2024年10月24日发(作者:牧景明)
608 化工自动化及仪表 第38卷
基于RS485通讯的TD特型固化
炉温度数据系统
冯 梅孙良勤 郑 民
(中国工程物理研究院化工材料研究所,四川绵阳621900)
摘要介绍了基于RS485串行通讯的温度测量值、设定值、报警值的数据系统设计,对系统的硬件、模
块连接、通讯流程、通讯设置、PLC程序等进行了详细的阐述。
关键词 固化炉控制系统 温度测量RS485接口 串行通讯
中图分类号TP274 文献标识码 B 文章编号 1000—3932(2011)05-0608-03
TD特型固化炉主要用于化学材料的后熟化
为FP23,PLC型号为FX3G-64MR,RS485通讯模
处理及模具预热等场所,其控制系统是由笔者所 块型号为FX3G-485BD,RS232通讯模块型号为
在单位自行设计的。该控制系统中,感温元件 FX3G一232BD。各模块按照图1所示的接线图连
(铂电阻)将温度的变化转为电信号,由智能温度
接。连接电缆采用带屏蔽层的双绞线,RS232模
控制仪表根据设定值与当前值的差值,用PID算 块的SG、SDB、RDA端子分别与仪表的12、13、14
法和调节规律输出调节信号,控制电加热管加热 号端子对接;RS232模块中的SDB与RDB互连,
电压的大小,从而实现对温度的控制:当工作室温 SDA与RDA互连。PLC的FG端与主机的接地
度低于设置值时,智能温度控制仪表控制晶闸管
端用规格为2.5mm 的专用接地线连接。
全功率加热,快达到设置值时,按其控制规律降低
仪表 PLC
加热功率,直到达到设置温度;待工作室温度又低
于预置值时,再增加加热功率,直到温度回升至设
置温度。智能温度控制仪表与PLC之间使用
Rs485进行温度的测量值、设定值及报警值的通
讯,触摸屏与PLC之间由RS232进行通讯,使得
温度的测量值显示在触摸屏上,并且温度的设定
值及报警值也可在触摸屏上设定。
1 RS485简介
在控制系统中,PLC主机与扩展模块之间、
PLC主机与其它主机之间以及PLC主机与其它
设备之间要经常进行信息交换,所有这些信息交
图1 RS485接线图
换都称为通讯。通讯的数据传输方式分为并行通
PLC的通讯设置在MELSEC-GPPW编程软件
讯和串行通讯。其中,串行通讯多用于PLC与计
上进行,其通讯设置如下:
算机之间、多台PLC之问及PLC与其它设备之间
通讯口 COM1口
的数据传送。串行通讯在传送数据时,数据的各
波特率9 600波特
个不同位分时使用同一条传输线,从低位开始按
奇偶校验偶校验
顺序传送。RS485接口是常见的串行通讯接口之
数据位7位数据
一
。
它采用半双工通讯方式,信号在同一时刻只
停止位1停止位
能从一方流向另一方,不能双向交流。
握手信号屏蔽握手信号
2 基于RS485通讯的温度数据系统设计
固化炉的控制系统中智能温度控制仪表型号
收稿日期:2010-12-23
第5期 冯 梅等.基于RS4g5通讯的TD特型固化炉温度数据系统 609
仪表的通讯设置在仪表的程序菜单上进行
其,通讯设置为:
波特率9 600波特
奇偶校验偶校验
数据位7位数据
停止位1停止位
握手信号屏蔽握手信号
PLC和仪表端分别进行通讯设置后,PLC按
照RS485通讯格式写入通讯字,采用在特殊寄存
器(D8120)中写人数据的方式进行设定,PLC再
次上电后有效。写入数据有:数据长度(7位)、奇
偶校验(偶校验)、停止位(1位)、波特率(9 600b/
s)、报头(无)、报尾(无)以及控制线(调制解调模
式)。由于RS485采用半双工通讯方式,在这种
方式下的PLC的发送数据和接收数据绝不能同
时执行,否则会产生错误甚至导致系统崩溃。
发送数据时,通过判断发送请求标识位(置
1),然后发送数据的起始软元件和数据点数,数
据发送完成后,发送数据请求标识位置0。接收
数据时,PLC通过判断接收数据请求标识位(置
1),然后发送数据的起始软元件和数据点数,数
据接收完成后,接收数据请求标识位置0。
读数据时必须按智能仪表厂家协议所定义的
数据格式,以ASCII码的方式通过RS485发送。
该系统采用的FP23协议,包含起始符、结束符、下
位机子地址、命令类型、命令代码、数据以及数据
校验等(表1)。
表1 读测量值数据发送表
兰 ! ! ! 墨
l 2 3 4 5 6 7 8 9 1o 11 12 13 14 15 16
STx o l 1 R 0 1 0 0 0 0 ETX D A CR 0
注:a——起始符(信息帧的开始).b——下位机地址;c——
下位机的子地址;d——命令类型;e——命令代码;卜__命令连
续代码(表明上位机要连续读取多少个参数);g——数据;h——
数据发送结束符;i——Bcc块校验;j——结束符(信息帧的结
束)。
仪表收到PLC数据请求及发送数据后,都会
进行数据应答,同样以ASCII码的方式通过
RS485发送(表2)。
表2读测量值数据应答表
为了检测数据在传输过程中发生的错误,接
收方必须对数据作进~步的确认,以防止错误的
数据被执行,最简单的方法就是使用校验码,BCC
