基于欧姆龙CP1H无协议通讯在自动刷唛中的应用

■侯学谦 李付堂 李峰华

〔北京智棉科技有限公司，北京100089〕

关键字：无协议通讯；CP1H；喷码控制器；自动刷唛

一、无协议通讯简介

无协议通讯是欧姆龙PLC通过RS232/485串口模块与计算机、PLC（包含欧姆龙PLC和其他品牌PLC）或者其他串行通讯设备（条形码读取器、变频器、电子秤等）之间实现数据交互的一种通讯方式。CP1H无协议通讯最多可以发送或读取256个字节的数据。欧姆龙PLC的无协议通讯与西门子PLC的自由口通讯类似，由于编程简单、通讯数据量大、通讯可靠性高等优点，因此在PLC与其他串口设备的通讯中得到了广泛的应用。

（一）无协议通讯参数设置及报文格式

本文以欧姆龙CP1H为例，通讯参数可以在欧姆龙编程软件CX-Programmer中进行设置。首先CP1H的串口模式要设置成RS232C通讯方式，通讯参数根据下位机的需求自由设置。

如本文介绍的CP1H与喷码控制器之间的通讯格式设置如下：

1.波特率为4 800；

2.数据位为8；

3.停止位为1；

4.奇偶校验位为N。

无协议通讯可以将存放在起始码与结束码之间的数据通过TXD指令发送，而RXD指令则用于接收起始码和结束码之间的数据，起始码和结束码均在欧姆龙编程软件CX-Programmer中进行设定。表1列出了可设定在无协议通讯模式下发送和接收数据的报文格式。

表1 无协议通讯报文格式

（二）TXD与RXD指令简介

数据发送指令TXD与接收指令RXD的PLC编程格式如图1与图2所示。

图1 TXD指令格式

图2 RXD指令格式

其中A392.13为CP1H内部特殊辅助继电器。当CP1H的通讯方式设置为RS232C后，A392.13置ON说明可以进行数据发送。其中D100、#100、&5表示把以D100为首地址的连续5个字节的数据发送出去。

其中A392.14为CP1H内部特殊辅助继电器。当CP1H接收数据完成后，A392.14置ON用于清除当前接收缓存区中的数据，为下一次执行RXD指令做好准备。其中D100、#100、&10表示把接收到的10个字节的数据存放在以D100为首地址的连续数据存储区中。

二、刷唛通讯系统设计

（一）通讯系统框图

根据自动刷唛的功能需求，采用CP1H作为机构运动控制中心，主要完成刷唛机械动作控制。GPK3-喷码控制器（以下简称喷码控制器）作为喷印控制中心，主要完成对外展示打印信息和对高解析喷头的打印控制。由于两个控制中心功能缺乏系统联动和信息交互，同时需要交替运行，因此，非常容易在刷唛过程中造成喷印错行现象。本文旨在解决这两个控制中心缺乏联动的问题，在两者之间实现信息实时交互。CP1H采用无协议通讯方式，给喷码控制器逐行发送打印校验码。刷唛通讯系统框图如图3所示。

图3 刷唛通讯系统框图

（二）电气连接设计

本设计中CP1H端采用欧姆龙RS232C串行通讯选项板与喷码控制器连接。欧姆龙RS232电气接口管脚定义与其他串口设备有所不同。图4展示了CP1H与喷码控制器之间的通讯端口管脚含义与电气接线。

图4 CP1H与喷码控制器接线图

（三）工作流程设计

自动刷唛在正常工作时，对每个棉包前后两个端面依次逐行进行刷唛。根据国家标准GB 6975—2013《棉花包装》要求，棉包前后端面信息要求完全一致。但是在实际生产中受工人操作失误、外界等异常因素干扰，经常出现一个棉包前后两个端面唛头信息不一致的情况。根本原因是自动刷唛的运动控制中心与喷印控制中心的功能缺乏联动，容易造成自动刷唛的机械运动与刷唛信息不匹配。但是原有的自动刷唛即使出现刷唛错行的现象也不会对操作人员进行提示，只有等到操作人员发现刷唛错误后再进行人工干预。这时往往已经生产了多个刷唛信息错误的棉包，生产工人需要对这些刷唛错误的棉包逐个更换包布，既增加了工人的劳动强度，又造成一定的经济损失。

为了解决上述问题，作者对两个控制中心之间的信息交互进行了设计：

CP1H控制自动刷唛进行打印动作的同时逐行给喷码控制器发送校验码，喷码控制器接收到校验码后与当前打印行数信息进行比较。如果收到的校验码与当前的打印行信息相同，则喷码控制器执行该行的打印指令；如果不同，则喷码控制器停止执行该行打印指令，并同时给CP1H反馈一个错误代码。当CP1H接收到错误代码后与它内部一个设定好的数据寄存器进行比较，CP1H内部完成数据比较后，由它对外输出报警信号来提示操作人员当前刷唛出现了错误。

（四）CP1H端通讯程序设计

CP1H与喷码控制器对每个打印行的校验码进行约定。PLC编程时，应把双方约定的校验码依次存放到设定好的数据寄存器D0～D9中（本文按每个棉包有10行刷唛信息进行说明），并且把数据接收指令RXD设定为连续接收状态。例如CP1H进行第一行打印动作时，执行一次TXD指令发送数据寄存器D0中的校验码给喷码控制器，其他各行校验过程类似，数据校验任务由喷码控制器完成。如果校验结果正确，则喷码控制器正常打印；如果校验后发现错误，则喷码控制器停止打印，并回传错误代码给CP1H。CP1H接收到错误代码后，驱动输出继电器产生报警信号来提示操作人员及时处理。整个校验程序设计如图5所示。

图5 校验程序流程图

三、结论

本文详尽介绍了欧姆龙CP1H无协议通讯的参数设置、报文格式、下位机通讯端口含义与电气接线、数据发送指令TXD与数据接收指令RXD的使用方法及相关特殊内部继电器A392.13与A392.14的含义、无协议通讯程序设计。本设计方案已经在生产现场中得到了实际应用，并成功解决了原有自动刷唛因两个控制中心之间缺乏系统联动和信息交互导致的刷唛错行问题，方案可行性较强，现场应用效果显著。