1、基于 RS232 通讯的热处理数据获取与处理 殷源力 江苏丰东热技术有限公司 摘 要： 本文介绍了如何在热处理设备中运用欧姆龙 PLC 远距离获取带有 RS232 通讯接口设备的数据, 并且通过欧姆龙 PLC 程序将所需要的数据解析出来的过程。RS232 总线由于采用了平衡传输数据的技术, 从而限制了其使用范围, 无法实现远距离传输的功能。通过使用 RS232 转 RS485 转换器可以解决通讯距离短的问题, 同时熟练地运用 PLC 技术可正确得到所需要的数据。关键词： 热处理设备; 欧姆龙 PLC; RS232 接口; RS485 接口; 远距离通讯; 作者简介：殷源力 (1992-) ,
2、男, 工程师, 主要从事热处理设备软件的研发、设计工作。联系电话:0515-83378519;E-mail:收稿日期：2017-08-15Acquisition and Processing of Heat Treatment Data Based on RS232 CommunicationYIN Yuan-li Jiangsu Fengdong Thermal Technology Co., Ltd.; Abstract： How to use OMRON PLC to acquire data with RS232 communication interface equipment in
3、 heat treatment equipment and analytic process for the data needed by OMRON PLC program are introduced in this paper, The technology of balanced data transmission has been adopted in the RS232 bus, so as to limit its range of application and unable to realize the function of long-distance transmissi
4、on. The problem of short communication distance can be solved by using RS232 to RS485 converter, and skilled use of PLC technology can correctly obtain the required data.Keyword： heat treatment equipment; omron PLC; RS232 interface; RS485 interface; telecommunication; Received： 2017-08-15江苏丰东热技术有限公司
5、制造的 UM10067 网带炉热处理生产线, 配置自动称重装置, 称重控制器由上海耀华公司生产, 型号为 XK3190-A9+ (下称:称重控制器) , 该控制器通过 OMRON PLC 的 232 串口获取热处理工件的重量数据。但在数据通讯调试过程中, 存在两个问题:1) 称重控制器的通讯接口为 RS232 口, 无法实现超过 80 m 的远距离数据通讯;2) 欧姆龙 PLC 如何对通讯返回的数据进行处理, 正确解析出重量这一关键的数据。为了解决这两个问题, 我们将称重控制器的 RS232 通讯端口转换成 RS485 通讯端口, 并且对得到的数据进行转换成浮点数的处理, 从而取得了工件重量这
6、一关键性数据。通过该方法, 我们同样可以获得热处理设备上施耐德电流表的累积电流值以及各种带通讯接口的质量流量计的数据, 并且在上位机上显示记录, 方便客户更好的对热处理生产线进行管理。1 RS232 接口转换成 RS 485 接口, 实现远距离通讯RS-232-C 的电气接口电路采取的是不平衡传输方式, 即所谓单端通讯, 其发送电平与接收电平的差只有 23 V, 所以共模抑制能力较差, 容易受到共地噪声和外部干扰的影响, 再加上信号线之间的分布电容, 因此其传送距离最大为 15 m 左右, 而在实际使用过程中, 称重控制器距离欧姆龙 PLC 比较远, 超过 80 m。RS485 采用平衡驱动器
7、和差分接收器的组合, 差分信号为负逻辑, 逻辑“1”以两线间的电压差表示为- (26) V;逻辑“0”以两线间的电压差表示为+ (26) V, 抗共模干扰能力增强, 即抗噪声干扰性好, 其最大的通信距离为 1219 m 左右。因此需要对该 RS232 通讯线路进行 RS232 转 RS485 处理。称重控制器配备的 15 针 232 口与 9 针 232 口转换线, 可以将该设备的通讯接口转换成 9 针 232口。再利用一对 RS232 转 RS485 的转换器在称重器和 PLC 之间进行连接。注意的是 RS232 转 RS485 转换器上的 232 口与该 9 针 232 口均为母头, 无法
8、正常连接, 必须使用公头对公头交叉线进行连接, 对两个串口的 2、3 引脚进行交叉连接 (TXD 接 RXD) , 中间的 RS485 接线 A (+) 接 A (+) , B (-) 接 B (-) 。图 1 是完整的接线示意图, 按照示意图正确连接后, 就可以成功地将称重控制器由 RS232 转换成了 RS485, 再用 RS485 转换成 RS232 接到 PLC 的 232 接口上。为接下来通过欧姆龙 PLC 实现远程数据获取奠定了基础。图 1 通讯接线示意图 Fig.1 sketch drawing of communication wiring 下载原图为了验证这种转换接线是否正确
