西門子PS307電源模塊

西門子PS307電源模塊

前言

1）按I/O點數(shù)分類

 PLC所能接受的輸入信號個數(shù)和輸出信號個數(shù)分別稱為PLC的輸入點數(shù)和 輸出點數(shù)。其輸入、輸出點數(shù)的數(shù)目之和稱為PLC的輸入/輸出點數(shù)，簡稱I/O點數(shù)。I/O點數(shù)是選擇PLC的重要依據(jù)之一。

 一般而言，PLC控制系統(tǒng)處理的I/O點數(shù)較多時，則控制關系比較復雜，用戶要求的程序存儲器容量也較大，要求PLC指令及其他功能比較多。按PLC輸入、輸出點數(shù)的多少可將PLC分為以下三類。

 （1）小型機

 小型PLC輸入、輸出總點數(shù)一般在256點以下，用戶程序存儲器容量在4K字左右。小型PLC的功能一般以開關量控制為主，適合單機控制和小型控制系統(tǒng)。

 （2）中型機

 中型PLC的輸入、輸出總點數(shù)在256~2048點之間，用戶程序存儲器容量達到8K字左右。中型機適用于組成多機系統(tǒng)和大型控制系統(tǒng)。

 (3) 大型機

 大型PLC的輸入、輸出總點數(shù)載2084點以上，用戶程序存儲器容量達到16K字以上。大型機適用于組成分布式控制系統(tǒng)和整個工廠的集散控制網(wǎng)絡。

 上述劃分沒有一個十分嚴格的界限，隨著PLC技術的飛速發(fā)展，一些小型PLC也具備中型或大型PLC的功能，這也是PLC的發(fā)展趨勢。

 2）按結構形式分類

 按照PLC的結構特點可分為整體式、模塊式兩大類。

 （1）整體式結構

 把PLC的CPU、存儲器、輸入/輸出單元、電源等集成在一個基本單元中，其結構經(jīng)湊，體積小，成本低，安裝方便。基本單元上設有擴展端口，通過電纜與擴展單元相連，可配接特殊功能模塊。微型和小型PLC一般為整體式結構，S7-200系列屬整體式結構。

 （2）模塊式結構

 模塊式結構的PLC由一些模塊單元構成，這些標準模塊包括CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊和各種特殊功能模塊等，使用時將這些模塊插在標準機架內即可。各模塊功能是獨立的，外形尺寸是統(tǒng)一的。模塊式PLC的硬件組態(tài)方便靈活，裝配和維修方便，易于擴展。

 目前，中、大型PLC多采用模塊式結構形式，如西門子的S7-300和S7-400系列。

ＰＬＣ以的可靠性和方便的可編程性廣泛應用于工業(yè)控制領域。實現(xiàn)ＰＣ機與ＰＬＣ通信的目的是為了向用戶提供諸如工藝流程圖顯示、動態(tài)數(shù)據(jù)畫面顯示、報表顯示、窗口技術等多種功能，為ＰＬＣ提供良好的人機界面。本文詳細介紹了ＦＸ系列ＰＬＣ的通信協(xié)議，并在Ｗｉｎｄｏｗｓ環(huán)境下，使用ＶＢ６．０開發(fā)通信程序，實現(xiàn)了ＰＣ機與ＦＸ系列ＰＬＣ之間的串行通信。

２ ＰＣ機與ＰＬＣ實現(xiàn)通信的條件

帶異步通信適配器的ＰＣ機與ＰＬＣ只有滿足如下條件，才能互聯(lián)通信：

（１）帶有異步通信接口的ＰＬＣ才能與帶異步通信適配器的ＰＣ機互聯(lián)。還要求雙方采用的總線標準*，否則要通過“總線標準變換單元”變換之后才能互聯(lián)。

