西门子模块6ES7355-2CH00-0AE0千万库存

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一、海为PLC通讯特点：

    1、内置多种通讯协议：HaiwellPLC各种型号的主机都内置ModbusRTU/ASCII协议、自由通讯协议以及海为公司的HaiwellBus高速通讯协议；

    2、通讯端口可扩展：HaiwellPLC各种型号的主机均自带2个通讯口（一个为RS-232，另一个为RS-485），用通讯扩展模块可扩展至5个通讯口，每个通讯端口均可用于用于编程和联网，通讯端口相互立，均可作为主站也可作产从站；

    3、为便利的通讯指令系统：使您无论使用何种通讯协议都只需一条通讯指令便可完成复杂的通讯功能，编程简单而程序简洁，无须再为通讯端口冲突、发送接收控制、通讯中断处理等问题烦恼，可以在程序中混合使用各种协议轻松完成您所需的各种数据交换；

    二、台达变频器通讯协议介绍

    台达变频器采用Modbus通讯协议，根据台达变频器说明书与通讯有关的主要参数如下：

    P00：频率指令来源设定，默认00，需要设定为03

    00：由数字操作器控制

    01：由模拟信号0~10V控制

    02：由模拟信号4~20mA控制

    03：由RS485通讯控制

    04：由数字操作器控制上的VR控制

    P01：运转指令来源设定，默认00，需要设定为03

    00：由数字操作器控制

    01：由外部端子控制，键盘STOP有效

    02：由外部端子控制，键盘STOP无效

    03：由RS485通讯控制，键盘STOP有效

    04：由RS485通讯控制，键盘STOP无效

    P88：通讯地址，1~254，默认1

    P89：通讯传送速度（波特率），默认01

    00：4800

    01：9600

    02：19200

    03：38400

    P92：通讯资料格式，默认00，设定为01

    00：ModbusASCII<7,N,2>

    01：ModbusASCII<7,E,1>

    02：ModbusASCII<7,O,1>

    03：ModbusRTU<8,N,2>

    04：ModbusRTU<8,E,1> 05：ModbusRTU<8,O,1>

    三、海为PLC与台达变频器通讯程序

    因为台达变频器采用Modbus通讯协议，所以海为PLC采用Modbus通讯协议与其通讯。

    例子完成5项操作命令：

    1、设定运行频率：使用MODW指令（Modbus写）

    根据台达变频器说明书，设定运行频率的参数地址为2001H，十进制8193

    2、启动正行：使用MODW指令（Modbus写）

    根据台达变频器说明书，运行控制的参数地址为2000H，十进制8192，写入值18（二进制00010010）表示正转。

    3、停止：使用MODW指令（Modbus写）

    根据台达变频器说明书，运行控制的参数地址为2000H，十进制8192，写入值1（二进制00000010）表示停止。

    4、启动反行：使用MODW指令（Modbus写）

    根据台达变频器说明书，运行控制的参数地址为2000H，十进制8192，写入值34（二进制00100010）表示反转。

    5、读取当前运行频率：使用MODR指令（Modbus读）

    根据台达变频器说明书，当前运行频率的参数地址为2103H，十进制8451

1.面板上POWER灯不亮?

    主机、I/O扩充机座、I/O扩充模块、特殊模块之正面均有一个"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，此时请您与我们各地营业所联络，我们将尽快为您处理。

    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板己经故障，请您将该部PLC送回我们各地营业所，我们将尽快为您处理。

    3."BATT‧V"LED灯亮

    当这个红色LED灯亮时，表PLC内的锂电池寿命己经快结束了(约剩一个月)，此时请尽快换新的锂电池，以免PLC内的程序(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，请您将该部PLC送回我们各地营业所，我们会尽快为您处理。

    4."PROG‧E"LED灯闪烁

    一般来说，当此红色LED灯闪时，大部份是程序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，或者是外来之噪声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。欲知侦错号码内容，请参阅"三菱可程序控制器编程手册！

    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的扫瞄时过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附近有噪声干扰

    若排除上述的问题，而"CPU‧E"LED灯仍然亮着的话，此部PLC可能真的故障了，建议您将它送回来给我们，让我们来帮您找出它的病因。

    热门话题

    1.我的PLC被人设定了密码，怎么办?