校验码就是将要传送的字符串的ASCII码以字节
为单位作异或和,并与发送方送来的值作对比,若
其值相等,则表示接收到的指令正确,反之则表示
指令错误。
把所示数据发送结束符ETX之前的11个数
据以16进制方式相加,取其结果的后两位,转换
为ASCII码,作为BCC块校验的数据,该数据分
成高4位和低4位,13位为高4位的ASCII码,14
位为低4位的ASCII码。当BCC块校验有错误
时,将没有应答,该过程由PLC程序实现(图2)。
图2 PLC程序框图
3 结束语
TD特型固化炉控制系统由智能控制仪表与
PLC通过RS485接口组成了串行通讯网络,利用
通讯协议,实现了智能仪表与PLC的网络通讯以
及控制系统底层设备的数字化、网络化,已经在科
研生产中成功投运。该系统具有结构简单,易于
网络化管理及设备扩充等特点,并且能够长期稳
定、可靠地运行。
(下转第620页)
化工自动化及仪表 第38卷
表5 常见开关量回路(额定电压24V继电器隔离)电缆最大敷设长度与线芯截面关系 m
表6 常见仪表供电回路(电源电压24V)电缆最大敷设长度与线芯截面关系 m
表2~6只是部分常用仪表的电缆最大敷设
由于不同型号齐纳栅和隔离栅对外部工作电容与
长度与线芯的关系表,工程设计人员在实际工作 分布电感要求不同,在实际工作中请根据仪表的
中需根据仪表的实际参数,可参考表中的数据或
实际参数计算。
自行计算。
3 结束语
对于本安回路,电缆的最大敷设长度还应考 笔者重点讨论了典型仪表回路对电缆电阻的
虑工作电容与分布电感。如带隔离栅KFD2一 限制和电缆线芯截面积与敷设长度的数学关系,
STC3.Exl的4~20mA本安回路,隔离栅要求外
并给出了部分常用仪表最大电缆敷设长度与线芯
部工作电容小于0.106 ̄F,外部分布电感小于4. 的关系表,供工程设计人员参考。如果实际工作
2mH,工程选用截面积1.0mm 的电缆,其工作电 中使用的仪表参数与表中参数不符,请根据本文
容为70pF/m,分布电感为0.6p ̄H/m。则工作电 提供的计算方法计算,以保证仪表回路正常工作。
容和分布电感要求电缆的最大敷设长度为7km。
由表4可知,隔离栅回路中截面积为1.0mm。电
参 考 文 献
缆的最大敷设长度小于7km,因此工程中的电缆
[1] 陈忧先,左锋,董爱华等.化工测量及仪表[M].第3
最大敷设长度按表4中的数据参照即可。另外,
版.北京:化学工业出版社,2010:182—185.
(上接第588页)
Short.circuit Faults Detection and Treatment of Analog Signals
LIU Ning,JIN Jing,ZHENG Wang
(Automation Technologies,Xi’an Shaangu Power Co.,Ltd.,Xi’an 7 10075,China)
Abstract Considering the transmitter connection mode,Siemens analogue input module features and the ex—
periment results of control system for electricity drag axial fans and steam drag fans,and the disconnection/
short-circuit fault detection and its treatment of control system analog signals were researched to reduce the
false alarms of the control system and the error stop of the compressor.
Key words analog input mode,disconnection/short—circuit faults detection,error stop,system word
(上接第609页)
R¥485一based Temperature Data System for TD Curing Oyen
FENG Mej,SUN Liang—qin.ZHENG Min
(Institute of Chemical Materials,China Academy of Engineering Physics,Mianyang 621900,China)
Abstract The design of RS485 serial communication—based data system for temperature measurement value
,
set value and alarm value was introduced,including the hardware structure,modules connection
,
communica.
tlon process,communication setting and PLC program.
