多串口PLC在電池混料攪拌中的應用
摘要：本文以實際的工程項目為例，較詳細介紹了一臺PLC與多個電子稱和觸摸屏通過通信方式連接的方法，解決了一臺PLC連多個點到點通信設備的技術難題，并取得了較好的經濟效益和社會效益?！?BR> 1. 引言
隨著彩屏手機的出現(xiàn)，人們對鋰電池的質量和性能要求越來越高。手機電池正負極材料的混料和攪拌，是電池生產的第一道工序，該道工序質量控制的好壞，將直接影響手機電池的質量和成品合格率。而且該道工序工藝流程復雜，對原料配比，混料步驟，攪拌時間等等都有較高的要求。傳統(tǒng)的人工控制方式，不僅工人的勞動強度極高，而且很難保證產品質量的穩(wěn)定性和重復性。所以，必須對混料和攪拌的全過程實行自動控制。
經過多方調研論證，我們采用了以瑞士SAIA PCD系列多串口PLC為現(xiàn)場控制站，以PC為中控室操作站，以觸摸屏為現(xiàn)場操作站的控制方案，解決了一臺PLC連多個點對點通信的電子稱，觸摸屏的技術難題，完成了電池材料混料和攪拌的自動控制?！ ?BR> 2. SAIA PCD系列PLC簡介
SAIA PCD是瑞士思博控制公司（SAIA-Burgess Control）生產的高性能價格比的PLC，其CPU采用工業(yè)級的32位處理器，運算速度非?？?，特別適合對數學計算和網絡通信要求較高的應用。
l 帶實時時鐘的32位CPU，強大的數學計算能力和模擬量處理能力。
l 強大的內存（最小17KBYTE，最大的1MBYTE），用戶可以根據需要擴充
l 模塊化的I/O，可以根據需要任意組合
l 全系列PCD產品都具有相同的內部資源
l 全系列PCD產品均使用同一個圖形化的編程工具，簡單易學
l 通訊、通信能力非常強大，最多有8個串行通訊口，支持RS232，RS422， RS485，MODBUS，TCP/IP，PROFIBUS，LONWORKS等）
l 絕對開放的系統(tǒng)，提供OPC的支持
l 良好的性能價格比
在本系統(tǒng)中，CPU模塊我們選用的是PCD2.M170，1Mbyte存儲器，將通信口擴展到6個，每個通信口采用獨立的通信協(xié)議，用以連接上位機，多個觸摸屏和多個電子稱?！ ?BR> 3. 控制方案
3.1 系統(tǒng)硬件組成
l PLC選用SAIA的PCD2.M170，擴展到2個RS232，4個RS485通信接口，配置40個DI，55個DO，16路AI，24路AO，2路高速計數，用于采集質量流量計脈沖信號。
l 觸摸屏：WeinView 510T，10寸彩色觸摸屏，帶RS232/485通信口，支持SAIA S-Bus 協(xié)議
l 電子稱：METTLER TOLEDO/KB1100
l 質量流量計：LZLB-8(太航儀表)
3.2 系統(tǒng)結構
上位機：作為工程師站，通過Port0與PLC連接，走基于RS485的S-Bus通信協(xié)議，安裝SAIA PG5對PLC進行組態(tài)和編程。上位監(jiān)控軟件采用Grace 2.2，顯示整道工序的工藝流程圖和報警一覽圖，完成混料的配方設置，攪拌時間設置，歷史數據和歷史趨勢記錄，生產報表打印等功能。
輔助監(jiān)控觸摸屏：安裝在中控室，通過Port1與PLC連接，走基于RS485的S-Bus通信協(xié)議，由操作工來進行日常的混料和攪拌操作。主要作為計算機失效時的備用。
干粉稱：安裝在干粉稱量間，通過Port2與PLC連接，由于距離PLC較進，采用RS232通信接口，通信協(xié)議為托利多電子稱的自定義協(xié)議。
干粉稱操作觸摸屏：安裝在干粉稱量間，通過Port3與PLC連接，走基于RS485的S-Bus通信協(xié)議，主要由操作工來完成干粉稱量的確認操作。每次稱量的重量都與設定值作比對，在設定值誤差范圍的數據才能確認通過，以確保稱量的準確度。且所有的操作都將記錄在PLC中。
SBR稱：安裝在SBR稱量間，通過Port4與PLC連接，采用RS232通信接口，通信協(xié)議為托利多電子稱的自定義協(xié)議。
SBR操作觸摸屏：安裝在SBR稱量間，通過Port5與PLC連接，走基于RS485的S-Bus通信協(xié)議，主要由操作工來完成SBR稱量的操作，每次稱量的重量都與設定值作比對，在設定值誤差范圍的數據才能確認通過，以確保稱量的準確度。且所有的操作都將記錄在PLC中?！ ?BR> 4. PLC與電子稱的通信編程
