西门子模块6ES7341-1AH02-0AE0安装调试

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PLC控制系统设计概要简述

（3）模拟量i/o。模拟量i/o接口一般用来感知传感器产生的信号。这些接口可用于测量流量、温度和压力，并可用于控制电压或电流输出设备。其典型量程为-10～+10v、0～+11v、4～20ma或10～50ma。一些制造厂家在plc上设计有特殊模拟接口，因而可以接收低电平信号，如rtd、热电偶等。这类接口模块可用于接收同一模块上不同类型的热电偶或rtd混号。

（4）特殊功能i/o。在选择一台plc时，用户可能会面临一些特殊类型且不能用标准i/o实现的i/o限定，如定位、快速输入、频率等。此时应考虑供销厂商是否提供特殊的有助于大限度减小控制作用的模块。有些特殊接口模块自身能处理一部分现场数据，从而使cpu从耗时的任务中解脱出来。

（5）智能式i/o。大型plc的生产厂家相继推出了解决典型工艺过程的智能式的i/o模块，例如pid控制模块等。这些智能模块本身带有处理器，可对输入或输出信号作预先规定的处理，并将处理结果送入cpu或直接输出，这样可以提高plc的处理速度并节省存储器的容量。

2.3存储器类型及容量选择

plc系统所使用的存储器由rom和ram组成，存储容量则随机器的大小变化，较大存储能力：一般小型机较大存储能力低于6kb，中型机的较大存储能力可达64kb，大型机的较大存储能力可上兆字节。使用时可根据程序及数据的存储需要来选用合适的机型，必要时也可专门进行存储器的扩充设计。

plc的存储器容量选择要受到内存利用率、开关量的i/o点数、模拟量的i/o点数和用户的编程水平这四个因素的影响。存储容量计算的**种方法是：根据编程使用的节点数精确计算存储器的实际使用容量。*二种为估算法，用户可根据控制规模和应用目的来估算，总存储字数=（开关量输入点+开关量输出点）×10+模拟量点数×150，然后按计算存储器字数的25%考虑裕量。为了使用方便，一般应留有25%～30%的裕量。获取存储容量的较佳方法是生成程序，即用了多少字，知道每条指令所用的字数，用户便可以确定准确的存储容量。

2.4编程器和电源模块选择

在系统的实现过程中，plc的编程问题是非常重要的。用户应当对所选择plc产品的软件功能及编程器有所了解。小型控制系统一般选用价格便宜的简易编程器，如果系统较大或多台plc共用，可以选用功能强，编程方便的图形编程器。如果有个人计算机，可以选用能在个人计算机上运行的编程软件包。同时，为了防止因干扰、锂电池电压下降等原因破坏ram中的用户程序，可以选用eeprom模块作为外部设备。

对于结构为模块式的plc，电源模块和额定电流必须大于或等于主机、i/o模块、**模块等总的消耗电流之和。当使用**机架时，从主机架电源模块到较远一个扩展机架的线路压降必须小于0.25v。

2.5程序设计和总装统调

在确定控制对象的控制任务、选择好plc的机型后，就可以进行控制系统的流程设计，画出流程图，进一步说明各信息流之间的关系，然后具体安排i/o的配置，并对i/o进行地址编号。i/o地址编号确定后，再画出plc端子和现场信号联络图表，进行系统设计即可将硬件设计和程序编写二项工作平行进行，编写程序的过程就是软件设计过程。

用户编写的程序在总装统调前需要进行模拟调试。用装在plc上的模拟开关模拟输入信号的状态，用输出点的指示灯模拟被控对象，检查程序无误后便把plc接到系统里，进行总装统调，如果统调达不到指标要求则可对硬件和软件作调整，全部调试结束后，一般将程序固化在有长久记忆功能的eprom盒中长期保存。

PLC控制系统设计概要简述

3plc的抗干扰措施

由于plc是专为工业环境而设计的控制装置，应该具有很强的抗干扰功能，但是如果环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈或安装使用不当都不能保证系统的正常运行，干扰会造成plc误动作或使plc内部数据丢失，甚至使系统失控，所以在系统设计时，应采取硬件措施再配合软件措施，以提高plc的可靠性和抗干扰能力。

