【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 不同的編碼容量和字符集。有些條碼僅能表示 10 個(gè)字符：0 ~9，如交叉 25 碼、EAU 碼和 UPC 碼；有些條碼可表示特殊字符，如庫(kù)德巴條碼。39 條碼可表示數(shù)字字符 0~9，26 個(gè)英文字母(A ~Z)以及一些特殊字符。在條形碼閱讀器設(shè)置前，應(yīng)先要確定條形碼的形式、位數(shù)等，如碼型是選用 39 碼，還是 128 碼或其他形式，同時(shí)根據(jù)產(chǎn)品的各種型號(hào)、規(guī)格、參數(shù)設(shè)計(jì)定義條形碼的位數(shù)及每位數(shù)值的代表意義。本設(shè)計(jì)中選用的條形碼為 128 碼，條形碼由 17 位數(shù)字組成，每位數(shù)字 0~9 分別代表了不同含義。128 碼開(kāi)始于 1981 年推出，是一種長(zhǎng)度可變、連續(xù)性的字母數(shù)字條碼。與其他一維條碼比較起來(lái)，128 碼是較為復(fù)雜的條碼系統(tǒng)，而其所能支持的字符也相對(duì)地比其他一維條碼來(lái)得多，又有不同的編碼方式可供交互運(yùn)用，6 因此其使用彈性也較大。128 碼的內(nèi)容大致也分為起始碼、數(shù)據(jù)碼、終止碼、校驗(yàn)碼等四部分，其中校驗(yàn)碼是可有可無(wú)的。Code 128 碼可表示從 ASCII 0 到 ASCII 127 共 128 個(gè)字符，故稱 128 碼。圖 22 是 128 碼的范例與結(jié)果。128 碼具有下列特性： 圖 22 128 碼 A、B、C 三種不同的編碼類型，可提供標(biāo)準(zhǔn) ASCII 中 128 個(gè)字符的編碼使用。，但包括起碼和終止碼在內(nèi)，不可超過(guò) 232 個(gè)字元。 128 碼，可以采用不同的方式進(jìn)行編碼。即由 A、B、C 三種不同編碼規(guī)則的互換可擴(kuò)大字符選擇的范圍，也可縮短編碼的長(zhǎng)度。 128 碼的編碼方式：128 碼有三種不同類型的編碼方式（見(jiàn)表 21），對(duì)于選擇何種編碼方式，則決定于起始碼的內(nèi)容。表 21 128 碼編碼類型起始碼 編碼類別 邏輯型態(tài) 相對(duì)值CODE A 11010000100 103CODE B 11010010000 104CODE C 11010011100 105終止碼無(wú)論是采用 A、B、C 何種編碼方式，128 碼的終止碼均為固定的一種性能，其邏輯型態(tài)皆為 1100011101011。目前所推行的 128 碼是 EAN128 碼，EAN128 碼是根據(jù) EAN/UCC128 碼作為標(biāo)準(zhǔn)將資料轉(zhuǎn)變成條碼符號(hào)，并采用 128 碼邏輯，具有完整性、緊密性、連接性和高可靠度的特性。信息包括如生產(chǎn)日期、批號(hào)、計(jì)量等?？? 運(yùn)用于貨運(yùn)標(biāo)簽、攜帶式資料庫(kù)、連續(xù)性資料段、流通配送標(biāo)簽等。EAN128 的編碼說(shuō)明如表 22 所示。表 22 EAN128 的編碼說(shuō)明代號(hào)碼別 長(zhǎng)度 說(shuō)明A 應(yīng)用識(shí)別碼 18 00 代表其后資料內(nèi)容為運(yùn)送容器序號(hào)，為固定 18 位數(shù)字B 包裝性能指示碼 1 3 代表無(wú)定義的包裝指示碼C 前置碼與公司碼 7 9 代表 EAN 前置碼與公司碼D 自行編定序號(hào) 1 由公司指定序號(hào)E 檢查碼 4 檢查碼F 應(yīng)用識(shí)別碼 20 代表其后資料內(nèi)容為配送郵政碼應(yīng)用于僅有一郵政當(dāng)局G 配送郵政碼 代表配送郵政碼 條形碼閱讀器的選擇及應(yīng)用現(xiàn)在使用的一般條形碼閱讀器大多是為與電腦連接而設(shè)計(jì)的，其通訊方式與接口形式多種多樣。由于串行通訊已在 PLC 中成為一種最常用、最經(jīng)濟(jì)的通訊方式，因此在條形碼閱讀器與 PLC 構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中多選用串行通訊為接口的條形碼閱讀器。本文選用了一種普通手持式條形碼閱讀器和 OMRON C200Hα 系列 PLC為例進(jìn)行設(shè)計(jì)研究。比較 OMRON 為其配備的專用條形碼閱讀器，雖然采用專用條形碼閱讀器具有配備簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但缺乏系統(tǒng)靈活性和通用性，性價(jià)比較差。本文介紹的方法提高了 PLC 在進(jìn)行條形碼數(shù)據(jù)采集與識(shí)別方面的配置靈活性，而不必局限于專用條形碼閱讀器，適用于所有支持串口通訊的 PLC。