自動線系統程序優化與調試機電一體化綜合應用教程任務一系統的網絡通訊

【任務描述】

系統所有單元的單機功能已經實現，現要求以智能倉儲單元為主站組建PLC之間的485網絡通信，并和觸摸屏建立以太網通信，完成各工作單元的PLC通訊程序編寫。自動線系統程序優化與調試【任務準備】1.數據通信介紹

通信是指通過傳輸介質在兩個設備之間以電信號的形式交換任何類型的信息，根據傳輸數據類型的不同，通信分為數字通信和模擬通信。通信包括了單工、半雙工和全雙工三種傳輸模式，串行通信、并行通信兩種基本通信方式。自動線系統程序優化與調試【任務準備】2.匯川PLC通訊介紹

匯川系列PLC主模塊自帶以太網通信和CAN通信，支持CANlink、CANopen協議、N:N協議，包含2個獨立物理串行通信口，分別為COM0和COM1。COM0具有編程、監控功能；COM1功能完全由用戶自由定義。

PLC的N∶N網絡適用于小規模的系統的數據傳輸，能夠實現最多8臺PLC之間的互連。該網絡采用廣播方式進行通信，網絡中每一個站都有特定的輔助繼電器和數據寄存器，其中有系統指定的共享數據區域，即網絡中的每一臺PLC都要提供各自的輔助繼電器和數據寄存器組成網絡交換數據的共享區間。自動線系統程序優化與調試【任務準備】

H3U主模塊自帶以太網通信接口，支持MODBUSTCP協議和10M/100M的自適應速率。H3U通用機型支持16個連接（IP地址相同且端口號相同為一個連接），無論作為主站或從站，最大可與16個站點進行數據交換，同一個站點可同時作為主站與從站。以太網收發幀是在每個用戶程序掃描周期進行處理，所以讀寫速度受用戶程序掃描周期的影響。自動線系統程序優化與調試【任務實施】1.N∶N通信方案（1）硬件連接

N∶N網絡通信協議的通信格式是固定的，采用半雙工的通信方式，波特率為固定值，數據長度、奇偶校驗、停止位、標題字符、終結字符和校驗等都為固定的。485通信硬件連接網絡數據傳輸如圖所示，其中智能倉儲單元為主站，其余站為從站。自動線系統程序優化與調試【任務實施】（2）通信程序

①編寫各工作單元的PLC通信程序，通過特殊寄存器的賦值來設置COM1的通信方式。其中，特殊寄存器D8126指定智能倉儲單元PLC為N:N主站（站號0），其余工作單元的PLC為N:N從站（站號1~4）。特殊寄存器D8178在主站中定義N:N通信的數據刷新范圍采用模式2，該模式能夠實現64個M元件和8個D元件的數據交換。需要注意的是，在N∶N通信網絡中，站點數越多、數據刷新范圍越大，通信所需時間就越長，每增加一站掃描時間增長約10%。自動線系統程序優化與調試【任務實施】（2）通信程序

自動線系統程序優化與調試【任務實施】（2）通信程序

自動線系統程序優化與調試【任務實施】（2）通信程序

通過PLC通信程序即可實現多臺PLC間互相交換數據，用戶程序既可以在本PLC內部特定的數據區讀取其他PLC發送的狀態數據，也可以將需要廣播的數據復制到特定數據單元以供其他PLC讀取。在D8178設定的模式2下，各站點PLC的變量區域定義。

自動線系統程序優化與調試【任務實施】（2）通信程序

在AutoShop中完成PLC程序編譯后“下載”至PLC，通過工具欄中的“監控”按鈕即可監控各主從站。

自動線系統程序優化與調試【任務實施】2.以太網方案（1）軟件配置

①在AutoShop軟件“工程管理”窗口雙擊“以太網配置”打開“以太網配置”對話框，如圖所示，配置以太網通信參數。

自動線系統程序優化與調試【任務實施】2.以太網方案（1）軟件配置

②IP地址是設備在網絡中的身份標識，由AutoShop軟件設置前3段，最后一段地址可以選擇軟件自定義或者PLC撥碼開關設置，取值范圍1~254。例如：將PLC的旋碼開關設置為255（或撥碼開關全部設置為ON），強制IP地址的最后一段為1。智能倉儲單元的IP地址設置為192.168.3.50，其余四個單元的IP地址設置如圖6-1-7所示。

