基于單片機與PLC通信的海量數(shù)據(jù)存儲 |
技術(shù)設(shè)計文檔 |
一、 選型說明: |
這個說明是查閱資料后編寫的,如有相關(guān)意見可以修改。 整個需求分三部分: 1. 是利用現(xiàn)有的成熟的PLC技術(shù),對各設(shè)備的監(jiān)控點數(shù)據(jù)進行采集; 2. 再使用單片機技術(shù),對PLC采集后的數(shù)據(jù)進行讀取,并按照一定的格式存儲在存儲設(shè)備中,存儲設(shè)備可以是U盤,存儲卡等; 3. 使用讀卡設(shè)備將存儲的數(shù)據(jù)讀出,并導(dǎo)入普通PC中,對讀取數(shù)據(jù)進行分析。
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二、 基本組成圖: |
圖1 總框圖
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三、 PLC數(shù)據(jù)采集: |
采用成熟的PLC技術(shù),不需開發(fā),使用西門子S7-200系列。 S7-200 PLC是串行通訊方式最為豐富的小型PLC,支持多種通信協(xié)議,如點對點接口協(xié)議(PPI協(xié)議)、多點接口協(xié)議(MPI協(xié)議)和PROFIBUS協(xié)議以及自由通信協(xié)議等。其中自由通信協(xié)議又叫用戶定義協(xié)議,利用自由端口模式,可以實現(xiàn)用戶定義的通信協(xié)議,連接多種智能設(shè)備,使用起來非常方便,在第三方工程接入中取得了巨大的成功。
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四、 單片機數(shù)據(jù)存儲 |
此部分為整個技術(shù)的重點之一,他要完成的主要功能為,從PLC采集數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)按預(yù)先規(guī)定格式寫入存儲設(shè)備中,存儲設(shè)備可設(shè)計成存儲卡,U盤之類的。 以下為我所查資料的一些設(shè)想,只作為參考,如可行也可以作為使用。
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1、 單片機與PLC通訊 |
單片機選用MCS51,MCS-51的串行口與MAX485芯片相接,然后與S7-200 PLC的RS-485口進行通訊,如圖1所示:
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圖1 MCS-51單片機與S7-200的硬件接線圖
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在自由端口模式下,PLC的串行通信接口由用戶來控制,通過梯形圖程序以及和單片機的匯編語言進行配合,來使用完成中斷、字符接收中斷、發(fā)送完成中斷等,通信協(xié)議由用戶完全控制。這時單片機處于主機狀態(tài),由單片機主動發(fā)送握手信號,PLC接到信號后被動反饋信息即可。
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a) 通信協(xié)議設(shè)計 |
定義根據(jù)經(jīng)驗和有關(guān)參考資料,定義協(xié)議結(jié)構(gòu)和參數(shù)。
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(1)通信波特率為9.6kbps,無校驗,8個數(shù)據(jù)位,1個可編程位,1位起始位,1位停止位。 (2)定義通信協(xié)議的數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)的格式為起始碼、命令碼、元件首址、字節(jié)數(shù)、數(shù)據(jù)塊、BCC校驗碼和結(jié)束碼。 ● 起始碼:表示單片機與PLC開始發(fā)送數(shù)據(jù),是數(shù)據(jù)流第一個字符,告訴PLC開始進行通信了,可以用00H表示 ● 命令碼:表示單片機對PLC的各種操作: 40H:讀取目標(biāo)元件 I、Q、V、M、SM、L、T、C等的數(shù)據(jù)或狀態(tài); 41H:修改目標(biāo)元件 I、Q、V、M、SM、L、T、C等的數(shù)據(jù)或狀態(tài); 42H:強制目標(biāo)單元為ON; 43H:強制目標(biāo)單元為OFF; ● 元件首址:表示PLC內(nèi)部的元件類型以及寄存器的地址(但不能表示一個位地址)。前兩個字節(jié)表示寄存器類型,后兩個字節(jié)表示寄存器號。00 00(H):I寄存器區(qū) 01 00(H):Q寄存器區(qū)。02 00(H):M寄存器區(qū) 08 00(H):V寄存器區(qū); ● 字節(jié)數(shù):從元件首地址起,讀取或?qū)懭隤LC元件的數(shù)據(jù)個數(shù)數(shù)據(jù)塊:準備讀取或者寫入PLC的數(shù)據(jù)或狀態(tài); ● BCC校驗碼:在傳輸過程中,指令有可能受到任何的干擾而使原來的數(shù)據(jù)信號發(fā)生扭曲,此時的指令當(dāng)然是錯誤的,為了偵測指令在傳輸過程中發(fā)生的錯誤,接收方必須對指令作進一步的確認工作,以防止錯誤的指令被執(zhí)行,最簡單的方法就是使用校驗碼。BCC校驗碼的方法就是將要傳送的字符串的ASCII碼以字節(jié)為單位作異或和,并將此異或和作為指令的一部分傳送出去;同樣地,接收方在接到指令后,以相同的方式對接收到的字符串作異或和,并與傳送方所送過來的值作對比,若其值相等,則代表接收到的指令是正確的,反之則是錯誤的 ● 結(jié)束碼:結(jié)束字符標(biāo)志著指令的結(jié)束,在本例中被定義為FFH,不同的PLC從站可以定義不同的結(jié)束字符以接收針對該PLC的指令。
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b) 通信程序的實現(xiàn) |
(1)單片機端程序的實現(xiàn)。單片機在主程序中初始化,采用串行口工作方式3[2],波特率為9.6kbps,采用單片機作為主機,向PLC進行呼叫,定期讀取數(shù)據(jù)或者寫入數(shù)據(jù),其程序流程圖參見圖2。
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圖2 單片機端通訊程序流程圖
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(2)PLC端程序流程圖的實現(xiàn)。PLC端作為從機,采用梯形圖或者STL編程,主要是先設(shè)置通訊協(xié)議,然后按照協(xié)議把采集到的數(shù)據(jù)進行處理,再發(fā)送給主機單片機,其具體的程序流程圖如圖3所示。
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圖3 PLC端通訊程序流程圖
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2、 單片機數(shù)據(jù)存儲實現(xiàn) |
采用西安達泰電子的單片機讀寫U盤的模塊 USB118AD,接線圖如圖4:
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