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NC程序與PLC數據交換功能應用

2021-7-15 來源：成都天翔環境股份有限公司作者：安保鋼

西門子840D和840D s l系統中，NC和PLC有高速數據交換區。數據交換的內容可自由配置，能夠實現特定的功能，NC程序獲取PLC一側的機床傳感器狀態，使NC程序更加靈活地運行；也可以使用NC程序收集PLC所需的一些配置數據。數據交換區在NC一側是系統變量$A_DBB[]、$A_DBW[]、$A_DBD[]及$A_DBR[]，在PLC一側需通過FC21進行訪問。

1. NC與PLC數據傳輸原理

（1）高速數據交換區是一塊NC和PLC共享的內存區域，彼此進行寫入和讀取。

（2）高速數據交換區的訪問方式：NC使用系統變量$A_DBB[n]，$A_DBW[n]，$A_DBD[n]及$A_DBR[n]訪問高速數據交換區；PLC使用FC21訪問高速數據交換區。高速數據交換區的存儲單位是字節。

2. NC對高速數據交換區的訪問

默認情況下NC對高速數據交換區進行讀操作，向數據區寫數據需要使通道機床數據28150$MC_MM_NUM_VDIVAR_ELEMENTS配置可寫的數量。否則會出現報警，如圖1所示。

圖 1

（1）各系統變量： $ A _DBB[n]用來訪問1字節數據，包括BYTE、CHAR，n為字節地址$A_DBW[n]用來訪問2字節整數，n為字節地址，應為2的整數倍；$A_DBD[n]用來訪問4字節整數，n為字節地址，應為4的整數倍；$A_DBR[n]用來訪問浮點數，n為字節地址，應為4的整數倍。

高速數據交換區以字節地址訪問，以整數為例第一個整數$A_DBW[0]，第二個整數$A_DBW[2]。如果下標錯誤，例如$A_DBW[1]則報警，如圖2所示。

圖2

（2）$A_D B B [ n ] 、$A_DBW[n]和$A_DBD[n]的賦值數據格式：整數格式——例如$A_DBW[0]=1；$A_DBW[0]=-1。字符格式——例如$A_DBB[0]='a'。二進制格式—— 例如$ A _

DBB[0]='B10000010'。十六進制格式——例如$A_DBW[0]=＇H2E0F'。

（3）$A_DBR[n]的賦值數據格式：$A_DBR[n]應為浮點格式，例如$A_DBR[4]=123.456。

（4）數據類型轉換：NC程序在使用高速數據交換區時可進行數據類型轉換，例如：對$A_DBB[n]、$A_DBW[n]和$A_DBD[n]賦值浮點類型，系統不認為這是編程錯誤，而是轉換為整數后賦值。$A_DBB[0]=1.23，則結果是$A_DBB[0]=1。向浮點變量賦值整數也有相應過程。

如果對數據類型轉換沒有充分了解，則要盡量避免，否則與預期可能存在偏差。例如：$A_DBB[0]=-1，R10=$A_DBB[0]，結果是R10=255.0，而不是R10=-1。

（5）系統在賦值時對變量的取值范圍進行檢測，如果超出范圍則報警。例如：Byte變量取值范圍0到255，則$A_DBB[0]=256會引發報警，如圖3所示。

圖3

3. PLC對高速數據交換區的訪問

PLC使用FC21 T r a n s f e r訪問高速數據交換區。其中： E n a b l e —— 啟動傳送；Funct——WORD類型，等于3是讀取操作，等于4是寫入操作；S7Var——Any類型，指定PLC存儲地址；IVAR1——INT類型，指定高速數據交換區的訪問地址；IVAR2——INT 類型，指定信號量；Error——BOOL類型，等于1則程序出錯；ErrCode——出錯時存儲錯誤代碼。程序如下：

CALL＂Transfer＂

Enable :=TRUE

Funct :=B#16#3

S7Var :=P#L 0.0 INT 7

IVAR1 :=1000

IVAR2 :=1001

Error :=#error

ErrCode:=#errcode

A n y類型中分別指定起始地址、數據類型和重復次數。P#L0.0 INT 7解釋為起始地址L0.0，數據類型INT，重復次數7。IVAR1=1000高速數據交換區的訪問地址是$A_DBB[1000]。

上文程序從$A_DBB[1000]起始讀取7個整數，存儲到L0.0起始的7個INT即LW0到LW7。

4. 字節順序

NC和PLC的字節順序是不同的。NC字節順序：16位高8位在后，低8位在前；32位高16位在后，低16位在前。PLC字節順序與之相反。FC21運行時會根據數據類型轉換字節順序，使傳輸的數值保持正確。在編程時要注意這一點。例如：LW0存儲16進制數 270E，LB0存儲27，LB1存儲0E；傳送到$A_DBW[0]，則$A_DBB[0]存儲0E，$A_DBB[1]存儲27。

5. 信號量

信號量確保N C和P L C之間如有一方對一段地址連續訪問，則禁止另一方訪問這段地址。信號量在FC21的IVAR2 中指定，VAR2=1001即指定$A_DBB[1001]為信號量。

使用信號量時的讀寫過程：PLC——只有在信號量等于1時對數據區讀寫，讀寫完成后把信號量置0，由FC21執行。NC——只有在信號量等于0時對數據區讀寫，讀寫完成后把信號量置1 。使用同步動作執行。例如WHENEVER $A_DBB[1001]==1DO RDISABLE ，當信號量等于1時讀入禁止。

6. 從PLC向NC傳送BOOL信號

為了使BOOL信號傳送到NC，可把多個BOOL信號保存在字節變量中，然后向NC傳送這個字節變量。NC使用位指令檢測相應的位。

例如：PLC把某開關信號賦值給L0.3，然后通過FC21把LB0傳送給$A_DBB[0]。NC使用位指令檢測第三位，即（$A_DBB[0]B_AND'B00001000'），如果開關BOOL量等于1，（$A_DBB[0]B_AND 'B00001000'）不等于0；如果開關BOOL量等于0，（ $A_DBB[0] B_AND'B00001000'）等于0。

從PLC與NC傳送數組或結構：傳送數組在S7Var中把數組的起始地址、數據類型和數據長度指定即可。由于NC和PLC字節順序不同，對于結構則應對其內部各變量逐個按其類型傳送。PLC編程時結構和數組可直接賦值給ANY類型的參數，但變量類型為BYTE，有可能在字節順序上出錯。

7. NC向PLC任意傳送數據的試驗

NC向PLC傳送數據，首先NC把數據寫入數據交換區，然后PLC從數據交換區讀取數據。PLC要想取得數據首先要知道數據的起始位置、數據量，讀到哪里，這些信息必須在編寫PLC程序時在FC21參數S7Var和IVAR1指定。

使NC向PLC任意位置傳送數據的方法如下：首先NC把需要傳送的數據寫入數據交換區并寫入數據的起始位置，然后在數據交換區指定位置建立一個ANY結構指定PLC地址數據、類型和數量；PLC調用1個FC21讀取數據的起始位置和ANYA結構；PLC調用第2個FC21以第1個FC21讀取的起始位置和ANYA為參數讀取。

圖4所示為把所需傳送數據的地址存在1002，在交換區1004到1013處建立一個ANY結構，1000設為信號量。圖5所示為兩次調用FC21。圖6所示為臨時變量表，第1次調用的FC21 的P#L0.0 INT 7涵蓋了變量c t r、Departure和Destination。在第2次調用FC21時使用這些變量。