西门子模块6ES231-7PF22-0XA0原装代理

西门子模块6ES231-7PF22-0XA0原装代理

    
   　 捻线机是玻璃纤维生产线上的关键设备。捻线机的平稳运转以及适应生产工艺的多样化是生产线的必要条件，自动化控制是满足这些条件的必要**。因此控制系统是玻璃纤维捻线机关键技术的重要环节之一。传统的生产设备由于老化或者自动化程度较低，不能满足发展的需要，必须对其进行技术改造。
   
   　 用plc做控制系统核心，成本较低，稳定性很高，程序编写和调试比较方便。但plc在人机对话、故障判断、在线修改等方面有一些不便，需要对编程非常熟悉的专业人员进行操作。并且，要想直观地了解生产过程和监控信号的动态变化必须选择一个上位机来配合plc，才能组成较好的自动控制系统。因此，本系统采用触摸屏与plc 通信，共同组成生产过程的自动控制系统。
            
2  系统组成[1-2]
    
    　系统主要由触摸屏、可编程控制器plc、开关电源、步进电机驱动器、步进电机、变频器、三相异步电动机等构成。本控制系统主要利用程序控制钢领板运行的速度、方向、位移，达到控制成形的目的，替代传统捻线机机械成形。

 触摸屏作为人机界面可以进行工艺参数的设定、运行状态的监控等。可编程控制器是整个控制系统的核心。它将工艺参数存储并通过一定的控制算法控制变频器的运行状态以及步进电机的运行状态。开关电源为触摸屏、plc、步进电机（包括接近开关、按钮、中间继电器）等提供工作电源。步进电机驱动器将可编程控制器给定的控制信号转换和放大驱动步进电机工作。步进电机作为执行单元通过机械传动主要完成捻线机钢领板的升降动作。变频器通过可编程控制器控制运行状态，通过内部参数的设定，可以调整运行的频率，从而控制三相异步电动机的运行状态和工作频率。三相异步电动机作为执行单元通过机械传动主要完成锭子的传动和罗拉的传动。
            
3  eview触摸屏和plc通讯[3]
    
   　 设计采用eview mt5000全新一代的工业嵌入式触摸屏人机界面。在mt5000组态软件中定义串口类设备s7200plc,串口号为com1。设备定义结束后,定义i/o 实型变量和离散变量,分别与设备输入寄存器和输出寄存器连接，实现开关量的控制。

4  mt5000组态软件
    
   　 4.1 嵌入式人机界面的组态软件
   
  　  mt5000中用“工程”来表示组态软件组态生成的应用系统。创建一个新工程就是创建一个新的用户应用系统。建立工程的一般步骤为：构造数据库（定义变量），定义设备，设计图形界面，建立动画连接，运行和调试。但是，在进行设计的时候，它们不是独立的，而是交替进行的，需要综合考虑。首先，创建一个新工程，定义路径和名称，在设备选项中选定一个com口，进行plc连接。mt5000提供的设备连接向导对话框列出了工业生产常用的一些硬件设备（如plc、板卡、智能仪表、变频器等），并且已经根据这些常用设备各自的通信协议制作了相应的通信协议，使应用人员从繁琐的底层驱动程序中解脱出来。选择了西门子公司s7200系列plc后，选择通信方式，并给定设备名称和地址，还要设置采样时间和通信参数。然后，进行动画画面的设计和变量的定义。双击数据词典，定义和编写系统所有变量。变量可以设为只读、只写和读写模式。对于既要采集plc状态，又要实现对plc 的远程控制的变量设置为读写模式，而不需要向plc 发送命令的变量设置为只读，这样可以节省plc扫描时间，加快系统进程，提高plc效率。绘制图形画面时，双击画面选项，在弹出的绘图环境下绘制与捻线机相对应的监控画面。系统监控的设备较多，为更清楚明了地显示不同设备的各个参数，需要绘制多副画面，既方便显示，又方便现场操作员进行控制。主画面里利用showpicture(“画面名”)函数实现对其他画面的调用。绘制完流程画面后，将系统与要监控的参数和画面中的变量一一对应起来。这样hmi组态基本完成。
   