條形碼閱讀器與 PLC 構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中條形碼閱讀器用來(lái)讀取條形碼信息，并通過(guò)通訊接口將數(shù)據(jù)上傳至 PLC，PLC 負(fù)責(zé)條形碼數(shù)據(jù)的接收、校驗(yàn)、識(shí)別、解釋，構(gòu)成了系統(tǒng)中基礎(chǔ)信息采集的一個(gè)單元。 通信設(shè)計(jì)串行通訊也稱為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(point to point)通訊，串行通訊的接口形式通常有三種。(V .24)接口，最大 通信距離 15m，只能連接單個(gè)設(shè)備。8 ()接口，最大通信距離 1200m， RS422 串行口只能接一個(gè)設(shè)備，RS485 串行口可連接多個(gè)設(shè)備。 TTY 接口。TTY 接口在目前已很少應(yīng)用?；趯?shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中 RS232C 接口最常用，本系統(tǒng)中選用 RS232C 作為串行通訊接口。系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)示意圖，如圖 23 所示。圖 23 系統(tǒng)硬件連接示意圖PLC 串行通訊處理模塊支持的串行通訊協(xié)議有多種，常見(jiàn)的有支持ASCII 驅(qū)動(dòng)、3964(R), RK512 協(xié)議，特殊的還支持第三方串行通訊協(xié)議，如 MODBUS RTU, Date Highway DFl 協(xié)議。在絕大多數(shù)的應(yīng)用中使用 ASCII驅(qū)動(dòng)，而 3964(R), RK512 協(xié)議在較早的一些 PLC 系統(tǒng)中有使用，現(xiàn)在則較少使用。ASCII 驅(qū)動(dòng)包含物理層(ISO 參考模型第一層)。條形碼閱讀器都支持ASCII 碼驅(qū)動(dòng)方式，通常 PLC 要連接的串行口設(shè)備需要知道該設(shè)備的報(bào)文格式，數(shù)據(jù)請(qǐng)求報(bào)文和數(shù)據(jù)報(bào)文，串行口設(shè)備在接收到數(shù)據(jù)請(qǐng)求報(bào)文后返回?cái)?shù)據(jù)報(bào)文，但這樣的設(shè)計(jì)應(yīng)用在 PLC 條形碼數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中不能做到靈活的條形碼數(shù)據(jù)采集，因?yàn)樾枰却?PLC 的數(shù)據(jù)請(qǐng)求報(bào)文。在 PLC 的串行通訊中通訊處理單元支持一種稱為“無(wú)協(xié)議通信模式”或“自由端口模式”的通訊方式。所謂“無(wú)協(xié)議通信模式”或“自由端口模式”是指 CPU 串行通訊口可由用戶程序控制。用戶可利用發(fā)送/接收中斷，發(fā)送/接收指令來(lái)控制通訊的操作，實(shí)現(xiàn)與打印機(jī)、條形碼閱讀器等設(shè)備的通訊。該方式下 PLC 數(shù)據(jù)接收緩存區(qū)處于激活狀態(tài)，隨時(shí)接收條形碼閱讀器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)報(bào)文，并在接收到新數(shù)據(jù)時(shí)寄存器接收標(biāo)記位產(chǎn)生一個(gè) PLC9 掃描周期長(zhǎng)度的接收完成脈沖信號(hào)，利用該脈沖調(diào)用編寫(xiě)的數(shù)據(jù)采集與識(shí)別程序即可實(shí)現(xiàn)條形碼數(shù)據(jù)的采集與識(shí)別。按照“無(wú)協(xié)議通信模式”將兩者 RS232C 接口相連，并分別進(jìn)行通訊協(xié)議的設(shè)置。PLC 的串行通訊口通常分為 CPU 模塊自帶串行通訊端口和專用串行通訊模塊，其功能上沒(méi)有區(qū)別，使用 CPU 自帶的串行通訊模塊最經(jīng)濟(jì)。各種系列 PLC 在串行通訊接口的定義上有一些區(qū)別，因此設(shè)計(jì)通訊接線時(shí)要首先了解選用 PLC 串行通訊接口的定義。條形碼閱讀器的 RS232C 接口形式為標(biāo)準(zhǔn)的 DB25 或 DB9 定義。本系統(tǒng)中根據(jù) OMRON PLC 對(duì)其 S232C 端口 9 芯的定義，其與條形碼閱讀器的接線形式如圖 24 所示。圖中 PLC 串行通訊接口為 型，條形碼閱讀器的串行通訊接口為 D25. Male 型。信號(hào)源 序號(hào)RXD 2 TXD 3 GND 7屏蔽保護(hù)序號(hào) 信號(hào)名2 TXD3 RXD4 RS5 CS9 GND屏蔽保護(hù)條形碼閱讀器 C200Ha圖 24 條形碼閱讀器與 PLC 串行通信口接線示意圖條形碼閱讀器中的通訊設(shè)置和幀結(jié)構(gòu)與 PLC 的設(shè)置相一致才能保證正常通訊。