    若您拥有原始程序，您只要将PLC内存全部即可。方法如下：

    a.若您使用掌上型程序书写器

    当书写器与PLC连接后选择ONLINE模态，按GO键，屏幕会要求您打入密码，此时请您按SP键8次，再按GO键3次，如此一来，您的PLC就回复到出厂时的状态，您只要再将原始程序打入PLC即可。

    b.若您使用FXN，DOS版V2.0以上版本软件

    于MODE窗口中按7，5，3，再于出现的画面中选项，以上、下键选择"MEMORYALLbbbbb"再按"Enter"键，如此，PLC内部存储器将全部被。使用者再将原始程序写入PLC内即可。

    c.若您使用FXNbbbbbbs版V1.0以上版本软件

    将原始程序颢示于屏幕上，将PLC置于STOP状态，再于画面上功能选择列中选PLC，再选PLCmemorybbbbb…，跳出新画面后，将三项选项全部圈选，再按"Enter"键，画面将出现"确定"及"取消"两选择让您做决定，此时，该做决定的您，"确定"，按"Enter"键吧!该画面若消失了，亦表示该PLC已回复到出厂时状态，您可以重新写入程序了。

针对大量开关量信号输入的问题，以日本三菱公司的fx系列plc为例，本文设计了一种基于组扫描输入的plc开关量采集方法，借助于输入接口板，可以实现多个开关输入信号接入plc单个输入点，使用这种方法，对输入点数较多的控制系统，可以节省plc的输入点数，提高plc的信息效率效率，对降低控制系统成本具有重要意义。
1 引 言

plc是近四十年发展起来的现代工业控制技术，由于它把计算机的编程灵活、功能齐全、应用面广等优点和继电器系统的控制简单、使用方便、抗干扰能力强、价格等优点结合起来，并且其本身具有体积小、功耗低、性能稳定等特点，因而在工业生产过程控制中的得到了广泛应用，被称为现代工业自动化的三大支柱(plc、 数控技术、工业机器人)之一。

对于输入输出点数比较少的系统可以不需要接口扩展；当点数较多时，需要进行输入输出扩展。不同公司的plc产品，对系统总点数及扩展模块数量都有限制，当扩展仍不能满足需要时，就不得不使用网络结构，这既增加了系统的复杂度，也提高了系统成本。

针对大量开关量信号输入的问题，以日本三菱公司的fx系列plc为例，本文设计了一种基于组扫描输入的plc开关量采集方法，借助于输入接口板，可以实现多个开关输入信号接入plc单个输入点，使用这种方法，对输入点数较多的控制系统，可以节省plc的输入点数，提高plc的信息效率效率，对降低控制系统成本具有重要意义。

2 硬件设计

对于工业现场中经常会用到的开关、按钮等开关量信号，通常按照图1的配线方法接入plc的输入点，该方法以com端作为所有开关量输入信号的公共端，每一个开关或按钮接入一个plc的输入点。

图1 常用开关量信号接入方法

为解决大量开关量信号输入问题，利用信号扫描原理，设计了一种基于组扫描输入的plc开关量输入采集方法，硬件结构如图2所示。图中以16个开关量输入信号为例，这16个开关量输入信号被分为4组，分别接入四块接口板(每块接口板可接入4路信号，通过二管输出)。通过接口板后，k1、k5、k9、k13均接入plc的x1输入端，依此类推，k2、k6、k10、k14均接入plc的x2输入端，k3、k7、k11、k15均接入plc的x3输入端，k4、k8、k12、k16均接入plc的x4输入端，16个开关量输入信号只占用了plc的4个输入端。

