DOI:10．14187/j．cnki．cn13－1185/tn．2015．04．006复盛螺杆式空压机PLC集散控制系统通信技术的研究与实现王潇(华北理工大学，河北唐山063000)摘要:针对煤矿空压机远程控制通信的实现，介绍了复盛螺杆式空压机控制系统以三菱FX2N系列可编程控制器(PLC)为从站，以工控机(IPC)为主站的多台复盛螺杆式空压机基于ＲS485接口通信的集散控制系统组成。将压风机房三台PLC485通信转换成以太网通信，接入网络信号，实现信控中心一台工控机(IPC)对多台空压机PLC的监控。关键词:复盛螺杆式空压机;ＲS485接口标准;PLC集散控制系统;以太网中图分类号:TD63;TP277文献标志码:A文章编号:1006－0898(2015)04－0028－03PLC(ProgrammableLogicController)于20世纪60年代初在美国汽车制造业问世，70年代到80年代随着硬件成本的降低和编程指令的大众化而不断走向成熟。90年代，将PLC的运算和控制功能应用于通信芯片商品，从专有性控制器向开放性发展，越来越多地应用于集散控制系统。PLC可编程序控制器系统的基本特点:①编程简单;②控制系统构成简单，通用性强;③抗干扰能力强，可靠性高;④体积小，维护方便;⑤缩短设计、施工、投产调试的周期;⑥PLC除了上述特点之外，还配置了开关量输入/输出、模拟量输入/输出和大量的内部中间继电器、时间继电器(定时器)、计数器等部件，具有逻辑控制、顺序控制、信号/数据处理(算术处理、数据处理)等功能，并具有各种接口功能，可配备一般的I/O接口模块和一些智能模块，如通讯模块、高精度定位模块、远程I/O控制模块等。现在的PLC还具有强大的网络功能，可以通过各种通讯口将数据直接传送给上位机，以实现上位机的数据采集和监控。在此，介绍的控制系统就是多台FX2N系列PLC与一台IPC组成的小型集散系统，操作方便、运行可靠。1系统总体设计信控中心采用高性能的工控机IPC作为集散系统的主结点，用于远程控制多台PLC，将压风机房三台PLC与NPOＲT通过485通讯线相连，通过网线连接到网络交换机，光电转换器转换后接入MCTP柜，然后通过控制层交换机接入信控中心上位机。如图1所示。82第4期2015年12月水力采煤与管道运输HYDＲAULICCOALMINING＆PIPELINETＲANSPOＲTATIONNo．4Dec．2015中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net

图1总体设计结构图1．1ＲS485通信接口系统采用三菱公司的FX2N系列PLC作为集散系统的从结点控制器，该PLC具有较高的性价比，应用广泛。FX2N系列PLC支持五种通信方式:①N:N网络方式;②并行链接方式;③可选编程端口方式;④计算机链接;⑤无协议通信。该集散系统采用计算机链接通信方式，具有ＲS232C和ＲS422/485两种串行通信接口。ＲS232C的电气接口电路是单端驱动、单端接收的电路，抗干扰能力差，不具备长距离传输的能力，最大传输距离为15m;而ＲS422/485采用平衡驱动、差分接收电路，取消了信号地的接法，具有较强的抗共模干扰能力，其传输距离可达1200m以上。基于ＲS485串行接口标准和1:n式计算机链接通信协议，一台工控机可控制多台PLC。1．2系统结构该集散系统的构成为信控中心上位机IPC利用组态王通过OPC连接KEPSEＲV-EＲ，建立变量、制作组态画面，实现实时监控，并通过KEPSEＲVEＲ连接NPOＲT，实现将PLC各模块点转换为支持OPC协议的变量。从MCTP柜接出网线，通过光电转换器转换成光信号，光缆布到压风机房，光电转换器转换为电信号，接入网络交换机，再从交换机将网络信号分配给NPOＲT(485转以太网设备)。2上位机IPC与多台PLC的通信设计2．1通信协议集散系统的主结点上位机IPC与多台PLC组成的从结点间进行数据通信，主要有三种方式:①IPC从PLC读取数据;②IPC向PLC发送数据;③PLC向IPC发送数据。集散系统主、从结点间的数据交换，应该保持通信协议一致，传输的数据格式统一。FX2N系列PLC的计算机链接通信方式支持控制协议格式为控制协议格式1和控制协议格式4。该集散系统采用控制协议格式1，其具体为:922015年12月王潇:复盛螺杆式空压机PLC集散控制系统通信技术的研究与实现第4期中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net

(1)IPC从PLC读取数据。由三部分传输数据组成，首先IPC向指定PLC发请求指令，然后PLC收到读取指令后，向IPC发送PLC的数据，最后IPC收到数据后向PLC发送应答信号，完成数据通信。(2)IPC向PLC写数据。由两部分传输数据组成，首先IPC向指定PLC发写指令和数据，PLC收到指令后，向其存储器里写IPC发来的数据，并向IPC发送收到数据的应答信号。2．2软件实现实现IPC与多PLC的通信主要是IPC编写通信程序和组态画面，该系统采用组态王编写上位机通信程序。组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构，其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑画面、数据、动画问题，通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。而且，它能充分利用Win-dows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利地生成各种报表，还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。该集散系统实现的关键是按照PLC的通信协议来编写程序，实现目标频率的设置和实时状态，实现了操作者对不同工作地点设备的远程监控。该系统在实际应用中运行可靠，人机界面友好，大大提高了工业控制系统的自动化水平。3结论该系统构建了基于ＲS485的PLC集散控制系统，实现了基于OPC的上位机IPC与多PLC的通信，具有较强的实用性，并为实现螺杆式空压机远程通信控制开辟了新途径。作者简介:王潇(1989—)，男，河北省唐山市人，助理工程师，从事热网监控工作。E－mail:76248162@qq．comTel:15130567791收稿日期:2015－11－28032015年12月水力采煤与管道运输第4期中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net