 　   4.2 组态画面设计及功能介绍
   
  　  在mt5000组态软件中编制系统的组态界面。根据本系统的特点及实际使用情况，界面设计由系统开机欢迎、上电提示、零点调整和查询（基本参数有六个：总程、动程、升速、降速、级升、滑行）、方式设置的修改和查询（成形方式、停车方式、回零方式）、数据的修改和查询（五个内部参数分别是：计长长度、罗拉直径、高度系数、手动速度、回零速度）等画面组成。

零点调整画面动态显示纱线的高度及长度。并动画显示纱线的成形过程。不同的纱型具有不同的动画显示过程。
   
  　  数据设置采用弹出数字小键盘的形式进行数据的设置和修改。
   
    　整个画面设计简单易懂，一目了然。使操作人员不需要专业知识，随着操作提示和帮助，**操作就可以完全独立地进行工作。
            
5  plc程序设计[4-5]
       为方便地增加或删减程序模块, 同时也便于针对不同程序模块进行完善, 程序设计采用模块化结构。

6  结束语
    
    　实际应用结果表明，玻璃纤维捻线机自动控制系统采用easyview触摸屏，简化了控制系统结构，大大提高了控制系统的实时监控性，有效的降低了生产成本；plc控制捻线机的运行和纱线的成形，达到了预期的控制效果，提高生产效率。该项应用促使玻璃纤维生产设备的自动化水平上一个台阶，对传统纺织工业生产设备升级换代起到积极推动作用。同时，自动化技术的使用，有利于企业实施综合自动化管理，使企业从粗放型向集约型转化。

电路功能与优势

电路是一种仅使用两个模拟器件的全功能、灵活、可编程的模拟输出解决方案，它满足可编程逻辑控制器(PLC)和分布式控制系统(DCS)应用的大部分要求。AD5660-1 是一款低功耗(2.8 mW @ 5 V)、轨到轨输出、16位nanoDAC， AD5750-1是一款工业用电流/电压输出驱动器，二者相结合可提供所有典型的电流和电压输出范围、16位分辨率且无失码、0.05%的线性度以及小于0.1%的输出误差。该电路还具有一些支持工业应用的重要特性，如片内输出故障、用于防止分组错误(PEC)的CRC校验以及灵活的上电选项等，非常适合构建鲁棒的工业控制系统。在大批量生产中，它*外部精密电阻或校准程序就能保持一致的性能，因而是PLC或DCS模块的理想选择。

电路描述

AD5750/AD5750-1是单通道、、精密电压/电流输出驱动器，设计用于满足工业过程控制应用的需要。电压输出范围可以针对PLC和DCS应用的标准输出范围进行编程：0 V至5 V、0 V至10 V、-5 V至+5 V和-10 V至+10 V。针对标准范围，还提供了20%的**范围设置，由此便可得到下列选项：0 V至6 V、0 V至12 V、-6 V至+6 V和-12 V至+12 V。

电流输出通过单独的引脚提供，可以编程为以下范围：4 mA至20 mA、0 mA至20 mA、-20 mA至+20 mA、0 mA至24 mA和-24 mA至+24 mA。单极性范围具有2%的**范围设置。由于AD5750/AD5750-1的电流输出既可以是源电流，也可以是吸电流，因此它能与广泛的传感器或执行器接口。如果需要，可以将电压和电流输出引脚连在一起，以便将终端系统配置为单通道输出。

AD5660-1是一款单通道、、低功耗、轨到轨电压缓冲输出nanoDAC，片内集成一个1.25V、5 ppm/°C基准电压源。AD5660-1内置一个上电复位电路，确保DAC输出上电至0 V并保持该电平，直到执行一次有效的写操作为止。

