车床和两台落地式铣镗床以及一些小型机床设备组成。由于这些设备的电气控制系统的设计方案和控制原理都较为相似，本文则以其中的一台落地式铣镗床的电气控制系统来展开讨论。一 落地式铣镗床电气系统设计的工艺要求落地式铣镗床的电气系统是较为复杂的，仅仅电机就多达十七台。系统主要为机床主轴传动系统，进给传动系统，机床液压系统和润滑系统以及其他辅助部件提供动力源和完成他们所需要的电气控制手段。并且要具有一定的自我保护和报警功能。集体来说，主轴传动系统和进给传动系统既机床懂得主轴传动及滑座，主轴箱，滑枕和镗轴三个坐标进给移动均要能够实现无级调速和单独操作。另外需设置必要的电气操纵控制，信号指示，互锁和限位保护装置。除此之外，机床的加刀结构和悬挂按钮箱移动等也需要一定的电气控制。二新控制系统概述根据设计要求，本文所讨论的电气系统中的主轴转动系统采用的是德国西门子公司的6RA27系列的SIMODRIVE直流调速装置，该装置系全数字化的可控硅直流调速装置，所有的开环和闭环功能-从斜坡函数发生器到触发器装置几乎所有的功能都由一个16位的微处理器来实现，具有其他采用模拟电路的调速装置所不能比拟的优点：进给调速系统采用仿西门子的KSA63调速系统。而控制系统采用的是三菱公司A系列的PLC,此类可编程控制器具有系统构成灵活，功能强大，指令丰富，速度快等特点，特别体现在联网通信功能和自诊断功能。有上述系统所组成的电气控制系统是具有高性能，高可靠性的电气系统。机床主轴传动及滑体，主轴箱，滑枕和镗轴三维坐标进给传动均采用上海南洋电机公司引进西门子技术制造的Z4系列直流电机驱动。同时，对滑体，主轴箱，滑枕三个坐标的设置了数字显示装置。为了利用更好地发挥机床的功能，便于操作者的使用。电气控制系统中还特设了夹刀控制，辅助支撑，油箱自动加油，直流电机温度控制等辅助功能。另外为便于维修和保养，在设备额PLC控制柜的柜门上设置了两位的LED的管数字显示，用于主要的故障显示。三机床控制过程简述机床主要控制过程是这样的：通过悬挂或手提按钮盒上的操作单元件选择机床运动的方式，给PLC输入信号，经过PLC内部的控制程序，并在条件满足的情况下，PLC输出信号控制调速装置，接触器，电磁离合器等控制元件，通过这些控制元件控制机床上电机的运转，从而实现所选择的机床的动作。同时机床上的检测信号又通过PLC反作用于PLC的输出，限制机床的动作。具体的例如主轴传动，他的传动包括镗轴和铣轴的回转。当要选择他正向和反向运转时，首先要满足的是电机M29,M30，M40必需得电工作。然后选择运转方式。并可通过电位器来调速，也可以通过机械变档调速。最后正常运转停车时，电机采用的是再生制动。如在特殊情况下电机可通过制动电阻进行能耗制动。而滑体，主轴箱，滑枕和镗轴三个坐标进给移动与主轴传动基本相似，当然运转的前提是各自的静压和放松电机，润滑和供油电机也必须得电工作。第二节：PLC控制模块设计加工现场控制系统是轴系加工中心重要的组成部分。作为江南重工这样的大型的制造企业来说，对程序运行稳定要求十分高。另外面对竞争激烈的市场，设备和软件的升级再所难免，所以就要现行的软件又高的可靠性，可维护性和升级能力，另外还要考虑到的是它的应用环境。所以本文再设计程序时它设计成一个模块化的控制程序。尽管屏蔽每个模块内部的信息细节，各个模块功能都相对独立。程序的控制结构如图3.2所示：一 程序报警模块设备控制系统在操作过程中会出现各种电气，机械，和操作失误等引起的各类故障。为使系统安全可靠的运行，所以需要针对各种故障情况进行及时的报警。因此在机床电柜上设有故障显示机构，用于显示机床的故障，以便于 使用者维修。 显示机构由2个2-10进制寄存，译码驱动LED显示组建，代码为ED1和ED2，分别指示十进制数字的十位和各位。该显示组件输入端为A-D，采用BCD码输入显示信号，经过LCL002内部的寄存，译码，驱动七段数码管显示输入信号。而机床上的错误信号是先送入PLC机的输入端，再经过控制程序执行，翻译成相应的错误代码，最后由PLC输出单元输出显示组件LCL002。使用者便可通过故障表参照，很方便地了解机床发生的故障。另外还可以通过联网上传至上位管理计算机。以便让主管和操作工人及时了解情况，采取措施。结合加工中心的现场工作经验，系统主要处理的有24大类故障。而正常情况下错误代码寄存器为0。表3.2.1给出故障名称和相应的代码：二：加工方式模块根据设备实际性能和工件加工的工艺要求，设备主要的加工方式有三种。A滑枕进给加工方式B镗轴进给加工方式C平旋盘进给加工方式滑枕镗轴进给及镗锥度和平旋盘公用一个功率4KM的直流电动机M03进行正常进给及点动驱动，并可进行从30转每分-2500转每分的无级调速。因此它们也不能同时工作，在PLC控制程序中也被设计成电气互锁。而平旋盘进给其实就是滑枕进给，所不同的是在选择平旋盘进给时将向C程序将发出指令，将电磁离合器YC9接通，通过机械传动带动平旋盘上滑板的运动，进行工件加工。