¿Cómo se comunica el PLC Siemens con el instrumento de control de temperatura SR93 de Island Power Company?
1. Introducción
El instrumento de control inteligente es uno de los controladores más utilizados en el control industrial. Utiliza principalmente algoritmos de control avanzados (como PID, PID adaptativo, lógica difusa, etc.) para parámetros específicos (como presión, temperatura, flujo, etc.) para lograr el propósito de controlar con precisión los parámetros controlados. Tiene las características de gran profesionalismo, alta inteligencia, algoritmo de control avanzado y fácil uso. Sin embargo, los instrumentos de control inteligente de varios fabricantes tienen deficiencias, como protocolos de comunicación inconsistentes y redes de comunicación simples. Por ejemplo, solo proporcionan red RS485 y red RS232. Por lo tanto, es difícil integrar instrumentos de control inteligentes en el sistema SCADA HMI (interfaz hombre-máquina de adquisición de datos y control de supervisión) de la fábrica. El controlador lógico programable (PLC) se ha utilizado ampliamente en el control industrial debido a sus ventajas de operación confiable, alta integración y gran escalabilidad. Varios fabricantes de PLC ofrecen una variedad de módulos de comunicación, como módulos Ethernet industriales, módulo de bus de campo Profibus DP y AS-. Módulo I, módulo de comunicación serie punto a punto, etc. Por lo tanto, el módulo de comunicación del PLC se puede utilizar para leer los datos en el instrumento de control inteligente y luego conectarse al sistema SCADA HMI empresarial a través del módulo Ethernet industrial y el módulo de bus de campo en el PLC para lograr una integración perfecta.
Al diseñar una línea de producción automatizada, el autor necesita leer los parámetros de los instrumentos de control de temperatura de la serie SR93 producidos por la compañía japonesa Shimane Electric Company en el PLC S7-300 de Siemens para participar en el control de la cadena real. El instrumento de control de temperatura de la serie SR93 proporciona una interfaz de comunicación RS485, pero el protocolo de comunicación del instrumento de control de temperatura de la serie SR93 es el protocolo de código ASCII definido por Japan Shimaden Corporation. Para leer los parámetros del instrumento en el PLC Siemens, se utiliza el módulo de comunicación punto a punto CP340 de Siemens, y los datos del instrumento se leen a través de la red RS485 a través del protocolo de comunicación de código ASCII integrado en la comunicación. módulo CP340.
2. Composición del sistema de comunicación y protocolo del instrumento
En esta línea de producción automática, el valor de temperatura real y el valor establecido de 13 instrumentos SR93 deben leerse en el PLC a través del CP340. módulo de comunicación. La estructura de la red es la siguiente:
Figura 1
La red entre el instrumento de control de temperatura SR93 y el PLC es una red RS485, y ambas partes se comunican a una velocidad de comunicación de 9600bps. A continuación se muestra una breve introducción al módulo CP340, el controlador de temperatura SR93 y el protocolo de comunicación.
(1), módulo CP340
El procesador de comunicación CP340 es una solución de bajo coste para comunicación serie punto a punto proporcionada por Siemens. Está disponible para Simatic S7-300 y ET200M. El módulo de comunicación proporciona tres interfaces de transmisión diferentes:
a, RS232C (V.24) b, 20 mA (TTY) c, Rs422/Rs485 (X.27)
Este módulo tres Se pueden implementar protocolos de comunicación: ASCII, 3964(R) y controlador de impresora y se puede parametrizar fácilmente mediante la herramienta de parametrización integrada en STEP 7. Sus configuraciones incluyen principalmente el modo de comunicación (velocidad en baudios, bits de datos, bits de parada y verificación de paridad), modo de fin de trama de recepción, modo de interfaz (485 o 422), etc. Para la comunicación con el instrumento de control de temperatura Sr93, este diseño se puede configurar de la siguiente manera:
Método de comunicación: 9600, 8, N, 1.
c Modo de interfaz: RS485, otras configuraciones son el modo predeterminado.
