基于PLC 实现CAB 打印机打印标签的应用探究

王海涛，黄亚勤，王海令，刘同江

（1. 霍尼韦尔（中国）高科技有限公司， 重庆 401123； 2. 重庆工业职业技术学院， 重庆 401120；3. 福士汽车零部件（济南）有限公司， 济南 250000； 4. 重庆建筑科技职业学院， 重庆 401331）

伴随着信息自动化水平的不断提升，信息互通覆盖了各行业。现代工业产品的数据追溯显得尤为重要，已被推至其生命周期的最前端。为更好地实现数据追溯功能，条码或二维码标签的打印成为产品生产过程中的一个必备环节。标签打印正常与否，PLC 和打印机间的数据通信是否正常可靠是关键。本文通过列举两种控制系统，阐述其采用的西门子系列PLC 与CAB 工业打印机间的数据通信系统，探讨如何基于Profibus-DP 现场总线通信技术及先进的工业以太网通信方式，实现数据的稳定、快速通信。

1 Profibus-DP 系统结构

Profibus-DP 是目前国际通用的现场总线标准之一，具有不依赖生产厂家的开放式特点，各种自动化设备均可通过同样的接口与之交换信息，主要由Profibus-DP、Profibus-PA、Profibus-FMS 三部分组成。Profibus-DP 用于PLC 与现场分布式设备的通信，使用了OSI 7 层通信标准模型中的第1 层、第2 层和用户接口层，第3—7 层未使用，这种精简的结构确保了数据的高速传输。Profibus-DP 符合EIARS-485 标准，采用屏蔽双绞线电缆，其传输速率为6 kbit/s～12 Mbit/s。

1.1 Profibus-DP 系统硬件组成及组态

以西门子S7-400 PLC 等相关产品为例介绍现场总线系统的组成及硬件设置。S7-400 PLC 作为DP 网络结构中的主站，功能是在预定的信息周期内循环与从站交换信息、发送控制信息、读取从站的状态等[1]。作为从站的CAB 工业打印机支持DP 通信协议，通过专用DP 线缆将两者相连接。

系统选用西门子S7-400 CPU414-3DP 可编程控制器为主站，CAB Printer DP 通信卡为从站，装有STEP7 V5.5 软件的PC 机为编程装置，用于S7-400 CPU414-3DP 的硬件组态与编程。PC 机的 CP5611 接口通过 Profibus 电缆与 CPU414-3DP 的 MPI 口连接。MPI (Multipoint interface)是SIMATIC S7 多点通信的接口，是一种适用于少数站点间通信的网络，多用于连接上位机和PLC 间的近距离通信。本案例采用MPI 通信协议进行硬件组态数据及程序的下载。CPU414-3DP 的DP接口通过Profibus 电缆与CAB 打印机的DP 通信模板相连，用于S7-400 与CAB 打印机的通信。

为使S7-400 能识别从站，需安装支持CAB Printer DP 通信卡的GSD 文件。在STEP7 软件中Option 菜单选项下安装Install GSD File 后，将CAB 打印机选中并设定从站地址，这样CPU 就可将命令数据等发送至打印机处理。根据现场使用情况选择相应的PPO 类型（本文选择PPO4）。在STEP 7 软件中创建项目，建立Profibus-DP 网络,CAB 打印机在Profibus-DP GSD 文件夹内进行组态，并设定通信地址。最后，将已完成的硬件组态存盘编译下载至CPU。硬件组态如图1 所示。

图1 Profibus-DP 系统硬件组态

1.2 Profibus-DP 系统软件编程

一般而言，对于S7-400 和CAB 打印机，通过Profibus-DP 通信系统编写一个DB20 功能块[2]。在传输读写数据时调用该功能块，既有效避免了程序的繁杂性，又提高了程序的可读性。控制程序主要针对CAB 打印机写入开始打印的命令、读出CAB 打印机实际打印成功及取走标签的状态。CAB 打印机通信参数应用分为CAB 打印机接受PLC 的控制字及由CAB 打印机返回给PLC 的状态字两部分。

S7-400 和CAB 打印机之间DP 通信程序可通过STEP 7 编程软件在OB1 中调用功能块SFC14 和SFC15 来实现，程序段如图2 所示。

图2 S7-400 与CAB 打印机的DP 通信程序

CAB 打印机硬件组态时的PZD 起始地址为（564）10=（234）16，在功能块 SFC14 中 RECORD=P#DB20.DBX0.0 BYTE 12，即 PLC 可以将 CAB 打印机数据寄存器中存储数据读取至DB20.DBX0.0开始的6 个字12 个字节。而在功能块SFC15 中RECORD=P#DB20.DBX12.0 BYTE 12，即 PLC 可以将DB20.DBX12.0 开始的6 个字12 个字节内容写入CAB 打印机数据寄存器。