③子網掩碼是在同一個網絡地址下為多個物理網絡編址。掩碼用于劃分子網地址和主機ID的設備地址。獲取子網地址的方法是：保留IP地址中與包含1的掩碼的位置相對應的位，然后用0替換其他位。如無特殊要求，子網掩碼均為255.255.255.0。

自動線系統程序優化與調試【任務實施】2.以太網方案（1）軟件配置

④網關地址可將消息路由到不在當前網絡中的設備。如果沒有網關，則網關地址為0.0.0.0。

⑤端口TCP502的偵聽是為modbusTCP通信保留的，用戶不可以設置。

⑥需要補充說明的是，如果以智能倉儲單元作為主站構造以太網主從網絡時，除了上述設置外，還需點擊“以太網配置”來配置主站訪問設備的一些詳細信息，如設備名稱、從站IP地址、通信方式、功能、從站寄存器地址、數據長度、主站緩沖區起始地址、端口號、站號。

自動線系統程序優化與調試【任務實施】2.以太網方案（1）軟件配置

④網關地址可將消息路由到不在當前網絡中的設備。如果沒有網關，則網關地址為0.0.0.0。

⑤端口TCP502的偵聽是為modbusTCP通信保留的，用戶不可以設置。

⑥需要補充說明的是，如果以智能倉儲單元作為主站構造以太網主從網絡時，除了上述設置外，還需點擊“以太網配置”來配置主站訪問設備的一些詳細信息，如設備名稱、從站IP地址、通信方式、功能、從站寄存器地址、數據長度、主站緩沖區起始地址、端口號、站號。

自動線系統程序優化與調試任務二系統的組態控制

【任務描述】

設計觸摸屏總控畫面，能夠實現“單機/聯機”模式選擇、“聯機啟動”、“聯機停止”、“聯機復位”，并具有“單機/聯機”、“系統啟動”、“系統停止”、“系統復位”的狀態指示功能，以上4個指示燈的輸入信號為1時，分別指示藍色、綠色、紅色、黃色，輸入信號為0時指示灰色。

自動線系統程序優化與調試【任務準備】1.MCGS介紹

MCGS是一種用于快速構造和生成監控系統的組態軟件。通過對現場數據的采集處理，以動畫顯示、報警處理、數據采集、流程控制、工程報表、數據與曲線等多種方式向用戶提供解決實際工程問題的方案。

在實施系統組態控制前，需要分析總控畫面的系統構成、技術要求和工藝流程，弄清系統的控制流程和測控對象的特征，明確監控要求和動畫顯示方式，分析工程中的設備采集及輸出通道與軟件中實時數據庫變量的對應關系，分清哪些變量是要求與設備連接的，哪些變量是軟件內部用來傳遞數據及動畫顯示的。自動線系統程序優化與調試【任務實施】1.規劃監控數據

在智能倉儲單元配置的觸摸屏上，完成總控畫面是組態控制設計，總控畫面需要監控的數據。自動線系統程序優化與調試【任務實施】2.搭建工程框架

在MCGS中建立新工程。主要內容包括：定義工程名稱、封面窗口名稱，指定存盤數據庫文件的名稱以及存盤數據庫，設定動畫刷新的周期。3.制作畫面

動畫制作分為靜態圖形設計和動態屬性設置兩個過程。前一部分類似于“畫畫”，用戶通過MCGS組態軟件中提供的基本圖形元素及動畫構件庫，在用戶窗口內“組合”成各種復雜的畫面。后一部分則設置圖形的動畫屬性，與實時數據庫中定義的變量建立相關性的連接關系，作為動畫圖形的驅動源。自動線系統程序優化與調試【任務實施】4.完善控件功能

