兰州西门子模块代理商交换机供应商

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1 引言

    可编程逻辑控制器（Programming Logic Controller, PLC）作为一台工业计算机，集数据的采集、处理、显示于一身，那么作为数据终端，数据的显示是必要的。虽然PLC本身有许多指示灯，可以观测到PLC的CPU单元、输入/单元及网络通信单元的运行工作状态，但无法显示PLC内部数据。计算机通过与PLC通信以及触摸屏都可以实现PLC显示，但价格昂贵，对一些小型不需要经常改动的系统来说是浪费。本文采用拨码开关和数码管来显示PLC内部数据，操作简单、廉，对实验教学和工程人员有参考。

（1）应用行业：机加工、过程控制等。

（2）使用产品：CJ1M（CPU22）， CS1W-ID211，CS1W-OD261

（3）应用的主要工艺点及要解决的主要问题：内部数据的动态显示

（4）应用方案简介：用高频率晶体管输出单元，结合高速定时器指令TIMH实现内部数据的动态显示。

2 动态数据显示

2.1 硬件系统设计

    LED数码管有7段显示灯，可以用来显示0～9间的10个数字。CJ1M系列PLC内部通道数据一般都是四位，如果用借用每个输出点来控制一个显示灯，那么一个数码管就需要7个输出点，这显然要占用大量的输出点，是不经济的。这里选用含有内置译码电路的数码管如CD4511，可以把8421码自动译成7段码。8421码或BCD码用4个接口加选通信号，就可以显示一个数据位。将四个8421输入线组合与某个输出通道的四位相连，每个选通信号的输入信号与通道中剩下的四位相对应连接，这样一个输出通道就能显示PLC四位（一个字）内部数据。具体接线图如图1所示。

    注意，这里的PLC输出模块应选用晶体管或者晶闸管输出单元，而不宜采用继电器输出单元。因为继电器输出单元为有触点开关，响应慢、速度低，不适用于高频率的通断，也不适用于动态数据显示[1]。故图1中采用OMRON公司CJ1W-OD261（64点）晶体管作为输出单元，其在本PLC机架上的IO地址分配为6.00～9.15，这里用0006通道作为内部数据的显示通道。6.00～6.03为CD4511的数据输入端A、B、C、D，其中A为位，D为位， 为高电平时锁存数据，四位数据的 端由PLC的6.04～6.07分别控制，4个数码管共占用8个输出点。

2.2 选通信号的生成

    由于4个数码管 的线皆由一个I/O口控制，因此，在每一瞬间，4位LED会显示相同的字符。要想每位显示不同的字符，就采用扫描方式轮流点亮各位LED，即在每一瞬间只使某一位显示字符。使每位分时显示该位应显示字符，根据人眼视觉特性，当LED所加信号频率大于50Hz时,人眼不能感觉其变化，所以每位显示的间隔不能过20ms，也就是说要在20ms之内分时的点亮所有LED，LED越多所分的时间越短，亮度就会不足；如果增加点亮时间，又会使扫描频率下降，有闪烁感容易造成人眼的彼劳，故常采用动态扫描方式[2]。这种扫描方式仅适用于LED不过10个时的场合，本例中只有4只LED数码管，故可以选用此方法。

    CJ1M系列PLC有丰富的定时指令，其定时器类型有1ms、10ms和100ms，这里选用TIMH指令[3]，定时器的设定值为#1，这样选通信号的周期为10ms。

2.3 同步化处理

    PLC采用循环周期扫描工作方式，指令的执行由上至下，有左至右，的结果将影响后面；个周期的结果影响下一周期。PLC逻辑设计同步化就是设法实现：用脉冲信号控制输出及内部状态的转换，有脉冲作用的周期，执行指令才有效果；而且在脉冲信号起作用的这周期中，指令的执行结果，不改变后面指令的执行条件[4]。同步化处理的方法很多，在图2中是通过合理安排指令的先后顺序来实现同步的。

    图2中，系统上电，高速定时器开始定时，10ms后，其常闭触点断开，即T0输出一个脉冲，宽度为一个扫描周期。个脉冲到了， 6.04置位，成为行的指令执行条件，但这时它的指令已经执行完毕，故在此脉冲作用期间，也不会有什么变化。依此类推，四个脉冲之后，6.07置位，6.06复位，成为工作寄存器W0.00输出的条件，五个脉冲到来，6.07复位，梯形图又回到初始状态，如此反复，分时实现四位数据的 端6.04～6.07轮流接通10ms。

1 引 言

    PLC是专为工业控制而设计的计算机，其体积小，具有高性和很强的抗干扰能力，因而在工业控制中得到了广泛的使用。随着工业的自动化程度的提高，对PLC的应用提出了高的要求：快的处理速度，高的性，控制与管理功能一体化。控制与管理一体化也就是将计算机信息处理技术，网络通信技术应用于PLC，使PLC用于下位分散控制，用计算机提供图形显示界面，同时对下位机进行监控。本文讨论的是上位计算机与欧姆龙CPM2A型PLC的通信与监控设计。

