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自動化控制系統(tǒng)中通信協(xié)議設(shè)計研究

單元類型和單元號字段：含義同PLC－>PC方向的信息； 狀態(tài)字段：指明當前設(shè)備的主要運行狀態(tài)，具體狀態(tài)值有：'W'－空閑狀態(tài)；'A'－任務(wù)運行中；'V'－任務(wù)已完成；'E'－有故障；'P'－急停狀態(tài)。

位置字段：指明設(shè)備當前所處位置X，Y，Z；

方向字段：指明設(shè)備在3個方向上的運行狀態(tài)，每個方向上各占一個字節(jié)，都有正向F、反向R和停止S 3種取值；

速度字段：指明設(shè)備在3個方向上的運行速度，每個方向上各占一個字節(jié)，我們將速度分為9個等級。

故障信息字段：含有故障的代號，共有99種。只有當狀態(tài)字段為故障E時該字段才有效。

以上展示了我們在控制系統(tǒng)中PC與PLC之間的通信協(xié)議結(jié)構(gòu)和具體在自動化立體倉庫中所使用的應(yīng)用層數(shù)據(jù)協(xié)議結(jié)構(gòu)。讀者可以根據(jù)自己的具體應(yīng)用情況作相應(yīng)的改動和調(diào)整。比如為了將傳輸信息的速度提得更高，可以使用二進制信息來表示所有的信息。

3 通信程序結(jié)構(gòu)

如上所述，在現(xiàn)場PC-PLC之間通信線路的設(shè)計中，可用RS-232來進行點到點的連接和采用RS-485鏈路協(xié)議進行多站之間訪問的總線形式的連接。在通信程序的設(shè)計中，為了讓同一個通信程序適用于這兩種情況，在設(shè)計中實現(xiàn)了讓通信程序能夠自動識別這兩種連接方式的功能。由于篇幅所限，這里僅對通信程序的基本結(jié)構(gòu)和處理方式進行概要說明。我們將另文對其進行詳細描述并提供初級源程序版本(遵循GNU GPL規(guī)范)。3.1 基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

本通信程序中所使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有兩類：一類是用于微機通信接口的探測識別并保存相應(yīng)的各接口數(shù)據(jù)；另一類用于與通信數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)表的接口和通信協(xié)議數(shù)據(jù)塊的生成和傳輸。每個PLC站點對應(yīng)一個站基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，每個設(shè)備也有一個信息塊。它們的基本組成字段和關(guān)系如圖5

所示。

圖5 站點基本結(jié)構(gòu)和設(shè)備結(jié)構(gòu)

為了實現(xiàn)自動識別上述的兩種不同傳輸方式，在物理通信接口之上設(shè)計了一層邏輯通信接口，每個PLC站點對應(yīng)一個邏輯接口，物理接口與邏輯接口之間的對應(yīng)關(guān)系以及系統(tǒng)中PLC的站點數(shù)及其中含有的設(shè)備數(shù)量是在程序初始化階段通過發(fā)送探測報文段獲得的。如果通信接口使用點到點的形式連接，則程序會自動生成一對一接口對應(yīng)關(guān)系。如果使用RS-485總線連接方式，則程序自動生成圖6(a)所示的接口對應(yīng)關(guān)系。如果在一個系統(tǒng)中混合采用了這兩種連接方式，程序也能尋找到準確的對應(yīng)關(guān)系，此時接口的對應(yīng)關(guān)系如圖6(b)所示。除了這些功能外，本程序還能在線探測并加入新

開啟的PLC

站點。

（ａ）　總線式連接邏輯接口與物理接口的對應(yīng)關(guān)系

（ｂ）　混合連接時邏輯接口與物理接口的對應(yīng)關(guān)系

圖6 邏輯端口與物理接口之間的對應(yīng)關(guān)系

3.2 程序基本結(jié)構(gòu)

通信程序的主線程流程圖和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理以及發(fā)送線程框圖見圖7所示。在主線程中不僅實現(xiàn)了通信接口參數(shù)的動態(tài)修改，為了調(diào)試方便還設(shè)計了通信數(shù)據(jù)的動態(tài)跟蹤顯示。

圖7 通信程序基本流程框圖

4 結(jié)束語

在自動控制系統(tǒng)中，通信子系統(tǒng)對整個控制系統(tǒng)的可靠性和有效性起著極為重要的作用。如果設(shè)計時考慮不充分，不僅會影響控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也會對整個系統(tǒng)的調(diào)試以及將來的擴展帶來不少困難。本文全盤考慮整個自動化倉庫系統(tǒng)的前提下，在確定了通信子系統(tǒng)要達到的基本目標后，討論了自動化立體倉庫通信子系統(tǒng)中協(xié)議的分層設(shè)計思想以及具體實現(xiàn)方法。在現(xiàn)場中的實際應(yīng)用證明，采用這種集成設(shè)計思想所設(shè)計的通信協(xié)議及程序，其協(xié)議簡單明了，信息傳輸媒介要求低，有相當高的可靠性和穩(wěn)定性，同時具有對通信過程的監(jiān)控功能，既能適合點到點的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)又能適用于具有多站點的總線式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

參考文獻

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