1 、自動智能(néng)倉儲系統簡介
智能(néng)倉儲系統是集機、電、微機、數據庫爲一體的産品。使用智能(néng)倉儲系統的目的是能(néng)高效率地利用存儲空間提高保管使用率且存放安全。可編程控制器plc以其可靠性、靈活性、适應工廠現場控制等諸多優點在自動倉儲控制系統中得到了充分體現。plc能(néng)對(duì)上位機傳送的數據進(jìn)行分析判斷完成(chéng)數據采集、邏輯運算輸入輸出控制等功能(néng)，然後(hòu)把指令發(fā)給變頻器控制電機操作完成(chéng)動作。
2 、自動智能(néng)倉儲系統組成(chéng)
本例智能(néng)倉儲系統的現場人機界面(miàn)采用觸摸屏，對(duì)電機的控制采用變頻器，控制系統主控單元采用siemens s7-200　plc。智能(néng)倉儲系統中plc的輸入設備有按鈕、行程開(kāi)關、接近開(kāi)關，輸出設備有繼電器、接觸器。因智能(néng)倉儲系統的輸入量太多，本項目采用了兩(liǎng)個plc數字量擴展模塊em22

3 、plc與外部設備的通信協議
西門子s7- 200系列的plc可以在四種(zhǒng)通信模式下工作：ppi模式、mpi模式、profibus - dp模式和自由口通信模式。
ppi協議用于點對(duì)點接口, 是一個主/從協議。ppi方式用于與西門子公司的plc編程器或其它産品通信其通信協議是不公開(kāi)的。
mpi協議适用于多點接口, 可以是主/主協議或主/從協議。
profibus-dp是西門子支持的現場總線網絡。這(zhè)種(zhǒng)方式使得plc可通過(guò)profibus的dp通信接口接入現場總線網絡從而擴大plc的使用範圍。
自由口(freeport)通信模式是對(duì)用戶完全開(kāi)放的。自由口通信模式是由用戶程序來控制cpu的串口通信。它是s7-200系列plc一個很有特色的功能(néng)。
本項目選用的s7200-226有兩(liǎng)個通信口，一個通過(guò)em277采用mpi協議與觸摸屏通信，一個采用自由口通信與變頻器通信。在軟件編寫時，采用使用ppi協議pc/ppi電纜與pc通信。
3.1 使用ppi協議的plc編程電纜
本例智能(néng)倉儲系統的plc程序在pc(個人計算機)上使用西門子的step7-micro/win32軟件編寫，step7-micro/win32是用于s7-200系列plc的開(kāi)發(fā)工具，它使用pc機上的com口通過(guò)一條pc/ppi編程電纜連到plc的編程口上。雖然pc機的标準串口爲rs232，但西門子公司提供的pc/ppi電纜帶有rs232/rs485電平轉換器因此在不增加任何硬件的情況下可以很方便地將(jiāng)plc和pc機互聯。運行軟件step7-micro/win32的pc(個人計算機)可以認爲是一個ppi主站。
3.1.1 pc/ppi電纜的連接
將(jiāng)pc/ppi電纜有“pc”的rs-232端連接到計算機的rs-232通信接口，标有“ppi”的rs-485端連接到cpu模塊的通信口，擰緊兩(liǎng)邊螺絲即可。
pc/ppi電纜上的dip開(kāi)關選擇的波特率應與編程軟件中設置的波特率一緻。初學(xué)者可選通信速率的默認值9600bps。4号開(kāi)關爲1，選擇10位模式，4号開(kāi)關爲0是11位模式，5号開(kāi)關爲0，選擇rs-232口設置爲數據通信設備(dce)模式，5号開(kāi)關爲1，選擇rs-232口設置爲數據終端設備(dte)模式。未用調制解調器時4号開(kāi)關和5号開(kāi)關均應設爲0。
3.1.2 pc/ppi電纜通信設置
step7--micro/win 32的指令樹中單擊“通信”圖标，或從菜單中選擇“檢視→通信”選項，將(jiāng)出現通信設置對(duì)話框，“→”表示菜單的上下層關系。在對(duì)話框中雙擊pc/ppi電纜的圖标，將(jiāng)出現pc/pg接口屬性的對(duì)話框。單擊其中的“屬性(properties)”按扭，出現pc/ppi電纜屬性對(duì)話框。初學(xué)者可以使用默認的通信參數，在pc/ppi性能(néng)設置窗口中按“default(默認)”按扭可獲得默認的參數。
3.2 plc與變頻器間的自由口通信模式