4块接口板分别由plc的4个输出y1～y4选通(用虚线画出)，如当y1有效而y2～y4均无效时，接口板i被选通，此时k1～k4的信号被送入x1～x4，当y2有效而y1、y3、y4无效时，k5～k8的信号被送入x1～x4，另外两组信号的送入方法相同。在这种结构中，输出端y代替com作为公共端。

这样每个周期扫描4次，可分4次将16个信号送到plc的输入端，每次扫描过后在程序中将x1～x4的状态转移到其他位置。16个输入信号仅占用了4个输入端和4个输出端，节省了一半的plc输入输出点数，在实际使用中还可以根据需要进行灵活扩展，获得高的使用效率。如若每块接口板上接8个开关量输入信号，4块板共接入32个输入信号，共占用plc的8个输入端，输出端仍然是4个。

设计时要注意接口板中二管的选择，一定要选择质量高、稳定性好的二管，如果出现二管损坏或击穿的情况，将会出现输入信号不能被正确送入plc输入端或出现输入紊乱。另外输入信号的组数不宜过多，图2中是4组，若每次扫描时间间隔为100ms，则4次扫描的扫描周期是400ms，输入信号的延迟大可能达到400ms，若组数过多(如过10组)，会出现信号延迟导致系统的灵敏度下降。

如图可见 BSP 为上层软件与底层硬件之间进行交互的桥梁，为上层提供统一接口。BSP中包括的驱动程序与具体的硬件相关，在移植到不同的硬件系统的时候，要修改相关的驱动。
4.2 VxWorks BSP 的特点
在众多的商用嵌入式实时操作系统中，VxWorks 是使用为广泛的一种操作系统，它实时性强，占用空间小，提供丰富的网络协议，有众多的调试手段。
VxWorks 的BSP 可以按功能分为两大部分。
1）目标系统的系统引导部分：主要是目标系统启动时的硬件初始化，在目标系统上电后开始执行，主要是配置处理器的工作状态，初始化系统的内存等，这部分的程序一般只在系统引导时执行，为操作系统运行提供硬件环境。
2）目标系统的设备驱动程序：主要是驱动目标系统配置的各种设备，包括字符型设备、块存储设备、网络设备等，这些设备驱动程序完成对硬件的配置，操作系统通过设备驱动程序来访问硬件，从而完成读取数据和外界的交互等。
在实际应用中，为了获得好的稳定性和执行效率，许多设备驱动程序会直接和应用程序捆绑在一起，而不是由操作系统来管理。
4.3 BSP 的设计与修改
WRS 提供了大量预制的，支持许多商业主版或评估板的BSP，减少了开发时间。
宏观来看，BSP 包括两部分：
初始化部分：CPU 初始化；目标板初始化；操作系统的初始化。
驱动程序部分：一般要包括时钟、中断、串口驱动。
具体来看，BSP 包括源文件、头文件、派生文件。主要需要修改VxWorks 源码中的以
下目录中：
/target/config/all
几个重要文件的功用如下：
1)bootConfig.c：引导ROM 映像的主要初始化和控制文件。
2)bootInit.c：引导ROM 映像的二阶段的初始化代码。实现romStart 函数--romInit.s
中的romInit()函数执行完后跳转到romStart()，执行解压缩，代码/数据段从rom 拷到ram。
3)usrConfig.c：VxWorks 映像的主要初始化代码。
/target/config/comps/vxworks：实时内核基本模块描述（cdf）文件。
/target/config/comps/src：实时内核模块配置文件。供usrconfig.c 使用。
/target/config/bspname 该目录下的文件就是要编写的BSP 文件。
由于 BSP 系统开发的硬件相关性和处理器系列的多样性，不可能有一种通用的程序或
方法来解决每一种处理器的BSP 问题，所以具体问题具体分析，不断实践，才能使程
序运行达到比较高的效率。
5、其它
另外，VxWorks 的多任务任务调度策略的实施也是实现嵌入式PLC 的一个关键点，确保任务在确定的时间内能被执行，并对外部的异步事件作出及时响应。多任务环境允许一个实时应用作为一系列立任务来运行，各任务有各自的线程和系统资源。VxWorks系统提供了多处理器间和任务间的信号灯、消息队列、管道、网络透明的套接字。并具有实时系统的另一关键特性是硬件中断处理。为了获得快速的中断响应，VxWorks 系统的中断服务程序（ISR）有自己的上下文。鉴于篇幅关系，在本文不做详细讨论。
6、总结与展望
嵌入式系统已经成为历史发展的必然，其的可扩展性，对多种硬件的支持，同时能够提高PLC 的运行速度和性，并且支持多任务的控制策略，对PLC 的性能有了很大的提高。通过现场运行调试，对现场I/O 设备进行监控，达到了预期的实时性要求，实现了通过现场总线或TCP/IP 通信协议与硬件层(I/O)高速的响应目标。新型的基于VxWorks 的嵌入式实时PLC 具有很高的性能价格比，具有市场竞争优势，有助于我国PLC 企业发展本国市场，发展自主产业的PLC。
本文作者点：研究了于基于VxWorks 的嵌入式实时PLC 系统，并包含了处理器的优化和BSP 的改造，是对现行国内PLC 设计技术的一种拓展和。

