西门子6ES7331-7HF01-0AB0使用手册

在做Profinet通讯时，Control和Device有什

图2 RS422/485 串口管脚定义

常用支持协议

常用的协议类型

ASCII 协议通过通讯处理器和通讯伙伴之间的点对点连接控制数据传输。

由于消息的结构*由用户定义，用户可以以 ASCII 协议为基础开发自己的消息。在接收方只需要定义接收消息的结束方式，发送接收双方协商一致。

ASCII 驱动程序允许发送和接收任何结构的数据（所有可打印的 ASCII 码表字符符以及从 00 到 FFH [带有 8 个数据位字符帧] 的所有其它字符或从 00 到 7FH [带有 7 个数据位字符帧]的所有其它字符）。

ASCII协议适用于与支持串行通信的智能仪表、条形码阅读器、扫描仪、打印机等设备进行通讯。

MODBUS RTU 通信协议是以主从的方式进行数据传输的，主动方发送请求，被动方响应请求，应答的方式。

在传输的过程中主站是主动方，即主站发送数据请求报文到从站；从站是被动方，即如果正常从站返回正常响应报文，如果故障从站返回异常响应报文，如图 3 所示。

图3 MODBUS 请求响应报文格式

MODBUS 系统中，数据交换需要通过功能代码（Function Code）来控制的，具体分以下两类。

有些功能码是对位操作的，通信的用户数据是以位为单位的：

有些功能码是对16位寄存器操作的，通信的用户数据是以字为单位的：

这些功能码是对四个数据区位输入、位输出、寄存器输入、寄存器输出进行访问的，如图 4 所示。

图4 访问的数据区

Modbus地址由起始的数据类型代号和地址偏移量组成。功能码决定对Modbus地址进行操作类型，其可根据需要传输的数据类型和个数来决定

源型/漏型输入接线说明

支持源型输入的信号板：

支持漏型输入的信号板：

支持源型输入的信号模板：

支持漏型输入的信号模板：

可以参考 《 S7-1200 系统手册》

数字量的输入信号类型总结：CPU 集成的输入点和信号模板的所有输入点都既支持漏型输入又支持源型输入，而信号板的输入点只支持源型输入或者漏型输入的一种。

漏型输入见模板接线图，源型输入接线参考下图。

　引言

无人值守雷达是现代雷达的发展方向。将PLC应用于雷达架、撤控制系统,不但可提高雷达的机动性,而且可以方便地实现雷达控制系统与计算机的联网通信,实现远距离的操作控制功能,通过PLC传输给计算机的信号与现场摄像仪的传输信号进行比较,可以可靠地实现远程监控,工作现场不需要人的介入。雷达的遥控操作,既可避免人在恶劣的环境条件下连续工作,又可在战争状态时保证人员的安全。

本系统的控制器选用德国某公司生产的SIMATICS7-300可编程序控制器(PLC),它不但可通过现场总线PROFIBUS对操作过程采取冗余控制,而且,可通过程控交换机与上位机自由的交换信息,实现远程操作和控制的功能。且PLC在抗干扰能力方面也明显优于单片机等其他控制器,目前已被广泛应用于工业控制中,将PLC应用于机动式雷达电液伺服控制系统,可将电子控制和液压能源的优点结合起来,达到预期的控制效果。

2　液压系统工作原理

对于大阵面天线的雷达来说,将其举升到一定高度绝非易事,为了使举升结构简单、易行,减小元器件的重量和尺寸,采用了液压系统。通过高压液压系统,可以获得很大的推动力来实现大型负载的快速举升和jingque定位[1]。基于PLC的模拟量控制的车体的架设、撤收及电液调平伺服控制系统和开关量控制的天线的升降控制系统,可以实现液压传动式雷达架、撤过程的全自动化。