（２）雙方的初始化，使波特率、數(shù)據(jù)位數(shù)、停止位數(shù)、奇偶校驗都相同。

（３）要對ＰＬＣ的通信協(xié)議分析清楚，嚴格地按照協(xié)議的規(guī)定及幀格式編寫ＰＣ機的通信程序。ＰＬＣ中配有通信機制，一般不需用戶編程。

３  ＰＣ機及與ＦＸ系列ＰＬＣ的串行通訊

３．１ 硬件連接

ＰＣ機與ＦＸ系列ＰＬＣ不能直接連接，要經(jīng)過ＦＸ－２３２ＡＷ單元進行ＲＳ２３２Ｃ／ＲＳ－４２２的變換，下圖表示了它們之間的連接關系：

３．２ ＦＸ系列ＰＬＣ的通信協(xié)議

在ＰＣ機中必須依據(jù)互聯(lián)的ＰＬＣ的通信協(xié)議來編寫通信程序，因此先介紹ＦＸ系列ＰＬＣ的通信協(xié)議。

（１）數(shù)據(jù)格式

ＦＸ系列ＰＬＣ采用異步格式，由１位起始位、７位數(shù)據(jù)位、１位偶校驗位及１位停止位組成，波特率為９６００ｂｐｓ，字符為ＡＳＣＩＩ碼。格式如下：

（２）通信命令

ＦＸ系列ＰＬＣ有４個通信命令，它們是讀命令、寫命令、強制通命令、強制斷命令，如下表所示。表中Ｘ—輸入繼電器；Ｙ—輸出繼電器；Ｍ—輔助繼電器；Ｓ—狀態(tài)元件；Ｔ—定時器；Ｃ—計數(shù)器；Ｄ—數(shù)據(jù)寄存器。

（３）通信控制字符

ＦＸ系列ＰＬＣ采用面向字符的傳輸規(guī)程，用到５個通信控制字符，如下表所示。

*當ＰＬＣ對ＰＣ機發(fā)來的ＥＮＱ不理解時，用ＮＡＫ回答。

（４）報文格式

ＰＣ機向ＰＬＣ發(fā)送的報文格式如下：

其中ＳＴＸ為開始標志：０２Ｈ；ＥＴＸ為結束標志：０３Ｈ；ＣＭＤ為命令的ＡＳＣＩＩ碼；ＳＵＭＨ，ＳＵＭＬ為從ＣＭＤ到ＥＴＸ按字節(jié)求累加和，溢出不計。由于每字節(jié)十六進制數(shù)變?yōu)閮勺止?jié)ＡＳＣＩＩ代碼，故校驗和為ＳＵＭＨ與ＳＵＭＬ。

數(shù)據(jù)段格式與含義如下：

*寫命令的數(shù)據(jù)段有數(shù)據(jù)，讀命令的數(shù)據(jù)段則無數(shù)據(jù)。

讀／寫字節(jié)數(shù)為０１Ｈ～４０Ｈ（１～６４）個。

ＰＬＣ向ＰＣ機發(fā)送的應答報文格式如下：

*對讀命令的應答報文數(shù)據(jù)段為要讀取的數(shù)據(jù)，一個數(shù)據(jù)占兩個字節(jié)，分上位下位：

對寫命令的應答報文無數(shù)據(jù)段，而用ＡＣＫ及ＮＡＫ作為應答內容。

（５）傳輸過程

ＰＣ機與ＦＸ系列ＰＬＣ之間采用應答方式通信，傳輸出錯則組織重發(fā)。其傳輸過程如下：

ＰＬＣ根據(jù)ＰＣ機的命令，在每個循環(huán)掃描結束處的ＥＮＤ語句后組織自動應答，無需用戶在ＰＬＣ一方編寫程序。

４ 利用ＶＢ６．０編寫通信程序

下面以一個簡單的例子來說明編寫通信程序的要點。假設ＰＣ機要求從ＰＬＣ中讀入從Ｄ１２３開始的４個字節(jié)的數(shù)據(jù)(Ｄ１２３，Ｄ１２４)，其傳輸應答過程及報文如下（圖略可向作者索取）：

命令報文中１０Ｆ６Ｈ為Ｄ１２３的地址，０４Ｈ表示要讀入４個字節(jié)的數(shù)據(jù)。校驗和ＳＵＭ＝３０Ｈ＋３１Ｈ＋３０Ｈ＋４６Ｈ＋３６Ｈ＋３０Ｈ＋３４Ｈ＋

０３Ｈ＝１７４Ｈ，溢出部分不計，故ＳＵＭＨ為'７'，ＳＵＭＬ為‘４’，相應的ＡＳＣＩＩ碼為“３７Ｈ”，“３４Ｈ”。應答報文中４個字節(jié)的十六進制數(shù)，其相應的ＡＳＣＩＩ碼為８個字節(jié)，故應答報文長度為１２個字節(jié)。