为了好地支持实时运行系统，嵌入式系统一般要引入操作系统，嵌入式操作系统(如bbbbbbs CE，VxWorks 等)为实时运行系统提供了启动代码、串行通讯接口、内存操作(malloc/free)、ANSI 标准库、1ms 的时钟滴答、调试接口等服务。如果实时运行系统整合了相应的功能，系统也可以不引入操作系统。我们所采用的嵌入式实时系统体系结构如图2所示，其实时操作系统采用VxWorks。

了其通信性能，实时能力大大提高，同时此结构具有开放性，高度兼容性，的可扩展性，使得自动控制系统的设计不受硬件的限制，可以有效地提高PLC 的运行速度和性，并且支持多任务的控制策略。另外相应的从嵌入式处理的设计与和BSP 改造方面，也做了相应的优化处理。
3、基于PPC 的嵌入式处理器设计
VxWorks 系统运行在基于PPC 的MPC860 处理器上，并作了一些有关改造以适应实时PLC 的现场总线的通信要求。主要包括4 个主要模块（如图3）：PowerPC ，系统接口单元(SIU)，通信处理模块(CPM)和快速以太网控制器(FEC)。

系统接口单元(SIU)集成几乎所有32-bit 处理器系统的常用功能。MPC860 采用32 位内部总线，可以支持8，16 或32 位的外设和存储器，同时SIU 提供功耗管理、复位控制、PowerPC减法器、PowerPC 时钟基准以及实时时钟等功能。其内存控制器可以控制多达8 个存储体，同时只需通过很少的电路就可实现与DRAM，SRAM，Flash 以及其它外围设备的无缝连接，同时DRAM 接口支持8，16 和32 位的端口，DRAM 控制器提供页模式下的突发传送访问；
提供4 个16 位通用定时器或者2 个32 位定时器；同时系统集成单元集成了总线监控、软件、系统节电模式、时钟合成、实时时钟、复位控制以及支持IEEE 1149.1 调试方式JTAG等。
通信处理模块(CPM)具有强大的通信处理能力，拥有立的简单指令集通信处理器(RISC)，能够完成低层次任务以及DMA 控制，使得PowerPC 内核能够空闲出来处理高层次的实时任务，从而降低了系统频率，减少功耗。
内嵌的 FEC 模块与IEEE 802.3 兼容，支持10-和100-Mbps 连接。不仅完成了以太网协议中的 控制功能，并且使用了突发传送DMA，从而减少了系统总线的负荷。而FEC内部接的收和发送FIFO 通过将所有的冲突碰撞局部化到FEC 内部而进一步减轻总线的负荷。FEC 采用立的发送缓存描述符和接收缓存描述符来完成具体的收发存取。可支持Modbus，CAN，EIP 等现场总线的应用。
4、BSP 的改造
BSP 即Board Support Package，通常指针对具体的硬件平台，用户所编写的启动代码和部分设备驱动程序的集合。BSP 是一个VxWorks 内核运行的基础。
4.1 BSP 与VxWorks 的层次关系在 VxWorks 中，将BSP 简单描述成介于底层硬件环境和VxWorks 之间的一个软件接口。