Key words curing oven control system,temperature measurement,RS485 interface,serial communication
2024年10月24日发(作者:牧景明)
608 化工自动化及仪表 第38卷
基于RS485通讯的TD特型固化
炉温度数据系统
冯 梅孙良勤 郑 民
(中国工程物理研究院化工材料研究所,四川绵阳621900)
摘要介绍了基于RS485串行通讯的温度测量值、设定值、报警值的数据系统设计,对系统的硬件、模
块连接、通讯流程、通讯设置、PLC程序等进行了详细的阐述。
关键词 固化炉控制系统 温度测量RS485接口 串行通讯
中图分类号TP274 文献标识码 B 文章编号 1000—3932(2011)05-0608-03
TD特型固化炉主要用于化学材料的后熟化
为FP23,PLC型号为FX3G-64MR,RS485通讯模
处理及模具预热等场所,其控制系统是由笔者所 块型号为FX3G-485BD,RS232通讯模块型号为
在单位自行设计的。该控制系统中,感温元件 FX3G一232BD。各模块按照图1所示的接线图连
(铂电阻)将温度的变化转为电信号,由智能温度
接。连接电缆采用带屏蔽层的双绞线,RS232模
控制仪表根据设定值与当前值的差值,用PID算 块的SG、SDB、RDA端子分别与仪表的12、13、14
法和调节规律输出调节信号,控制电加热管加热 号端子对接;RS232模块中的SDB与RDB互连,
电压的大小,从而实现对温度的控制:当工作室温 SDA与RDA互连。PLC的FG端与主机的接地
度低于设置值时,智能温度控制仪表控制晶闸管
端用规格为2.5mm 的专用接地线连接。
全功率加热,快达到设置值时,按其控制规律降低
仪表 PLC
加热功率,直到达到设置温度;待工作室温度又低
于预置值时,再增加加热功率,直到温度回升至设
置温度。智能温度控制仪表与PLC之间使用
Rs485进行温度的测量值、设定值及报警值的通
讯,触摸屏与PLC之间由RS232进行通讯,使得
温度的测量值显示在触摸屏上,并且温度的设定
值及报警值也可在触摸屏上设定。
1 RS485简介
在控制系统中,PLC主机与扩展模块之间、
PLC主机与其它主机之间以及PLC主机与其它
设备之间要经常进行信息交换,所有这些信息交
图1 RS485接线图
换都称为通讯。通讯的数据传输方式分为并行通
PLC的通讯设置在MELSEC-GPPW编程软件
讯和串行通讯。其中,串行通讯多用于PLC与计
上进行,其通讯设置如下:
算机之间、多台PLC之问及PLC与其它设备之间
通讯口 COM1口
的数据传送。串行通讯在传送数据时,数据的各
波特率9 600波特
个不同位分时使用同一条传输线,从低位开始按
奇偶校验偶校验
顺序传送。RS485接口是常见的串行通讯接口之
数据位7位数据
一
。
它采用半双工通讯方式,信号在同一时刻只
停止位1停止位
能从一方流向另一方,不能双向交流。
握手信号屏蔽握手信号
2 基于RS485通讯的温度数据系统设计
固化炉的控制系统中智能温度控制仪表型号
收稿日期:2010-12-23
第5期 冯 梅等.基于RS4g5通讯的TD特型固化炉温度数据系统 609
仪表的通讯设置在仪表的程序菜单上进行
其,通讯设置为:
波特率9 600波特
奇偶校验偶校验
数据位7位数据
停止位1停止位
握手信号屏蔽握手信号
PLC和仪表端分别进行通讯设置后,PLC按
照RS485通讯格式写入通讯字,采用在特殊寄存
器(D8120)中写人数据的方式进行设定,PLC再
次上电后有效。写入数据有:数据长度(7位)、奇
偶校验(偶校验)、停止位(1位)、波特率(9 600b/
s)、报头(无)、报尾(无)以及控制线(调制解调模
式)。由于RS485采用半双工通讯方式,在这种
方式下的PLC的发送数据和接收数据绝不能同
时执行,否则会产生错误甚至导致系统崩溃。
发送数据时,通过判断发送请求标识位(置
1),然后发送数据的起始软元件和数据点数,数
据发送完成后,发送数据请求标识位置0。接收
数据时,PLC通过判断接收数据请求标识位(置
1),然后发送数据的起始软元件和数据点数,数
据接收完成后,接收数据请求标识位置0。
读数据时必须按智能仪表厂家协议所定义的
数据格式,以ASCII码的方式通过RS485发送。
该系统采用的FP23协议,包含起始符、结束符、下
位机子地址、命令类型、命令代码、数据以及数据
校验等(表1)。
表1 读测量值数据发送表
兰 ! ! ! 墨
l 2 3 4 5 6 7 8 9 1o 11 12 13 14 15 16
STx o l 1 R 0 1 0 0 0 0 ETX D A CR 0
注:a——起始符(信息帧的开始).b——下位机地址;c——
下位机的子地址;d——命令类型;e——命令代码;卜__命令连
续代码(表明上位机要连续读取多少个参数);g——数据;h——
数据发送结束符;i——Bcc块校验;j——结束符(信息帧的结
束)。
仪表收到PLC数据请求及发送数据后,都会
进行数据应答,同样以ASCII码的方式通过
RS485发送(表2)。
表2读测量值数据应答表
为了检测数据在传输过程中发生的错误,接
收方必须对数据作进~步的确认,以防止错误的
数据被执行,最简单的方法就是使用校验码,BCC
