基于以太网通信的多层共挤吹膜机组人机交互控制系统技术方案

本发明专利技术提供的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。

【技术实现步骤摘要】
基于以太网通信的多层共挤吹膜机组人机交互控制系统
本专利技术涉及作业机械领域，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。
技术介绍
目前，常用的几种通信协议有：串口、ModbusPlus、MPI、Profibus以及Modbus/TCP。其中，串口与ModbusPlus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ModbusRTU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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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。本专利技术提供的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。附图说明图1是本专利技术实施例提供的基于以太网通信的多层共挤吹膜机组人机交互控制系统的结构框图；图2是本专利技术实施例提供的基于以太网通信的多层共挤吹膜机组人机交互控制系统的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的多层共挤吹膜机组的五层共挤设备结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的基于以太网通信的多层共挤吹膜机组人机交互控制系统的结构示意图；图5是本专利技术实施例提供的报文格式图；图6是本专利技术实施例提供的正常响应操作示意图；图7是本专利技术实施例提供的异常响应操作示意图；图8是本专利技术实施例提供的基于以太网通信的多层共挤吹膜机组人机交互控制系统的控制流程图。具体实施方式下面通过具体的实施例进一步说明本专利技术，但是，应当理解为，这些实施例仅仅是用于更详细具体地说明之用，而不应理解为用于以任何形式限制本专利技术。本实施例中，各附图标记的含义如下：1、数据库；2、上位机；3、PLC控制系统；4、打印机；5、变频器组；6、多层共挤吹膜机组；7、继电器；8、加热圈；10、传感器；11、模拟量输入模块；12、挤出机；13、挤出机电机；14、牵引辊。结合图1，本实施例提供的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1，上位机2，PLC控制系统3，打印机4，变频器组5，多层共挤吹膜机组6，继电器7，加热圈8，传感器10，模拟量输入模块11；其中，PLC控制系统3通过以太网通信方式分别连接于上位机2和所述变频器组，且所述PLC控制系统3分别与所述继电器7和所述模拟量输入模块11通过电信号连接；上位机2分别连接于数据库1，打印机4；变频器组5连接于多层共挤吹膜机组6，且一台变频器对应多层共挤吹膜机组6中的一台电机；继电器7连接于加热圈8；模拟量输入模块11连接于传感器10。本专利技术实施例提供的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3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Modbus/TCP协议下的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。需要说明的是，现阶段吹膜机控制系统的通信方式，相对于完全采用工业以太网TCP/IP的通信方式通信速度仍不理想，特别是整个控制系本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，其特征在于，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，所述PLC控制系统通过以太网通信方式分别连接于所述上位机和所述变频器组，且所述PLC控制系统分别与所述继电器和所述模拟量输入模块通过电信号连接；所述上位机分别连接于所述数据库和所述打印机；所述变频器组连接于所述多层共挤吹膜机组，且一台变频器对应多层共挤吹膜机组中的一台电机；所述继电器连接于所述加热圈；所述模拟量输入模块连接于所述传感器。

【技术特征摘要】
1.一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，其特征在于，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，所述PLC控制系统通过以太网通信方式分别连接于所述上位机和所述变频器组，且所述PLC控制系统分别与所述继电器和所述模拟量输入模块通过电信号连接；所述上位机分别连接于所述数据库和所述打印机；所述变频器组连接于所述多层共挤吹膜机组，且一台变频器对应多层共挤吹膜机组中的一台电机；所述继电器连接于所述加热圈；所述模拟量输入模块连接于所述传感器。2.根据权利要求1所述的基于以太网通信的多层共挤吹膜机组人机交互控制系统，其特征在于，每台所述多层共挤吹膜机组包括5至8个挤出机。3.根据权利要求1所述的基于以太网通信的多层共挤吹膜机组人机交互控制系统，其特征在于，所述PLC控制系统为西门子S7-1200/1500系列PLC控制系统。4.根据权利要求1所述的基于以太网通信的多层共挤吹膜机组人机交互控制系统，其特征在于，所述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。5.根据权利要求1所述的基于以太网通信的多层共挤吹膜机组人机交互控制系统，其特征在于，所述上位机通过Modbus/TCP协议与所述PLC控制系统组成TCP/IP网络，以实现网络通信、数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王超，李帆帆，黄民钰，
申请(专利权)人：中南民族大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42