0、前言
随着数字信息技术和网络技术的高速发展，人类正步入一个崭新的后 PC 时代。这个时代的主要特点是嵌入式系统无处不在，并不断地向科研生产及人类生活的各个方面渗透。而可编程控制器(PLC)对机床开关量信号进行控制时性高，使用方便，在大多数数控机床，特别是经济型数控机床中，要求的输入输出点数不多的情况下得到广泛应用。在兼用PC 机系统资源的情况下，采用非实时多任务操作系统(如bbbbbbs)时，Win32 API 的设计可以满足制点复杂的数控功能要求，但由于bbbbbbs 的分时性，没有考虑到实时环境的开发
用途，其系统调用的效率不高，不能满足数控系统高实时场合PLC 控制的实时性要求。
VxWorks 作为一运行在目标机上的、可裁减的嵌入式实时操作系统，目前以其良好的性和的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等技术及实时性要求高的领域。
本文基于 VxWorks 操作系统，提出了基于VxWorks 的嵌入式实时PLC 设计的方法与应用，利用VxWorks 的开放性、模块化和可扩展性的系统结构特性以及多线程/多任务的系统环境来达到高实时要求的PLC 控制，在保证实时性的同时，实现多点位、复杂功能的PLC系统控制目标。
1、传统 PLC 系统的结构
相比较传统的的基于通用工业 PC 的工业PLC，其数控系统嵌入式PLC 硬件包括：工控机及其外围设备，基于ISA 总线的开关量输入输出接口卡，光电隔离模块，继电器输出模块。其结构如图1 所示。

工控机采用 bbbbbbs 等非实时操作系统，数控系统的人机界面、数控代码处理、轨迹划、参数管理以及PLC 控制都通过工控机由软件来实现，不需要立的NC 控制器，减少了数控系统对硬件的依赖，有利于提高系统的开放性。I/O 输入输出信息通过PC 机I/O 接口卡实现主机与伺服接口模块和I/O 接口模块之间的信息交换，PC 机I/O 接口卡基于ISA或PCI 的总线。虽然其相较初的单片机的控制加入了工业PC 来拓展其开放性，但是由于没有充分利用PC 机系统资源，而开发和运行都采用的非实时多任务操作系统(如bbbbbbs，Linux)时，其设计没有考虑到实时环境的开发用途，其系统调用的效率不高，数控系统PLC
控制不能满足一些场合的实时性要求。
2、基于嵌入式系统的实时PLC 系统结构
嵌入式实时 PLC 系统，一般由开发系统和实时运行系统两部分组成，是相互立而又密不可分的两个系统，可以分别单运行。开发系统基于PC 机，建立在bbbbbbs 操作系统平台之上，提供了PLC 应用程序的编写及其编译调试环境。开发系统与实时运行系统的通讯一般通过RS232 接口来实现。如果嵌入式操作系统提供网络服务，也可以通过以太网、Modbus 或CAN 总线进行通讯。应用程序编写完并编译调试无误后通过RS232 或TCP/IP 通信协议下载到嵌入式系统。实时运行系统则用于完成系统配置、输入信号处理、循环调用PLC 程序及控制信号输出等操作，并且可以通过现场总线或TCP/IP 通信协议与硬件层(I/O)

