基于歐姆龍CP1H無協議通訊在自動刷嘜中的應用

■侯學謙 李付堂 李峰華

〔北京智棉科技有限公司，北京100089〕

關鍵字：無協議通訊；CP1H；噴碼控制器；自動刷嘜

一、無協議通訊簡介

無協議通訊是歐姆龍PLC通過RS232/485串口模塊與計算機、PLC（包含歐姆龍PLC和其他品牌PLC）或者其他串行通訊設備（條形碼讀取器、變頻器、電子秤等）之間實現數據交互的一種通訊方式。CP1H無協議通訊最多可以發送或讀取256個字節的數據。歐姆龍PLC的無協議通訊與西門子PLC的自由口通訊類似，由于編程簡單、通訊數據量大、通訊可靠性高等優點，因此在PLC與其他串口設備的通訊中得到了廣泛的應用。

（一）無協議通訊參數設置及報文格式

本文以歐姆龍CP1H為例，通訊參數可以在歐姆龍編程軟件CX-Programmer中進行設置。首先CP1H的串口模式要設置成RS232C通訊方式，通訊參數根據下位機的需求自由設置。

如本文介紹的CP1H與噴碼控制器之間的通訊格式設置如下：

1.波特率為4 800；

2.數據位為8；

3.停止位為1；

4.奇偶校驗位為N。

無協議通訊可以將存放在起始碼與結束碼之間的數據通過TXD指令發送，而RXD指令則用于接收起始碼和結束碼之間的數據，起始碼和結束碼均在歐姆龍編程軟件CX-Programmer中進行設定。表1列出了可設定在無協議通訊模式下發送和接收數據的報文格式。

表1 無協議通訊報文格式

（二）TXD與RXD指令簡介

數據發送指令TXD與接收指令RXD的PLC編程格式如圖1與圖2所示。

圖1 TXD指令格式

圖2 RXD指令格式

其中A392.13為CP1H內部特殊輔助繼電器。當CP1H的通訊方式設置為RS232C后，A392.13置ON說明可以進行數據發送。其中D100、#100、&5表示把以D100為首地址的連續5個字節的數據發送出去。

其中A392.14為CP1H內部特殊輔助繼電器。當CP1H接收數據完成后，A392.14置ON用于清除當前接收緩存區中的數據，為下一次執行RXD指令做好準備。其中D100、#100、&10表示把接收到的10個字節的數據存放在以D100為首地址的連續數據存儲區中。

二、刷嘜通訊系統設計

（一）通訊系統框圖

根據自動刷嘜的功能需求，采用CP1H作為機構運動控制中心，主要完成刷嘜機械動作控制。GPK3-噴碼控制器（以下簡稱噴碼控制器）作為噴印控制中心，主要完成對外展示打印信息和對高解析噴頭的打印控制。由于兩個控制中心功能缺乏系統聯動和信息交互，同時需要交替運行，因此，非常容易在刷嘜過程中造成噴印錯行現象。本文旨在解決這兩個控制中心缺乏聯動的問題，在兩者之間實現信息實時交互。CP1H采用無協議通訊方式，給噴碼控制器逐行發送打印校驗碼。刷嘜通訊系統框圖如圖3所示。

圖3 刷嘜通訊系統框圖

（二）電氣連接設計

本設計中CP1H端采用歐姆龍RS232C串行通訊選項板與噴碼控制器連接。歐姆龍RS232電氣接口管腳定義與其他串口設備有所不同。圖4展示了CP1H與噴碼控制器之間的通訊端口管腳含義與電氣接線。

圖4 CP1H與噴碼控制器接線圖

（三）工作流程設計

自動刷嘜在正常工作時，對每個棉包前后兩個端面依次逐行進行刷嘜。根據國家標準GB 6975—2013《棉花包裝》要求，棉包前后端面信息要求完全一致。但是在實際生產中受工人操作失誤、外界等異常因素干擾，經常出現一個棉包前后兩個端面嘜頭信息不一致的情況。根本原因是自動刷嘜的運動控制中心與噴印控制中心的功能缺乏聯動，容易造成自動刷嘜的機械運動與刷嘜信息不匹配。但是原有的自動刷嘜即使出現刷嘜錯行的現象也不會對操作人員進行提示，只有等到操作人員發現刷嘜錯誤后再進行人工干預。這時往往已經生產了多個刷嘜信息錯誤的棉包，生產工人需要對這些刷嘜錯誤的棉包逐個更換包布，既增加了工人的勞動強度，又造成一定的經濟損失。

為了解決上述問題，作者對兩個控制中心之間的信息交互進行了設計：

CP1H控制自動刷嘜進行打印動作的同時逐行給噴碼控制器發送校驗碼，噴碼控制器接收到校驗碼后與當前打印行數信息進行比較。如果收到的校驗碼與當前的打印行信息相同，則噴碼控制器執行該行的打印指令；如果不同，則噴碼控制器停止執行該行打印指令，并同時給CP1H反饋一個錯誤代碼。當CP1H接收到錯誤代碼后與它內部一個設定好的數據寄存器進行比較，CP1H內部完成數據比較后，由它對外輸出報警信號來提示操作人員當前刷嘜出現了錯誤。

（四）CP1H端通訊程序設計

CP1H與噴碼控制器對每個打印行的校驗碼進行約定。PLC編程時，應把雙方約定的校驗碼依次存放到設定好的數據寄存器D0～D9中（本文按每個棉包有10行刷嘜信息進行說明），并且把數據接收指令RXD設定為連續接收狀態。例如CP1H進行第一行打印動作時，執行一次TXD指令發送數據寄存器D0中的校驗碼給噴碼控制器，其他各行校驗過程類似，數據校驗任務由噴碼控制器完成。如果校驗結果正確，則噴碼控制器正常打印；如果校驗后發現錯誤，則噴碼控制器停止打印，并回傳錯誤代碼給CP1H。CP1H接收到錯誤代碼后，驅動輸出繼電器產生報警信號來提示操作人員及時處理。整個校驗程序設計如圖5所示。

圖5 校驗程序流程圖

三、結論

本文詳盡介紹了歐姆龍CP1H無協議通訊的參數設置、報文格式、下位機通訊端口含義與電氣接線、數據發送指令TXD與數據接收指令RXD的使用方法及相關特殊內部繼電器A392.13與A392.14的含義、無協議通訊程序設計。本設計方案已經在生產現場中得到了實際應用，并成功解決了原有自動刷嘜因兩個控制中心之間缺乏系統聯動和信息交互導致的刷嘜錯行問題，方案可行性較強，現場應用效果顯著。