当然要完成工件加工必须配合主轴运转。对主轴传动的控制也是通过PLC来实现的。主轴传动包括镗轴和铣轴的回转，通过固定按钮站和移动按钮盒就可对主的正向，反向和停止进行控制。而调速装置的运转指令通过PLC的输出单元0B00控制，主轴速度给定由PLC的输出单元0B1控制，调速装置的检测信号送PLC的输入端。除此之外滑座和主轴箱运动主要用于加工之前的刀头位移调整，当然滑座和主轴箱也可以用作进给，并可和滑枕和镗轴组成复杂的三维进给加工方式，这些已超出本文的范围。三长度测量模块由于人员和设备的原因，设备的操作方式现在还停留在手动操作方式。本文将长度测量模块做一些简单的探讨。长度测量模块主要有测长编码器，接近开关和计数器组成。使用长度测量模块将使操作者。第四章：网络通信设计第一节：Socket套接字Socket是一种网络编程接口，可以适用不同的网络协议。我们可以将Socket看成是网络通信的一个端点。Socket模块将网络通信的两台主机或进程当作是两个端点。Socket数据结构应包括五个信息：本地主机端口，本地主机地址，远地主机端口。远地主机地址和传送数据的协议。另外Socket数据结构大大简化了数据通信，当某个程序要和另一个程序通信，这个程序只需简单的将信息发送给Socket，SocketAPI将处理与TCPIP协议栈的接口。两个Socket之间的连接可以是面向连接的，也可以是面向无法连接的。它的接口模型扔采用“打开-读-写-关闭”方式。我们将以面向连接来具体讨论Socket模型。一 创建一个Socket:Socket_handle=socket;建立一个Socket时，必须规定三个函数：协议族，Socket类型和协议。二配置Socket:建立一个Socket后，还须按照Socket的用途使用其他函数为它进行配置。本地信息可用Bind函数将本地地址与一个Socket捆绑。Int PASCAL FAR bind;其中s表示一个未捆绑的Socketddr的结构定义如下：Struck sockaddru-short sa-family;char sa-data14;Namelen:name 名字的长度。三建立Socket连接：面向连接的Socket是使用connect函数来建立连接的。Connect函数要求指定一个Socket话柄-包含本地和远地的端口信息。其用法如下：Result-connect;其中第一个参数是Socket句柄，是创建Socket函数返回的，第二个参数是远地Socket地址，而第三个参数是指地址的长度。四发送数据：当面向连接的数据建立好以后，就可以进行数据通信了。在整个通信过程中Socket执行体将保留地址信息，发送数据的函数send,write,writev只为面向连接的Socet工作-她们不指定目的地址。Result=write;其中第一个参数是创建Sockte返回的句柄。第二个参数指明要发送数据的首地址。第三个参数是发送数据的长度。第四个参数是标志。通常当程序从输入队列中拷贝完数据后，传输层将清空缓冲区所有的数据。如果置标志为MSG-PEEK,传输层将不会从输入队列中移走所有的数据。综合上述，我们得到了面向连接的Socket模型如图4.1所示：第二节服务器端程序 A1SJ71E71以太网通信模块支持三种通信方式：握手方式，随机缓存方式和用其他节点的请求通信方式。A1SJ71E71通信的整个过程流程图所示：一通讯参数初始化设置初始化参数设置区用来设计初始化参数。主要参数有IP地址，超时设置，TCP重发设置，TCP完成时间设置和看门狗设置。其中IP地址必须设置，而其它参数蚕蛹缺省值就可以了。通信参数初始化设置具体步骤如下：一 用TO指令将IP等初始化参数写入相应的缓存。二初始化请求信号Y19置位。三A1SJ71E71执行初始化过程。四当过程结束，初始化完成信号X19复位。五请求信号Y19复位。六初始化结束，X19复位。二打开通信信道打开通信信道的缓存包括，需要设置的通信参数主要有：打开模式，协议选择，固定缓存应用和通信IP目的地址和端口设置。打开通信信道具体步骤如下：一 用TO指令将通信参数以及目的IP等初始化参数写入相应的缓存。二打开信道请求信号Y8置位。三A1SJ71E71执行打开信道过程。四当打开信道过程结束后，初始化完成信号X10置位。五请求信号Y8复位。六初始化结束，Y10复位。三数据通信过程在这套控制系统中，本文涉及的数据通信方式是采用其他节点请求的通信方式。PLC不需要进行通信编程，所有通信请求由上位计算机完成。PLC要做的仅仅是在执行完EDN指令后对客户端进行相应。通行模式如图4.2（b）所示：四关闭通信信道通信过程最后，当客户端关闭Socket连接时，服务器端也应关闭相应的信道。当由于通信故障而出现超时错误时，服务器端自动关闭通信信道，已便使客户端重新建立连接。考虑到在江南重工轴系加工中心控制系统中共有六台大型机床