條形碼閱讀器的通訊設(shè)置通常是使用用戶手冊(cè)中的參數(shù)設(shè)置條形碼來(lái)完成，即通過(guò)閱讀其中的參數(shù)設(shè)置條形碼來(lái)設(shè)定各種通訊協(xié)議。常用的參數(shù)設(shè)置條形碼有條形碼類型、前置符(Preamble)、后置符((Postamble)、RS232C 通訊（包括：數(shù)據(jù)位、停止位、校驗(yàn)方式、波特率、終端符）。其中的前置符((Preamble)對(duì)應(yīng) PLC 通訊協(xié)議中定義的起始代碼，后置符(Postamble)對(duì)應(yīng)結(jié)束代碼。比照上述 PLC 中定義的通訊協(xié)議，可設(shè)置條形碼閱讀器中通訊協(xié)議為：條形碼類型 128 碼，前置符“S”，后置符“EN” , 8 位數(shù)據(jù)位，1 個(gè)10 停止位，偶校驗(yàn)，波特率 9600b/s，無(wú)終端符。3 PLC 的選型與設(shè)計(jì) PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì) PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則任何一種電器控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則：1. 最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求。設(shè)計(jì)前，應(yīng)深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，搜集資料，并與機(jī)械部分的設(shè)計(jì)人員和實(shí)際操作人員密切配合，共同擬定電器控制方案，協(xié)同解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題。2. 在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便。3. 保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。4. 考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇 PLC 容量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有余量。PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容：PLC 控制系統(tǒng)是由 PLC 與用戶輸入、輸出設(shè)備連接而成的。因此，PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容應(yīng)包括：1. 選擇用戶輸入設(shè)備(按鈕、操作開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、傳感器等)、輸出設(shè)備(繼電器、接觸器、信號(hào)燈等執(zhí)行元件)以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象(電動(dòng)機(jī)、電磁閥等)。這些設(shè)備屬于一般的電器元件，其選擇的方法在其他有關(guān)書(shū)籍中已有介紹。2. PLC 的選擇。PLC 是 PLC 控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇 PLC 對(duì)于11 保證整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著重要的作用。選擇 PLC 應(yīng)包括機(jī)型的選擇、容量的選擇、I/O 模塊的選擇、電源模塊的選擇等。3. 分配 I/O 點(diǎn)，繪制 I/O 連接圖。4. 設(shè)計(jì)控制程序。包括設(shè)計(jì)梯形圖、語(yǔ)句表(即程序清單)或控制系統(tǒng)流程圖?？刂瞥绦蚴强刂普麄€(gè)系統(tǒng)工作的條件，是保證系統(tǒng)工作正常、安全、可靠的關(guān)鍵。控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試、修改，直到滿足要求為止。5. 編制控制系統(tǒng)技術(shù)文件。包括說(shuō)明書(shū)、電氣圖及電器元件明細(xì)表等。傳統(tǒng)的電氣圖，一般包括電氣原理圖、電氣布置圖及電氣安裝圖。在 PLC控制系統(tǒng)中，這一部分圖可以統(tǒng)稱為“硬件圖”。它在傳統(tǒng)電器圖的基礎(chǔ)上增加了 PLC 部分，因此在電氣原理圖中應(yīng)增加 PLC 的 I/O 連接圖。此外，在 PLC 控制系統(tǒng)的電氣圖中還應(yīng)包括程序圖(梯形圖)。向用戶提供梯形圖，可便于用戶生產(chǎn)發(fā)展或工藝改進(jìn)時(shí)修改程序，并有利于用戶在維修時(shí)分折和排除故障。 