电机4起动后,带动液压泵5转动,液压泵通过吸油过滤器3从油箱中吸油,并且,液压泵分别通过比例方向阀12、三位四通电磁换向阀11、液控单向阀13分别向3个支腿缸15、天线举升缸16供油。当电磁铁1YA、3YA、5YA通电时,比例方向阀的左位接通,支腿缸缩回;当电磁铁2YA、4YA、6YA通电时,比例方向阀的右位接通,支腿缸伸出;当电磁铁7YA通电时,三位四通电磁换向阀的左位接通,天线举升;当电磁铁8YA通电时,三位四通电磁换向阀的右位接通,天线撤收。电磁铁的动作顺序如表1所示。

3　控制系统

3·1　PLC的现场操作控制功能

　　基于PLC的电液式自动控制系统实现液压系统的各种阀件的动作控制,其中,车体的调平采用电液式自动调平系统,通过A/D、D/A转换实现系统的连续控制。天线的升/降控制通过DI、DO开关量的通断,控制相应的电磁阀的动作来完成。

　　PLC通过现场总线PROFIBUS对操作过程采取冗余控制。控制过程为:某雷达在运输状态时,支腿收拢,放在车体上;当雷达到预定的工作位置后,起动按钮按下,PLC控制支腿缸全速伸出。当支腿着地时,车体被抬起,电液调平控制模块投入运行,当系统的调平误差达到误差范围内时,调平过程结束,天线举升控制模块投入运行,天线举升到预定的位置后,举升过程结?作流程是上述过程的逆运行,但无需调平程序。整个控制过程不需要人的参与,全部由PLC通过执行逻辑顺序控制功能来完成。在紧急状态下,可通过起动应急按钮,退出逻辑顺序控制程序,“跳步”执行。控制程序流程图如图2b所示。

3·1·1　自动调平系统的工作原理

调平的基本原理是基于“三点决定一个平面”的数学公理。若车体处于水平状态,则其3个支点应在同一个高度。当雷达工作时,PLC给3个比例阀以全开信号,支腿缸快速伸出,当支腿着地时,压力传感器发出电信号,伸出过程暂停,此时,PLC根据水平仪传感器发出的倾角信号,根据存储在CPU中的控制算法对各比例方向阀发出相应的控制命令,从而控制3个支腿缸的动作,当车体的水平度在误差范围内时,调平过程结束,用机械锁将支腿缸锁紧。

调平程序的关键是控制算法,即如何将X-Y方向的两个倾角分解到3个支腿缸上。根据雷达车体的特殊性,各个支腿的运动遵循“只升不降”的原则,以免“虚腿”现象的发生,同时,为实现调平的快速性,采用了逻辑控制法。因此,在调平时,各支腿在检测到着地信号后,再全部下行10 mm,然后由PLC对采集到的X-Y方向的倾角信号进行分析、比较,以高位置的支腿为参考点,其他2个支腿分别伸出预定的距离(根据平面三角形各顶点在空间的相对位置关系,以及车体的具体尺寸和倾角,很容易算出),将平台上移。为防止超调,每次支腿的行程只为计算值的90%。自动调平程序流程图如图3a所示。

3·1·2　自动升降系统的工作原理

升降系统的主要功能是将天线举升起来和撤收回原始运输状态。本系统是电气控制系统,即PLC通过开关量控制电磁换向阀的通断来控制天线的举升或撤收;通过电磁换向阀通断的时间来控制天线的工作高度,通过对定时器的设置,可使天线在任意位置工作。为防止误操作和元器件的故障,在PLC控制程序中设置了电气联锁和手/自动选择回路。自动升降控制系统方框图如图3b所示。

3·2　上位机的远程监控功能

上位机的远程监控功能,主要是通过上位机与PLC的通信来实现。上位机通过以太网的方式监控PLC的运行状态,不但可控制其工作流程,而且可在线修改运行参数,使其在佳状态下运行。特别是在某一区域内进行雷达组网时,上位机的协调、监控功能尤其突出。上位机的编程软件使用适用于SIMATIC S7-300的SIMATIC STEPV5·2编程。

4　结束语

基于PLC的某雷达自动控制系统,不但可使雷达工作的机动性、可靠性进一步提高,而且整个系统操作简单、使用方便,特别是上位机的远程监控功能,为无人值守雷达天线的升降提供了可能。总之,PLC模块化的结构和方便的控制、通信功能,使其在雷达上的应用具有很大的发展潜力。