[三菱PLC编程口通信技术在机械手远程控制中的应用]三菱机械手示教器.docx

三菱PLC编程口通信技术在机械手远程控制中的应用三菱机械手示教器(保德神东发电有限公司，山西 保德 036603)摘 要： 介绍了依据三菱FX系列PLC编程口通信技术的特点，设计基于VB的PC与PLC机械手远程 限制程序。通过机械手监控系统软件的详细应用，系统地介绍了VB环境下的MSComm通讯控件 、PLC与上位机的编程口通信协议、系统限制方法设计以及监控软件的实现过程。关键词：可编程限制器；编程口VB；通信；机械手中图分类号：TN919.3TP241 文献标识码：A 文章 编号：10176921(2022)18011603可编程限制器PLC由于牢靠性高、适应性好、接口功能强、体积小以及组态敏捷等优点，在 工业限制领域得到了广泛的应用。但是PLC在实际的工程应用中一般与上位计算机组成分布 式/分级型限制系统来完成监控任务，这就须要运用PLC的通讯技术。而PLC的编程口在上传 限制程序后，一般处于闲置状态，在机械手监控系统中，三菱FX1N 40MR PLC作为下位机并 以编程口作为通信口，用来完成限制量的输出、传感器数据的采集等工作，上位机采纳个人 计算机（PC），用来完成传感数据分析、运动规划，状态显示等功能，以实现对机械手的实 时监控。为实现PLC与上位计算机的数据通讯，有多种开发平台可以运用，其中VB是一套完 全独立的WINDOWS开发系统，是可视化的、面对对象、采纳事务驱动方式的高级程序设计语 言。尤其是它供应了一个预定义对象MSComm通讯控件。通过设置该对象的属性，向对象 发送信息，以及为对象事务编写响应代码，可以很便利地完成用户应用程序之间的串行通讯 ，对于通过编程口与串行口进行数据通讯的PLC与上位计算机组成的监控系统，它供应了稳 定、牢靠的通讯。1 机械手的系统限制方法机械手是由机械本体、气动限制系统、PC-PLC监控系统组成，其机械结构如图1所示。机械 手是由基座、腰部、手臂和手爪等几部分组成，分别完成扭转、升降、手爪翻转、手臂伸缩 和手爪夹持动作。而上述5种动作是由气缸驱动实现的，气动原理如图2所示。其中扭转气缸 、升降气缸、手臂伸缩气缸是由三位五通阀来限制，而手臂翻转、手爪夹持、气动系统通断 是由二位五通阀来限制的。对各电磁阀的限制是由PLC远程实现的。740)this.width=740" border=undefined>为了实现对机械手工作状态的监视和限制，充分利用计算机系统具有的远程限制和管理功能 。为此，我们将限制系统确定为两级计算机监控系统：PC计算机为管理级，可编程限制器PL C为限制级。系统组成如图3所示：系统由上位机PC、PLC、驱动电路、执行元件以及传感器 、外部限制信号等几部分组成。740)this.width=740" border=undefined>2 PLC编程口与上位机的通信协议基础带有异步通信适配器的PC机与PLC只有满意以下几个条件，才能互联通信：2.1 PC与PLC的异步通信接口采纳的总线标准一样，否则要通过“总线标准变换单元”变换 后才能互联。在机械手的限制系统中，PC机与FX系列PLC不能干脆连接，要通过FX-232AW单 元进行RS232C/RS-422的变换，即上位机与可编程限制器是通过RS232/422编程电缆进行连接 通信的。2.2 双方的初始化，使波特率、数据位数、停止位、奇偶校验都相同。FX系列PLC采纳异步 格式，由1位起始位、7位数据位、1位奇偶校验位以及1位停止位组成，波特率为9600bps， 字符为ASCII码。2.3 严格根据PLC通信协议的规定及帧格式编写PC机的通信程序。FX系列PLC有4个通信吩咐 ，它们是读吩咐（0）、写吩咐（1）、强制通吩咐（7）、强制断吩咐（8）。同时FX系列PL C采纳面对字符的传输规程，用到5个通信限制字符：ENQ计算机发出恳求（05H）ACKPLC对ENQ的确认回答（06H）NAKPLC对ENQ的否认回答（15H）STX信息帧起先标记（02H）ETX信息帧结束标记（03H）PC机向PLC发送的报文格式如下：740)this.width=740" border=undefined>3 利用VB编写通信程序利用VB供应的定时器控件和MSComm通讯控件，可以很便利地编制面对对象的应用程序，吩咐 传递、数据交换、图形显示在定时器控件和通讯控件中完成。