9、, 可以使用普通计算机的串口替代 PLC 的串口, 利用串口调试助手测试。本测试中我们用到的是 D 命令 (读净重) , 串口调试助手发送的十六进制指令为:02 41 44 3035 03。02:开始符号、41:41H=65D, 转换成 ASCII 码为 A、44:操作命令 (读净重) 、30:异或校验的高位、35:异或校验的低位、03:结束符号。串口调试助手发送跟接收的数据如图 2 所示。串口的通讯设定参数为:9600、N、8、1。从图中可以看出, 接收到的返回数据为:02 41 44 2B 30 30 33 3438 35 31 31 35 03。02:开始符号、41:41H=65D, 转
10、换成 ASCII 码为 A、44:操作命令 (读净重) 、2B:2BH=43D, 转换成 ASCII 码为符号“+”、30:30H=48D, 转换成 ASCII 码为数字“0”、33:33H=51D, 转换成 ASCII 码为数字“3”、34:34H=52D, 转换成ASCII 码为数字“4”、38:38H=56D, 转换成 ASCII 码为数字“8”、35:35H=53D, 转换成 ASCII 码为数字“5”、31:31H=49D, 转换成 ASCII 码为数字“1”, 表示小数位为 1、31:异或校验的高位、35:异或校验的低位、03:结束符号。图 2 串口调试助手通讯结果 Fig.2 S
11、erial debugging assistant communication results 下载原图从返回的数据可得出所需要的值为 384.5 kg, 与实际设备上显示的数值一致。2 欧姆龙 PLC 与通讯接口通讯并解析数据通过上述串口调试助手与设备的通讯过程可以看出, 发送的指令内容为固定内容, 因此在与欧姆龙 PLC 通讯的时候, 可以通过 TXD、RXD 命令的方式来实现。欧姆龙 PLC 通过 TXD 发送固定的 02 41 4430 35 03 指令 (保存在 DM4000 开始的三个 DM 区内) , 并用 RXD 指令将得到的返回数据 02 41 44 2B30 30 33 3
12、4 38 35 31 31 35 03 保存在欧姆龙 PLC 内存中 (D4010 开始的 7 个 DM 区) , 数据在内存的内容如图 3 显示。将 D4012 和 D4013 的数据通过 HEX 指令转换到 D5000 里面得到 0034, 通过“BIN (023) ”BCD 码到二进制数保存在 D5200 里面, 然后通过“FLT (452) ”16 位到浮点数语句, 将 D5200 转换成浮点数保存在 D5100 里面;然后将 D5100里面的数据乘以 100, 这里需要注意的是, 浮点数占 2 个 DM 区, 而数值“100”只占 1 个 DM 区, 用浮点数直接乘以数值“100”会
13、发生错误。所以先要将乘数“100”转换成浮点数保存在 D5102 里面, 然后将 D5100 与 D5102 两个浮点数相乘, 这样就是正确的结果。将 DM4104 的数据通过 HEX 指令转换保存在D5001 里面, 通过“BIN (023) ”BCD 码到二进制数保存在 D5201 里面, 然后转换成浮点数, 保存在 D5106 里面;最后再通过“+F (454) ”浮点加语句, 将D5104 与 D5106 相加, 结果保存在 D5108 里面。这时候我们已经成功地将所需要的数据以不考虑小数点位数以及正负的浮点数形式保存在了 D5106 里面。图 3 发送和接受数据内容 Fig.3 Se
14、nd and receive data conten 下载原图然后将表示小数位数的 DM4015 的高字节通过 HEX 转换保存在 D5006 里面, 通过“BIN (023) ”BCD 码到二进制数保存在 D5202 里面, 然后转换成浮点数保存在 D5112, 通过“PWR (840) ”指数幂语句实现 10 的指数幂保存在 D5114 里。这样同样需要注意, 要先把底数“10”转换成浮点数保存在 D5110 里, 然后再通过 PWR 语句实现指数幂的换算。如果小数位数为 1, 则 D5112 里面就是浮点数的 10;如果小数位数为 2, 则 D5112 里面就是浮点数的 100。最后通过
15、“/F (457) ”浮点整除语句对 D5108 以及 D5114 进行处理, 结果保存在 D5116 里面, 即可实现小数位的功能。数据的正负需要通过返回数据的第四位数确定, 如果返回的是“2B”, 则表示正数, 直接将 D5116 的数值通过“MOVL”长传输指令传输到 D5120 里;如果返回的是“2D”, 则表示负数, 这时候需要将“0”转换成浮点数保存在 D5118 里, 然后通过“-F (455) ”浮点数减用 0 减去 D5116, 最终的结果保存在 D5120 里面。通过图 4 所示的数据处理过程, 就可以成功的将我们所需要的数据转换成浮点数保存在 D5120 里面。图 4 数
16、据处理流程图 Fig.4 Flow chart of data processing 下载原图3 结论通过将设备上的 RS232 通讯接口转换成 RS485 接口可以实现欧姆龙 PLC 远程获取数据的功能, 可以通过将数据先转换成浮点数, 然后再对浮点数进行处理, 最后以浮点数的形式保存在 PLC 内存地址中, 这样就可以正确的对数据进行解析。至此, 在进行热处理生产线管理的时候, 就可以一目了然的获得工件的重量、生产线累积消耗的电流以及各种气氛的累积消耗量, 以供客户更好地分析热处理设备的性能。参考文献1宋伯生.PLC 编程使用指南M.北京:机械工业出版社, 2007. 2廖常初.可编程序控制器编程方法与工程应用M.重庆:重庆大学出版社, 2001.