2  通信协议

2.1   CPM2A 的通信链接方式

    CPM2A有三种通信联系方式：上位链接系统、同位链接系统、ComPoBus通信系统。工厂自动化系统中常把三种系统复合起来一起使用来实现工厂自动化系统要求的多级功能。复合型PLC网络中，上位链接系统处于位，负责整个系统的监控优化。

    上位机与CMP2A的通信有两种方式：上位机命令与PLC通信命令。上位机命令方式上位机处于主动,命令由上位机发往PLC。采用上位机命令方式能方便的实现上位机对PLC的监控。上位机与CPM2A采用RS-232端口进行通信，串口接线如图1所示。 

2.2   CPM2A的上位通信协议

    CPM2A的数据是以帧的格式发送的，当通信命令小于一帧时，发送格式如图2所示。其中正文多122个字符。当命令块内容大于一帧时，由起始帧、中间帧、及结果帧组成。起始帧多131个字符，中间帧及结束帧多128个字符。起始帧由设备号、命令码、正文、 FCS、和分界符构成。中间帧有正文、FCS、分界符组成。结束帧由正文FCS、结束符组成。上位机每发送完一帧，在收到PLC发回的分界符后再发送下一帧。

    命令块中的校验码FCS是８位二进制数转换成的２位ASCⅡ字符。这８位数据是将一帧数据中校验码前的所有字符的ASCⅡ码位按连续异或的。转换成字符时，按照２位十六进制数转换成对应的数字字符。

    PLC接收到上位机发送的命令帧后，自动产生响应块，响应块的格式与图２格式类似，只是在命令码后面多了两位的响应码，响应码表示了上位机命令的出错信息。响应码00表示PLC正常完成上位机命令。

３PLC命令的编写

    在CPM2A的上位链接系统中，PLC接收指令并被动地给上位机返回响应块。所以作为下位机的PLC不需要编写通信程序。

    上位机与PLC的通信不能改变PLC的输入状态。为了通过上位机改变PLC的输出，在编写下位机的程序时就要利用PLC的工作位，通过上位机改变工作位的状态来改变PLC的输出，从而达到上位机对PLC输出的控制。

    如图3所示，在梯形图中加入了工作位3.00，4.00。系统正常工作时3.00，4.00置OFF，当需要实现上位机控制时，把3.00置ON，使PLC的输入端0.00失效，通过工作位4.00的通断来控制系统的输出。

PLC面板上的指示灯有问题应检查什么?

1.面板上POWER灯不亮?

主机、I/O扩充机座、I/O扩充模组、特殊模组之正面均有一个 "POWER"之LED指示灯，当主机通上电源时，LED之灯亮。若主机通上电源后，此指示灯不亮，此时，请将"24＋"端子之配线拔出，若指示灯正常亮起，表示FX2之DC负载过大，此种情况下，请不要使用 FX2 "24＋"端子之DC电源，请另行准备DC24V电源供应器。

若将"24＋"端子之配线拔出后，指示灯仍然不亮，有可能PLC内部保险丝己经烧断

 2.POWER灯呈闪烁状态?

若POWER灯呈闪烁状态，很有可能是"24＋"端子与"COM"端子短路，请将"24＋"端子之配线拔出，若是指示灯回复正常，那请检查您的线路。若指示灯依然闪烁，那很可能PLC内的POWER板己经出现故障.

 3."BATT.“V"LED灯亮

当这个红色LED灯亮时，表PLC内的锂电池的寿命快结束了(约剩一个月)，此时请尽快换新的锂电池，以免PLC内的程式(当使用RAM时) 自动消失。

若换新的锂电池之后，此LED灯仍然亮着，那很可能此部PLC的CPU 板己经故障.

4."PROG?E"LED灯闪烁

一般来说，当此红色LED灯闪时，大部份是程式回路不合理的情况较多，另一原因亦有可能是参数设定出错，或者是外来之杂讯干扰导致程序内容产生变化。若您是使用掌上型书写器(FX-20P-E)建议您检查 D8004，再依D8004的内容检查D8060～D8069，从D8060～D8069中可得到一个数据，此为侦错号码。

5."CPU?E"LED灯亮

当"CPU?E"LED灯亮时，有可能是以下几种原因所造成：

1.PLC内部有导电性的粉尘侵入

2.PLC的扫描时过100ms以上 (检查D8012即可知道长执行时间)

3.通电中，将RAM/EPROM/EEPROM记忆卡匣拔下。

4.PLC附近有杂讯干扰

若排除上述的问题，而"CPU?E"LED灯仍然亮着的话，此部PLC可能已经出现故障

一般各型PLC（以下以无锡华光电子工业有限公司生产的SR系列PLC，做为描述样板，其余各型PLC大同小异）均设计成长期不间断的工作制。但是，偶然有的地方也需要对动作进行修改，找到这个场所并修改它们是很重要的。修改发生在PLC以外的 
      动作需要许多时间。   