运用MSComm通讯控件的第一步是建立与串行口的连接。通过设置CommPort ， PortOpen和Se ttings属性来打开串行端口。CommPort属性：设置或返回通讯端口号。留意:每个运用的MSComm控件对应着一个串行端口 。假如应用程序要访问多个串行端口，例如应用程序须要和多个下位PLC通讯，必需运用多 个运用MSComm控件。Settings属性:以字符串的形式设置或返回串行通讯协议。该属性值由4个设置值组成，有如 下的形式：“BBBB， P， D， S”， BBBB为波特率，P为奇偶校验，D为数据位数，S为停止 位 数。在实现上位机和PLC的通讯中，Settings属性值的设置应当依据下位机PLC的D8120单元 的值来设定。Fx系列的标准通讯参数为9600，E，7，1PortOpen属性：设置并返回通讯端口的状态。将PorlOpen属性设置为True打开端口，将Port Open属性设置为False关闭端口。留意：打开端口建立连接之前，必需先用CommPort， Sett ings属性正确指定端口号（必需是物理或逻辑存在的端口）和通讯协议，一旦打开端口后， 不行以随意更改CommPort ， Settings属性的设置，假如在程序运行中必需更改这两项属性 ，应当先关闭端口，变更设置值之后，再重新打开端口。端口打开后，就创建了空的接收和发送缓冲区，端口关闭缓冲区被清零。MSComm控件供应了 一系列的属性来管理这些缓冲区。1nBufferSize和OutBufferSize属性:安排接收和发送缓冲区内存的大小。InBufferCount和OutBuffeiCount属性:分别获得接缓冲区和发送缓冲区中字节的数目。在程 序执行过程中，将这两个属性的值设置为零，即可清空接收或发送缓冲区。Rthreshold和Sthreshold属性:设定OnComm事务发生前，接收或发送缓冲区中可以存放的字 节数。将这两个属性值设置为零，可以抑制相应的OnComm事务发生。Input属性：获得输入缓冲区中的数据，并将保存在输人缓冲区的数据删除。Output属性：向发送缓冲区写人数据。InputLen属性：设置并返回Input属性从接收缓冲区读取的字符数。假如把Input属性设置为 零，在运用Input属性时，MSComm控件将读取接收缓冲区的全部内容。通信口初始化程序举例如下：Private Sub Form_Load() 进行通讯端口和初始化设置。MSComm1.CommPort1MSComm1.Settings“9600，e，7，1”端口设置：波特率为9600bit/s、偶校验、7位数据 位、1位停止位。MSComm1.InputModecomInputModeText "文本字符串接收方式MSComm1.InBufferSize1024 "输入数据接收缓冲区长度 MSComm1.OutBufferSize512 "输出数据缓冲区长度MSComm1.RThreshold0 "每接受到字符就产生接受中断MSComm1.SThreshold0 "禁止发送中断，进行无条件发送If MSComm1.PortOpenFalse ThenMSComm1.PortOpenTrue "打开串行通信接口COM1End IfEnd Sub4 机械手监控软件的实现利用计算机语言VB编写的机械手监控程序主要分为以下几部分：登陆及选择限制方式画面、 手动限制界面和自动限制界面。手动限制界面与自动限制界面如图4所示。740)this.width=740" border=undefined>上位计算机主要完成运动吩咐的生成，在获得机械手传感器信息的基础上，完成机械手动作 在计算机屏幕上的实时显示。在机械手出现故障时，允许通过手动限制界面的按钮来远程控 制机械手动作。下位机PLC完成对电磁阀的限制从而驱动气动执行元件。手动限制界面主要由状态显示区、按钮限制区、位置显示区、时间显示区以及各种交互限制 按钮组成。如图4（a）所示。按钮限制区的按钮通过用户程序和PLC与各电磁阀的线圈相连 ，实现远程限制气缸动作。