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自动化控制系统中通信协议设计研究

发布时间：2016-07-09 21:02

本文关键词：自动化控制系统中通信协议设计研究，由笔耕文化传播整理发布。

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自动化控制系统中通信协议设计研究

单元类型和单元号字段：含义同PLC－>PC方向的信息；状态字段：指明当前设备的主要运行状态，具体状态值有：'W'－空闲状态；'A'－任务运行中；'V'－任务已完成；'E'－有故障；'P'－急停状态。

位置字段：指明设备当前所处位置X，Y，Z；

方向字段：指明设备在3个方向上的运行状态，每个方向上各占一个字节，都有正向F、反向R和停止S 3种取值；

速度字段：指明设备在3个方向上的运行速度，每个方向上各占一个字节，我们将速度分为9个等级。

故障信息字段：含有故障的代号，共有99种。只有当状态字段为故障E时该字段才有效。

以上展示了我们在控制系统中PC与PLC之间的通信协议结构和具体在自动化立体仓库中所使用的应用层数据协议结构。读者可以根据自己的具体应用情况作相应的改动和调整。比如为了将传输信息的速度提得更高，可以使用二进制信息来表示所有的信息。

3 通信程序结构

如上所述，在现场PC-PLC之间通信线路的设计中，可用RS-232来进行点到点的连接和采用RS-485链路协议进行多站之间访问的总线形式的连接。在通信程序的设计中，为了让同一个通信程序适用于这两种情况，在设计中实现了让通信程序能够自动识别这两种连接方式的功能。由于篇幅所限，这里仅对通信程序的基本结构和处理方式进行概要说明。我们将另文对其进行详细描述并提供初级源程序版本(遵循GNU GPL规范)。3.1 基本数据结构

本通信程序中所使用的数据结构有两类：一类是用于微机通信接口的探测识别并保存相应的各接口数据；另一类用于与通信数据库中数据表的接口和通信协议数据块的生成和传输。每个PLC站点对应一个站基本数据结构，每个设备也有一个信息块。它们的基本组成字段和关系如图5

自动化控制系统中通信协议设计研究

所示。

图5 站点基本结构和设备结构

为了实现自动识别上述的两种不同传输方式，在物理通信接口之上设计了一层逻辑通信接口，每个PLC站点对应一个逻辑接口，物理接口与逻辑接口之间的对应关系以及系统中PLC的站点数及其中含有的设备数量是在程序初始化阶段通过发送探测报文段获得的。如果通信接口使用点到点的形式连接，则程序会自动生成一对一接口对应关系。如果使用RS-485总线连接方式，则程序自动生成图6(a)所示的接口对应关系。如果在一个系统中混合采用了这两种连接方式，程序也能寻找到准确的对应关系，此时接口的对应关系如图6(b)所示。除了这些功能外，本程序还能在线探测并加入新

开启的PLC

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站点。

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（ａ）　总线式连接逻辑接口与物理接口的对应关系

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（ｂ）　混合连接时逻辑接口与物理接口的对应关系

图6 逻辑端口与物理接口之间的对应关系

3.2 程序基本结构

通信程序的主线程流程图和数据转换处理以及发送线程框图见图7所示。在主线程中不仅实现了通信接口参数的动态修改，为了调试方便还设计了通信数据的动态跟踪显示。

图7 通信程序基本流程框图

4 结束语

在自动控制系统中，通信子系统对整个控制系统的可靠性和有效性起着极为重要的作用。如果设计时考虑不充分，不仅会影响控制系统的稳定性，也会对整个系统的调试以及将来的扩展带来不少困难。本文全盘考虑整个自动化仓库系统的前提下，在确定了通信子系统要达到的基本目标后，讨论了自动化立体仓库通信子系统中协议的分层设计思想以及具体实现方法。在现场中的实际应用证明，采用这种集成设计思想所设计的通信协议及程序，其协议简单明了，信息传输媒介要求低，有相当高的可靠性和稳定性，同时具有对通信过程的监控功能，既能适合点到点的网络结构又能适用于具有多站点的总线式网络结构。

参考文献

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