PLC 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)PLC 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，這關(guān)系著 PLC 控制系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、安全性、穩(wěn)定性。 PLC 的選型在工程中主要根據(jù)工藝要求、控制對(duì)象、用戶需要等方面選擇合適的PLC，以獲得最佳的性能價(jià)格比。就一個(gè)控制系統(tǒng)而言，PLC 的選型原則和考慮因素如下：1. PLC 一般用于開(kāi)關(guān)量控制為主兼有模擬量控制的系統(tǒng)，尤其適合于動(dòng)作頻繁、邏輯關(guān)系復(fù)雜、程序多變的系統(tǒng)。應(yīng)用于這樣的系統(tǒng)，將會(huì)最大限度發(fā)揮技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。2. 是否與計(jì)算機(jī)連接，是否要求構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，以及對(duì)遠(yuǎn)程站的設(shè)置要求。是否需要中斷輸入、雙機(jī)設(shè)備、位置控制、高速計(jì)數(shù)器等特殊模塊和智能模塊。3. 開(kāi)關(guān)量 I/O 點(diǎn)數(shù)、模擬量 I/O 路數(shù)、電壓等級(jí)及輸出功率、內(nèi)存容量。I/O 點(diǎn)數(shù)直接關(guān)系到 PLC 輸入/輸出模塊的選擇，I/O 點(diǎn)數(shù)一般要考慮余量，特別是開(kāi)關(guān)量輸入更應(yīng)考慮多些余量；合適的電壓等級(jí)可提高 PLC12 的抗干擾能力。4. 其他考慮因素選擇 PLC 還要對(duì)其外型、結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)組成、設(shè)置條件、價(jià)格、技術(shù)服務(wù)、應(yīng)用業(yè)績(jī)等多項(xiàng)指標(biāo)綜合分析比較，然后才能確定理想的 PLC 產(chǎn)品。 輸入/輸出模塊的選擇模塊電源：在選擇交流 I/O 模塊時(shí)，宜采用隔離變壓器為其供電，這樣可防止外部電路故障沖擊模塊。電源線采用雙絞線，絞距 1~2CM。隔離變壓器的容量按 PLC 電源組件容量的 倍選擇。直流模塊的外接電源，其波紋值應(yīng)滿足模塊要求；若是模擬量直流模塊，尚需用穩(wěn)壓電源。電壓等級(jí)：在選擇電源模塊時(shí)，電壓等級(jí)是一個(gè)比較重要的參數(shù)，它要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與模塊之間的距離來(lái)選。當(dāng)外部線路較長(zhǎng)時(shí)，可選用 AC220V 模塊；當(dāng)外線短且控制相對(duì)集中時(shí)可選擇 DC24V 模塊。輸出電路：PLC 的模塊輸出方式一般有 3 種：晶體管輸出、繼電器輸出、雙向可控硅輸出。確定負(fù)載類型根據(jù) PLC 輸出端所帶的負(fù)載是直流型還是交流型，是大電流還是小電流，以及 PLC 輸出點(diǎn)動(dòng)作的頻率等，從而確定輸出端采用繼電器輸出，還是晶體管輸出，或晶閘管輸出。不同的負(fù)載選用不同的輸出方式，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行很重要。輸入電路：PLC 輸入電路電源一般應(yīng)采用 DC24V，這對(duì)系統(tǒng)供電安全和 PLC 安全至關(guān)重要，同時(shí)其帶負(fù)載(接近開(kāi)關(guān)等)時(shí)要注意容量，同時(shí)作好防短路措施(因?yàn)樵撾娫吹倪^(guò)載或短路都將影響 PLC 的運(yùn)行)，建議該電源的容量為輸入電路功率的兩倍，PLC 輸入電路電源支路加裝適當(dāng)熔絲，防止短路。 開(kāi)關(guān)量 I/O 點(diǎn)的節(jié)省相同控制作用且每個(gè)接點(diǎn)在編程中僅使用一次的若干個(gè)輸入接點(diǎn)，可在外部電路進(jìn)行串、并聯(lián)后作為一個(gè)輸入點(diǎn)處理，編程時(shí)用常開(kāi)編程接點(diǎn)。如某個(gè)設(shè)備的多個(gè)故障信號(hào)接點(diǎn)可在外部電路串聯(lián)后接在一個(gè)輸入點(diǎn)上，而不必占用多個(gè)輸入點(diǎn)。相同控制邏輯的輸出，如集中聯(lián)鎖控制系統(tǒng)發(fā)往13 各現(xiàn)場(chǎng)的啟動(dòng)預(yù)告信號(hào)，可只用一個(gè)輸出點(diǎn)，再用接線端子擴(kuò)展至各現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。 抗干擾措施由于產(chǎn)生干擾的因素是復(fù)雜而多樣的，因此采取的抗干擾措施要根據(jù)情況而定。PLC 供電電源一般為