PLC与PC结合在自动装车控制系统中的应用

摘 要： 本文讨论运用PLC实现对送料装具系统的自动控制，并通过PC与PLC的通信实现PC对PLC的远程控制。通过对工作过程的分析，编写了通信模块代码、PLC内部程序、设计了VB界面，成功实现了对送料装车系统的远程自动控制。

关键词：PLC、通信协议、VB

一 引言

　　本论文所研究的内容是某大型采石厂的技改项目，在进行技术改造之前，粉碎好的石头从15米高的粉碎作业区经过三级传送带运送到停留在地面的卡车中。石块在传送带上传送过程中时常飞溅下来，对地面操作装载人员的人身安全造成严重威胁，同时，因为传送带大型驱动电机开关瞬间存在电弧放电、工作现场噪声太大也对操作人员安全不利，因此，该采石厂迫切希望对石料的传送过程进行改进，改善作业人员的工作条件。为使该采石厂实现装车过程全部自动化，作者研究和设计了一套远程自动控制系统。该系统已经在某大型采石厂得到了实际应用，成功实现了控制面与操作面的分离，工作人员安全有了可靠保障。

二 系统功能

　　系统功能如图1所示。初始状态当空车停留在装载区时，绿灯（L2）灭，红灯（L1）亮，表示可以开始装料，此时，进料阀门（K1），料斗阀门（K2），电动机（M1，M2，M3）皆为OFF状态。系统开启后，进料阀门K1打开料斗进料，石料经过6s搅拌后，出料阀门打开，同时传送带驱动电动机M1运行;经过2s后，电动机M2运行;再经过2s，M3运行，依次顺序起动送料系统。物料通过传送带的传送，装入汽车。进料阀门K1打开后，如果装料过快，料斗中原料快溢出时，检测开关S1=1（打开），进料阀门K1关闭。当汽车重量达到额定数值后，称重开关S2动作，料斗进料阀门K1关闭，10 s后出料阀门K2关闭，每过一个2s后M1，M2，M3依次停止，M3停止同时L2亮，L1灭，表示汽车可以开走。

三 硬件系统设计

　　1.下位机设计选用

　　由于自动送料装车系统

　　这个控制对象的控制量为开关量，而且控制的量比较少，在保证正常工作的前提下，基于性价比的原因选用超小型PLC低档机。而松下电工FP0系列C14就是一款性能优秀的超小型PLC低档机。它的编程口为RS232口，可直接与计算机相连，无需适配器，程序存储容量5K。

　　2.上位机设计选用

　　在系统中，上位机主要完成管理功能。基于此，设计选型时，用PC代替工控机。PC价格便宜，操作方便，内存大，人机界面友好，带有标准的 RS-232 通信口，易于和FP0型PLC相连。而工控机目前价位较高，出于经济性考虑本项目没有采用工控机，PC完全可以满足要求。

　　3.PLC与上位机的联接

　　系统的通信设计选用点对点结构。由于FP0型PLC的通信口和编程口共用一个RS232接口，故采用RS232-RS232的编程电缆作为PC与PLC的连接线，通信距离可达15，能够满足工作现场要求。

四 软件

　　1.PLC控制程序设计

　　第一步 确定输入、输出点数并连接线路，PLC外部端子接线如表1所示;

　　表1 C14型PLC I/O分配

　　第二步 根据系统的功能要求绘制程序流程图，如图2所示;

　　第三步 根据流程图编写PLC内部程序，在此从略，梯形图程序可向作者索取。

　　2.PLC通信协议及其实现

　　要想实现对PLC的远程控制就必须研究PLC的通信协议，从而使PC机发出的指令能够被PLC识别并做出正确的响应。松下FP系列PLC通信数据格式如下所示：

　　指令信息（PC发出）：

　　PLC应答信息（正常时）：

　　PLC应答信息（发生错误时）：

　　注： “ % ”为起始符号,标记每一帧报文的开始; “ CR ”为结束符号,标记每一帧报文的结束; “ AD ”为每一站PLC的地址,用两位十六进制数表示,如 01 则代表第一台PLC; “ # ”, “ $ ”, “ ! ”标记该帧报文为何种类型,其分别对应为:指令信息,应答信息（正常）,应答信息（错误）; “ BCC ”为校验码,为两位十六进制数。

　　根据PLC通信协议要求，笔者运用VB语言编写了一个高效的通信控件FPComm,运用该控件，在PC上可以方便的对PLC的内部继电器R、积存器DT、通信端口进行设置和状态读取。通信控件的VB代码可向作者索取。

　　3.PC控制面设计

　　在根据通信协议要求编写完VB通信控件之后，控制面设计工作就变的非常简单了，只需运用VB自带的基本控件就可完成设计任务，在此不再赘述。需要强调的一点是：必须把事先编写好的通信控件添加到控件库中然后再调用此控件才能完成通信，否则通信报错。

五 结语

　　该系统经过实际运行，其工作可靠、稳定。某采石厂应用该系统后，取得了如下两方面的效益：一是保证了操作人员的安全，RS232的有效通信距离达15米，完全可以实现控制面与操作面的分离，操作人员不必再亲临现场;二是大幅度提高了工效，采用该系统之前，一辆载重10吨的运输车平均装车时间为20分钟，采用该系统之后，平均装车时间缩短为9分钟，在大批量装载车辆时优势更加明显。

参考文献：

　　[1]郭世钢，《PLC的人机接口与编程》，《微计算机信息》杂志，2006年第7-1期，P42-44

　　[2]周万珍，《PLC分析设计应用》，电子工业出版社，2002

　　技术创新： FP0型PLC都是编程口与通信口共用，没有配置专门的通信端口，因此这一系列的PLC与上位机通信存在困难，其控制面板都是与PLC本机固连在一起，无法实现远程控制。在本论文中，作者通过深入研究松下PLC通用的通信协议，实现了PC与FP0型PLC的通信，成功完成了控制面与PLC主机的分离，实现了远程控制，这也是本论文的最大技术创新之处。