西門子PS307電源模塊

西門子PS307電源模塊

前言

1）按I/O點(diǎn)數(shù)分類

 PLC所能接受的輸入信號(hào)個(gè)數(shù)和輸出信號(hào)個(gè)數(shù)分別稱為PLC的輸入點(diǎn)數(shù)和 輸出點(diǎn)數(shù)。其輸入、輸出點(diǎn)數(shù)的數(shù)目之和稱為PLC的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)，簡(jiǎn)稱I/O點(diǎn)數(shù)。I/O點(diǎn)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(diǎn)數(shù)較多時(shí)，則控制關(guān)系比較復(fù)雜，用戶要求的程序存儲(chǔ)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(diǎn)數(shù)的多少可將PLC分為以下三類。

 （1）小型機(jī)

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

 （2）中型機(jī)

 中型PLC的輸入、輸出總點(diǎn)數(shù)在256~2048點(diǎn)之間，用戶程序存儲(chǔ)器容量達(dá)到8K字左右。中型機(jī)適用于組成多機(jī)系統(tǒng)和大型控制系統(tǒng)。

 (3) 大型機(jī)

 大型PLC的輸入、輸出總點(diǎn)數(shù)載2084點(diǎn)以上，用戶程序存儲(chǔ)器容量達(dá)到16K字以上。大型機(jī)適用于組成分布式控制系統(tǒng)和整個(gè)工廠的集散控制網(wǎng)絡(luò)。

 上述劃分沒有一個(gè)十分嚴(yán)格的界限，隨著PLC技術(shù)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(shì)。

 2）按結(jié)構(gòu)形式分類

 按照PLC的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為整體式、模塊式兩大類。

 （1）整體式結(jié)構(gòu)

 把PLC的CPU、存儲(chǔ)器、輸入/輸出單元、電源等集成在一個(gè)基本單元中，其結(jié)構(gòu)經(jīng)湊，體積小，成本低，安裝方便?；締卧显O(shè)有擴(kuò)展端口，通過電纜與擴(kuò)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(jié)構(gòu)，S7-200系列屬整體式結(jié)構(gòu)。

 （2）模塊式結(jié)構(gòu)

 模塊式結(jié)構(gòu)的PLC由一些模塊單元構(gòu)成，這些標(biāo)準(zhǔn)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(shí)將這些模塊插在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架內(nèi)即可。各模塊功能是獨(dú)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(kuò)展。

 目前，中、大型PLC多采用模塊式結(jié)構(gòu)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(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。實(shí)現(xiàn)ＰＣ機(jī)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(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)畫面顯示、報(bào)表顯示、窗口技術(shù)等多種功能，為ＰＬＣ提供良好的人機(jī)界面。本文詳細(xì)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(shí)現(xiàn)了ＰＣ機(jī)與ＦＸ系列ＰＬＣ之間的串行通信。

２ ＰＣ機(jī)與ＰＬＣ實(shí)現(xiàn)通信的條件

帶異步通信適配器的ＰＣ機(jī)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(jī)互聯(lián)。還要求雙方采用的總線標(biāo)準(zhǔn)*，否則要通過“總線標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)都相同。

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

３  ＰＣ機(jī)及與ＦＸ系列ＰＬＣ的串行通訊

３．１ 硬件連接

ＰＣ機(jī)與ＦＸ系列ＰＬＣ不能直接連接，要經(jīng)過ＦＸ－２３２ＡＷ單元進(jìn)行ＲＳ２３２Ｃ／ＲＳ－４２２的變換，下圖表示了它們之間的連接關(guān)系：

３．２ ＦＸ系列ＰＬＣ的通信協(xié)議

在ＰＣ機(jī)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(yàn)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(gè)通信命令，它們是讀命令、寫命令、強(qiáng)制通命令、強(qiáng)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(shí)器；Ｃ—計(jì)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(gè)通信控制字符，如下表所示。

*當(dāng)ＰＬＣ對(duì)ＰＣ機(jī)發(fā)來的ＥＮＱ不理解時(shí)，用ＮＡＫ回答。

（４）報(bào)文格式

ＰＣ機(jī)向ＰＬＣ發(fā)送的報(bào)文格式如下：

其中ＳＴＸ為開始標(biāo)志：０２Ｈ；ＥＴＸ為結(jié)束標(biāo)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(jì)。由于每字節(jié)十六進(jìn)制數(shù)變?yōu)閮勺止?jié)ＡＳＣＩＩ代碼，故校驗(yàn)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(gè)。

ＰＬＣ向ＰＣ機(jī)發(fā)送的應(yīng)答報(bào)文格式如下：

*對(duì)讀命令的應(yīng)答報(bào)文數(shù)據(jù)段為要讀取的數(shù)據(jù)，一個(gè)數(shù)據(jù)占兩個(gè)字節(jié)，分上位下位：

對(duì)寫命令的應(yīng)答報(bào)文無數(shù)據(jù)段，而用ＡＣＫ及ＮＡＫ作為應(yīng)答內(nèi)容。

（５）傳輸過程

ＰＣ機(jī)與ＦＸ系列ＰＬＣ之間采用應(yīng)答方式通信，傳輸出錯(cuò)則組織重發(fā)。其傳輸過程如下：

ＰＬＣ根據(jù)ＰＣ機(jī)的命令，在每個(gè)循環(huán)掃描結(jié)束處的ＥＮＤ語(yǔ)句后組織自動(dòng)應(yīng)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(gè)簡(jiǎn)單的例子來說明編寫通信程序的要點(diǎn)。假設(shè)ＰＣ機(jī)要求從ＰＬＣ中讀入從Ｄ１２３開始的４個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)(Ｄ１２３，Ｄ１２４)，其傳輸應(yīng)答過程及報(bào)文如下（圖略可向作者索?。?/span>