 PLC即为英文ProgrammablelogicController的简称，中文又称可编程逻辑控制器，是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入或输出控制各种类型的机械或生产过程。该种技术是计算机技术与继电接触控制技术相互结合的产物，其解决了传统控制系统内接线复杂、性低、耗能高以及灵活性较差等缺点，因此近年来被广泛应用于电气自动化中。

    PLC反应快。由于PLC控制系统用内部已定义的辅助继电器替换了传统的机械触电继电器,并去掉了原来的连接导线而代之以内部逻辑关系,因此,该类继电器的节点变位时间可以近似的认为为零,考虑传统继电器的返回系数;性强。该种控制系统的抗干扰能力远远传统继电器技术,能够适合于较为复杂的工业环境;操作简单。该种控制技术采用简单的指令形式,往往采用些形象、直观的简单程序来适应现场操作人员往往参差不齐的电气技术。

    新发展动态

    一、PLC向网络化技术发展。其中有两个趋势，一方面，PLC网络系统已经不再是自成体系的封闭系统，而是向开放式系统发展，各大PLC除了形成自己各具特色的PLC网络系统，完成设备控制任务之外，还可以与上位计算机管理系统联网，实现信息交流，成为整个信息管理系统的一部分。另一方面，现场总线技术得到广泛的采用，PLC与其他安装在现场的智能化设备，比如智能化仪表，传感器，智能型电磁阀，智能型驱动执行机构等，通过一根传输介质（比如双绞线，同轴电缆，光缆）连接起来，并按照同一通信规约互相传输信息，由此构成一个现场工业控制网络，这种网络与单纯的PLC远程网络相比，配置灵活，扩容方便，造价低，性能价格比好，也具开放意义。

    二、PLC向小型化发展。PLC的功能正越来越丰富，而体积则越来越小。比如三菱的FX-ON系列PLC，小的机种，体积仅为60×90×70mm2，相当于一个继电器，但却具有高速计数、斜坡、交替输出及16位四则运算等能力，还具有可调电位器时间设定功能。PLC已不再是早期那种只能进行开关量逻辑运算的产品了，而是具有越来越强的模拟量处理能力，以及其他过去只有在计算机上才能具有的处理能力，如浮点数运算，PID调节，温度控制，定位，步进驱动，报表统计等。从这种意义上说，PLC系统与DCS（集散控制系统）的差别已经越来越小了。用PLC同样可以构成一个过程控制系统。   

    预测发展前景

    一、增强抗干扰性。如生产环境过于恶劣，或是电磁干扰异常强烈则也可造成PLC控制系统的运算或是控制错误，导致在某些生产环节出现错误而不能保证正常的生产运行，因此，提高PLC的性是其未来发展的主要方向，其一方面要提高抗干扰能力同时在设计、安装以及使用过程中引起重视，尽量减少对其造成负面影响。

    二、进一步网络化、数字化。目前用于火电系统控制系统的DCS虽技术日益成熟但近年来其发展日趋缓慢，PLC的产生及发展使其与DCS相互吸收彼此特点，逐步同化，并逐步发展成为新的控制系统——FCS系统，其既保留了原来系统的特性又实现了工业自动化技术的发展，并使数字化、智能化控制得到进一步的发展和应用，因此其近年来在火电厂的应用日益广泛。PLC产品还可以用于离散、制程和混合式自动化产品领域，并在各个制造行业保持稳固增长。基于对高自动化程度和高能效的需要，制造业会越来越多地应用PLC。在制造过程中，以生产设备生命周期成本来实现适应性和灵活性的日益增加的需求，给PLC的与发展提供了不竭的动力。一些新兴行业的运用以及新能源产生、储存和基础设施建设的需要，无疑给PLC带来了的机遇。

    为能够广泛的适应未来各种工业生产过程中控制场所的需要，PLC控制系统作为自动化控制网络和通用网络的重要部分其产品将会加丰富，规格也会加齐全，并将在人类电气自动化发展过程中发挥加广泛的作用。

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