3.1硬件措施

（1） 屏蔽：对电源变压器、cpu、编程器等主要部件，采用导电、导磁良好的材料进行屏蔽，以防外界干扰。

（2） 滤波：对供电系统及输入线路采用多种形式的滤波，以或抑制高频干扰，也削弱了各种模块之间的相互影响。

（3）电源调整与保护：对cpu这个核心部件所需的+5v电源，采用多级滤波，并用集成电压调整器进行调整，以适应交流电网的波动和过电压、欠电压的影响。

（4） 隔离：在cpu与i/o电路间，采用光电隔离措施，有效隔离i/o间的电联系，减少故障误动作。

（5）采用模块式结构：这种结构有助于在故障情况下短时修复。因为一旦查处某一模块出现故障，就能迅速更换，使系统回复正常工作，也有助于加快查找故障原因。

3.2软件措施

故障检测：plc本身有很完善的自诊断功能，但在工程实践中，plc的i/o元件如限位开关、电磁阀、接触器等的故障率远远**plc的本身故障率，这些元件出现故障后，plc一般不会察觉出来，不会立即停机，这会导致多个故障相继发生，严重时会造成人身设备事故，停机后查找故障也要花费大量时间［4］。为方便检测故障可用梯形图程序实现，这里介绍一种逻辑组合判断法：系统正常运行时，plc的输入和输出信号之间存在着确定的关系，因此根据输出信号的状态与控制过程间的逻辑关系来判断设备运行是否正常。

信息保护和恢复：当偶发性故障条件出现时，不破坏plc内部的信息，一旦故障条件消失，就可以恢复正常继续原来的工作。所以，plc在检测故障条件时，立即把现状态存入存储器，软件配合对存储器进行封闭，禁止对存储器的任何操作，以防存储器信息被冲掉，一旦检测到外界环境正常后，便可恢复到故障发生前的状态，继续原来的程序工作。

设置警戒时钟wdt：机械设备的动作时间一般是不变的，可以以这些时间为参考，当plc发出控制信号，相应的执行机械动作，同时启动一个定时器，定时器的设定值比正常情况下机械设备的动作时间长20%，若时间到，plc还没有收到执行机构动作结束信号，则启动报警。

提高输入信号的可靠性：由于电磁干扰、噪声、模拟信号误差等因素的影响，会引起输入信号的错误，引起程序判断失误，造成事故，例如按纽的抖动、继电器触点的瞬间跳动都会引起系统误动作，可以采用软件延时去抖。对于模拟信号误差的影响可采取对模拟信号连续采样三次，采样间隔根据a/d转换时间和该信号的变化频率而定，三个数据先后存放在不同的数据寄存器中，经比较后取中间值或平均值作为当前输入值。

在硬件和软件方面采取各种措施后，大大提高。

4 结束语

随着各种技术的发展，plc的种类日益繁多，功能也逐渐增强，在产品规模上向大小两个发展。在实际工作中还要根据实际情况对plc的选用做出适当调整，以便满足期望的工业控制系统。

BASIC语言在PLC控制系统中的应用

1 引言

basic语言是微机系统中广泛应用的一种高级编程语言，它的指令接近思维逻辑的表达，与自然语言有相通之处，易学易懂，同时它包涵丰富的算法函数，能十分方便地进行各种数据处理，因而深受广大编程爱好者喜爱。plc是计算机科学在工业控制领域内的一个重要分支，它一般采用梯形图、语句表作为其编程语言，由于梯形图形似电气原理图，直观易懂，易为电气工程师所接受，为plc的推广应用起到了较大的推动作用。plc从诞生至今，几十年来，应用领域不断扩大，现在，通讯问题已成为plc应用中的一个重要课题之一。

本文以ge fanuc plc系列pcm智能通讯模块在某泵站控制系统中的应用为例进行探讨，介绍了basic语言在解决plc与现场仪表或其它外部智能设备之间数据通讯问题时能起到的作用，为广大**提供又一种串行通讯解决方案。

2 系统简述

本系统采用ge fanuc 90-30系列plc model351，一块智能通讯模块cmm311，一块可编程智能通讯模块pcm311，及开关量输入、输出模块，模拟量输入模块若干。

通讯模块cmm311有两个通讯口，分别负责与上位机组态软件及现场digital触摸屏进行通讯。

可编程通讯模块pcm311为通讯协处理机，内有固化的megabasic语言解释程序，能执行通过外部编程终端存储进来的basic程序。该模块有两个通讯端口，一个端口为编程口，ge公司logicmaster编程软件包中有**于pcm模块编程的软件，用它可通过该编程口登录pcm模块，将计算机中文本形式的basic代码文件存入模块的存储器中;另一个端口为**外部通讯口，在basic程序中可打开此端口与外部智能设备进行通讯。在特殊时候，编程口也可被basic程序打开，作与外部设备通讯用，但这样使用在调试时稍有不便。

系统布置要求叙述如下：

plc cpu负责开关量、模拟量的采集、运算，实施直接的控制功能;通讯模块cmm311通过两个通讯口分别连接上位机及触摸屏，实现人机界面与plc的数据通讯;pcm模块的com2与westinghouse（西屋仪表）mint ii网络转换器相连，负责通过mint ii网络转换器与现场三个种类的12台westinghouse仪表通讯，采集电流、电压、功率等各种物理量的实时数据，同时，com1在调试完毕后用来与现场一台三菱fx2n plc通讯，实现从ge plc系统到fx2n系统的数据通路，方案图如图1所示。