AD5660-1 DAC与AD5750-1驱动器之间的接口简单，*外部器件。AD5660-1的输出电压范围是0 V到2.5 V，与AD5750-1的输入范围匹配。此外，AD5660-1的基准输出电压为1.25 V，与AD5750-1的基准输入要求完全匹配。

用于PLC和DCS应用的器件所需的ESD保护和过压保护一般远**形式上的推荐要求。AD5750-1的各引脚内置ESD保护二极管，可以防止3 kV瞬变损害器件（人体模型）。但是，工业控制环境可能会使I/O电路遭受高得多的瞬变。bbbb-CN0203-SDPZ电路板内置外部30 V/600 W瞬变电压抑制器(TVS)、50 mA/30 V自恢复保险丝(PolySwitch)和肖特基功率二极管，以提供更高电压的ESD保护、50 mA过流保护和30 V过压保护。图1的原理示意图未显示可选的外部保护电路，但可以在CN0203设计支持包的详细原理图（bbbb-CN0203-SDPZ-SCH pdf文件）中找到：www./CN0203-DesignSupport

本电路必须构建在具有较大面积接地层的多层电路板上。为实现较佳性能，必须采用适当的布局、接地和去耦技术（请参考教程MT-031——“实现数据转换器的接地并解开AGND和DGND的谜团”" 以及 教程MT-101——“去耦技术”）。

测量

对于PLC、DCS和其它过程控制系统，积分非线性(INL)、微分非线性(DNL)和输出误差是较重要的性能指标。AD5750-1具有非常灵活并且可配置的输出范围，可以满足应用需要。该电路的INL、DNL和输出误差测量。测量条件为25°C、电压输出模式并且使用内部电流检测电阻。AD5750-1范围设置为0 V至5 V。

测试结果是在25°C下使用bbbb-CN0203-SDPZ电路板，采用Agilent E3631A直流电源供电，利用Agilent 34401A数字万用表测得的。

注意，客户需要调整输出范围0 mA至20.4 mA和0 mA至24.5 mA，以便与0 mA至20 mA和0 mA至24 mA范围完全匹配。0 mA至+24.5 mA范围下的0.24% FSR输出误差包括增益误差，增益误差由客户通过校准。

AD5620（12位）和 AD5640 （14位）与 AD5660 引脚兼容，适合不需要16位分辨率的应用。

AD5623R （12位）、 AD5643R （14位）和 AD5663R （16位）是双通道nanoDAC器件， AD5624R （12位）AD5644R （14位）和 AD5664R （16位）是四通道nanoDAC器件，均适合多通道应用。

AD5750 驱动器与AD5750-1引脚兼容，采用4.096 V基准电压源时，可以接受0 V至4.096 V的输入范围。AD5751是单极性模拟输出驱动器，使用50 V AVDD电源时，可以提供40 V输出。

电路评估与测试

设备要求（可以用同等设备代替）

·系统演示平台(bbbb-SDP-CB1Z)

·CN-0203电路评估板(bbbb-CN0203-SDPZ)

·CN-0203评估软件

·用于控制外部测试测量设备的软件（CD中未包括）

·Agilent 34401A 6.5数字万用表

·Agilent E3631A 0 V-6 V/5 A、±25 V/1 A三路输出直流电源

·带USB接口的PC（bbbbbbs? 2000或bbbbbbs XP）

·National Instruments GPIB转USB-B接口和电缆

开始使用

将CN-0203评估软件放进PC的光盘驱动器，加载评估软件。打开“我的电脑”，找到包含评估软件的驱动器，打开Readme文件。按照Readme文件中的说明安装和使用评估软件。

设置

bbbb-CN0203-SDPZ电路板上的120引脚连接器连接到bbbb-SDP-CB1Z (SDP)评估板上标有“CON A”或“CON B”的连接器。应使用尼龙五金配件，通过120引脚连接器两端的孔牢牢固定这两片板。将直流输出电源成功设置为+15 V、-15 V和+6 V输出后，关闭电源。