(Parámetros de comunicación del instrumento de control de temperatura de la serie SR93
El controlador de temperatura de la serie SR93 es un regulador de bucle único de alto rendimiento producido por Shimada Electric Power Company de Japón, con una precisión de control de 0,3 Proporciona PID, algoritmos de control PID adaptativos e interfaces de comunicación RS485 y RS232. Además, el instrumento adopta un diseño modular y los módulos correspondientes se pueden instalar según la elección del usuario. los parámetros en el instrumento deben configurarse de la siguiente manera:
Explicación numérica de la configuración de símbolos de parámetros en instrumentos con número de serie
1addr1-255 dirección de comunicación del instrumento, el rango es 1-255 <. /p>
2 datos Formato de datos de comunicación 8n1, 8 bits, sin paridad, 1 bit de parada.
3 Schr Att código de control de comunicación código de inicio texto código de fin código de fin
@(40H) ":"(3AH) CR(0DH)
4 Bcc 3 Método de cálculo del código de verificación: Xor XOR
Velocidad en baudios de comunicación de 5 BPS 9600: 9600b/s/s
(Protocolo de comunicación para instrumentos de control de temperatura de la serie SR93.
El protocolo de comunicación del instrumento de control de temperatura de la serie SR93 es el protocolo de comunicación de código ASCII definido por Japan Shimaden Corporation, que incluye principalmente comandos de lectura de datos, comandos de escritura de datos y comandos de respuesta de datos
1. Comando de envío de datos
Los comandos de lectura y escritura de los instrumentos de control de temperatura de la serie SR93 son básicamente similares. El formato del comando es el siguiente:
Figura 2
Todos. las posiciones en el comando de envío deben ser En modo código ASCII, el formato de los comandos de envío de comunicación se explica a continuación:
a, el símbolo inicial de la comunicación, ocupa un byte, "@" (40h);
b. La dirección del instrumento de comunicación, que ocupa dos bytes, se convierte de un binario de 8 bits y el rango de direcciones es 1-255. El código binario de 8 bits se divide en 4 bits altos y 4 bits bajos. de los cuales los 4 bits altos se envían a (2) y los 4 bits bajos Ingrese (3) y conviértalo en código ASCII. Si la dirección del instrumento es 10, entonces (.
C. El sub-. La dirección de la dirección del instrumento de comunicación ocupa un byte y está fijada en "1" (31h);
d. El tipo de comando de comunicación, que ocupa un byte "R" (52h), representa el comando de lectura enviado por. la computadora host o la respuesta del instrumento. "W" (57h) representa el comando de lectura enviado por la computadora host o la respuesta del instrumento en E. La dirección inicial de los datos leídos por el comando de comunicación ocupa 4 bytes y es. convertido del código binario de 16 bits, estos 16 bits se dividen en cuatro grupos y se convierten en el código ASCII correspondiente. Si la dirección inicial a leer es 0100, (6) es 30H y (7) es 31H. /p>
f, la cantidad de datos leídos continuamente en la comunicación ocupa un byte. ¿Cuántos parámetros necesita la computadora host para leer continuamente, desde "0" (30h) a "9" (39h), y se pueden leer hasta 10 datos a la vez;
g, datos de comunicación, número de bytes Dependiendo del número de datos escritos, los datos siempre son "," (2CH) y la longitud del los datos dependen principalmente del valor de (10). Cada elemento de datos consta de 16 códigos binarios (1 palabra), cada 4 se divide en una unidad de datos h, terminador de transmisión de datos, ocupa un byte. ":" (3AH), se envían todos los datos y comandos antes de este bit;
La verificación del bloque BCC ocupa dos bytes. Aquí, los datos de verificación BCC se dividen en los 4 bits superiores y los 4 inferiores. bits y se convierte en código ASCII Cuando el código de verificación es incorrecto, el instrumento no responderá. Se proporcionan los siguientes datos de transmisión y el método de cálculo BCC es el siguiente:
Por ejemplo: STX 021R01000EXT6 CR.
(30H)? (32H)? (31H)? (52H)? (30H)? (31H)? (30H)? (30H)? (30H) =6AH
Resultado de verificación CCO[13]: "6" = 36h [13]: "a" = 41h.
j, retorno de carro, un byte, CR (0DH)
b. Formato de respuesta del instrumento
Figura 3
Desde arriba Se puede ver en el formato de la trama de comunicación que es básicamente la misma que la trama enviada por la computadora host. La única diferencia es el código E y de respuesta, dos bytes, convertidos a partir de un código binario de 8 bits. Estos 8 bits se dividen en 4 bits altos y 4 bits bajos, y se convierten en los códigos ASCII correspondientes. Los errores se pueden verificar consultando la tabla de códigos de respuesta.
