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PLC與RFID控制器的無協(xié)議通訊

作者:工控家
來源:RFID世界網(wǎng)
日期:2018-08-29 17:05:43
摘要:無協(xié)議通訊是PLC的一種串行通訊方式,可以應(yīng)用于PLC與上位計(jì)算機(jī)或其他設(shè)備的通訊。先容了歐姆龍PLC與V600系列RFID控制器通訊口的連接方式,無協(xié)議通訊的原理、指令和使用步驟,及其歐姆龍V600系列RFID控制器的命令集和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。通過歐姆龍PLC和歐姆龍V600系列RFID控制器之間實(shí)現(xiàn)無協(xié)議通訊的實(shí)例講述了無協(xié)議通訊的實(shí)現(xiàn)方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:無協(xié)議通訊編程靈活、通訊可靠性高, 具有一定的實(shí)用價(jià)值。   關(guān)鍵詞:無協(xié)議通訊,PLC,RFID控制器,數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議

 

  0. 引言

  在大型生產(chǎn)線上,為了實(shí)現(xiàn)流水線自動(dòng)化,PLC與RFID技術(shù)結(jié)合的應(yīng)用不斷增加。PLC作為一種高可靠性的控制裝置,與RFID進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊,不但可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每一個(gè)生產(chǎn)過程的控制與治理,而且可以進(jìn)步自動(dòng)化生產(chǎn)流水線的生產(chǎn)效率。

  歐姆龍公司的CPM2A/2C、CQM1H、C200Hα、CP1、CJ1及CS1等系列PLC都可以支持無協(xié)議通訊功能。利用TXD和RXD等指令,通過串行通訊端口,PLC與計(jì)算機(jī)之間、PLC與PLC之間、PLC與各種通訊設(shè)備之間(如變頻器、條形碼讀進(jìn)器和串行打印機(jī)等)可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,實(shí)現(xiàn)通訊[1]。本文選用歐姆龍CP1H型PLC,實(shí)現(xiàn)與與歐姆龍的V600系列RFID控制器的無協(xié)議通訊。PLC作為上位機(jī),RFID控制器作為下位機(jī)。

  1. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

  上位PLC與下位RFID控制器之間有1:1和1:N兩種鏈接模式,1臺(tái)PLC (上位機(jī))只能連接32臺(tái)RFID(下位機(jī)),本文先容1:1鏈接模式。系統(tǒng)中PLC與RFID控制器之間通過RS-422總線連接。上位機(jī)與RFID控制器通訊時(shí),使用專用的SYSWAY通訊協(xié)議,上位機(jī)優(yōu)先發(fā)送通訊指令,RFID控制器接收后,首先分析來自主機(jī)的命令,然后對(duì)RFID標(biāo)簽進(jìn)行讀寫。通訊結(jié)束后,RFID 控制器返回一個(gè)響應(yīng)代碼到主機(jī)。SYSWAY通訊協(xié)議支持1:1和1:N通訊。當(dāng)主機(jī)與RFID控制器是1對(duì)1連接時(shí),采用1:1方式通訊;當(dāng)連接主機(jī)的RFID控制器超過一個(gè)時(shí),采用1:N方式通訊。在1:N通訊模式下,可以通過對(duì)RFID控制器設(shè)置來實(shí)現(xiàn)主機(jī)與RFID控制器的1:1通訊。

  主機(jī)CP1H作為上位機(jī),由于PLC與RFID控制器之間選用RS-422方式進(jìn)行通訊,所以CP1H端口1選用插件CP1W-CIF11,為RS-422/485型。RFID(由V600-CA5D02 RFID控制器、V600-H07天線及V600-D23P66N無源標(biāo)簽三部分組成)作為下位機(jī),V600-CA5D02 RFID控制器的機(jī)體上分別帶有一個(gè)RS-232C與RS-422/485串行通訊口,都支持與計(jì)算機(jī)、PLC等主機(jī)設(shè)備之間的通訊。PLC與RFID控制器的接線如圖1所示。

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  圖1 PLC與RFID控制器接線

  Fig.1 the connection of PLC and RFID controller

  CP1W-CIF11有一組DIP開關(guān),共有8個(gè),SW1表示是否使用終端電阻;SW2、SW3表示通訊的連接方式:422或485;SW4為空;SW5、SW6表示通訊時(shí)有無RS控制。在使用其之前,根據(jù)通訊的要求對(duì)DIP開關(guān)進(jìn)行設(shè)定:SW1為ON,使用終端電阻;SW2、SW3為OFF,使用422連接方式;SW5、SW6為任意。