2 Ethernet 系统结构

以太网是当今局域网通用的通信协议标准之一，具有传播速率高、网络资源丰富、系统功能强、安装简单和使用维护方便等诸多优点，支持多种连接介质，包括同轴缆，3、4、5 类双绞线，以及光纤的连接。以太网在互联设备之间以10～100 Mbps 的速率传送信息包，支持最大距离为550 m的多模光纤、最大距离为70 km 的单模光纤和最大距离为100 m 的双绞线连接。

2.1 Ethernet 系统硬件组成及组态

以西门子S7-300 PLC 等相关产品为例，探讨Ethernet 系统的组成及硬件设置。S7-300 PLC通过CP343-1 模块设定IP 地址接入8 口交换机，CAB Printer 设定IP 地址后也接入8 口交换机，分别通过专用网线连接，PLC 和CAB 打印机接入同一网络，彼此间互通[3]。

系统选用西门子S7-300 CPU315-2DP 可编程控制器为主站，带有CP343-1 Ethernet 通信模块，CAB Printer Ethernet 通信卡为从站。装有STEP7 V5.5 软件的笔记本为编程装置，用于S7-300 CPU315-2DP 的硬件组态与编程。笔记本Ethernet 接口与连接CP343-1 的Ethernet 接口采用Ethernet 通信协议下载硬件组态数据及程序。

同样，为使S7-300 能识别CAB 打印机设备，还需安装支持CAB Printer Ethernet 通信卡的GSD 文件。在STEP7 软件Option 菜单下选项Install GSD File 安装GSD 文件后，创建项目，建立Ethernet 网络，选中CAB Printer Ethernet 通信卡并设定IP 地址，PLC 即可识别硬件并将命令数据等发送至打印机处理。最后，下载硬件组态存盘编译至PLC CPU。其硬件组态如图3 所示。

图3 Ethernet 系统硬件组态

2.2 Ethernet 系统软件编程

对S7-300 和CAB 打印机通过Ethernet 通信的系统一般编写一个DB1 功能块，在传输读写数据时可以调用该功能块。控制程序同样针对CAB打印机写入开始打印的命令，读出CAB 打印机实际打印成功及取走标签的状态。CAB 打印机通信参数应用也分为 CAB 打印机接受PLC 的控制字及由CAB 打印机返回给PLC 的状态字两部分。

S7-300 与CAB 打印机间Ethernet 通信可通过STEP 7 编程软件在OB1 中调用功能块FC5和FC6 实现。FC5 功能块可将PLC 命令及打印产品数据发送至CAB 打印机数据寄存器供CAB 打印机打印读取；FC6 功能块可将CAB 打印机打印标签状态等信息读取至PLC[4]。该通信程序段如图4 所示。

图4 S7-300 与CAB 打印机的Ethernet 通信程序

3 CAB 打印机硬件及软件设置

3.1 CAB 打印机硬件设置

CAB 打印机硬件支持Profibus-DP 通信及Ethernet 通信协议。当使用Profibus-DP 通信完成打印工作时，仅需将打印机Profibus-DP 通信激活并按照PLC 硬件组态设置为相同DP 地址即可。当使用Ethernet 通信完成打印工作时，也仅需将打印机Ethernet 通信激活并按照PLC 硬件组态设置为相同IP 地址即可，其IP 设定通过网页设置方式实现，输入CAB 打印机厂家提供的默认账号及密码后选择TCP/IP Configuration 选项[5]。

3.2 CAB 打印机软件编程

CAB 打印机自带程序存储CF 卡，程序主要编写其打印标签的格式、排列、字体、条码类型、打印时间等信息。具体打印产品信息内容需要从PLC 写入 CAB 打印机数据寄存器 SI1 后，CAB 打印机程序调用数据寄存器SI1 内容打印。CAB 打印机程序如下[6]：

4 结束语

通过对相应通信模式的组态及编程，实现了PLC 对CAB 打印机打印标签的自动控制功能。本文所涉及的Profibus-DP 通信及Ethernet 通信方式分别应用于某汽车配件制造企业门锁及座椅生产线控制系统。结果表明，采用Profibus-DP 通信及Ethernet 通信方式的标签打印网络控制系统，简化了控制环节，大大提高了数据传输的可靠性、可维护性和有效性。同时，对PLC 网络控制CAB打印机有了更深入的了解，为工业产品后期信息追溯奠定了基础。