1 自動智能倉儲系統簡介
智能倉儲系統是集機、電、微機、數據庫為一體的產品。使用智能倉儲系統的目的是能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、適應工廠現場控制等諸多優(yōu)點在自動倉儲控制系統中得到了充分體現。plc能對上位機傳送的數據進行分析判斷完成數據采集、邏輯運算輸入輸出控制等功能，然后把指令發(fā)給變頻器控制電機操作完成動作。
2 自動智能倉儲系統組成
本例智能倉儲系統的現場人機界面采用觸摸屏，對電機的控制采用變頻器，控制系統主控單元采用siemens s7-200 plc。智能倉儲系統中plc的輸入設備有按鈕、行程開關、接近開關，輸出設備有繼電器、接觸器。因智能倉儲系統的輸入量太多，本項目采用了兩個plc數字量擴展模塊em221，如圖1所示。
圖1 em221擴展智能倉儲系統的外接輸入圖
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編程器或其它產品通信其通信協議是不公開的。
mpi協議適用于多點接口, 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。這種方式使得plc可通過profibus的dp通信接口接入現場總線網絡從而擴大plc的使用范圍。
自由口(freeport)通信模式是對用戶完全開放的。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。
本項目選用的s7200-226有兩個通信口，一個通過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的開發(fā)工具，它使用pc機上的com口通過一條pc/ppi編程電纜連到plc的編程口上。雖然pc機的標準串口為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plc和pc機互聯。運行軟件step7－micro/win32的pc(個人計算機)可以認為是一個ppi主站。
1 自動智能倉儲系統簡介
智能倉儲系統是集機、電、微機、數據庫為一體的產品。使用智能倉儲系統的目的是能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、適應工廠現場控制等諸多優(yōu)點在自動倉儲控制系統中得到了充分體現。plc能對上位機傳送的數據進行分析判斷完成數據采集、邏輯運算輸入輸出控制等功能，然后把指令發(fā)給變頻器控制電機操作完成動作。
2 自動智能倉儲系統組成
本例智能倉儲系統的現場人機界面采用觸摸屏，對電機的控制采用變頻器，控制系統主控單元采用siemens s7-200 plc。智能倉儲系統中plc的輸入設備有按鈕、行程開關、接近開關，輸出設備有繼電器、接觸器。因智能倉儲系統的輸入量太多，本項目采用了兩個plc數字量擴展模塊em221，如圖1所示。
圖1 em221擴展智能倉儲系統的外接輸入圖
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編程器或其它產品通信其通信協議是不公開的。
mpi協議適用于多點接口, 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。這種方式使得plc可通過profibus的dp通信接口接入現場總線網絡從而擴大plc的使用范圍。
自由口(freeport)通信模式是對用戶完全開放的。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。
本項目選用的s7200-226有兩個通信口，一個通過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的開發(fā)工具，它使用pc機上的com口通過一條pc/ppi編程電纜連到plc的編程口上。雖然pc機的標準串口為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plc和pc機互聯。運行軟件step7－micro/win32的pc(個人計算機)可以認為是一個ppi主站。
3.1.1 pc/ppi電纜的連接
將pc/ppi電纜有“pc”的rs-232端連接到計算機的rs-232通信接口，標有“ppi”的rs-485端連接到cpu模塊的通信口，擰緊兩邊螺絲即可。
pc/ppi電纜上的dip開關選擇的波特率應與編程軟件中設置的波特率一致。初學者可選通信速率的默認值9600bps。4號開關為1，選擇10位模式，4號開關為0是11位模式，5號開關為0，選擇rs-232口設置為數據通信設備(dce)模式，5號開關為1，選擇rs-232口設置為數據終端設備(dte)模式。未用調制解調器時4號開關和5號開關均應設為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”圖標，或從菜單中選擇“檢視→通信”選項，將出現通信設置對話框，“→”表示菜單的上下層關系。在對話框中雙擊pc/ppi電纜的圖標，將出現pc/pg接口屬性的對話框。單擊其中的“屬性(properties)”按扭，出現pc/ppi電纜屬性對話框。初學者可以使用默認的通信參數，在pc/ppi性能設置窗口中按“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(yè)控制中，交流電機的拖動越來越多的由變頻器完成，傳統的變頻拖動控制采用開關量和模擬量信號對變頻器進行控制，信號易受干擾，出現通信錯誤。本項目采用plc對變頻器控制，減小了系統布線，避免現場可能的各種電磁干擾對控制設備的影響，有效地提高了系統的抗干擾能力。
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
在進行通信之前, 必須先對通信口初始化。s7-200系列plc主要是通過對相關的特殊寄存器smb30(smb130)及其它特殊寄存器進行設置來實現的,
可通過smb30(通訊口0)允許自由口模式，但只有在cpu處于run模式時自由口模式才能允許。當cpu處于stop模式時，自由口通訊停止，通訊口轉換成正常的ppi協議操作。
3.2.2 uss協議
step 7－micro/win32提供了uss指令庫，uss指令庫可以對變頻器進行串行通訊控制，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為一位起始位、一位停止位、一位偶校驗位和八位數據位。數據報文最大長度位256個字節(jié)，包括3字節(jié)的頭部、1字節(jié)的校驗碼和主數據塊，數據塊按照字的方式組織，高字節(jié)在前。主站與從站間的報文格式為：
stx lge adr 1 2 … … n bcc
stx：起始字符，總是02h；
lge：報文長度，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(jié)稱為uss的凈數據。主站和從站交換的數據都包括在每條報文的凈數據區(qū)域內。凈數據區(qū)由pkw區(qū)和pzd區(qū)組成。
pkw pzd
pke ind pwe1 … … pwen pzd1 … … pzdn
pkw：此區(qū)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：參數標記，用來控制傳動裝置的參數讀寫。位0~10為參數號位，12~15為參數讀寫控制。
ind：參數索引，是16位的區(qū)域，通用傳動裝置應設為0。
pwe：參數值。pzd為過程控制數據域，根據發(fā)送/接收報文格式的有所不同。
stw為控制字。
zsw為狀態(tài)字。
sw為設置點。
iw為實際值。
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(hmi)是操作人員與機器設備之間雙向溝通的橋梁，是用戶可以自由地組合文字、按鈕、圖形、數字等來處理、監(jiān)控、管理或應付隨時可能變化信息的多功能顯示屏幕。使用人機界面，不必太多控制按鈕便可實現手動、自動等多種功能，增進了人員與設備的信息交流，數據的修改，故障報警的識別變得易如反掌。
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mpi口通訊，屏的編程軟件是winncc flexible 2008。plc與觸摸屏間通過em277模塊轉接。
em277模塊是專門用于profibus-dp協議通信的智能擴展模塊。em277機殼上有一個rs-485接口，通過接口可將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關可進行地址設置，地址范圍為：0～99。em277能讀寫s7-200 cpu中定義的變量數據塊。這樣，使觸摸屏能與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。經過2臺樣機試驗，證明采用該方案的智能倉儲系統通信的數據準確，系統功能穩(wěn)定。