摘 要：
本文根據(jù)串行通訊的基本原理，以臺達PLC與松下變頻器通訊為案例，詳細討論臺達PLC的串行通迅功能及在項目中實際應用。主要介紹如何使用臺達PLC完善的通訊功能完成各種實際應用，體現(xiàn)了臺達PLC強大的通訊技術特性。
關鍵詞：串行通訊 PLC RS485 MODBUS協(xié)議 變頻器、自由口通訊 EASY bbbb
1引言
隨著計算器技術的發(fā)展，通訊傳輸在工業(yè)自動化控制領域得到越來越廣泛的應用。由于串行通訊方式具有使用線路少、成本低、簡單易用，特別是在遠程傳輸時，避免了多條線路特性的不一致而被廣泛采用?，F(xiàn)在各PLC生產(chǎn)廠家都極其重視通訊在PLC推廣中的應用，并且各具有優(yōu)勢特點，合理利用PLC串行通訊功能將極大的降低自動化項目成本，提高產(chǎn)品競爭力。
2 串行通訊簡介
計算機通訊即是不同的設備通過線路互相交換編碼數(shù)據(jù)，其主要目的在于將數(shù)據(jù)從某端傳送到另一端，實現(xiàn)信息的交換。通訊通常有并行和串行兩種方式，由于并行傳輸方式在數(shù)據(jù)電壓傳送的過程中容易衰減互擾，并且線路工程費用較高，而串行通訊方式則能很好的解決這些問題，因此在工業(yè)應用中絕大多數(shù)使用串行通訊。
串行通訊的基本接口方式分為RS-232和RS-485兩種標準。
2.1 RS-232接口
（1）RS-232-C接口連接器一般使用型號為DB-9的9芯插頭座,只需三條接口線,即“發(fā)送數(shù)據(jù)”、“接收數(shù)據(jù)”和“信號地”即可傳輸數(shù)據(jù)
（2）在RS232的規(guī)范中，電壓域值在+3V——-+15V（一般使用+6V）之間稱為“0”或“ON”；電壓在-3V————15V（一般使用-6V）之間稱為“1”或“OFF”；計算機上的RS-232“高電位”約9V，而“低電位”則約-9V。
（3）RS-232為全雙工工作模式，其訊號準位是參考地線而得，分別作為數(shù)據(jù)的傳送和接收；實際應用中其傳輸距離可以達到15米。只具有單站功能，即一對一通訊。
2.2RS485接口
（1）采用正負兩根信號線作為傳輸線路。
（2）RS-485的電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+（2—6） V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-（2—6）V表示。
（3）RS485為半雙工工作模式，其訊號是正負兩條線路訊號準位相減而得，是差動式輸入方式，抗共模干能力增強，即抗噪聲干擾性好；實際應用中其傳輸距離可達1200米。具有多站能力，即一對多的主從通訊。
3臺達PLC的串行通訊功能
臺達DVP系列PLC各型主機均內(nèi)建2個通訊口的標準配置，即一個RS232和一個RS485通訊口，其RS232口主要用于上下載程序或作為與上位機、觸摸屏通訊，而RS485口主要用于組建485網(wǎng)絡，實現(xiàn)通訊控制。尤其值得一提的是EH機型可通過通訊功能卡擴充一個RS232或RS485通訊口，使得在組建多重通訊網(wǎng)絡更加方便。
相對于通訊口的硬件配置，臺達PLC在軟件指令上對通訊的支持也是相當豐富和便利，主要通過以下三種方式完成485通訊功能：
3.1自由通訊方式
該方式通過串行數(shù)據(jù)傳輸指令RS來完成主站與從站之間的數(shù)據(jù)交換，可以實現(xiàn)無協(xié)議的自由通訊。許多接口設備如變頻器、儀表等…若配備RS-485串行通訊，且該設備之通訊格式也有公開即可由PLC使用者以RS指令設計程序來傳輸PLC與接口設備之間數(shù)據(jù)。
3.2MODBUS通訊方式（GB/Z 19582）
