黄冈西门子PLC代理商

  介绍了在两种情况下大功率固体激光加工系统中监拉软件与PLC通讯的实现，并对两种方式进行了比较。一种是用VB6.0开发的监控软件与PLC串行通讯的实现，给出了具体的实例说明;一种是基于触摸屏开发的监控软件与PLC通讯的实现。

    在大功率固体激光器监控系统中，激光加工系统的控制PLC可以采集和存储激光加工系统的实时状态数据，监控软件通过定时查询这些数据来实现对激光器的监控功能。本文分别以OMRON PLC利用RS232接口与VB6.0开发的监控软件进行串行通信，以及台达PLC利用台达触摸屏组态软件实现的通讯为例，研究在不同情况下PLC和上层软件的通讯。

   
    1 基于VB的上位机与PLC的通讯

   
    监控功能主要体现在对加工系统实时数据及时准确的显示和记录它主要分为控制管理模块、数据通信模块、故障处理模块、数据处理模块和信息处理模块其中数据通信模块负责与PLC控制系统进行数据通信任务，将操作人员的操作指令转化为统一的数据格式通过串行通信端口发送给PLC控制系统〔数据通信模块同时负责读取PLC控制系统传来的数据，并调用数据处理模块对其进行处理。

 (1)初始化通讯端口

   
    在大功率固体激光加工系统中，监控系统采用OMRON可控制编程器CQM1H系列作为下位机，普通的PC机作为上位机。通讯端口是COM1口，通讯参数设定波特率为9600,偶校验,7个数据位，2个停止位。此参数必须与PLC端的设置相符，否则就无法进行通讯。具体程序如下:

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    (2)串行端口打开后，进行数据的发送

   
    数据发送的格式要标准，包括起始符、节点号、标题码、数据,FCS、结束符。如果发送的是一串数据，上位机和PLC要统一数据格式，以便于识别。计算好 FCS后，进行帧的发送即可。一个帧发送的大数据块为131个字符，如果多于13，个字符，在发送前须拆分成一个以上帧。当一组传送数据要分解时，第一帧和中间各帧的末端用分界符代替结束符的发送

 (3)PC机接收PLC传来数据

   
    由PLC发送数据，通过监控软件进行接收的程序与此相类似。此种通讯方式中数据传送时的处理相对简单，并克服了采用自定义数据格式时出现的数据丢失现象，能够正确无误地发送和接收数据。

   
    2 触摸屏软件与PLC的通讯

   
    工业级人机界面)可作为PLC的小型工作站，具备与PLC连线监控的功能，以及采用文字、数字或图形同步显示内部接点状态及资料的能力各触摸屏厂家都为用户提供了本厂触摸屏产品的组态软件，这些软件为用户提供了多种通用工具模块，用户不需要掌握太多的编程语言技术，就能很好地完成一个工程所需要的几乎所有功能。台达触摸屏软件就是其中的一种，它通过直观的图形和相对比较简单的巨集指令来编辑系统界面。巨集指令类似于PLC指令，PLC指令所能实现的基本功能，巨集指令也可以实现，而且编写方法相对简单。

   
    系统硬件采用台达系列PLC和触摸屏，软件包括组态环境和运行环境两个部分。组态环境用来设计和构造自已的应用系统;运行环境部分则按照组态环境中构造的组态工程，运行完成用户组态设计的目标和功能在计算机上开发出系统监控组态界面，设置通讯参数，在"选项"菜单中选择"模组参数设定"选项，这时会弹出一个窗口，在该窗口中进行通讯参数的设定(如图1所示)。参数设定好后，将编写好的组态工程利用USB端日从计算机中下载到触摸屏中即可进行使用。由图1可以看出，只要根据协议设定和PLC进行通讯的参数即可，简单易行，不需要进行专门的编程〕触摸屏软件中，指令的执行过程跟PLC一样，采取查询方式，不断地扫描。在进程中的某一线程，定时地查询串口的接收缓冲区，如果缓冲区中有数据就读取数据;若缓冲区中没有数据，该线程将继续执行在一般情况下，查询方式是一种直接的读串口方式，但由于必须不断地进行串口查询，因此会占用大量CPU的时问。

   
    3 结束语

   
    手丁编写工控软件的优点是灵活性高、针对性比较强，可以根据系统的需要进行相应模块的实现，软件的成本低但缺点是工作量比较大、花费时间比较长、可靠性差、通用性低，对于不同的应用对象都要重新设计程序，系统的部分改动就可能会导致软件的重新设计。台达触摸屏的软件属于小型组态软件，功能强、使用方便，小需要非常专业的编程技术，节省了时间和人力资源。但也存在功能有限、灵活性差、不能满足某些特殊要求的缺点因此在实际的应用中，要针对不同系统的特点和要求选择不同的开发方式，以求达到效果。

 随着光纤通信产业的复苏以及FTTX的发展，光分路器（Splitter）市场的春天也随之到来。

    目前光分路器主要有两种类型：一种是采用传统光无源器件制作技术（拉锥耦合方法）生产的熔融拉锥式光纤分路器；另一种是采用集成光学技术生产的平面光波导（PLC）分路器。PLC分路器是当今国内外研究的热点，具有很好的应用前景，然而PLC分路器的封装是制造PLC分路器中的难点。