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

０３Ｈ＝１７４Ｈ，溢出部分不計(jì)，故ＳＵＭＨ為'７'，ＳＵＭＬ為‘４’，相應(yīng)的ＡＳＣＩＩ碼為“３７Ｈ”，“３４Ｈ”。應(yīng)答報(bào)文中４個(gè)字節(jié)的十六進(jìn)制數(shù)，其相應(yīng)的ＡＳＣＩＩ碼為８?jìng)€(gè)字節(jié)，故應(yīng)答報(bào)文長(zhǎng)度為１２個(gè)字節(jié)。

根據(jù)ＰＣ機(jī)與ＦＸ系列ＰＬＣ的傳輸應(yīng)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?qū)崿F(xiàn)ＰＣ機(jī)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(qū)動(dòng)的方法從端口獲取數(shù)據(jù)。在這個(gè)例子中使用了輪詢方法。

PLC在RUN工作模式時(shí)，執(zhí)行一次圖1-5所示的掃描操作所需的時(shí)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(zhǎng)短、指令的種類和CPU執(zhí)行指令的速度有很大的關(guān)系。當(dāng)用戶程序較長(zhǎng)時(shí)，指令執(zhí)行時(shí)間在掃描周期中占相當(dāng)大的比例。有的編程軟件或編程器可以提供掃描周期韻當(dāng)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(chǔ)程序控制，其控制功能是通過存放在存儲(chǔ)器內(nèi)的程序來實(shí)現(xiàn)的，若要對(duì)控制功能作必要修改，只需改變控制程序即可，這就實(shí)現(xiàn)了控制的軟件化?？删幊炭刂破鞯膬?yōu)點(diǎn)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(shè)備配置可變。構(gòu)建一個(gè)PLC控制系統(tǒng)的重心就在于控制程序的編制，但外部設(shè)備的選用也將對(duì)程序的編制產(chǎn)生影響。因此在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合實(shí)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(yǔ)言，以松下電工FPO-C32型PLC為例，對(duì)PLC使用過程中易出現(xiàn)的幾個(gè)問題及解決方法進(jìn)行了分析。

    一、外部輸入設(shè)備的選用與PLC輸入繼電器的使用

    1. 外部輸入信號(hào)的采集

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

    在PLC內(nèi)部存儲(chǔ)器中有于輸入狀態(tài)存儲(chǔ)的輸入繼電器區(qū)，各輸入設(shè)備（開關(guān)、按鈕、行程開關(guān)或傳感器信號(hào)）的狀態(tài)經(jīng)由輸入接口電路存儲(chǔ)在該區(qū)域內(nèi)，每個(gè)輸入繼電器可存儲(chǔ)一個(gè)輸入設(shè)備狀態(tài)。PLC中使用的"繼電器"并非實(shí)體繼電器，而是"軟繼電器"，可提供無數(shù)個(gè)常開、常閉觸點(diǎn)用于編程。每個(gè)"軟繼電器"僅對(duì)應(yīng)PLC存儲(chǔ)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(diǎn)都動(dòng)作。輸入繼電器作為PLC接收外部主令信號(hào)的器件，通過接線與外部輸入設(shè)備相，其"線圈"狀態(tài)只能由外部輸入信號(hào)驅(qū)動(dòng)。輸入信號(hào)的采集工作示意圖如圖1。

    由于PLC在運(yùn)行程序判別觸點(diǎn)通斷狀態(tài)時(shí)，只取決于其內(nèi)存中輸入繼電器線圈的狀態(tài)，并不直接識(shí)別外部設(shè)備，因此編程時(shí)，外部設(shè)備的選用與程序中的觸點(diǎn)類型密切相關(guān)。這是一個(gè)在對(duì)照電氣控制原理圖進(jìn)行PLC編程時(shí)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?？刂?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(diǎn)串聯(lián)于控制線路。SBl為起動(dòng)按鈕，使用其常開觸點(diǎn)。若使用相同的設(shè)備（即停車SB0用常閉觸點(diǎn)，起動(dòng)SBl用常開觸點(diǎn)），利用PLC進(jìn)行該控制，則需編程梯形圖程序（圖3）：

在生產(chǎn)機(jī)械的自動(dòng)控制領(lǐng)域，PLC順序控制系統(tǒng)的應(yīng)用量大面廣。然而，工藝不同的生產(chǎn)機(jī)械要求設(shè)計(jì)不同的控制系統(tǒng)梯形圖。目前，不少電氣設(shè)計(jì)人員仍然采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法來設(shè)計(jì)PLC順序控制系統(tǒng)，不僅設(shè)計(jì)效率低，容易出差錯(cuò)，而且設(shè)計(jì)階段難以發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，需要多次調(diào)試、修改才符合設(shè)計(jì)要。本文提出的4種簡(jiǎn)易設(shè)計(jì)方法，能快速地一次設(shè)計(jì)成功PLC順序控制系統(tǒng)。