每个气缸限制按钮的多少是与电磁阀的线圈数相对应的，假如是 三位五通阀则有三个按钮，二位五通阀有两个按钮。自动循环限制界面主要由状态显示区、按钮限制区、位置显示区、时间显示区、报警区以及 日志报告区等。如图4（b）所示。匣置显示区的各状态显示是通过PC与PLC实时通信实现的 。4.1 限制吩咐的发送：手动限制界面与自动循环限制界面中限制吩咐都是通过按钮限制区 的按钮发送出去的，在发送限制吩咐之前，必需先形成限制吩咐帧。通常，按钮对PLC的控 制是对中间协助继电器的限制，是软件对PLC内部写吩咐过程，该过程是通过WriteToPLC() 函数实现的，其程序如下：Public Sub WriteToPLC() Dim DUMMY As String If MSComm1.PortOpenFalse Then MSComm1.PortOpenTrue """"""打开通信端口Comm1 End If MSComm1.InputLen0 """""初始化通信端口Comm1 MSComm1.OutputMWRITE)nCmdCounter) """""通信端口Comm1写出数据包 End Sub限制界面中的全部的写吩咐又是通过数组MWRITE()来实现的。其元素包括举例如下：MWRITE(1)Chr$(2)“1”“0111011”Chr$(3)“89” """手爪夹持M136置1 MWRITE(2)Chr$(2)“1”“0111010”Chr$(3)“88” """""手爪松开M136置 04.2 定时读取机械手状态信息：在状态显示区内，显示的是手爪气缸、手臂气缸、升降气 缸、扭转气缸和手腕气缸的电磁阀的工作状态。当按钮限制区的按钮被按下时，状态显示区 的状态指示灯将被点亮，表示PLC的某个对应的输出端子正在工作。该信号是通过与PLC进行 的实时数据交换得到的，是PLC的端子的实时状态。同样地，在位置显示区，显示的是机械 手运动气缸的活塞杆位置状态，是否到达左右极限。当活塞杆到达极限位置，相应的位置显 示区的极限报警灯将被点亮，表示PLC的某个对应的输入端子正在工作。该信号也是通过与P LC进行的实时数据交换得到的，是PLC的端子的实时状态。软件对PLC各个元器件状态的获得 是通过读吩咐和软件的定时器控件Timer（）来实现的。读吩咐是通过函数ReadFromPLC()实 现的。其程序为：Public Sub ReadFromPLC() Dim DUMMY As String """"向计算机发送读取吩咐"""""""""""" If MSComm1.PortOpenFalse Then MSComm1.PortOpenTrue End If ""读取D数据寄存器的数据""""""MSComm1.InputLen0 MSComm1.OutputReadCmd(nCounter) """""""从MSComm1.Output发送数组ReadCmd(20) 中的字符串 Do DUMMYDoEvents() Loop Until MSComm1.InBufferCount >6 ReturnData(nCounter)MSComm1.Input将MSComm1.Input接收到的信号存放在数组ReturnData()中，然后依据接收到的数据安排给 用户界面中的各种状态显示。手控界面中的全部的读吩咐又是通过数组ReadCmd()来实现的。其元素包括举例如下：ReadCmd(0)Chr$(2)“0”“101001”Chr$(3)“55” """读取D0数据5 结束语通过机械手监控系统的详细程序，系统地阐述了VB环境下的PC与PLC编程口通信应用程序的 设计方法。系统运行表明，用PLC编程口与VB通信控件编写的实时通讯程序牢靠、稳定，很 好地满意了机械手实时监控系统的应用要求。参考文献1 郁汉琪，郭健，等.可编程序限制器原理及应用M.北京：中国电力出版社 ，2004.2 刘圣才，李春葆.Visual Basic 6程序设计导学M.北京：清华高校出版社 ，2002. 第11页 共11页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页第 11 页 共 11 页