  2. 無協(xié)議通訊及其指令

  無協(xié)議通訊,即不使用重試處理、不經(jīng)過數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換處理及具有對(duì)應(yīng)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分支等的順序通訊協(xié)議。在無協(xié)議且無轉(zhuǎn)換的條件下,通過通訊端口的輸進(jìn)輸出指令(TXD,RXD)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。無協(xié)議通訊過程十分簡(jiǎn)單,只需在PLC系統(tǒng)設(shè)定中將串行端口的串行通訊模式設(shè)定為無協(xié)議通訊。根據(jù)無協(xié)議通訊,PLC就可以與帶有RS-232端口或者RS-422/485端口的外部設(shè)備,按照TXD和RXD指令進(jìn)行單方的發(fā)送(數(shù)據(jù)流從PLC到通用外部設(shè)備)和接收數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)流從通用外部設(shè)備到PLC)[2]。無協(xié)議通訊的實(shí)現(xiàn)步驟如圖2所示。

  圖2 無協(xié)議通訊的實(shí)現(xiàn)步驟

  

  使用無協(xié)議通訊發(fā)送和接收消息時(shí),開始代碼及結(jié)束代碼之間的數(shù)據(jù)用TXD指令來發(fā)送,或者是將要插進(jìn)開始代碼及結(jié)束代碼之間的數(shù)據(jù)用RXD指令來接收。使用TXD指令發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),應(yīng)先將數(shù)據(jù)從I/O存儲(chǔ)器讀取后發(fā)送,使用RXD指令接收數(shù)據(jù)時(shí),順序恰恰相反。TXD/RXD一次發(fā)送和接收的最大數(shù)據(jù)量為256個(gè)字節(jié)。無協(xié)議通訊時(shí),發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)的開始代碼和結(jié)束代碼由用戶在PLC系統(tǒng)設(shè)定中指定。圖3為歐姆龍CP1H型PLC無協(xié)議通訊的指令結(jié)構(gòu)。

  圖3 無協(xié)議通訊指令

  

  TXD指令根據(jù)由S指定的發(fā)送數(shù)據(jù)開頭CH編號(hào),對(duì)由N指定的發(fā)送字節(jié)長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)進(jìn)行無變換操縱。隨著PLC系統(tǒng)設(shè)定為無順序模式時(shí)的開始代碼/結(jié)束代碼的指定,由C的位8~11輸出到指定的串行通訊選裝件版的串行端口(無順序模式)。但是只能在發(fā)送預(yù)備標(biāo)志(串行端口1:A392.13、串行端口2:A392.05)為ON時(shí)才能發(fā)送。能發(fā)送字節(jié)數(shù)最大為259字節(jié)(數(shù)據(jù)部最大256字節(jié),包括開始代碼、結(jié)束代碼)。

  RXD指令在串行通訊選裝件板的串行端口(無順序模式)中,從由D指定的接收數(shù)據(jù)保存開頭CH編號(hào)開始,輸出由N指定的相當(dāng)于保存字節(jié)長(zhǎng)度的接收結(jié)束數(shù)據(jù)。當(dāng)接收結(jié)束數(shù)據(jù)不滿由N所指定的保存字節(jié)長(zhǎng)度時(shí),輸出實(shí)際存在的接收結(jié)束數(shù)據(jù)。但是當(dāng)接收結(jié)束標(biāo)志(串行端口1:A392.14、串行端口2:A392.06)為ON時(shí),執(zhí)行本指令來接收(來自接收緩沖器的)數(shù)據(jù)。接收可能字節(jié)數(shù)最大為259字節(jié)(數(shù)據(jù)部最大256字節(jié),包括開始代碼、結(jié)束代碼)。

  3. RFID控制器及其命令集和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議

  V600系列RFID控制器擁有豐富的指令系統(tǒng),共23條,可以非常靈活的應(yīng)用于各種場(chǎng)合,其中包括通訊命令、一般的通訊子命令、主機(jī)命令等[3]。通訊命令多用于執(zhí)行與RFID標(biāo)簽的通訊,例如,對(duì)靜止或者是移動(dòng)的RFID標(biāo)簽進(jìn)行讀寫等。通訊子命令一般用于取消某個(gè)命令的執(zhí)行,而主機(jī)命令則用于主機(jī)設(shè)備控制 RFID控制器。在上位機(jī)與RFID 控制器通訊過程中用到最多的是通訊命令,常用通訊命令的代碼及其功能如表1。

  表1 RFID常用通訊命令表

  

  在1:1的通訊模式下,通訊過程中不計(jì)算校驗(yàn)碼,因此,只能通過響應(yīng)代碼來判定通訊結(jié)果的正確性。圖4給出了上位機(jī)與RFID控制器之間傳輸數(shù)據(jù)的格式。從上位機(jī)發(fā)送到RFID控制器的數(shù)據(jù)塊為命令幀,反過來,從RFID控制器發(fā)送到上位機(jī)的數(shù)據(jù)塊為響應(yīng)幀。每個(gè)幀以指令代碼開始,以結(jié)束符結(jié)束,響應(yīng)幀中還包括反應(yīng)執(zhí)行結(jié)果的響應(yīng)碼。上位機(jī)與RFID 控制器之間可以傳送十六進(jìn)制或ASCII形式的數(shù)據(jù),每一幀最大答應(yīng)傳送數(shù)據(jù)為271個(gè)字符。