在断电情况下，将一个+15 V电源连接到标有“+15 V”的CN1引脚，将一个-15 V电源连接到标有“-15 V”的CN1引脚，将“GND”连接到标有“GND”的CN1引脚。以同样方式将+6 V连接到CN2。接通电源，然后将SDP板附带的USB电缆连接到PC上的USB端口。注意：接通bbbb-CN0203-SDPZ的直流电源之前，请勿将该USB电缆连接到SDP板上的微型USB连接器。

测试

设置好测试设备后，将标有“VOUT”的CN3引脚或标有“IOUT”的CN4引脚连接到Agilent 34401A的输入端。根据输入信号类型（电流或电压），确保Agilent 34401A板上的电缆连接正确。测试INL、DNL和总误差需要相当长的时间，因为AD5660-1 16位DAC的所有电平都需要由34401A设置并测量。

利用CD中提供的软件，可以通过PC设置DAC代码。需要使用自动测试程序来逐步测试各个代码并分析数据。CD中未提供此程序，必须由客户根据测试设置所用特定万用表的要求予以实现。
利用National Instruments GPIB转USB-B接口和电缆，34401A万用表的GPIB输出与PC上的另一个USB端口接口。这样，万用表读数就能与载入PC中Excel电子表格的各代码对应。然后根据业界标准定义分析这些数据，以获得INL、DNL和总误差。

 介绍dsPIc数字信号控制器以厦ISD4002语音芯片的功能特点；特别介绍dsPIC的SPl库函数的功能及使用，并给出一种简单的语音录放电路。具有、易使用等特点，有较高的实用价值。

1 dsPlC系列的简单介绍
    dsPIC系列是Microchip公司推出的新型16位高性能数字信号控制器。它结合了单片机的控制优点及数字信号处理器(DSP)的高速运算特性，为嵌入式系统提供了单一芯片解决方案。它继承了PlC单片机系列的哈佛总线结构和精简指令集(RISC)技术，以及寻址方式简单、运行速度快、功耗低、驱动能力强等优点，同时集成了主板级的DSP功能，能够提供强大的数字信号处理能力；此外，还提供了如UART、CAN、SPI等丰富的外围接口，可以方便地与其他设备进行通信互联。本文介绍使用dsPIC数字信号控制器的SPI接口与ISD语音芯片进行通信控制，使用的芯片型号为dsPIc30F6014。

2 ISD系列语音录放芯片
    ISD系列语音芯片是美国ISD公司推出的产品。该系列芯片采用多电平直接模拟存储(Chip Corder)**技术，声音不需要A/D转换和压缩，每个采样直接存储在片内的闪烁存储器中，避免了A/D转换的误差；能够真实、自然地还原语音、音乐及效果声；避免了一般固体录音电路量化和压缩造成的量化噪声和金属声。ISD4000系列采用CM0s技术，内含晶体振荡器、防混叠滤波器、平滑滤波器、自动静噪、音频功率放大器及高密度多电平闪烁存储阵列等，只需要很少的外围器件即可构成一个完整的语音录放系统。它的操作命令通过串行通信接口(SPI)或Microwire送入；采样频率可为4.O Hz、5.3 Hz、6.4 Hz、8.O Hz，频率越低，录放时间越长，但音质会有所下降；片内信息存于闪烁存储器中，可在断电情况下保存(典型值)，反复录音10万次；器件工作电压3 v，工作电流25～30 mA，音质好，适用于移动电话及其他便携式电子产品。本设计使用的芯片型号为ISD4002，单片录放时间为120 s。

