基于PLC 實現CAB 打印機打印標簽的應用探究

王海濤，黃亞勤，王海令，劉同江

（1. 霍尼韋爾（中國）高科技有限公司， 重慶 401123； 2. 重慶工業職業技術學院， 重慶 401120；3. 福士汽車零部件（濟南）有限公司， 濟南 250000； 4. 重慶建筑科技職業學院， 重慶 401331）

伴隨著信息自動化水平的不斷提升，信息互通覆蓋了各行業。現代工業產品的數據追溯顯得尤為重要，已被推至其生命周期的最前端。為更好地實現數據追溯功能，條碼或二維碼標簽的打印成為產品生產過程中的一個必備環節。標簽打印正常與否，PLC 和打印機間的數據通信是否正常可靠是關鍵。本文通過列舉兩種控制系統，闡述其采用的西門子系列PLC 與CAB 工業打印機間的數據通信系統，探討如何基于Profibus-DP 現場總線通信技術及先進的工業以太網通信方式，實現數據的穩定、快速通信。

1 Profibus-DP 系統結構

Profibus-DP 是目前國際通用的現場總線標準之一，具有不依賴生產廠家的開放式特點，各種自動化設備均可通過同樣的接口與之交換信息，主要由Profibus-DP、Profibus-PA、Profibus-FMS 三部分組成。Profibus-DP 用于PLC 與現場分布式設備的通信，使用了OSI 7 層通信標準模型中的第1 層、第2 層和用戶接口層，第3—7 層未使用，這種精簡的結構確保了數據的高速傳輸。Profibus-DP 符合EIARS-485 標準，采用屏蔽雙絞線電纜，其傳輸速率為6 kbit/s～12 Mbit/s。

1.1 Profibus-DP 系統硬件組成及組態

以西門子S7-400 PLC 等相關產品為例介紹現場總線系統的組成及硬件設置。S7-400 PLC 作為DP 網絡結構中的主站，功能是在預定的信息周期內循環與從站交換信息、發送控制信息、讀取從站的狀態等[1]。作為從站的CAB 工業打印機支持DP 通信協議，通過專用DP 線纜將兩者相連接。

系統選用西門子S7-400 CPU414-3DP 可編程控制器為主站，CAB Printer DP 通信卡為從站，裝有STEP7 V5.5 軟件的PC 機為編程裝置，用于S7-400 CPU414-3DP 的硬件組態與編程。PC 機的 CP5611 接口通過 Profibus 電纜與 CPU414-3DP 的 MPI 口連接。MPI (Multipoint interface)是SIMATIC S7 多點通信的接口，是一種適用于少數站點間通信的網絡，多用于連接上位機和PLC 間的近距離通信。本案例采用MPI 通信協議進行硬件組態數據及程序的下載。CPU414-3DP 的DP接口通過Profibus 電纜與CAB 打印機的DP 通信模板相連，用于S7-400 與CAB 打印機的通信。

為使S7-400 能識別從站，需安裝支持CAB Printer DP 通信卡的GSD 文件。在STEP7 軟件中Option 菜單選項下安裝Install GSD File 后，將CAB 打印機選中并設定從站地址，這樣CPU 就可將命令數據等發送至打印機處理。根據現場使用情況選擇相應的PPO 類型（本文選擇PPO4）。在STEP 7 軟件中創建項目，建立Profibus-DP 網絡,CAB 打印機在Profibus-DP GSD 文件夾內進行組態，并設定通信地址。最后，將已完成的硬件組態存盤編譯下載至CPU。硬件組態如圖1 所示。

圖1 Profibus-DP 系統硬件組態

1.2 Profibus-DP 系統軟件編程

一般而言，對于S7-400 和CAB 打印機，通過Profibus-DP 通信系統編寫一個DB20 功能塊[2]。在傳輸讀寫數據時調用該功能塊，既有效避免了程序的繁雜性，又提高了程序的可讀性。控制程序主要針對CAB 打印機寫入開始打印的命令、讀出CAB 打印機實際打印成功及取走標簽的狀態。CAB 打印機通信參數應用分為CAB 打印機接受PLC 的控制字及由CAB 打印機返回給PLC 的狀態字兩部分。

S7-400 和CAB 打印機之間DP 通信程序可通過STEP 7 編程軟件在OB1 中調用功能塊SFC14 和SFC15 來實現，程序段如圖2 所示。

圖2 S7-400 與CAB 打印機的DP 通信程序

CAB 打印機硬件組態時的PZD 起始地址為（564）10=（234）16，在功能塊 SFC14 中 RECORD=P#DB20.DBX0.0 BYTE 12，即 PLC 可以將 CAB 打印機數據寄存器中存儲數據讀取至DB20.DBX0.0開始的6 個字12 個字節。而在功能塊SFC15 中RECORD=P#DB20.DBX12.0 BYTE 12，即 PLC 可以將DB20.DBX12.0 開始的6 個字12 個字節內容寫入CAB 打印機數據寄存器。