校验码就是将要传送的字符串的ASCII码以字节
为单位作异或和,并与发送方送来的值作对比,若
其值相等,则表示接收到的指令正确,反之则表示
指令错误。
把所示数据发送结束符ETX之前的11个数
据以16进制方式相加,取其结果的后两位,转换
为ASCII码,作为BCC块校验的数据,该数据分
成高4位和低4位,13位为高4位的ASCII码,14
位为低4位的ASCII码。当BCC块校验有错误
时,将没有应答,该过程由PLC程序实现(图2)。
图2 PLC程序框图
3 结束语
TD特型固化炉控制系统由智能控制仪表与
PLC通过RS485接口组成了串行通讯网络,利用
通讯协议,实现了智能仪表与PLC的网络通讯以
及控制系统底层设备的数字化、网络化,已经在科
研生产中成功投运。该系统具有结构简单,易于
网络化管理及设备扩充等特点,并且能够长期稳
定、可靠地运行。
(下转第620页)
化工自动化及仪表 第38卷
表5 常见开关量回路(额定电压24V继电器隔离)电缆最大敷设长度与线芯截面关系 m
表6 常见仪表供电回路(电源电压24V)电缆最大敷设长度与线芯截面关系 m
表2~6只是部分常用仪表的电缆最大敷设
由于不同型号齐纳栅和隔离栅对外部工作电容与
长度与线芯的关系表,工程设计人员在实际工作 分布电感要求不同,在实际工作中请根据仪表的
中需根据仪表的实际参数,可参考表中的数据或
实际参数计算。
自行计算。
3 结束语
对于本安回路,电缆的最大敷设长度还应考 笔者重点讨论了典型仪表回路对电缆电阻的
虑工作电容与分布电感。如带隔离栅KFD2一 限制和电缆线芯截面积与敷设长度的数学关系,
STC3.Exl的4~20mA本安回路,隔离栅要求外
并给出了部分常用仪表最大电缆敷设长度与线芯
部工作电容小于0.106 ̄F,外部分布电感小于4. 的关系表,供工程设计人员参考。如果实际工作
2mH,工程选用截面积1.0mm 的电缆,其工作电 中使用的仪表参数与表中参数不符,请根据本文
容为70pF/m,分布电感为0.6p ̄H/m。则工作电 提供的计算方法计算,以保证仪表回路正常工作。
容和分布电感要求电缆的最大敷设长度为7km。
由表4可知,隔离栅回路中截面积为1.0mm。电
参 考 文 献
缆的最大敷设长度小于7km,因此工程中的电缆
[1] 陈忧先,左锋,董爱华等.化工测量及仪表[M].第3
最大敷设长度按表4中的数据参照即可。另外,
版.北京:化学工业出版社,2010:182—185.
(上接第588页)
Short.circuit Faults Detection and Treatment of Analog Signals
LIU Ning,JIN Jing,ZHENG Wang
(Automation Technologies,Xi’an Shaangu Power Co.,Ltd.,Xi’an 7 10075,China)
Abstract Considering the transmitter connection mode,Siemens analogue input module features and the ex—
periment results of control system for electricity drag axial fans and steam drag fans,and the disconnection/
short-circuit fault detection and its treatment of control system analog signals were researched to reduce the
false alarms of the control system and the error stop of the compressor.
Key words analog input mode,disconnection/short—circuit faults detection,error stop,system word
(上接第609页)
R¥485一based Temperature Data System for TD Curing Oyen
FENG Mej,SUN Liang—qin.ZHENG Min
(Institute of Chemical Materials,China Academy of Engineering Physics,Mianyang 621900,China)
Abstract The design of RS485 serial communication—based data system for temperature measurement value
,
set value and alarm value was introduced,including the hardware structure,modules connection
,
communica.
tlon process,communication setting and PLC program.
Key words curing oven control system,temperature measurement,RS485 interface,serial communication