[发明专利]基于以太网通信的多层共挤吹膜机组人机交互控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及作业机械领域，尤其涉及一种基于以太网通信的多层共挤吹膜机组人机交互控制系统。

背景技术

目前，常用的几种通信协议有：串口、Modbus Plus、MPI、Profibus以及Modbus/TCP。其中，串口与Modbus Plus此二类协议通信速率太慢已不能满足高速工业通信网络的要求；MPI的通信速率为19.2K～12Mbit/s，但是受限于西门子PLC控制系统不同型号的通信速率限制，往往达不到最高速率，且MPI协议不是开源协议，不便进行通信与编程；Profibus协议与Modbus/TCP协议都是基于OSI的开源的七层网络协议模型，Profibus总线可用于完成PLC控制系统系统的CPU与驱动执行机构(例如，变频器)间的通讯，可以有效的减少接线，提高可靠性，但Profibus总线方式通信，最高通信速度也只能达到10Mbps，且由于温度控制系统与人机界面之间的通讯往往数据量大，各个站点分布在不同平台上，且电磁环境复杂，容易受到干扰；因此，目前工业以太网通信控制方案越来越倾向于采用Modbus/TCP通信方式，即采用基于工业以太网的Modbus/TCP总线方式组网与控制。

通过以太网进行数据传输，在使用远程维护功能时，也可以通过以太网进行程序更新。目前，多层共挤吹膜设备人机交互控制系统中的多个控制模块间的通信方式往往不一致，例如，PLC控制系统与变频器间大多采用传统的Modbus RTU方式，影响了系统间高速数据的通信；上位机与PLC控制系统的核心控制器间的通信，采用TCP/IP方式通信的管理软件多数为组态软件，无法专门针对多层共挤吹膜机组进行设计与优化。

综上，针对多层共挤吹膜机组设备，需要一套高速实时通信的人机交互控制系统，并支持后期的拓展与开发。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于以太网通信的多层共挤吹膜机组人机交互控制系统，针对电磁加热型多层共挤塑料薄膜吹塑设备，研制基于高速工业以太网通信的吹塑机组人机交互控制系统，保持与西门子1200/1500PLC控制系统的核心控制器实时高速通信，实现数据采集与交互，统一各主要控制器的通信协议为TCP/IP协议，整个平台全部基于开源的TCP/IP协议开发，后期可自主拓展功能，实现基于工业以太网的高性能控制平台的搭建。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于以太网通信的多层共挤吹膜机组人机交互控制系统，包括，数据库，上位机，PLC控制系统，打印机，变频器组，多层共挤吹膜机组，继电器，加热圈，传感器，模拟量输入模块；其中，

PLC控制系统通过以太网通信方式分别连接于上位机和变频器组，且PLC控制系统分别与继电器和模拟量输入模块通过电信号连接；上位机分别连接于数据库，打印机；变频器组连接于多层共挤吹膜机组，且一台变频器对应多层共挤吹膜机组中的一台电机；继电器连接于加热圈；模拟量输入模块连接于传感器。

进一步地，每台多层共挤吹膜机组包括5至8个挤出机。

进一步地，PLC控制系统为西门子S7-1200/1500系列PLC控制系统。

进一步地，以太网通信方式为基于Modbus/TCP协议的开放式以太网通信方式。

进一步地，上位机通过Modbus/TCP协议与PLC控制系统组成TCP/IP网络，以实现网络通信、数据交换、远程控制、文件传输。

进一步地，上位机采用MySQL对数据库进行管理。

进一步地，上位机通过解析PLC控制系统发送的报文协议，获取PLC控制系统的实时数据，并根据实时数据以及用户输入的交互数据对各多层共挤吹膜机组进行实时控制。

进一步地，上位机具体用于，

在接收到PLC控制系统的连接请求后，与PLC控制系统建立通信连接；

接收PLC控制系统发送的数据包，并将数据包放入缓存区；

根据数据包中的数据，以及根据用户输入的交互数据，将PLC控制系统的DB块的偏移地址作为依据，定义字节数组以接收多层共挤吹膜机组的相关信息；

调用相关函数将字节数组转换成实数，并将转换出的实数赋值给上位机界面中的控件进行显示；

在需要对多层共挤吹膜机组的数据进行记录时，将数据写入报表；

在需要将多层共挤吹膜机组的数据保存到数据库时，将数据写入数据库。

进一步地，多层共挤吹膜机组的相关信息包括，变频器的温度、挤出机的温度、模头的温度，挤出机电机的转速，牵引辊的转速。