在工业自动化场合,可编程序控制器与变频器的应用越来越广泛,传统的控制方式一般是使用PLC的数字输入输出端子接到变频器的输入输出端子,PLC的模拟量输入输出点控制变频器的模拟量输入输出,这种方式实际上占用了PLC宝贵的输入输出点,特别是模拟量接口,所费代价很大。随着PLC及变频器的发展,特别是通讯处理能力的扩展,目前一般的变频器都带有485通讯接口,而PLC的通讯功能也得到长足的发展,所以考虑使用PLC与变频器直接通过通讯方式连接,应该是比较经济的方法。问题是:众多的变频器厂家,由于技术和市场的原因,通讯协议五花八门,相互的兼容性很差。针对这种现状,日本光洋电子(KOYO)使用“无协议通讯”的技术很好的解决了这个问题。所谓无协议,即是自由协议方式,协议的格式由用户自己定义,这样用户就可以根据变频器的协议格式组织数据,实现与变频器的通讯。光洋电子的SN系列PLC,是小型一体化可扩展PLC,具有强大的通讯功能,基本配置有两个通讯接口(一个RS232,一个RS485),除支持无协议通讯方式外,还支持MODBUS协议、CCM协议、K协议。本论文主要介绍无协议通讯功能。
SN通讯功能介绍:
SN系列PLC本体带有2个通讯口,一为RS-232C口,另一为RS485口,可用于与各种带有串行口的设备通讯。
各通讯口的通讯功能如下:
Port0(编程口):
通讯方式 : RS-232C
通讯速度 : 300bps~38.4Kbps
连接方式 : 6芯电话插座
支持协议 : K协议(S),无协议(M/S),CCM2(S)
传送距离 : 手持编程器(9600bps、38400bps) 1.5m以内
DirectSOFT(9600bps) 5m以内
无协议、CCM(9600bps) 15m以内
Port1(通用通讯口):
通讯方式 : RS-485
通讯速度 : 300bps~38.4Kbps
连接方式 : 3P 端子台
支持协议 : CCM2(M/S),CCM3(M/S),无协议(M/S),K协议(S)
传送距离 : 9600bps以下,大1km
(19200bps以上,大500m)
应用: 基于以上思路的程序编制方法,只需改变发送程序中的变频器参数地址,就可以控制变频器中其他参数(变频器中能够通过通讯改变的参数)。程序跳转稍加修改,可以控制多个参数。当使用多台变频器时,只需把变频器的通讯地址设为不同的就可以了。本方法已在拉丝机械,纺织机械(染整设备、浆纱机)等多种设备中得到应用,不但节省了PLC模拟量模块,而且解决了由于变频器的模拟量输入通道的限制,不能同时改变多个参数的问题,经济效益非常明显。需要注意的是,PLC与变频器的连线需使用屏蔽双绞线,并可靠接地,以解决因电气干扰可能造成的通讯故障。
1、基本概念
我们生活在一个物质的世界中。世间所有的物质都包含了化学和物理特性,我们是通过对物质的表观性质来了解和表述物质的自有特性和运动特性。这些表观性质就是我们常说的质量、温度、速度、压力、电压、电流等用数学语言表述的物理量,在自控领域称为工程量。这种表述的优点是直观、容易理解。在电动传感技术出现之前,传统的检测仪器可以直接显示被测量的物理量,其中也包括机械式的电动仪表。
2、标准信号
在电动传感器时代,中央控制成为可能,这就需要检测信号的远距离传送。但是纷繁复杂的物理量信号直接传送会大大降低仪表的适用性。而且大多传感器属于弱信号型,远距离传送很容易出现衰减、干扰的问题。因此才出现了二次变送器和标准的电传送信号。二次变送器的作用就是将传感器的信号放大成为符合工业传输标准的电信号,如0-5V、0-10V或4-20mA(其中用得多的是4-20mA)。而变送器通过对放大器电路的零点迁移以及增益调整,可以将标准信号准确的对应于物理量的被检测范围,如0-100℃或-10-100℃等等。这是用硬件电路对物理量进行数学变换。中央控制室的仪表将这些电信号驱动机械式的电压表、电流表就能显示被测的物理量。对于不同的量程范围,只要更换指针后面的刻度盘就可以了。更换刻度盘不会影响仪表的根本性质,这就给仪表的标准化、通用性和规模化生产带来的无可限量的好处。