MODBUS協(xié)議是目前國際上公開的標準串行通迅協(xié)議，也是中華人民共和國國家標準化指導性技術文件GB/Z 19582：基于Modbus協(xié)議的工業(yè)自動化網(wǎng)絡規(guī)范。臺達PLC通訊符合MODBUS協(xié)議，并且臺達其它產(chǎn)品如變頻器、溫控儀、司服控制器等485通訊均符合MODBUS協(xié)議，對于符合MODBUS之通訊格式的產(chǎn)品，臺達PLC提供了更加便利的通訊指令MODRD 、MODWR、MODRW來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫，程序編寫中不需關注傳送的字符，校驗碼的轉換等等，只需要確定通訊地址及寫入讀出的數(shù)據(jù)即可，不過在多指令讀寫時需要考慮通訊時序問題，避免通訊沖突。
3.3臺達PLC最有特色的通訊命令EASY bbbb
基于MODBUS通訊協(xié)議，臺達EP/EH系列PLC機型提供了更為方便快捷的通訊方式——EASYbbbb。EASY bbbb通訊是臺達PLC最有特色的通訊命令，可以提供主站與32個從站通訊，每個從站讀寫各100項數(shù)據(jù)的能力，且不需要復雜編程即可高速快捷的完成通訊控制，節(jié)省大量的編程時間。
綜合比較上述三種通訊方式，自由通訊方式的編程最為復雜，但它可以與非MODBUS協(xié)議的設備通訊，設備選擇自由靈活不受限制；MODBUS通訊方式的編程則簡單的多，且也具有一定的編程靈活性，如可優(yōu)先與某個從站通訊；而EASY bbbb通訊方式是針對符合MODBUS協(xié)議互連設備最簡單的通訊方式，幾乎不需要編程即可完成，不需要考慮半雙工通訊方式中通訊時序問題，只需要指定讀出寫入數(shù)據(jù)的寄存器和數(shù)據(jù)項數(shù)，啟動bbbb連接即可完成設備之間的數(shù)據(jù)通訊。因此對于符合MODBUS協(xié)議的設備建議采用bbbb通訊方式。
3.4串行通訊工程要點問題
在工業(yè)自動化控制中，有許多數(shù)據(jù)信號需要采集、處理，特別對于遠距離的設備，一般的傳感器電壓訊號如果傳輸距離過遠的話，會造成訊號的衰減，如此一來，將得不到正確的結果，因此，采用傳感器訊號就地處理，而數(shù)據(jù)傳輸通過數(shù)字通訊方式能夠有效的解決這一問題，保證數(shù)據(jù)的正確性與準確性；但通訊同樣也會受到外界的干擾，使得通訊質(zhì)量下降，甚至根本無法建立通訊。要保證通訊正常，在組建通訊網(wǎng)絡時應該注意以下幾點：
（1）保證通訊協(xié)議一致，所有聯(lián)機之從站接口設備波特率及通訊格式需與主站相同，合理分配各從站的站地址，避免地址沖突。
（2）合理布線，減少外界干擾對通訊的影響。走線走得好，可以很大程度減少干擾的影響，提高通訊的可靠性，走線應遵循兩個原則：遠離電源線，變頻器等干擾源；當網(wǎng)線不能與電源線等干擾源避開時應與電源線垂直，不能平行，并采用質(zhì)量高的雙絞線走線
（3）通訊速率的選擇，一般來說提高通訊波特率能夠提高通訊效率，但并非一味的提高就肯定好，傳輸速率的提高同時加大了傳輸錯碼率，使傳輸質(zhì)量下降，特別是在工業(yè)控制場合外界干擾比較大的情況下，有時適當降低傳輸速率會得到更好的傳輸效率。
（4）正確編制通訊程序。PLC通訊程序的編制在實現(xiàn)串行通訊中也是非常關鍵的一步，一個合理的通訊程序能夠提高通訊效率，而不完善的通訊程序則會導致通訊效率下降，甚至通訊失敗，使PLC出現(xiàn)運行錯誤。由于RS485通訊采用半雙工的工作模式，因此通訊程序的編寫主要是對通訊指令的分時處理程序，在此用以下兩個通訊程序來描述如何合理編制PLC通訊程序，程序主要是PLC通過485通訊方式讀寫三臺變頻器的頻率，均實際測試運行過：
3.5 臺達PLC通訊程序要點