對監控器件、操作按鈕的功能組態；實現歷史數據、實時數據、報警信息輸出等功能。5.編寫程序調試工程

利用調試程序產生的模擬數據，檢查動畫顯示和控制流程是否正確。6.連接設備驅動程序

選定與設備相匹配的設備構件，連接設備通道，確定數據變量的數據處理方式，完成設備屬性的設置。此項操作在設備窗口內進行。7.工程完工綜合測試

最后測試工程各部分的工作情況，完成整個工程的組態工作，實施工程交接。自動線系統程序優化與調試任務三控制程序的優化

【任務描述】

1.以智能倉儲單元為主站組建PLC通訊網絡，編寫PLC連接通信程序。完善顆粒上料單元PLC程序，在觸摸屏上手動輸入“填裝顆粒數量”時，顆粒上料單元能夠按要求完成填裝作業，同時觸摸屏實時顯示填裝數量。

2.系統啟停復位控制：PLC程序能夠實現“單機/聯機”模式選擇、“聯機啟動”、“聯機停止”、“聯機復位”，并具有“單機/聯機”、“系統啟動”、“系統停止”、“系統復位”的狀態輸出。

3.生產計劃設置與顯示：PLC程序能夠手動設定和實時統計“單瓶填裝總數”、“單瓶白料數量”，能夠實時統計“總填裝數量”、“合格物料瓶數量”、“不合格物料瓶數量”、“運行用時”。自動線系統程序優化與調試【任務準備】1.控制流程分析

分析自動線的工藝流程，繪制PLC控制流程，規劃各單元控制程序的調用。自動線系統程序優化與調試【任務準備】2.以太網通信的數據規劃

匯川系列PLC的主站與從站之間采用modbusTCP協議進行通信，主從站數據規劃見表。表中列出了各單元之間聯網通信所使用的數據地址，在各主從站中規劃了1段M地址用于保存PLC的繼電器狀態，以及4段M地址用于接收其它站的數據。為滿足主從通信的需要，各主從站分別規劃了1個數據緩存寄存器用于保存需要輸出的數據，主站還另外規劃了12個數據緩存寄存器，用于保存從從通信傳送的數據。自動線系統程序優化與調試【任務實施】1.聯網數據傳送程序

自動線系統程序優化與調試任務四系統的運行調試

【任務描述】

在完成聯機程序的編寫和觸摸屏組態控制后，運行并調試自動線，排除可能出現的通信故障、單元之間的機械連接等故障，確保自動線功能完備、運行正常。自動線系統程序優化與調試任務四系統的運行調試

【任務實施】

1.生產準備

①依次檢測清理五個工作站的在線物料，確保生自動線無生產余料；

②檢查顆粒上料單元上料帶的料瓶準備情況、顆粒料筒A、B的物料準備情況、加蓋擰蓋單元加蓋料筒的瓶蓋準備情況、標簽臺面的準備情況、底盒和盒蓋的準備情況，確保生產運行的原料條件；

③檢查智能存儲單元的倉位狀態，確保倉庫有足夠的空位。自動線系統程序優化與調試任務四系統的運行調試

【任務實施】

2.站前準備

①依次給各站上電，系統自動運行復位程序，使其各運動機構回到初始位置；

②依次手動將各站調至聯機、自動狀態。3.觸摸屏操作

①打開觸摸屏，進入主界面后點擊跳轉按鈕進入系統控制界面，查看并確認五個工作站的狀態，當所有站的“聯機”、“復位”均為有效狀態，該界面的啟動按鈕有效，否則需返回“站前準備”工作重新檢測設置；

②點擊系統控制界面“系統啟動”按鈕，系統進入全線運行模式；

③在全線運行過程中，可通過系統控制界面的“系統停止”按鈕結束每個工作站的當前工作流程并返回各自的初始狀態。自動線系統程序優化與調試任務四系統的運行調試

【任務實施】

4.生產過程①啟動時，發現觸摸屏與PLC通信異常，應先檢查以太網通信線或N：N網絡通信線，再檢查PLC通信程序；②物料瓶在工作單元之間出現物料堆積時，應先調整工作單元臺面的位置高度，再調節皮帶的速度。自動線系統程序優化與調試任務四系統的運行調試

【任務實施】

2.站前準備

①依次給各站上電，系統自動