  假如傳送的數(shù)據(jù)大于271個(gè)字符,可以將數(shù)據(jù)分成起始幀、若干中間幀、結(jié)束幀進(jìn)行傳送。起始幀必須包含命令碼,讀/寫頭號(hào),開始地址等,否則通訊的過程中將會(huì)有錯(cuò)誤發(fā)生。上位機(jī)每發(fā)送完一幀時(shí),在收到RFID 控制器返回的分界符(即“↙”)后再發(fā)送下一幀,只有當(dāng)結(jié)束幀數(shù)據(jù)發(fā)送完畢時(shí)才返回響應(yīng)代碼。

  圖4 RFID控制器1:1數(shù)據(jù)傳輸格式

 

  4. PLC與RFID控制器無協(xié)議通訊的實(shí)現(xiàn)

  4.1 CP1H通訊端口設(shè)置

  PLC與RFID控制器之間使用RS-422方式進(jìn)行通訊。根據(jù)RFID控制器通訊規(guī)格要求,使用歐姆龍編程軟件CX-Programmer7.1將CP1H串口1模式設(shè)置為“RS-232C”,通訊波特率設(shè)置9600,數(shù)據(jù)格式為7、2、E。

  Fig.5 the communication port setting of CP1H

  4.2 RFID控制器參數(shù)設(shè)置

  RFID控制器通訊參數(shù)設(shè)置應(yīng)與PLC通訊端口參數(shù)一致:波特率9600,偶校驗(yàn)方式,7位數(shù)據(jù)位,2位停止位。DIP開關(guān)SW6為ON,表示使用終端電阻。

  4.3 通訊舉例

  通過PLC與RFID控制器之間的通訊,編程實(shí)現(xiàn)從RFID標(biāo)簽地址0100H開始的通道內(nèi)讀取四個(gè)數(shù)據(jù),讀取的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到PLC的DM區(qū)內(nèi)。根據(jù)通訊數(shù)據(jù)傳輸格式,要發(fā)送的數(shù)據(jù)為RDA1001004*。將要發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為16進(jìn)制數(shù)“524441313030313030342A0D” ,存放到DM0開始的6個(gè)通道內(nèi)。這6個(gè)通道對(duì)應(yīng)值分別為:DM0:5244;DM1:4131;DM2:3030;DM3:3130;DM4:3034;DM5:2A0D。

  PLC與RFID控制器無協(xié)議通訊程序如圖6所示。A392.13為發(fā)送答應(yīng)標(biāo)志位,當(dāng)PLC的串口1預(yù)備好時(shí),A392.13自動(dòng)為ON,發(fā)送數(shù)據(jù)指示100.00變亮,則PLC可以通過此端口發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)0.00為ON時(shí),將DM0開始的6個(gè)通道的數(shù)據(jù)發(fā)送出往,RFID控制器接收到指令后做出響應(yīng)。A392.14為接收答應(yīng)標(biāo)志位。串口預(yù)備好后,A392.14自動(dòng)為ON,接收數(shù)據(jù)指示100.07變亮。PLC開始自動(dòng)接收RFID控制器返回的響應(yīng)數(shù)據(jù),并自動(dòng)存儲(chǔ)到DM100開始的5個(gè)通道內(nèi)。執(zhí)行程序后查看從DM100開始的5個(gè)通道的內(nèi)容,分別為:DM100:5244;DM101:3030;DM102:3131;DM103:3131;DM104:2A0D。所以接收的數(shù)據(jù)為:RD001111*,根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸響應(yīng)幀數(shù)據(jù)格式,可知從RFID標(biāo)簽讀出的四個(gè)數(shù)為:1111。

  圖6 PLC與RFID控制器通訊程序

  

  5. 結(jié)束語(yǔ)

  無協(xié)議通訊是一種簡(jiǎn)便易行的通訊方式,歐姆龍的CPM2A和CP系列等小型機(jī)都可以實(shí)現(xiàn)[4]。這種通訊方式編程靈活,通訊可靠性高,是一種比較理想的低本錢通訊方式。

  參考文獻(xiàn):

  [1] 徐世許.可編程序控制器應(yīng)用指南—編程·通訊·聯(lián)網(wǎng)[M].北京:電子產(chǎn)業(yè)出版社,2007: 278-285

  [2] OMRON. CP1H/CP1L CPU UNIT PROGRAMMING MANUAL[K]. Shanghai: OMRON, 2007

  [3] OMRON. RFID System V600 Series OPERATION MANUAL[K]. Shanghai: OMRON, 2003

  [4] 王鳳杰,洪云.歐姆龍PLC無協(xié)議通訊功能研究[J].產(chǎn)業(yè)控制計(jì)算機(jī),2008,21(5): 45-47