2.1 minit ii转换器通讯协议简介

在这个方案中，minit ii与下位设备的硬件连接为双绞线，minit ii及下位各设备都并入双绞线组成的westinghouse incom网络，在该网络中各通讯主体使用二进制通讯方式，数据帧均由33位二进制数构成，minit ii充当主站（master）角色，对下位各设备发起通讯，进行轮询。

1 引言

basic语言是微机系统中广泛应用的一种高级编程语言，它的指令接近思维逻辑的表达，与自然语言有相通之处，易学易懂，同时它包涵丰富的算法函数，能十分方便地进行各种数据处理，因而深受广大编程爱好者喜爱。plc是计算机科学在工业控制领域内的一个重要分支，它一般采用梯形图、语句表作为其编程语言，由于梯形图形似电气原理图，直观易懂，易为电气工程师所接受，为plc的推广应用起到了较大的推动作用。plc从诞生至今，几十年来，应用领域不断扩大，现在，通讯问题已成为plc应用中的一个重要课题之一。

本文以ge fanucplc系列pcm智能通讯模块在某泵站控制系统中的应用为例进行探讨，介绍了basic语言在解决plc与现场仪表或其它外部智能设备之间数据通讯问题时能起到的作用，为广大**提供又一种串行通讯解决方案。

2 系统简述

本系统采用ge fanuc 90-30系列plc model351，一块智能通讯模块cmm311，一块可编程智能通讯模块pcm311，及开关量输入、输出模块，模拟量输入模块若干。

通讯模块cmm311有两个通讯口，分别负责与上位机组态软件及现场digital触摸屏进行通讯。

可编程通讯模块pcm311为通讯协处理机，内有固化的megabasic语言解释程序，能执行通过外部编程终端存储进来的basic程序。该模块有两个通讯端口，一个端口为编程口，ge公司logicmaster编程软件包中有**于pcm模块编程的软件，用它可通过该编程口登录pcm模块，将计算机中文本形式的basic代码文件存入模块的存储器中;另一个端口为**外部通讯口，在basic程序中可打开此端口与外部智能设备进行通讯。在特殊时候，编程口也可被basic程序打开，作与外部设备通讯用，但这样使用在调试时稍有不便。

系统布置要求叙述如下：

plc cpu负责开关量、模拟量的采集、运算，实施直接的控制功能;通讯模块cmm311通过两个通讯口分别连接上位机及触摸屏，实现人机界面与plc的数据通讯;pcm模块的com2与westinghouse（西屋仪表）mint ii网络转换器相连，负责通过mint ii网络转换器与现场三个种类的12台westinghouse仪表通讯，采集电流、电压、功率等各种物理量的实时数据，同时，com1在调试完毕后用来与现场一台三菱fx2n plc通讯，实现从ge plc系统到fx2n系统的数据通路，方案图如图1所示。

2.1 minit ii转换器通讯协议简介

在这个方案中，minit ii与下位设备的硬件连接为双绞线，minit ii及下位各设备都并入双绞线组成的westinghouse incom网络，在该网络中各通讯主体使用二进制通讯方式，数据帧均由33位二进制数构成，minit ii充当主站（master）角色，对下位各设备发起通讯，进行轮询。

pcm311模块与minit ii转换器进行的是ascii码通讯方式，而minit ii转换器与下位dt3000、mp3000、iq200各系列设备的通讯方式为二进制码通讯，实际上minit ii所起到的作用是将pcm模块发出的ascii码指令帧转译为二进制码指令帧，当然，在通讯过程中，我们只需关心ascii码通讯帧的格式，minit ii会自动将其转为二进制格式后发到incom网络中去。

minit ii模块的25针rs232串行口接收的ascii码帧由10个ascii码字符组成，分为控制指令帧、数据指令帧两类，大致形式如下：

控制指令：

（stx）（c/d）（inst）（comm）（scomm）（address）（sumcheck）

数据指令：

（stx）（c/d）（data）（sumcheck）

stx：*2号ascii码，占一位

c/d：控制指令时为1，数据指令时为0，占一位

inst、comm、scomm：由这三个数字*需要返回的参数，各占一位

address：*指令的发送对象，是一个三位数的十六制数，占三位

sumcheck：和校验码，占二位

data：返回的数据信息，占六位

minit ii串行通讯参数在其面板上通过开关来选定。

2.2 fx2n plc通讯协议简介

fx2n是三菱品牌plc在小系统控制应用中使用较多的一种经济型plc，外部设备通过232bd、485bd等插件或485adp等模块可与其建立ascii码串行通讯，读取plc内部寄存器的值。其协议格式如下：