    PLC分路器的封装是指将平面波导分路器上的各个导光通路（即波导通路）与光纤阵列中的光纤一一对准，然后用特定的胶（如环氧胶）将其粘合在一起的技术。其中PLC分路器与光纤阵列的对准度是该项技术的关键。PLC分路器的封装涉及到光纤阵列与光波导的六维紧密对准，难度较大。当采用人工操作时，其缺点是效率低，重复性差，人为因素多且难以实现规模化的生产等。

   PLC分路器的制作

    PLC分路器采用半导体工艺（光刻、腐蚀、显影等技术）制作。光波导阵列位于芯片的上表面，分路功能集成在芯片上，也就是在一只芯片上实现1、1等分路；然后，在芯片两端分别耦合输入端以及输出端的多通道光纤阵列并进行封装。其内部结构和实物照片分别如图1、2所示。

    与熔融拉锥式分路器相比，PLC分路器的优点有：（1）损耗对光波长不敏感，可以满足不同波长的传输需要。（2）分光均匀，可以将信号均匀分配给用户。（3）结构紧凑，体积小，可以直接安装在现有的各种交接箱内，不需留出很大的安装空间。（4）单只器件分路通道很多，可以达到32路以上。（5）多路成本低，分路数越多，成本优势越明显。

    同时，PLC分路器的主要缺点有：（1）器件制作工艺复杂，技术门槛较高，目前芯片被国外几家公司垄断，国内能够大批量封装生产的企业很少。（2）相对于熔融拉锥式分路器成本较高，特别在低通道分路器方面更处于劣势。

    PLC分路器封装技术

    PLC分路器的封装过程包括耦合对准和粘接等操作。PLC分路器芯片与光纤阵列的耦合对准有手工和自动两种，它们依赖的硬件主要有六维精密微调架、光源、功率计、显微观测系统等，而常用的是自动对准，它是通过光功率反馈形成闭环控制，因而对接精度和对接的耦合效率高。

    PLC分路器封装主要流程如下：

    （1）耦合对准的准备工作：先将波导清洗干净后小心地安装到波导架上；再将光纤清洗干净，一端安装在入射端的精密调整架上，另一端接上光源（先接6.328微米的红光光源，以便初步调试通光时观察所用）。

    （2）借助显微观测系统观察入射端光纤与波导的位置，并通过计算机指令手动调整光纤与波导的平行度和端面间隔。

    （3）打开激光光源，根据显微系统观测到的X轴和Y轴的图像，并借助波导输出端的光斑初步判断入射端光纤与波导的耦合对准情况，以实现光纤和波导对接时良好的通光效果。

    （4）当显微观测系统观察到波导输出端的光斑达到理想的效果后，移开显微观测系统。

  （5）将波导输出端光纤阵列（FA）的第一和第八通道清洗干净，并用吹气球吹干。再采用步骤(2)的方法将波导输出端与光纤阵列连接并初步调整到合适的位置。然后将其连接到双通道功率计的两个探测接口上。

    （6）将光纤阵列入射端6.328微米波长的光源切换为1.310/1.550微米的光源，启动光功率搜索程序自动调整波导输出端与光纤阵列的位置，使波导出射端接收到的光功率值大，且两个采样通道的光功率值应尽量相等（即自动调整输出端光纤阵列，使其与波导入射端实现的对准，从而提高整体的耦合效率）。

（7）当波导输出端光纤阵列的光功率值达到大且尽量相等后，再进行点胶工作。

    （8）重复步骤（6），再次寻找波导输出端光纤阵列接收到的光功率大值，以保证点胶后波导与光纤阵列的耦合对准，并将其固化，再进行后续操作，完成封装。

    在上面的耦合对准过程中，PLC分路器有8个通道且每个通道都要对准，由于波导芯片和光纤阵列（FA）的制造工艺保证了各个通道间的相对位置，所以只需把PLC分路器与FA的第一通道和第八通道同时对准，便可保证其他通道也实现了对准，这样可以减少封装的复杂程度。在上面的封装操作中重要、技术难度高的就是耦合对准操作，它包括初调和对准两个步骤。其中初调的目的是使波导能够良好的通光；对准的目的是完成光功率耦合点的定位，它是靠搜索光功率大值的程序来实现的。对接光波导需要6个自由度；3个平动（X、Y、Z）和3个转动（α、β、g），要使封装的波导器件性能良好，则对准的平动精度应控制在0.5微米以下，转动精度应高于0.05度。

    1×8分支PLC分路器的封装

    对1分支PLC分路器进行封装，封装的耦合对准过程采用上面介绍的封装工艺流程。对准封装后的结构如图3所示，封装的组件由PLC分路器芯片和光纤阵列组成。在PLC分路器芯片的连接部位，为了确保连接的机械强度和长期可靠性，对玻璃板整片用胶粘住。光纤阵列是用机械的方法在玻璃板上以250微米间距加工成V形沟槽，然后将光纤阵列固定在此。制作8芯光纤阵列的高累计间隔误差平均为0.48微米，度极高。在PLC分路器芯片与光纤阵列的连接以及各个部件的组装过程中，为了减少组装时间，采用紫外固化粘接剂。光纤连接界面是保持长期可靠的重点，应选用耐湿、耐剥离的氟化物环氧树脂与硅烷链材料组合的粘接剂。为了减少端面的反射，采用8°研磨技术。连接和组装好光纤阵列后的PLC分路器芯片被封装在金属（铝）管壳内。1分支的组件外形尺寸约为73。