高亞丹，徐世許，馮 平

（青島大學(xué) 自動化與電氣工程學(xué)院，青島 266071）

基于485通信的壓縮機注油檢測系統(tǒng)設(shè)計

高亞丹，徐世許，馮 平

（青島大學(xué) 自動化與電氣工程學(xué)院，青島 266071）

為了確保生產(chǎn)線上的所有壓縮機都能夠得到加工，設(shè)計了一個基于485串行通信的多臺壓縮機注油檢測系統(tǒng)。系統(tǒng)由上位機和下位機組成，能夠?qū)崿F(xiàn)同一流水線上四臺PLC同時運行并將數(shù)據(jù)上傳，而且能夠應(yīng)用于多條流水線。下位機包括PLC與觸摸屏。下位機通過獲取PLC內(nèi)的注油數(shù)據(jù)從而獲取向壓縮機注入的油量，檢測注油加工過程是否合格。上位機經(jīng)由RS232轉(zhuǎn)RS485端口完成485串行通訊與多臺PLC連接，讀取產(chǎn)品信息和加工狀態(tài)。它依據(jù)三菱通信協(xié)議（其中包括MC協(xié)議），使用VB6.0開發(fā)了上位機與PLC之間通信的程序，并實現(xiàn)注油量的檢測與數(shù)據(jù)傳輸，將海量數(shù)據(jù)存入SQL Server數(shù)據(jù)庫。該檢測系統(tǒng)已在實際生產(chǎn)中得到了成功應(yīng)用。系統(tǒng)自動檢測對比，確保加工質(zhì)量，避免了工人的重復(fù)勞作，提高了生產(chǎn)效率。

檢測系統(tǒng)；485通信；MC協(xié)議；SQL Server數(shù)據(jù)庫

0 引言

壓縮機在很多方面都有著重大的作用，例如空調(diào)、冰箱等等。其中注油量的多少是有嚴(yán)格規(guī)定的，油量過多或者過少都會影響壓縮機自身的性能。國內(nèi)很多企業(yè)還采用人工注油檢測的方式，這樣會造成很大的誤差而且效率很低，加上工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，整個加工過程不斷重復(fù)，一直持續(xù)，因此需要設(shè)計出壓縮機注油檢測系統(tǒng)對加工過程進行檢測，確保注油檢測過程順利進行且節(jié)省人力物力。就實際的應(yīng)用需求而言，還要能記錄每一個產(chǎn)品的詳細(xì)信息并存入數(shù)據(jù)庫，便于以后查詢追溯。

國外注油檢測系統(tǒng)較為成熟，但是進口比較昂貴。國內(nèi)有人使用RS232通訊設(shè)計注油檢測系統(tǒng)，但RS232傳輸距離較短，傳輸速率低，受工業(yè)環(huán)境限制、穩(wěn)定性差，相對而言RS485串行總線線路比較簡單、傳輸距離相對較遠(yuǎn)而且組網(wǎng)比較靈活，穩(wěn)定性高，因而被普遍應(yīng)用于多種檢測及監(jiān)管系統(tǒng)中。本設(shè)計采用PLC作為控制器，使用了三菱FX系列與Q系列PLC，其中Q系列PLC用了MC通訊協(xié)議。上位機采用VB編程，進行通信設(shè)置并采用SQL Server數(shù)據(jù)庫，可以存儲大量數(shù)據(jù)，解決數(shù)據(jù)丟失溢出的問題。

1 注油檢測系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

注油檢測系統(tǒng)由上位機、三菱PLC、觸摸屏以及注油槍構(gòu)成，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。由于注油速度一定，通過控制注油時長便可得知注油量。PLC將注油量通過RS485串口傳給上位機，并在上位機中記錄數(shù)據(jù)，判斷是否合格。觸摸屏中選擇并顯示注油量、注入油的種類等信息，便于現(xiàn)場查看。上位機通過讀取PLC內(nèi)的標(biāo)志位0、1判斷注油是否完成，并記錄采集信息以便于存儲。

圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

2 上位機程序設(shè)計

2.1 軟件設(shè)計流程圖

該檢測系統(tǒng)是在VB6.0環(huán)境下編程，簡單方便。軟件設(shè)計流程如圖2所示。

圖2 軟件設(shè)計流程圖

2.2 485串行通信協(xié)議

通過轉(zhuǎn)換器將RS-232串行口的TXD和RXD信號轉(zhuǎn)換成兩線平衡半雙工的RS-485信號，通訊方式如圖3所示。三菱Q系列PLC采用MC協(xié)議。MC協(xié)議就是外部設(shè)備通過Q系列C24或Q系列E71來進行PLC軟元件數(shù)據(jù)和程序的讀出或?qū)懭氲耐ㄐ艆f(xié)議[1]。其數(shù)據(jù)編碼方式主要有兩種：采用ASCII代碼通訊數(shù)據(jù)和使用二進制代碼通訊數(shù)據(jù)。

圖3 通訊方式圖

2.2.1 Q系列通信格式

通過串行通信模塊與Q系列PLC通信的方法有四類，包括A兼容1C幀、QnA兼容2C幀、QnA兼容3C幀以及QnA兼容4C幀。注油檢測系統(tǒng)使用QnA兼容3C幀。3C幀主要用于外部設(shè)備訪問QnA CPU全部軟元件以及全部文件，使用ASCII與C24模塊進行通訊的協(xié)議，使用到的為3C中的基準(zhǔn)格式：格式1。訪問PLC CPU時，通過GX Developer進行開關(guān)設(shè)置的“通訊協(xié)議設(shè)置”選擇形式NO.1的幀訪問。

讀取PLC內(nèi)部數(shù)據(jù)時的通信格式如表1所示。

表1 讀取PLC內(nèi)部數(shù)據(jù)時的通信格式

對應(yīng)的外部設(shè)備讀取PLC數(shù)據(jù)正常時PLC的返回幀如表2所示。

表2 返回幀

3C幀格式中的內(nèi)容：1）控制碼。即為在這一幀開頭以及結(jié)尾的特殊代碼。在使用的3C幀中ENQ表明發(fā)起請求，STX表明字符開始。2）幀識別號。指用于辨識收發(fā)的文件到底是QnA兼容3C幀還是4C幀的編號，其中3C格式下對應(yīng)的編號為F9。3）站號。即為外部設(shè)備連接的C24的模塊中設(shè)置的能夠比較區(qū)分的地址，通過指定的站號與模塊進行通訊。4）網(wǎng)絡(luò)號。外部設(shè)備能夠經(jīng)由此PLC訪問網(wǎng)絡(luò)上的其他PLC。5）PLC號。用于設(shè)定外部設(shè)備將要訪問的某個網(wǎng)絡(luò)上的其他PLC站號。6）上位站號。通訊過程使用ASCII通信，設(shè)置為字符串00。7）命令代碼，即輸入將要執(zhí)行的命令。將命令變換為4位數(shù)ASCII代碼（十六進制數(shù)）后使用，從高位數(shù)起發(fā)送。8）字符區(qū)?？捎糜诎l(fā)送數(shù)據(jù)的控制字或者返回數(shù)據(jù)的返回值。各字符部分的用途分別為：A部分字符，用于使PLC CPU執(zhí)行用命令指定的讀出請求的數(shù)據(jù)。B部分字符，用于用命令指定的請求向?qū)Ψ皆O(shè)備返回的數(shù)據(jù)。C部分字符，用于使PLC CPU執(zhí)行用命令指定的寫入請求的數(shù)據(jù)。選擇使用ASCII代碼進行數(shù)據(jù)通訊時，將字符部分變換成為ASCII代碼后再進行發(fā)送。9）和校驗碼。用于檢驗發(fā)送內(nèi)容是否正確，其組成是發(fā)送幀中的校驗范圍內(nèi)的各個字節(jié)相加從而得到的數(shù)值的低八位。有和校驗時，PLC CPU編寫和校驗代碼并附加在發(fā)送文件上，并且對接收文件中的和校驗代碼進行核對比較。