（1）“固定時序通訊程序”是臺達PLC通訊技術工程處理通訊常用方法，利用固定計時的方法來實現(xiàn)分時通訊，這樣的寫法比較容易造成通訊時序上的問題。Modbus 通訊規(guī)格是采用主/從模式，也就是主站發(fā)通訊命令給從站，從站收到之后再回應主站，這一收一回才算完成一個完整的通訊資料交換，該程序有使用到M1127來判斷，但是決定下一個通訊指令是否運行的接點開關卻不是由通訊旗標來決定，而是由100ms 的 timer來決定，這樣很容易有問題生成，因為通訊的整個時間包含通訊資料在線上傳輸?shù)臅r間加上通訊資料在主/從站處理的時間，若這時間超過100ms，那就很容易造成從站回傳，而主站送資料出去，造成資料在線上碰撞，因而影響傳輸?shù)恼_性，如果把timer時間延長，還是會碰到有問題，因為這種寫法，通訊旗標的動作與決定傳送的旗標本身并未同步，因而會有時間差，造成資料不正確。該程序在EH機型上測試，發(fā)現(xiàn)通訊速度比較慢，且讀回來的數(shù)據(jù)有時會發(fā)生交叉的現(xiàn)象，即從站2的頻率讀到從站4的寄存器上，錯誤讀寫的情況可見圖一。使用這種編程方法在通訊正常時沒有問題，一旦當通訊數(shù)據(jù)錯亂時，就會造成數(shù)據(jù)傳送錯誤，嚴重時甚至導致PLC死機。
（2）“通訊旗標方式程序”是調(diào)整后的程序，可以比較一下，其主要區(qū)別在于Modbus Read/Write 指令在程序使用上搭配M1127, M1129, M1140, M1141 來判斷，由這幾個旗標的狀態(tài)來決定下一個通訊指令的運行時間，能夠很好的處理串行通訊的時序問題，保證通訊的可靠及效率，正常通訊監(jiān)控畫面如圖二。在用固定時序通訊中，即使通訊正常完成，那末也要等到100MS以后做下一個通訊，比如寫指令通訊完成耗時20MS，則需要等待80MS，降低了通訊效率，而采用通訊旗標會在通訊完成或出現(xiàn)錯誤的情況下轉入執(zhí)行下一個通訊指令，有效利用了時間。
4臺達PLC與松下變頻器通訊案例
采用臺達ES系列PLC，用通訊方式來改變松下VF0C系列變頻器的設定頻率，PLC端使用485口，無協(xié)議方式來模擬VF0C變頻器的通訊協(xié)議。
4.1通訊協(xié)議
VF0C系列變頻器留有485通訊口，并提供內(nèi)部通訊協(xié)議如下：
寫：% [站號] #WD [功能號] [起始地址] [結束地址] [數(shù)據(jù)] [BCC] \CR
讀：% [站號] #RD [功能號] [起始地址] [結束地址] [BCC] \CR
如果寫正確，返回：%01$WD BCC\CR
如果讀正確，返回：%01$RD [數(shù)據(jù)] BCC\CR
分別規(guī)定了字節(jié)數(shù)，在以下表格以寫數(shù)據(jù)為例做詳細說明
在松下VF0C系列變頻器中，站號默認為01，通訊格式為9600、N、8、1，通訊方式是ASCII方式，數(shù)據(jù)為十六進制，存儲模式為8位模式。設定頻率的地址是DT237，而讀設定頻率的地址為DT133，而且在DT237和DT133的數(shù)據(jù)都是以0.01Hz為單位的。下面以寫頻率為例，來做詳細說明。
4.2實例說明
假設要寫入的頻率是43.5Hz，那么需要寫入的數(shù)值應為10FE（4350），變頻器的存儲模式為8位模式，應從低位開始寫入，那么應該先寫FE后寫10。校驗碼是把從起始碼到數(shù)據(jù)碼所有的字節(jié)進行異或所得。
XOR：%01#WDD0023700237FE10=52（HEX）
那么得出以下所有通訊格式碼：
%01#WDD0023700237FE1052\CR
通訊方式是ASCII方式，數(shù)據(jù)是十六進制格式，把這些格式碼按正確的次序發(fā)出，就可以把數(shù)據(jù)43.5HZ寫入到變頻器設定頻率DT237中。
4.3 梯形圖設計
在PLC中，無協(xié)議通訊也是從低位開始發(fā)送數(shù)據(jù)的，可選用8位模式和16位模式傳送，不同就在于發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器中的8位數(shù)據(jù)還是16位數(shù)據(jù)，在這里以16位模式做說明。梯形圖如下：把格式碼數(shù)據(jù)253031235744443030323337303032333745463130520D按照從低位到高位的順序依次存入到D0～D11中去，占用12個連續(xù)的數(shù)據(jù)寄存器，就是說有24個字節(jié)的數(shù)據(jù)。設定通訊參數(shù)9600，N，8，1，ASCII方式，16位模式。當M0接通一次，就可以發(fā)送一次數(shù)據(jù)，寫一次頻率。