2 Ethernet 系統結構

以太網是當今局域網通用的通信協議標準之一，具有傳播速率高、網絡資源豐富、系統功能強、安裝簡單和使用維護方便等諸多優點，支持多種連接介質，包括同軸纜，3、4、5 類雙絞線，以及光纖的連接。以太網在互聯設備之間以10～100 Mbps 的速率傳送信息包，支持最大距離為550 m的多模光纖、最大距離為70 km 的單模光纖和最大距離為100 m 的雙絞線連接。

2.1 Ethernet 系統硬件組成及組態

以西門子S7-300 PLC 等相關產品為例，探討Ethernet 系統的組成及硬件設置。S7-300 PLC通過CP343-1 模塊設定IP 地址接入8 口交換機，CAB Printer 設定IP 地址后也接入8 口交換機，分別通過專用網線連接，PLC 和CAB 打印機接入同一網絡，彼此間互通[3]。

系統選用西門子S7-300 CPU315-2DP 可編程控制器為主站，帶有CP343-1 Ethernet 通信模塊，CAB Printer Ethernet 通信卡為從站。裝有STEP7 V5.5 軟件的筆記本為編程裝置，用于S7-300 CPU315-2DP 的硬件組態與編程。筆記本Ethernet 接口與連接CP343-1 的Ethernet 接口采用Ethernet 通信協議下載硬件組態數據及程序。

同樣，為使S7-300 能識別CAB 打印機設備，還需安裝支持CAB Printer Ethernet 通信卡的GSD 文件。在STEP7 軟件Option 菜單下選項Install GSD File 安裝GSD 文件后，創建項目，建立Ethernet 網絡，選中CAB Printer Ethernet 通信卡并設定IP 地址，PLC 即可識別硬件并將命令數據等發送至打印機處理。最后，下載硬件組態存盤編譯至PLC CPU。其硬件組態如圖3 所示。

圖3 Ethernet 系統硬件組態

2.2 Ethernet 系統軟件編程

對S7-300 和CAB 打印機通過Ethernet 通信的系統一般編寫一個DB1 功能塊，在傳輸讀寫數據時可以調用該功能塊。控制程序同樣針對CAB打印機寫入開始打印的命令，讀出CAB 打印機實際打印成功及取走標簽的狀態。CAB 打印機通信參數應用也分為 CAB 打印機接受PLC 的控制字及由CAB 打印機返回給PLC 的狀態字兩部分。

S7-300 與CAB 打印機間Ethernet 通信可通過STEP 7 編程軟件在OB1 中調用功能塊FC5和FC6 實現。FC5 功能塊可將PLC 命令及打印產品數據發送至CAB 打印機數據寄存器供CAB 打印機打印讀取；FC6 功能塊可將CAB 打印機打印標簽狀態等信息讀取至PLC[4]。該通信程序段如圖4 所示。

圖4 S7-300 與CAB 打印機的Ethernet 通信程序

3 CAB 打印機硬件及軟件設置

3.1 CAB 打印機硬件設置

CAB 打印機硬件支持Profibus-DP 通信及Ethernet 通信協議。當使用Profibus-DP 通信完成打印工作時，僅需將打印機Profibus-DP 通信激活并按照PLC 硬件組態設置為相同DP 地址即可。當使用Ethernet 通信完成打印工作時，也僅需將打印機Ethernet 通信激活并按照PLC 硬件組態設置為相同IP 地址即可，其IP 設定通過網頁設置方式實現，輸入CAB 打印機廠家提供的默認賬號及密碼后選擇TCP/IP Configuration 選項[5]。

3.2 CAB 打印機軟件編程

CAB 打印機自帶程序存儲CF 卡，程序主要編寫其打印標簽的格式、排列、字體、條碼類型、打印時間等信息。具體打印產品信息內容需要從PLC 寫入 CAB 打印機數據寄存器 SI1 后，CAB 打印機程序調用數據寄存器SI1 內容打印。CAB 打印機程序如下[6]：

4 結束語

通過對相應通信模式的組態及編程，實現了PLC 對CAB 打印機打印標簽的自動控制功能。本文所涉及的Profibus-DP 通信及Ethernet 通信方式分別應用于某汽車配件制造企業門鎖及座椅生產線控制系統。結果表明，采用Profibus-DP 通信及Ethernet 通信方式的標簽打印網絡控制系統，簡化了控制環節，大大提高了數據傳輸的可靠性、可維護性和有效性。同時，對PLC 網絡控制CAB打印機有了更深入的了解，為工業產品后期信息追溯奠定了基礎。