PLC與上位機，觸摸屏之間通過標準的S-Bus協(xié)議通信，只需簡單地設置一下通信參數就可以了，不需要編寫通信程序；電子稱是托利多自己的通信標準，所以，要和PLC之間通信，必須編寫相應的通信程序?！ ?BR> 4.1 通信方式
PLC與 電子稱之間采用主從方式進行通信，PLC為主站，電子稱為從站，從站只有在收到主站的讀寫命令后才發(fā)送數據，由于電子稱的通信協(xié)議中沒有站號，所以只能采用點到點連接方式，
4.2 電子稱的通信協(xié)議
串行口通信格式：1個起始位，7個通信位，1個停止位，1個校驗位。
波特率：9600
輸出格式：18字節(jié)連續(xù)輸出
其中1-STX是起始字符
2是三個狀態(tài)字，分別表示小數點位置，毛重/皮重，以及重量單位。
3是毛重或皮重，根據設定而來
4是皮重值
5是回車符
6是校驗和
4.3 PCD與電子稱的通信程序
;;----------初始化通信口--------------------------------------------
$init
sasi 2
Init ;SBR稱重計接口初始化
$endinit
pb 30
sth timer1 ; 記時器
jr h end
ld timer1 ;記時器
1
acc h
ld CNT
15
begin: SEI K 0
REPEAT: STH RBSY
JR L lp
SRXDX 2
RBUF_R ;讀數據
CMP RBUF_R ;讀數據
K 02
ACC Z
JR L begin
INI K 17
JR H REPEAT
cmp RBUF_R16 ;數據結尾，回車
k 13
acc z
jr l end
jr dip
lp: acc h
DEC CNT
STH CNT
JR H REPEAT
acc h
dip: CPB DISPOSE
end: copy NET ;凈重數據
WgtSBR ;SBR實時重量
epb
5.結論
該自控系統(tǒng)投運后，混料控制精度達1‰，不但減少了工人的勞動強大，而且大大提高了生產率和成品合格率。本文所述的技術方案，是一個多通信口應用的典型案例，對PLC與多臺設備通過通信方式連接的應用，有作較高的指導價值。
隨著彩屏手機的出現(xiàn)，人們對鋰電池的質量和性能要求越來越高。手機電池正負極材料的混料和攪拌，是電池生產的第一道工序，該道工序質量控制的好壞，將直接影響手機電池的質量和成品合格率。而且該道工序工藝流程復雜，對原料配比，混料步驟，攪拌時間等等都有較高的要求。傳統(tǒng)的人工控制方式，不僅工人的勞動強度極高，而且很難保證產品質量的穩(wěn)定性和重復性。所以，必須對混料和攪拌的全過程實行自動控制。
經過多方調研論證，我們采用了以瑞士SAIA PCD系列多串口PLC為現(xiàn)場控制站，以PC為中控室操作站，以觸摸屏為現(xiàn)場操作站的控制方案，解決了一臺PLC連多個點對點通信的電子稱，觸摸屏的技術難題，完成了電池材料混料和攪拌的自動控制?！ ?BR> 2. SAIA PCD系列PLC簡介
SAIA PCD是瑞士思博控制公司（SAIA-Burgess Control）生產的高性能價格比的PLC，其CPU采用工業(yè)級的32位處理器，運算速度非?？?，特別適合對數學計算和網絡通信要求較高的應用。
l 帶實時時鐘的32位CPU，強大的數學計算能力和模擬量處理能力。
l 強大的內存（最小17KBYTE，最大的1MBYTE），用戶可以根據需要擴充
l 模塊化的I/O，可以根據需要任意組合
l 全系列PCD產品都具有相同的內部資源
l 全系列PCD產品均使用同一個圖形化的編程工具，簡單易學
l 通訊、通信能力非常強大，最多有8個串行通訊口，支持RS232，RS422， RS485，MODBUS，TCP/IP，PROFIBUS，LONWORKS等）
l 絕對開放的系統(tǒng)，提供OPC的支持
l 良好的性能價格比
在本系統(tǒng)中，CPU模塊我們選用的是PCD2.M170，1Mbyte存儲器，將通信口擴展到6個，每個通信口采用獨立的通信協(xié)議，用以連接上位機，多個觸摸屏和多個電子稱?！ ?BR> 3. 控制方案
3.1 系統(tǒng)硬件組成
l PLC選用SAIA的PCD2.M170，擴展到2個RS232，4個RS485通信接口，配置40個DI，55個DO，16路AI，24路AO，2路高速計數，用于采集質量流量計脈沖信號。
