基于PLC的自动智能仓储系统的通讯解析

1 自动智能仓储系统简介

智能仓储系统是集机、电、微机、数据库为一体的产品。使用智能仓储系统的目的是能高效率地利用存储空间提高保管使用率且存放安全。可编程控制器plc以其可靠性、灵活性、适应工厂现场控制等诸多优点在自动仓储控制系统中得到了充分体现。plc能对上位机传送的数据进行分析判断完成数据采集、逻辑运算输入输出控制等功能，然后把指令发给变频器控制电机操作完成动作。

2 自动智能仓储系统组成

本例智能仓储系统的现场人机界面采用触摸屏，对电机的控制采用变频器，控制系统主控单元采用siemens s7-200　plc。智能仓储系统中plc的输入设备有按钮、行程开关、接近开关，输出设备有继电器、接触器。因智能仓储系统的输入量太多，本项目采用了两个plc数字量扩展模块em221，如图1所示。

图1 em221扩展智能仓储系统的外接输入图

3 plc与外部设备的通信协议

西门子s7- 200系列的plc可以在四种通信模式下工作：ppi模式、mpi模式、profibus - dp模式和自由口通信模式。

ppi协议用于点对点接口, 是一个主/从协议。ppi方式用于与西门子公司的plc编程器或其它产品通信其通信协议是不公开的。

mpi协议适用于多点接口, 可以是主/主协议或主/从协议。

profibus-dp是西门子支持的现场总线网络。这种方式使得plc可通过profibus的dp通信接口接入现场总线网络从而扩大plc的使用范围。

自由口(freeport)通信模式是对用户完全开放的。自由口通信模式是由用户程序来控制cpu的串口通信。它是s7-200系列plc一个很有特色的功能。

本项目选用的s7200-226有两个通信口，一个通过em277采用mpi协议与触摸屏通信，一个采用自由口通信与变频器通信。在软件编写时，采用使用ppi协议pc/ppi电缆与pc通信。

3.1 使用ppi协议的plc编程电缆

本例智能仓储系统的plc程序在pc(个人计算机)上使用西门子的step7-micro/win32软件编写，step7-micro/win32是用于s7-200系列plc的开发工具，它使用pc机上的com口通过一条pc/ppi编程电缆连到plc的编程口上。虽然pc机的标准串口为rs232，但西门子公司提供的pc/ppi电缆带有rs232/rs485电平转换器因此在不增加任何硬件的情况下可以很方便地将plc和pc机互联。运行软件step7-micro/win32的pc(个人计算机)可以认为是一个ppi主站。

3.1.1 pc/ppi电缆的连接

将pc/ppi电缆有“pc”的rs-232端连接到计算机的rs-232通信接口，标有“ppi”的rs-485端连接到cpu模块的通信口，拧紧两边螺丝即可。

pc/ppi电缆上的dip开关选择的波特率应与编程软件中设置的波特率一致。初学者可选通信速率的默认值9600bps。4号开关为1，选择10位模式，4号开关为0是11位模式，5号开关为0，选择rs-232口设置为数据通信设备(dce)模式，5号开关为1，选择rs-232口设置为数据终端设备(dte)模式。未用调制解调器时4号开关和5号开关均应设为0。

3.1.2 pc/ppi电缆通信设置

step7--micro/win 32的指令树中单击“通信”图标，或从菜单中选择“检视→通信”选项，将出现通信设置对话框，“→”表示菜单的上下层关系。在对话框中双击pc/ppi电缆的图标，将出现pc/pg接口属性的对话框。单击其中的“属性(properties)”按扭，出现pc/ppi电缆属性对话框。初学者可以使用默认的通信参数，在pc/ppi性能设置窗口中按“default(默认)”按扭可获得默认的参数。

3.2 plc与变频器间的自由口通信模式

在工业控制中，交流电机的拖动越来越多的由变频器完成，传统的变频拖动控制采用开关量和模拟量信号对变频器进行控制，信号易受干扰，出现通信错误。本项目采用plc对变频器控制，减小了系统布线，避免现场可能的各种电磁干扰对控制设备的影响，有效地提高了系统的抗干扰能力。

在本项目中，plc与变频器间的通信采用基于uss的自由口通信模式。

3.2.1通信口初始化

在进行通信之前, 必须先对通信口初始化。s7-200系列plc主要是通过对相关的特殊寄存器smb30(smb130)及其它特殊寄存器进行设置来实现的,

可通过smb30(通讯口0)允许自由口模式，但只有在cpu处于run模式时自由口模式才能允许。当cpu处于stop模式时，自由口通讯停止，通讯口转换成正常的ppi协议操作。