FX系列PLC是由三菱公司近年来推出的小型可编程控制器，以逐步替代三菱公司原F、F1、F2系列PLC产品。其中FX2是1991年推出的产品，FX0是在FX2之后推出的小型PLC，近几年来又连续推出了将众多功能凝集在小型机壳内的FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N、FX2NC等系列PLC，具有较高的性能价格比，应用广泛。它们采用整体式和模块式相结合的叠装式结构。

例如FX2N－32MT－D表示FX2N系列，32个I/O点基本单位，晶体管输出，使用直流电源，24V直流输出型。

电气自动化技术网介绍过的五层电梯的指层信号，平层信号都是依靠安装在井道中的位置传感器得到的。当楼层多时，此类信号的数量多，设备安装及维护都有一定的困难，同时这些信号又占用了很多PLC输入口。本节仍以五层电梯为例介绍高速计数器定位变频调速电梯。  

一、光电编码器与高速计数器 
1、光电编码器的工作原理 
光电编码器是一种新型的转速及定位控制用传感器，其工作故事可以用光电码盘说明。光电码盘是沿圆周开有均匀的孔或齿的圆盘，一组发光元件及光敏元件分置在盘的两边，当圆盘转动时，光时而通过孔或齿隙照到光敏元件上，时而被圆盘阻挡，这样光敏元件上就产生了脉冲串波形的电信号。将该信号放大、整形，就能用来测量转速及位移。光电编码器在旋转一周时可以产生数千以至上万的脉冲以满足的转速及定位要求(在选择编码器追求时，也要考虑控制器的接收频率！)。在电梯的应用中，对于编码器的分辨率要求并不高，轿厢运动1mm能产生数个脉冲就可以了。我们希望的是编码器在产生脉冲的同时能解决转向判断的问题，那么如今的编码器一般都是设有两套(或是三套---零位测量用)光电装置的，两套光电装置产生的脉冲的相位有一定的差别，就也就产生了方向信号，如A装置产生脉冲相位前于B相时为正转。反之，为反转。为了方便论述，我们选择轿厢运行1mm，编码器产生1个脉冲。 
2、PLC的高速计数器及高速计数指令(以三菱FX系列论述) 
高速计数器是PLC的编程软元件。相对普通计数器，高速计数器用于频率机内扫描频率的机外脉冲计数(建议认真了解一下PLC扫描周期的概念)。由于计数信号频率高，计数以中断方式，计数器的启动、复位、或计数方向的变化也多使用机外信号。PLC的高速计数器分为三种：1、单相单计数输入高速计数器，2、单相双计数输入高速计数器，3、双相双计数输入高速计数器。如单相单计数输入高速计数器C235是采集X0的输入信号。(PLC有其自己的规定，具体参照使用手册。) 
高速计数器有两种工作方式。种利用自身触点的动作为信号，高速计数器和普通32们增减计数器一样，在增计数到达设定值时，触点动作并保持，在做减计数达到设定值时(如触点已置位)触点复位。这种方式的缺点是控制受扫描周期的影响。高速计数器的二种工作方式为中断方式，这需使用高速计数器的指令。FX2N有三条是关于高速计数器的指令：1、高速计数器置位指令(HSCS)，2、高速计数器的复位指令(HSCR)，3、高速计数器区间比较指令(HSZ),此三条指令均为32位指令，均为中断方式执行。 
结合五层电梯的控制，选择FX2N-64MRPLC为控制器，选取双相双计数输入高速计数器C254作为轿厢的定位计数器。其A相脉冲输入端为X000，B相脉冲输入端为X0001，处复位端为X0002，外启动端为X0006。  

二、基于高速计数器的轿厢位置确定 
电梯运行时，高速计数器在光电编码器的驱动下完成计数工作，当轿厢上升时加计数，当轿厢下降时减计数，高速成计数器的当前值即是轿厢在井道中的准确位置，如楼层高度为5M，正常运行时计数范围为0---20000的数值，可设高速计数器设定值为30000或其他大于20000的数值，由于本程序并不打算利用当前值等于预置值事件，便可以设个永远不可能达到的数值。 
轿厢位置的确定有多重用处。其一是实现门厅及轿厢内楼层数字指示，二是用于运行定向，三是用于确定平层制动的时刻。在每层楼上下各安排200mm轿厢当前位置批示切换区间，当轿厢到达该区间时，将轿厢当前位置数据送到层楼当前值存储单元中保存，用来作为门厅及轿厢处楼层显示数据。 
为了电梯运行之初的调试及维修时修正机械原因及建筑原因带来的楼层计数器定位误差，可在程序中安排定位自学习程序。通过检修运行获得各层的准确数据