3 SPI接口介绍
    SPI是由美国摩托罗拉公司推出的一种同步串行传输规范，常作为单片机外设芯片串行扩展接口。SPI有4个引脚：SS(从器件选择线)、SDO(串行数据输出线)、SDI(串行数据输入线)和SCK(同步串行时钟线)。SPI可以用全双工通信方式同时发送和接收8(16)位数据，过程如下：主机启动发送过程，送出时钟脉冲信号，主移位寄存器的数据通过SDO移入到从移位寄存器，同时从移位寄存器中的数据通过SDI移人到主移位寄存器中。8(16)个时钟脉冲过后，时钟停顿，主移位寄存器中的8(16)位数据全部移人到从移位寄存器中，随即又被自动装入从接收缓冲器中，从机接收缓冲器满标志位(BF)和中断标志位(SSPIF)置“1”。同理，从移位寄存器中的8位数据全部移入到主寄存器中，随即又被自动装入到主接收缓冲器中．主接收缓冲器满标志位(BF)和中断标志位(SSPIF)置“1”。主CPU检测到主接收缓冲器的满标志位或者中断标志位置1后，就可以读取接收缓冲器中的数据。同样，从CPU检测到从接收缓冲器满标志位或中断标志位置1后，就可以读取接收缓冲器中的数据，这样就完成了一次相互通信过程。这里设置dsPIC30F6014为主控制器，ISD4002为从器件，通过SPI口完成通信控制的过程。

4 dsPIC的SPI函数库
    dsPIC30F6014提供了2个SPI接口模块，每个接口模块包括三个特殊功能寄存器和四个引脚。SPIxBUF是数据缓冲寄存器。需要注意的是，接收缓冲SPIxRBF和发送缓冲SPIxTBF共享同一个地址，即它们都是地址映射到SPIxBUF的。也就是说，当对接收或发送缓冲寄存器操作时，都只能对SPIxBUF进行操作，而不能直接对SPIxRBF或SPIxTBF进行操作。SPIxCON是控制寄存器，用来对sPI模块的操作模式等进行配置；SPIxSTAT是状态寄存器，用来标示SPI模块所处的状态。

  通过对控制寄存器的配置，可以将SPI模块设置为8位或16位模式、主模式或从模式、帧同步等多种操作模式，还可以对时钟边沿、时钟分频倍数等进行配置。这里使用了以dsPIC为主，ISD为从的主从模式。Microchip提供的外围接口库可以方便地完成这些配置工作。

    dsPIC Lange Tools Libraries是MictoChip公司提供给开发者的一套工具库，其中主要含3个子库．DSP库，提供常用的DSP函数；外围接口库，提供对dsPIC系列所有外围接口的驱动函数，包括SPI接口；标准C及数学函数库，可在Microchip的网站下载(www．microchip． com)。我们使用其中的外围接口库中的SPI库函数即可。SPI库中主要包括以下几个函数：
    ①configIntSPIx SPI中断配置函数。该函数可以对sPI接口的中断使能位以及中断**级进行配置，返回值为空。
    ②CloseSPlx关闭SPI接口。
    ③DataRdySPlx SPl接口数据就绪。该函数用来判断SPI接收缓冲区中是否有数据等待读出。若返回值为1，表示缓冲区中数据已经就绪，等待读出；若返回值为0，则标示缓冲区为空。
    ④ReadSPIx读SPI接口缓冲区。
    ⑤WriteSPIx向SPI接口发送缓冲区写数据。
    ⑥OpenSPIx打开SPI接口。该函数包含2个参数：configl和config2。configl中包含对SPI接口操作模式的配置信息，将写入控制寄存器；config2中包含SPI的状态信息，将写入状态寄存器。该函数在打开SPI接口的同时完成对其的配置。
    ⑦puasSPIx函数将一个字符串数据写入到发送缓冲区中。
    ⑧getsSPIx函数将从接收缓冲区读人*长度的字符串数据，并转存到*的空间。