3、数字化仪表
到了数字化时代,指针式显示表变成了更直观、更的数字显示方式。在数字化仪表中,这种显示方式实际上是用纯数学的方式对标准信号进行逆变换,成为大家习惯的物理量表达方式。这种变换就是依靠软件做数学运算。这些运算可能是线性方程,也可能是非线性方程,现在的电脑对这些运算是易如反掌。
4、信号变换中的数学问题
信号的变换需要经过以下过程:物理量-传感器信号-标准电信号-A/D转换-数值显示。
声明:为简单起见,我们在此讨论的是线性的信号变换。同时略过传感器的信号变换过程。
假定物理量为A,范围即为A0-Am,实时物理量为X;标准电信号是B0-Bm,实时电信号为Y;A/D转换数值为C0-Cm,实时数值为Z。
如此,B0对应于A0,Bm对应于Am,Y对应于X,及Y=f(X)。由于是线性关系,得出方程式为Y=(Bm-B0)*(X-A0)/(Am-A0)+B0。又由于是线性关系,经过A/D转换后的数学方程Z=f(X)可以表示为Z=(Cm-C0)*(X-A0)/(Am-A0)+C0。那么就很容易得出逆变换的数学方程为X=(Am-A0)*(Z-C0)/(Cm-C0)+A0。方程中计算出来的X就可以在显示器上直接表达为被检测的物理量。
5、PLC中逆变换的计算方法
以S7-200和4-20mA为例,经A/D转换后,我们得到的数值是6400-32000,及C0=6400,Cm=32000。于是,X=(Am-A0)*(Z-6400)/(32000-6400)+A0。
例如某温度传感器和变送器检测的是-10-60℃,用上述的方程表达为X=70*(Z-6400)/25600-10。经过PLC的数学运算指令计算后,HMI可以从结果寄存器中读取并直接显示为工程量。
用同样的原理,我们可以在HMI上输入工程量,然后由软件转换成控制系统使用的标准化数值。
在S7-200中,(Z-6400)/25600的计算结果是非常重要的数值。这是一个0-1.0(100%)的实数,可以直接送到PID指令(不是指令向导)的检测值输入端。PID指令输出的也是0-1.0的实数,通过前面的计算式的反计算,可以转换成6400-32000,送到D/A端口变成4-20mA输出。
以上讲述的是PLC中工程量转换的基本方法,程序的编写则因人、因事而异。但是万变不离其衷。如果大家感兴趣,我可以给出自己编写的程序供大家参考,同时也希望各位网友不吝赐教、互相交流。
西门子PLC,西门子CPU,西门子代理商,西门子授权代理商,西门子一级代理商
西门子模块代理商
从事智能科技、自动化科技、机电领域内的技术开发、技术转让、技术咨询、技术服务,工业自动化设备安装,工业自动化控制设备、电气设备、机电设备、电子产品、五金产品、金属材料、仪器仪表、橡塑制品销售,商务信息咨询,软件开发,建筑装修装饰建设工程专业施工,建筑安装工程(除特种设备),机械设备租赁(不得从事金融租赁),物业管理。工业自动化设备加工、销售。【依法须经批准的
浔之漫智控技术有限公司西门子代理。联系人:小聂(15221406036)浔之漫智控技术有限公司主要产品有“PLC,变频器,触摸屏,模块,传感器,低压器,伺服电机,工控机”。全新原装,质量保证,保修一年,价格合理,支持技术服务!SIEMENS 可编程控制器1、 SIMATIC S7 系列PLC:S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400、ET-2002、 逻辑控制模块 LOGO!230RC、230RCO、230RCL、24R...