4.4 程序優(yōu)化
如果再加上讀頻率的程序，就可以做成小閉環(huán)，完成讀寫頻率的程序優(yōu)化。因為在寫頻率的數(shù)據(jù)發(fā)送成功后，可做延時3秒后讀頻率，在讀成功以后，把讀回的頻率數(shù)據(jù)和要寫入的頻率數(shù)據(jù)做比較，如果相等，則通訊程序停止，如果不相等，再執(zhí)行寫頻率——>讀頻率——>比較。
5 結束語
綜上所述，臺達PLC具有強大的串行通訊功能，且相關應用指令豐富，能夠很好的完成各種通訊需求，合理利用通訊功能將大大降低設備的制造成本，節(jié)省配線，提高抗干擾能力，由于臺達產(chǎn)品均符合MODBUS協(xié)議，因此可以把臺達產(chǎn)品通過通訊方式整合在一起，實現(xiàn)各種各樣的功能要求。
臺達PLC自帶兩個通訊口，1個RS232通訊口(COM1，即8PIN的編程口）1個RS485通訊口(COM2)，COM1只能工作在從站模式下，不能發(fā)數(shù)據(jù)，COM2可以工作在主從兩種模式下，可以發(fā)數(shù)據(jù)。所以臺達所有PLC,都不能實現(xiàn)！
1 引言
傳統(tǒng)的紡織工業(yè)工藝流程包括纖維、織造、后整理和服裝四個部分?？椩旃に嚢C織、針織、編織和非織造。針織又分為經(jīng)編和緯編。經(jīng)編用一組或幾組平行排列的紗線，于經(jīng)向喂入機器的所有工作針上，同時成圈而形成針織物，這種方法稱為經(jīng)編，形成的針織物稱為經(jīng)編織物 。
我國的經(jīng)編業(yè)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，不斷的結構調(diào)整，特別是近幾年新興地區(qū)經(jīng)編企業(yè)起點高、產(chǎn)品結構合理、規(guī)模效益明顯，高校和科研單位科研力量的注入，以及產(chǎn)學研的結合使我國的經(jīng)編產(chǎn)業(yè)得到了迅猛發(fā)展，正逐步成為世界經(jīng)編工業(yè)的中心。
傳統(tǒng)的經(jīng)編機多為鏈條式經(jīng)編機，由于其為機械主軸傳動結構，沒有導入電氣傳動，造成其以下缺點：織花速度慢，效率低；鏈條機構復雜，每更換一種花型，需要花費較多時間，且每一花型對應一種鏈塊，這樣更換花型時間長，成本高。造成小批量定單失去生產(chǎn)意義；
由于機構的復雜性，致使復雜花型無法在鏈塊機上進行生產(chǎn)。只能生產(chǎn)花型較簡單的布料，不能滿足越來越高的要求，
目前全伺服經(jīng)編機已在紡織中漸漸得到應用?，F(xiàn)在全伺服的經(jīng)編機在產(chǎn)量，效率，花型多樣性，產(chǎn)品質(zhì)量上都有很好的優(yōu)勢，因此將成為未來提花織布的主流。
2 全伺服經(jīng)編機系統(tǒng)構架
2.1系統(tǒng)架構全伺服經(jīng)編機電控系統(tǒng)架構
2.2系統(tǒng)配置
系統(tǒng)配置
1 控制部份。系統(tǒng)采用DVP80EH00T+DVP08HN00T+ DVP08HN00T+DVP08HN00R系統(tǒng)集成
做為主控制器，進行橫移信號的采集，進而再同步發(fā)送給各個分控制器（DVP32EH00T），系統(tǒng)分控制器共有28個DVP32EH00T，每組分控制器控制兩軸梭節(jié)伺服。分控制器與伺服分別通過RS485通訊到上位計算機上，進行監(jiān)控。
2 驅動部份。系統(tǒng)共有56條梭節(jié)，由臺達56套ASD-A 750W的伺服進行控制，伺服