2.2.2 FX系列通信格式

FX系列的通信協(xié)議與Q系列略有不同，檢測系統(tǒng)使用的是三菱專用協(xié)議的格式一。格式一的控制順序如表3所示。返回幀的格式如表4所示。

表3 FX系列讀取PLC時的通信格式

表4 FX系列返回幀

報文等待:計算機發(fā)送信息到變?yōu)榻邮諣顟B(tài)的時間。若設(shè)為100ms，則對應(yīng)的報文等待字符設(shè)為A。

2.2.3 Q系列命令碼

圖4 成批寫入命令示意圖

字單位的成批寫入命令為1401。向字軟元件存儲器寫入時，用ASCII代碼進行通訊，作從D450起至D451的2點份的寫入。成批寫入命令的示意圖如圖4所示。

字單位的成批讀出命令碼為0401。讀出字軟元件存儲器時，用ASCII代碼進行通訊，讀取從D450到D455的6點份的當(dāng)前值。

2.2.4 FX系列命令碼

FX系列寫入與讀出的指令也與Q系列并不一樣。字單位的成批讀出指令為WR，而相應(yīng)的字單位的成批寫入指令為WW。

2.3 檢測系統(tǒng)

2.3.1 數(shù)據(jù)檢測

If Val(Form1.Text2.Text) ＞= Val(Form1.Text3.Text) - Val(Form1.Text1.Text) or Val(Form1.Text2.Text) ＜= Val(Form1.Text3.Text) + Val(Form1.Text1.Text) Then

rss![合格] = "是"

其中，Text1為允許的誤差，注油允許的誤差為10ml。Text3為設(shè)定值，Text2為實際值。如果實際值在誤差允許范圍之內(nèi)，那么該壓縮機合格，并在數(shù)據(jù)庫中“合格”這一欄顯示“是”。如果不合格，顯示“否”。

2.3.2 SQL Server數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫作為常用的工具，經(jīng)常會使用到。常用的為ACCESS數(shù)據(jù)庫，功能能夠滿足日常需求。但注油檢測系統(tǒng)由于持續(xù)不斷地在進行，數(shù)據(jù)量龐大，ACCESS數(shù)據(jù)庫已經(jīng)不能滿足使用需求，所以使用SQL Server數(shù)據(jù)庫。SQL Server具有高可用性、更高的安全性以及可伸縮性。通過VB進行連接使用，而使用VB訪問該數(shù)據(jù)庫，可供選擇的編程接口主要有3種，分別為：ADO、DAO、RDO。ADO即為ActiveX Data Object，是微軟公司數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序開 發(fā)的新接口，是在OLE DB的基礎(chǔ)之上進行的[2]。

檢測系統(tǒng)使用ADO控件連接數(shù)據(jù)庫，除了放置“Adodc”控件之外，還需要設(shè)置Connection對象，連接數(shù)據(jù)來源，對應(yīng)好相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。即設(shè)置ConnectionString確定數(shù)據(jù)庫，生成連接字符串，設(shè)置Recordset記錄集，即設(shè)置RecordSource屬性，以此來確定具體能夠訪問的數(shù)據(jù)。放置Data Grid控件，使得數(shù)據(jù)庫中的信息能夠直觀的顯示。并將Data Grid控件的DataSource 設(shè)置為相應(yīng)的Adodc，即DataSource=Adodc1使其能夠連接到對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。

3 結(jié)束語

壓縮機注油檢測系統(tǒng)基于485協(xié)議實現(xiàn)PLC與上位機之間的通信，實現(xiàn)對注油系統(tǒng)的加工檢測以及數(shù)據(jù)保存?zhèn)浞莸龋?jīng)過多次調(diào)試，確保能夠?qū)崿F(xiàn)工廠流水線的需求。重點介紹三菱Q系列PLC的MC通協(xié)議，并使用SQL Server數(shù)據(jù)庫對采集到的信息進行存儲備份和顯示。在使用FX系列PLC的基礎(chǔ)上，顯示出利用三菱MC協(xié)議實現(xiàn)多臺PLC通訊的可行性、實用性，能夠用于多條流水線的加工作業(yè)，節(jié)省了人力物力，而且確保的工作的精確度和效率，同時可應(yīng)用于其他類似流水線的推廣。

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Design of compressor oil detection system based on 485 communication

GAO Ya-dan, XU Shi-xu, FENG Ping

TP277

：A

1009-0134(2017)01-0024-03

2016-09-14

高亞丹（1992 -），女，河南南陽人，碩士研究生，研究方向為計算機控制技術(shù)。