在工業控制中，交流電機的拖動越來越多的由變頻器完成(chéng)，傳統的變頻拖動控制采用開(kāi)關量和模拟量信号對(duì)變頻器進(jìn)行控制，信号易受幹擾，出現通信錯誤。本項目采用plc對(duì)變頻器控制，減小了系統布線，避免現場可能(néng)的各種(zhǒng)電磁幹擾對(duì)控制設備的影響，有效地提高了系統的抗幹擾能(néng)力。
在本項目中，plc與變頻器間的通信采用基于uss的自由口通信模式。
3.2.1通信口初始化
在進(jìn)行通信之前, 必須先對(duì)通信口初始化。s7-200系列plc主要是通過(guò)對(duì)相關的特殊寄存器smb30(smb130)及其它特殊寄存器進(jìn)行設置來實現的,
可通過(guò)smb30(通訊口0)允許自由口模式，但隻有在cpu處于run模式時自由口模式才能(néng)允許。當cpu處于stop模式時，自由口通訊停止，通訊口轉換成(chéng)正常的ppi協議操作。
3.2.2 uss協議
step 7-micro/win32提供了uss指令庫，uss指令庫可以對(duì)變頻器進(jìn)行串行通訊控制，uss指令庫使用s7-200 cpu的自由口通訊模式編程實現。
uss協議的通信字符格式爲一位起(qǐ)始位、一位停止位、一位偶校驗位和八位數據位。數據報文最大長(cháng)度位256個字節，包括3字節的頭部、1字節的校驗碼和主數據塊，數據塊按照字的方式組織，高字節在前。主站與從站間的報文格式爲：
stx lge adr 1 2 … … n bcc
stx：起(qǐ)始字符，總是02h;
lge：報文長(cháng)度，n+2;
adr：從站地址及報文類型;
bcc：bcc 校驗符。
在adr和bcc之間的數據字節稱爲uss的淨數據。主站和從站交換的數據都(dōu)包括在每條報文的淨數據區域内。淨數據區由pkw區和pzd區組成(chéng)。
pkw pzd
pke ind pwe1 … … pwen pzd1 … … pzdn
pkw：此區域用于讀寫參數值、參數定義或參數描述文本并可修改和報告參數的改變。其中：pke：參數标記，用來控制傳動裝置的參數讀寫。位0~10爲參數号位，12~15爲參數讀寫控制。
ind：參數索引，是16位的區域，通用傳動裝置應設爲0。
pwe：參數值。pzd爲過(guò)程控制數據域，根據發(fā)送/接收報文格式的有所不同。
stw爲控制字。
zsw爲狀态字。
sw爲設置點。
iw爲實際值。
pzd 報文格式
pzd1 pzd2 pzd3 pzd4
stw sw1 sw3 sw2 主站到從站
zsw iw1 iw3 iw2 從站到主站
3.3 plc與觸摸屏間的mpi通信模式
3.3.1觸摸屏
觸摸屏的采用降低了人機溝通的障礙。人機界面(miàn)(hmi)是操作人員與機器設備之間雙向(xiàng)溝通的橋梁，是用戶可以自由地組合文字、按鈕、圖形、數字等來處理、監控、管理或應付随時可能(néng)變化信息的多功能(néng)顯示屏幕。使用人機界面(miàn)，不必太多控制按鈕便可實現手動、自動等多種(zhǒng)功能(néng)，增進(jìn)了人員與設備的信息交流，數據的修改，故障報警的識别變得易如反掌。
3.3.2觸摸屏與plc間的mpi通訊
本例工程中屏與s7-200 plc通過(guò)mpi口通訊，屏的編程軟件是winncc flexible 2008。plc與觸摸屏間通過(guò)em277模塊轉接。
em277模塊是專門用于profibus-dp協議通信的智能(néng)擴展模塊。em277機殼上有一個rs-485接口，通過(guò)接口可將(jiāng)s7-200系列cpu連接至網絡，它支持profibus-dp和mpi從站協議，本工程采用mpi從站協議。em277模塊上的地址選擇開(kāi)關可進(jìn)行地址設置，地址範圍爲：0～99。em277能(néng)讀寫s7-200 cpu中定義的變量數據塊。這(zhè)樣(yàng)，使觸摸屏能(néng)與plc交換任何類型的數據。
4 、結束語
在自動倉儲系統中，plc發(fā)揮了極其重要的作用。本文重點介紹了自動倉儲系統中s7-200plc、觸摸屏和變頻器之間的通信方案。經(jīng)過(guò)2台樣(yàng)機試驗，證明采用該方案的智能(néng)倉儲系統通信的數據準确，系統功能(néng)穩定。