根據(jù)ＰＣ機與ＦＸ系列ＰＬＣ的傳輸應答過程編制出如下所示的通信程序流程圖略。

利用ＶＢ的ＭＳＣｏｍｍ控件，按照流程圖可以編寫如下通信程序實現(xiàn)ＰＣ機與ＦＸ系列ＰＬＣ之間的串行通信以完成數(shù)據(jù)的讀取。ＭＳＣｏｍｍ控件可以采用輪詢或事件驅動的方法從端口獲取數(shù)據(jù)。在這個例子中使用了輪詢方法。

PLC在RUN工作模式時，執(zhí)行一次圖1-5所示的掃描操作所需的時間稱為掃描周期，其典型值約為1～l00ms。掃描周期與用戶程序的長短、指令的種類和CPU執(zhí)行指令的速度有很大的關系。當用戶程序較長時，指令執(zhí)行時間在掃描周期中占相當大的比例。有的編程軟件或編程器可以提供掃描周期韻當前值，有的還可以提供掃描周期的大值和小值。

 PLC的控制方式屬于存儲程序控制，其控制功能是通過存放在存儲器內的程序來實現(xiàn)的，若要對控制功能作必要修改，只需改變控制程序即可，這就實現(xiàn)了控制的軟件化?？删幊炭刂破鞯膬?yōu)點在于"可"字，從軟件來講，其控制程序可編輯、可修改；從硬件上講，其外部設備配置可變。構建一個PLC控制系統(tǒng)的重心就在于控制程序的編制，但外部設備的選用也將對程序的編制產(chǎn)生影響。因此在進行程序設計時應結合實際需要，硬、軟件綜合考慮。本文就硬、軟兩方面，選取梯形圖為編程語言，以松下電工FPO-C32型PLC為例，對PLC使用過程中易出現(xiàn)的幾個問題及解決方法進行了分析。

    一、外部輸入設備的選用與PLC輸入繼電器的使用

    1. 外部輸入信號的采集

    PLC的外部設備主要是指控制系統(tǒng)中的輸入輸出設備，其中輸人設備是對系統(tǒng)發(fā)出各種控制信號的主令電器，在編寫控制程序時必須注意外部輸入設備使用的是常開還是常閉觸點，并以此為基礎進行程序編制。否則易出現(xiàn)控制錯誤。

    在PLC內部存儲器中有于輸入狀態(tài)存儲的輸入繼電器區(qū)，各輸入設備（開關、按鈕、行程開關或傳感器信號）的狀態(tài)經(jīng)由輸入接口電路存儲在該區(qū)域內，每個輸入繼電器可存儲一個輸入設備狀態(tài)。PLC中使用的"繼電器"并非實體繼電器，而是"軟繼電器"，可提供無數(shù)個常開、常閉觸點用于編程。每個"軟繼電器"僅對應PLC存儲單元中的一位（bit），該位狀態(tài)為"1"，表示該"軟繼電器線圈"通電，則程序中所有該繼電器的觸點都動作。輸入繼電器作為PLC接收外部主令信號的器件，通過接線與外部輸入設備相，其"線圈"狀態(tài)只能由外部輸入信號驅動。輸入信號的采集工作示意圖如圖1。

    由于PLC在運行程序判別觸點通斷狀態(tài)時，只取決于其內存中輸入繼電器線圈的狀態(tài)，并不直接識別外部設備，因此編程時，外部設備的選用與程序中的觸點類型密切相關。這是一個在對照電氣控制原理圖進行PLC編程時易出現(xiàn)的問題。zui典型的例子是基本控制--"起保?？刂?中的停車控制。

圖2 "起保?？刂?電氣原理圖

    圖2為"起保停控制"電氣原理圖，在該系統(tǒng)中，按鈕SB0用于停車控制，因此使用其常閉觸點串聯(lián)于控制線路。SBl為起動按鈕，使用其常開觸點。若使用相同的設備（即停車SB0用常閉觸點，起動SBl用常開觸點），利用PLC進行該控制，則需編程梯形圖程序（圖3）：

在生產(chǎn)機械的自動控制領域，PLC順序控制系統(tǒng)的應用量大面廣。然而，工藝不同的生產(chǎn)機械要求設計不同的控制系統(tǒng)梯形圖。目前，不少電氣設計人員仍然采用經(jīng)驗設計法來設計PLC順序控制系統(tǒng)，不僅設計效率低，容易出差錯，而且設計階段難以發(fā)現(xiàn)錯誤，需要多次調試、修改才符合設計要。本文提出的4種簡易設計方法，能快速地一次設計成功PLC順序控制系統(tǒng)。