多串口PLC在电池混料搅拌中的应用
    Application of multi-serial port PLC in mix of cell material
　　 深圳市康赛科技有限公司 祝军 张岩
　　深圳市比克电池有限公司 xxx，xxx
　　
　　摘要：本文以实际的工程项目为例，较详细介绍了一台PLC与多个电子称和触摸屏通过通信方式连接的方法，解决了一台PLC连多个点到点通信设备的技术难题，并取得了较好的经济效益和社会效益。
　　
　　1. 引言
　　随着彩屏手机的出现，人们对锂电池的质量和性能要求越来越高。手机电池正负极材料的混料和搅拌，是电池生产的第一道工序，该道工序质量控制的好坏，将直接影响手机电池的质量和成品合格率。而且该道工序工艺流程复杂，对原料配比，混料步骤，搅拌时间等等都有较高的要求。传统的人工控制方式，不仅工人的劳动强度极高，而且很难保证产品质量的稳定性和重复性。所以，必须对混料和搅拌的全过程实行自动控制。
　　经过多方调研论证，我们采用了以瑞士SAIA PCD系列多串口PLC为现场控制站，以PC为中控室操作站，以触摸屏为现场操作站的控制方案，解决了一台PLC连多个点对点通信的电子称，触摸屏的技术难题，完成了电池材料混料和搅拌的自动控制。
　　
　　2. SAIA PCD系列PLC简介
　　 SAIA PCD是瑞士思博控制公司（SAIA-Burgess Control）生产的高性能价格比的PLC，其CPU采用工业级的32位处理器，运算速度非常快，特别适合对数学计算和网络通信要求较高的应用。
　　l 带实时时钟的32位CPU，强大的数学计算能力和模拟量处理能力。
　　l 强大的内存（最小17KBYTE，最大的1MBYTE），用户可以根据需要扩充
　　l 模块化的I/O，可以根据需要任意组合
　　l 全系列PCD产品都具有相同的内部资源
　　l 全系列PCD产品均使用同一个图形化的编程工具，简单易学
　　l 通讯、通信能力非常强大，最多有8个串行通讯口，支持RS232，RS422， RS485，MODBUS，TCP/IP，PROFIBUS，LONWORKS等）
　　l 绝对开放的系统，提供OPC的支持
　　l 良好的性能价格比
　　 在本系统中，CPU模块我们选用的是PCD2.M170，1Mbyte存储器，将通信口扩展到6个，每个通信口采用独立的通信协议，用以连接上位机，多个触摸屏和多个电子称。
　　
　　 3. 控制方案
　　 3.1 系统硬件组成
　　l PLC选用SAIA的PCD2.M170，扩展到2个RS232，4个RS485通信接口，配置40个DI，55个DO，16路AI，24路AO，2路高速计数，用于采集质量流量计脉冲信号。
　　l 触摸屏：WeinView 510T，10寸彩色触摸屏，带RS232/485通信口，支持SAIA S-Bus 协议
　　l 电子称：METTLER TOLEDO/KB1100
　　l 质量流量计：LZLB-8(太航仪表)
　　
　　3.2 系统结构
　　
　　上位机：作为工程师站，通过Port0与PLC连接，走基于RS485的S-Bus通信协议，安装SAIA PG5对PLC进行组态和编程。上位监控软件采用Grace 2.2，显示整道工序的工艺流程图和报警一览图，完成混料的配方设置，搅拌时间设置，历史数据和历史趋势记录，生产报表打印等功能。
　　
　　辅助监控触摸屏：安装在中控室，通过Port1与PLC连接，走基于RS485的S-Bus通信协议，由操作工来进行日常的混料和搅拌操作。主要作为计算机失效时的备用。
　　
　　干粉称：安装在干粉称量间，通过Port2与PLC连接，由于距离PLC较进，采用RS232通信接口，通信协议为托利多电子称的自定义协议。
　　
　　干粉称操作触摸屏：安装在干粉称量间，通过Port3与PLC连接，走基于RS485的S-Bus通信协议，主要由操作工来完成干粉称量的确认操作。每次称量的重量都与设定值作比对，在设定值误差范围的数据才能确认通过，以确保称量的准确度。且所有的操作都将记录在PLC中。
　　
　　SBR称：安装在SBR称量间，通过Port4与PLC连接，采用RS232通信接口，通信协议为托利多电子称的自定义协议。

　　SBR操作触摸屏：安装在SBR称量间，通过Port5与PLC连接，走基于RS485的S-Bus通信协议，主要由操作工来完成SBR称量的操作，每次称量的重量都与设定值作比对，在设定值误差范围的数据才能确认通过，以确保称量的准确度。且所有的操作都将记录在PLC中。
　　
　　4. PLC与电子称的通信编程
　　PLC与上位机，触摸屏之间通过标准的S-Bus协议通信，只需简单地设置一下通信参数就可以了，不需要编写通信程序；电子称是托利多自己的通信标准，所以，要和PLC之间通信，必须编写相应的通信程序。
　　
　　4.1 通信方式
　　PLC与 电子称之间采用主从方式进行通信，PLC为主站，电子称为从站，从站只有在收到主站的读写命令后才发送数据，由于电子称的通信协议中没有站号，所以只能采用点到点连接方式，
　　
　　4.2 电子称的通信协议
　　 串行口通信格式：1个起始位，7个通信位，1个停止位，1个校验位。
　　波特率：9600
　　
　　输出格式：18字节连续输出
　　
　　其中1-STX是起始字符
　　2是三个状态字，分别表示小数点位置，毛重/皮重，以及重量单位。
　　3是毛重或皮重，根据设定而来
　　4是皮重值
　　5是回车符
　　6是校验和
　　
　　4.3 PCD与电子称的通信程序
　　
　　;;----------初始化通信口--------------------------------------------
　　$init
　　 sasi 2
　　 Init ;SBR称重计接口初始化
　　$endinit
　　;==========================================
　　 pb 30
　　 sth timer1 ; 记时器
　　 jr h end
　　 ld timer1 ;记时器
　　 1
　　
　　 acc h
　　 ld CNT
　　 15
　　begin: SEI K 0
　　REPEAT: STH RBSY
　　 JR L lp
　　 SRXDX 2
　　 RBUF_R ;读数据
　　 CMP RBUF_R ;读数据
　　 K 02
　　 ACC Z
　　 JR L begin
　　 INI K 17
　　 JR H REPEAT
　　 cmp RBUF_R16 ;数据结尾，回车
　　 k 13
　　 acc z
　　 jr l end
　　 jr dip
　　lp: acc h
　　 DEC CNT
　　 STH CNT
　　 JR H REPEAT
　　 acc h
　　dip: CPB DISPOSE
　　end: copy NET ;净重数据
　　 WgtSBR ;SBR实时重量
　　 epb
　　
　　
　　
　　
　　5.结论
　　 该自控系统投运后，混料控制精度达1‰，不但减少了工人的劳动强大，而且大大提高了生产率和成品合格率。本文所述的技术方案，是一个多通信口应用的典型案例，对PLC与多台设备通过通信方式连接的应用，有作较高的指导价值。