l 觸摸屏：WeinView 510T，10寸彩色觸摸屏，帶RS232/485通信口，支持SAIA S-Bus 協(xié)議
l 電子稱：METTLER TOLEDO/KB1100
l 質量流量計：LZLB-8(太航儀表)
3.2 系統(tǒng)結構
上位機：作為工程師站，通過Port0與PLC連接，走基于RS485的S-Bus通信協(xié)議，安裝SAIA PG5對PLC進行組態(tài)和編程。上位監(jiān)控軟件采用Grace 2.2，顯示整道工序的工藝流程圖和報警一覽圖，完成混料的配方設置，攪拌時間設置，歷史數據和歷史趨勢記錄，生產報表打印等功能。
輔助監(jiān)控觸摸屏：安裝在中控室，通過Port1與PLC連接，走基于RS485的S-Bus通信協(xié)議，由操作工來進行日常的混料和攪拌操作。主要作為計算機失效時的備用。
干粉稱：安裝在干粉稱量間，通過Port2與PLC連接，由于距離PLC較進，采用RS232通信接口，通信協(xié)議為托利多電子稱的自定義協(xié)議。
干粉稱操作觸摸屏：安裝在干粉稱量間，通過Port3與PLC連接，走基于RS485的S-Bus通信協(xié)議，主要由操作工來完成干粉稱量的確認操作。每次稱量的重量都與設定值作比對，在設定值誤差范圍的數據才能確認通過，以確保稱量的準確度。且所有的操作都將記錄在PLC中。
SBR稱：安裝在SBR稱量間，通過Port4與PLC連接，采用RS232通信接口，通信協(xié)議為托利多電子稱的自定義協(xié)議。
SBR操作觸摸屏：安裝在SBR稱量間，通過Port5與PLC連接，走基于RS485的S-Bus通信協(xié)議，主要由操作工來完成SBR稱量的操作，每次稱量的重量都與設定值作比對，在設定值誤差范圍的數據才能確認通過，以確保稱量的準確度。且所有的操作都將記錄在PLC中?！ ?BR> 4. PLC與電子稱的通信編程
PLC與上位機，觸摸屏之間通過標準的S-Bus協(xié)議通信，只需簡單地設置一下通信參數就可以了，不需要編寫通信程序；電子稱是托利多自己的通信標準，所以，要和PLC之間通信，必須編寫相應的通信程序?！ ?BR> 4.1 通信方式
PLC與 電子稱之間采用主從方式進行通信，PLC為主站，電子稱為從站，從站只有在收到主站的讀寫命令后才發(fā)送數據，由于電子稱的通信協(xié)議中沒有站號，所以只能采用點到點連接方式，
4.2 電子稱的通信協(xié)議
串行口通信格式：1個起始位，7個通信位，1個停止位，1個校驗位。
波特率：9600
輸出格式：18字節(jié)連續(xù)輸出
其中1-STX是起始字符
2是三個狀態(tài)字，分別表示小數點位置，毛重/皮重，以及重量單位。
3是毛重或皮重，根據設定而來
4是皮重值
5是回車符
6是校驗和
4.3 PCD與電子稱的通信程序
;;----------初始化通信口--------------------------------------------
$init
sasi 2
Init ;SBR稱重計接口初始化
$endinit
pb 30
sth timer1 ; 記時器
jr h end
ld timer1 ;記時器
1
acc h
ld CNT
15
begin: SEI K 0
REPEAT: STH RBSY
JR L lp
SRXDX 2
RBUF_R ;讀數據
CMP RBUF_R ;讀數據
K 02
ACC Z
JR L begin
INI K 17
JR H REPEAT
cmp RBUF_R16 ;數據結尾，回車
k 13
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jr l end
jr dip
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DEC CNT
STH CNT
JR H REPEAT
acc h
dip: CPB DISPOSE
end: copy NET ;凈重數據
WgtSBR ;SBR實時重量
epb
5.結論
該自控系統(tǒng)投運后，混料控制精度達1‰，不但減少了工人的勞動強大，而且大大提高了生產率和成品合格率。本文所述的技術方案，是一個多通信口應用的典型案例，對PLC與多臺設備通過通信方式連接的應用，有作較高的指導價值。
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