    除了这8个函数以外，该库还提供了相应的宏指令完成同样的功能，可以在程序中方便地使用。
 

5 lSD4002
    ISD4002工作于SPI串行接口。SPI协议是一个同步串行协议，协议定微控制器的SPI移位寄存器在SCLK的下降沿动作。对ISD4002而言，在时钟上升沿锁存MOSI引脚数据．存下降沿将数据送至MISO引脚．协议具体内容如下：
    ①所有串行开始于SS下降沿；
    ②SS在传输期间必须保持为低电平，在两条指令之间保持为高电平；
    ③数据在时钟上升沿移入，在下降沿移出；
    ④SS变低，输入指令和地址之后，ISD才会开始录放动作；
    ⑤指令格式是10位地址码加6位控制码；
    ⑥ISD的任何操作(含快进)如果遇到EOM或OVF则产生一个中断，该中断状态在下一个SPI周期开始时被；
    ⑦使用读指令会使中断状态为移出ISD的MISO引脚时，控制及地址数据也同步从MOSI移入；
    ⑧所有操作在运行位(RUN)置1时开始，置0时结束；
    ⑨所有指令都在SS上升沿开始执行。

对于ISD4002，器件延时TPUD(8kHz采样时，约为25 ms)后才能开始操作；因此，用户发完上电指令后，必须等待TPUD.才能发出一条操作指令。下面是典型的操作。

    从00处发音，应遵循如下时序：
    发POWERUP命令；
    等待TPUD(上电延时)；
    发地址值为00的SFTY命令；
    发Y命令。
    器件会从00开始放音，当出现EOM时，立即中断，停止放音。
    如果从00处录音，则按以下时序；
    发POWER UP命令；
    等待TPUD(上电延时)；
    发POWER UP命令
    等待2倍TPUD；
    发地址值为00的SETREC命令；
    发REC命令。
    器件便从00开始，一直到出现OVF(存储器末尾)时，录音停止。

6 电路设计
    本电路采用dsPICC30F6014数字信号控制器，通过3个按键开关控制ISD4002录放音芯片的动作。S1、S2、S3分别接到控制器外部中断INTl、INT2、INT3上。当按下S1时，开始录音，再次按下S1时停止录音。如此反复即可实现多段录音。同理，按下S2时开始放音，再次按下S2是停止放音。如此反复顺序播放多段录音。按下S3关机。

(1)硬件电路设计
    整个电路由语音录放电路、话筒输入电路、按键开关电路及LCD显示电路构成。由于本设计输出直接驱动普通耳机，经实验不需外部功放电路，直接利用ISD4002内部功放输出即可。ISD4002作为从机，其SPI接口的MOSI接控制器的SDO；MISO接控制器的SDI；SCLK接SCK；SS接控制器的SS即可。LCD用于人机交互的界面显示。

(2)软件设计
    程序包括主程序以及几个子程序。主程序中，在完成初始化的工作之后，进入一个while循环，等待响应按键触发的中断，若有按键按下，则进入相应的中断服务程序。在按键S1的中断服务程序中，设置一个标志变量，Sl每按下一次，标志变量取反，用来控制录音及停止录音。同理，S2的中断服务程序中也设置一个标志变量，控制开始放音及停止放音。S3的中断服务程序中则发送Power-Down指令关机。程序清单中给出了主程序以及中断服务程序，另外包括LCD驱动程序以及dsPIC的SPI函数库等。

7 总 结
    该电路易于实现，功能简单实用，可扩展性较好；输出声音清晰、自然。如要增加录音时间，可选用ISD4000系列的其他芯片，程序基本相同。另外，在设计过程中有以下几点事项需要注意：
    ①在SPI的中，不同芯片所定义的传输顺序可能不同，因此要注意是先传高位还是先传低位。ISD4002要求先传高位数据，如果与主芯片所定义的顺序相反，则只要把指令码反过来传即可。
    ②由于ISD4002要求在时钟前半个周期把数据放在传输线上，因此，在使用dsPIC的SPI函数库时需要注意SPI初始化。在本设计中，使用的配置为SPl—CKE—ON&CLK_P0L_ACTIVE_HIGH。
    以上两点可能会帮助解决一些常见问题。