3. Método de implementación del software
Para comunicarse con el instrumento de control de temperatura de la serie SR93 a través del módulo de comunicación CP340, el diseño del programa PLC también es un vínculo importante, que incluye principalmente el CP340 envía datos de lectura El programa para el comando, el programa para que el CP340 envíe el comando de escritura de datos, el programa para que el CP340 reciba la comunicación de datos del instrumento y el programa para procesar los datos de lectura.
(1) Diseño del programa transceptor CP340
Considerando que existen 13 tablas en el sistema, a cada tabla se accede en polling, para el bloque DB que envía datos de lectura del medidor, solo la dirección de la tabla y el código de verificación BCC son diferentes, por lo tanto, todas las tablas se ejecutan mediante el mismo bloque DB y el código de verificación BCC y la dirección de la tabla correspondientes se modifican de acuerdo con los diferentes números de tabla. La estructura del bloque DB utilizado para enviar datos es la siguiente:
Figura 4
La modificación de la dirección del instrumento se realiza mediante la interrupción periódica OB35. Cada vez que se interrumpe, el número del instrumento aumenta en 1 hasta 13, y luego la dirección vuelve a 1 y se ejecuta nuevamente. En cuanto al diseño de envío de comandos, utilice el siguiente programa para ejecutar:
Figura 5
(Diseño del programa de envío y escritura de datos CP340.
Debido a que el El sistema requiere La operación de escritura de datos no es un proceso continuo. Solo envía comandos al instrumento cuando es necesario. Por lo tanto, el programa que envía datos de escritura no puede utilizar el proceso de llamada continua, pero utiliza llamadas por pulsos al mismo tiempo. el comando de escritura de datos, se debe llamar para proteger el envío de comandos de lectura de datos. Por lo tanto, el programa de escritura de datos del PLC está diseñado de la siguiente manera:
Figura 6
Para el bloque de programa. de escribir comandos de envío de datos, completa principalmente la configuración de la dirección de datos y el cálculo del código BCC, la modificación de la dirección del instrumento y el llenado de datos de configuración, y finalmente llama al FB3 de envío para enviar datos al instrumento correspondiente
(Diseño de). el programa receptor CP340
El diseño del programa receptor es relativamente simple y su programa es relativamente simple de la siguiente manera:
Figura 7
Solo necesita. para definir el bloque DB para recibir datos como una matriz de tipo byte, con una longitud de no menos de 39 bytes, y los datos se leerán desde el instrumento de control de temperatura. Colóquelos en diferentes bloques DB. (4) Procesamiento de resultados de comunicación de código ASCII
Dado que los datos enviados por el instrumento de control de temperatura de la serie SR93 son datos reales de 16 bits, se convierten en código ASCII de 4 dígitos para su transmisión. Los datos son 42 (hexadecimal: 002AH), entonces los datos obtenidos en el bloque DB son 30H, 30H, 32H, 41H. El bit de datos alto está en la dirección baja del bloque DB, para facilitar la visualización de la computadora host. , estos datos deben convertirse
Figura 8
4. Conclusión
Utilice el módulo de comunicación serie punto a punto CP340 a través de RS485. con el instrumento de control de temperatura de la serie SR93 en código ASCII, el valor de medición de temperatura y el valor de configuración en el instrumento se pueden leer, y los datos en el instrumento de control de temperatura se pueden configurar de forma remota a través de PLC, lo que facilita enormemente el control y la operación en el sitio. Desde esta perspectiva, utilizar el módulo de comunicación CP340 y el protocolo de comunicación ASCII para resolver la comunicación entre el PLC Siemens y los instrumentos de control inteligentes de terceros es un método digno de promoción y seguramente logrará aplicaciones más exitosas en los sistemas de control reales.
Referencias:
1 Manual de instalación y parametrización de comunicación punto a punto Simatic CP340, Siemens A & ampd Company, 2004-04, 4.ª edición
2 Serie SR90 digital Manual de instrucciones de la interfaz de comunicación del controlador (RS232C/RS-485), Shimada Corporation, diciembre de 2006 5438+0
3 Instrucciones de uso del controlador digital serie SR90 (SR91, SR92, SR93, SR94), Shimada Co., Ltd ., diciembre de 2006 5438+0