的動作根據(jù)織花轉換程序事先轉換好的存儲在分控制器中花型數(shù)據(jù)進行動作。
3 監(jiān)控部份。上位監(jiān)控部份由一臺研華觸摸式平板電腦TPC-1260，配以監(jiān)控軟件來
完成；同時電腦上還運行織花花型轉換程序進行花型數(shù)據(jù)的轉換與下載。
3全伺服經(jīng)編機機械結構及工作原理
全伺服經(jīng)編機主要包括電子送經(jīng)系統(tǒng)、梭節(jié)橫移系統(tǒng)、電子提花系3個部份構成。
3.1電子送經(jīng)系統(tǒng)
電子送經(jīng)系統(tǒng)主要功能在于控制各種紗線的送經(jīng)速度及張力的控制，不至于將紗線送斷，造成斷紗而無法進行織花。該系統(tǒng)主要由3套伺服+PLC來實現(xiàn)其功能。
3.2梭節(jié)橫移系統(tǒng)
梭節(jié)橫移系統(tǒng)是由臺達PLC，ASD所構成的系統(tǒng)，也是本文主要介紹的部份?？蚣茉斠娤到y(tǒng)框圖。
經(jīng)編機的梭節(jié)一般有56條或40條,目前最多的是56條。每條梭節(jié)由1個750W的伺
服來控制。由于控制軸數(shù)太多,故采用分散控制。梭節(jié)橫移系統(tǒng)主要有兩個關鍵點:
1每個梭節(jié)橫移的速度及精度。經(jīng)編機的主軸要求轉速達到400轉,主軸每轉一周橫移
要動作一下,且動作時間只有1/3轉的時間內(nèi)要完成,否則橫移失敗。
2花型是數(shù)據(jù)轉化。由于織花的花型是由紡織CAD軟件生成的。系統(tǒng)需要將紡織CAD生
成的相關花型數(shù)據(jù)轉換成PLC能識別的數(shù)據(jù),進而進行梭節(jié)橫移控制。目前系統(tǒng)采用VB編寫了一個花型轉換軟件來完成花型數(shù)據(jù)的自動轉換及數(shù)據(jù)的下載。
目前系統(tǒng)采用臺達EH系列的PLC作為控制器,利用EH PLC良好的伺服定位功能、豐富的內(nèi)部數(shù)據(jù)資源、與臺達伺服的無縫通訊功能。使得控制與驅動緊密結合，兩者緊密結合，使系統(tǒng)控制的更好。
3.3電子提花系統(tǒng)
電子提花系統(tǒng)主要用來花型的提取，再配合梭節(jié)的橫移以實現(xiàn)花型的成型。其主要由一個嵌入式系統(tǒng)來實現(xiàn)：提花數(shù)據(jù)是轉換及提花的動作控制；執(zhí)行動作由3146-4096個電磁閥來實現(xiàn)。由于電磁的動作響應速度較慢，現(xiàn)在慢慢地被動作響應快的壓電陶瓷所取代。
整個系統(tǒng)除了控制、驅動外，還有個良好人機對話。這主要由研華的觸摸電腦TPC-1260來完成，電腦上運行監(jiān)控軟件與織花轉換程序。
4 監(jiān)控軟件功能設計
4.1系統(tǒng)運行監(jiān)控
整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)監(jiān)控：伺服的運行狀態(tài)，PLC、伺服的通訊狀態(tài)，花型運行的梭節(jié)號等等運行狀態(tài)。
4.2參數(shù)設置
完成系統(tǒng)的參數(shù)設置：機械參數(shù)、運動參數(shù)。機械參數(shù)主要是主軸參數(shù)，用來做橫行追蹤的；運動參數(shù)主要是給PLC定位控制用的（脈沖頻率，濾波時間，加減速時間等等）
4.3工藝裝針
該功能是實現(xiàn)梭節(jié)的初始裝針。
4.4故障處理
主要用來進行伺服報警的故障處理及斷紗的處理。
4.5盤頭控制
主要用來監(jiān)控電子送經(jīng)部份的。
4.6用戶管理
用來設置相關的操作權限及密碼
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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