（1） 读寄存器

*外设：（enq）（站号）（pc号）（命令字符）（等待时间）（头元件）（元件数）（和校验）

*plc：（stx）（站号）（pc号）（返回数据）（etx）（和校验）

*外设：（ack）（站号）（pc号）

（2） 写寄存器

*外设：（enq）（站号）（pc号）（命令字符）（等待时间）（头元件）（元件数）（写出数据）（和校验）

*plc：（stx）（站号）（pc号）

*enq、stx、ack、etx：为相应的ascii码

*站号：plc的站地址，为两位十六进制数（00-0fh），由plc的d8121寄存器*

*pc号：用于a系列melsecnet网络中的plc，对fx2n均为ffh

*命令字符：分为位读（br）、位写（bw）、字读（wr）、字写（ww）

*等待时间：以10ms为单位，以十六进制数表示，占一个字符（0-f）

*头元件：为要读、写的开始元件号，如m0001、d0000等。

*元件数：为要读、写的元件个数。

*返回数据、写出数据：为从plc返回的寄存器值或要写到plc的数据值

由于fx2n与中央控制柜距离较远，故本系统中采用fx2n与485bd插件，pcm311模块经232/485转换器与485bd相连，转换器与485bd之间采用两对双绞线相连，全双工方式通讯，plc串行通讯参数在d8120中设定。

2.3 megabasic的语法简介

（1） 串口操作：pcm模块共有二个串口，它们均可在megabasic程序中被打开，与外部进行通讯，以下为常用的串口操作函数。

*串口的打开：open ，

如open #8，com1

*串口的关闭：close

如close #8

*串口通讯参数的设定：ioctl ，

（2） ioctl_bbbbbb格式为：

baud（波特率），parity（校验），databits（数据位），stopbits（停止位），flowctl（流控制方式），physical（物理协议如232/485/422），duplexmode（通讯模式，半双工/全双工）如ioctl #8，19200，n，8，1，n，232

（3） 从串口读取数据：inchr$（，，，，）

如restr=inchr$（ch%，10，，0，timeout%）

（4） 向串口发送数据：print，

如print #8，hello world

（5） megabasic程序对plc寄存器的访问：

对于pcm模块所在的plc系统中的寄存器如%i，%q，%r，%m等，basic程序中并不可直接引用，而需通过使用特定的功能指令来访问它们。

a）访问plc寄存器之前，先要使用sysbbbb指令。

sysbbbb，，［type］

local_name:basic程序内部定义的变量

cpu_symbol:plc的寄存器名，外加双引号（如%r500）

type：关联数据的类型，如bool，byte，int16，uint，dint等

b） 读、写plc寄存器

sysread

syswrite

在sysbbbb指令执行后，即可使用上面两个指令分别读、写basic变量所关联的plc寄存器。

2.4 系统编程过程简介

根据minit ii通讯协议及megabasic语言的基本语法，在文本编辑器（如记事本）中写好大致的程序，特别是对返回数据的解析编写专门的函数来进行处理，以得到浮点数形式的电压、电流、功率等数据，其中重点要注意好对返回错误帧时的处理，还有采集不同数据时的协议上的差别，这一部分程序写好后，利用pcm模块的com1通过logicmaster软件导入pcm模块，用com1监视运行，用com2通讯，进行联机调试，根据调试情况加以修正完善，得到较终版本。

类似上述步骤，根据fx2n的通讯协议，写好与fx2n通讯的程序，用com1监视运行，用com2通讯，经调试修正，得到较终版本。

将两个版本的程序合并，并将与fx2n通讯的端口改为com1，去掉程序中用于监视运行的输出语句（print），再重新导入pcm模块中，一个满足系统要求的完整的通讯程序就这样就写成了。

3 结束语

用类似本系统中的pcm模块完成通讯任务，笔者认为其相对利用plc梯形图程序进行通讯优点很明显。首先由于其使用的是与微机系统中的basic语言语法相同的高级语言，易学易懂，处理复杂的数据运算时得心应手，在复杂的有大量通讯任务的系统中有很重大的推广价值;再者在系统调试时也有明显优势，一个端口正在通讯时，一个端口实时监视程序的运行情况，并可以自然语言的形式输出实时的调试信息，plc程序就不会有这么好的效果，那么结果是这种系统的开发周期必然大为缩短。

plc系统中采用basic语言的协处理器，笔者认为这是plc应用中一个新的发展，对简化编程，减轻工控系统开发者的开发压力可起到较大的作用，据了解，很多plc厂商都有类似功能的模块生产，如三菱公司就推出了ad51h高速智能通信组件，使用ad51h basic语言，支持四个通信口，具备384k内存，大大提高了plc系统数据通信与收集方面的灵活性。