6ES7235-0KD22-0XA8库存优势
PLC网络是由几级子网复合而成,各级子网的通信过程是由通信协议决定的,而通信方式是通信协议核心的内容。通信方式包括存取控制方式和数据传送方式。所谓存取控制(也称访问控制)方式是指如何获得共享通信介质使用权的问题,而数据传送方式是指一个站取得了通信介质使用权后如何传送数据的问题。
1.周期I/O通信方式
周期I/O通信方式常用于PLC的远程I/O链路中。远程I/O链路按主从方式工作,PLC远程I/O主单元为主站,其它远程I/O单元皆为从站。在主站中设立一个“远程I/O缓冲区”,采用信箱结构,划分为几个分箱与每个从站—一对应,每个分箱再分为两格,一格管发送,一格管接收。主站中通信处理器采用周期扫描方式,按顺序与各从站交换数据,把与其对应的分箱中发送分格的数据送给从站,从从站中读取数据放入与其对应的分箱的接收分格中。这样周而复始,使主站中的“远程I/O缓冲区”得到周期性的刷新。
在主站中PLC的CPU单元负责用户程序的扫描,它按照循环扫描方式进行处理,每个周期都有一段时间集中进行I/O处理,这时它对本地I/O单元及远程I/O缓冲区进行读写操作。PLC的CPU单元对用户程序的周期性循环扫描,与PLC通信处理器对各远程I/O单元的周期性扫描是异步进行的。PLC的CPU单元没有直接对远程I/O单元进行操作,由于远程I/O缓冲区获得周期性刷新,PLC的CPU单元对远程I/O缓冲区的读写操作,就相当于直接访问了远程I/O单元。这种通信方式简单、方便,但要占用PLC的I/O区,只适用于少量数据的通信。
2.全局I/O通信方式
全局I/O通信方式是一种串行共享存储区的通信方式,它主要用于带有链接区的PLC之间的通信。全局I/O方式的通信原理如图1所示。在PLC网络的每台PLC的I/O区中各划出一块来作为链接区,每个链接区都采用邮箱结构。相同编号的发送区与接收区大小相同,占用相同的地址段,一个为发送区,其它皆为接收区。采用广播方式通信。PLC1把1#发送区的数据在PLC网络上广播,PLC2、PLC3收听到后把它接收下来存入各自的1#接收区中。PLC2把2#发送区数据在PLC网上广播,PLC1、PLC3把它接收下来存入各自的2#接收区中。PLC3把3#发送区数据在PLC网上广播,PLC1、PLC2把它接收下来存入各自的3#接收区中。显然通过上述广播通信过程,PLC1、PLC2、PLC3的各链接区中数据是相同的,这个过程称为等值化过程。通过等值化通信使得PLC网络中的每台PLC的链接区中的数据保持一致。它既包含着自己送出去的数据,也包含着其它PLC送来的数据。由于每台PLC的链接区大小一样,占用的地址段相同,每台PLC只要访问自己的链接区,就等于访问了其它PLC的链接区,也就相当于与其它PLC交换了数据。这样链接区就变成了名符其实的共享存储区,共享区成为各PLC交换数据的中介。
链接区可以采用异步方式刷新(等值化),也可以采用同步方式刷新。异步方式刷新与PLC中用户程序无关,由各PLC的通信处理器按顺序进行广播通信,周而复始,使其所有链接区保持等值化;同步方式刷新是由用户程序中对链接区的发送指令启动一次刷新,这种方式只有当链接区的发送区数据变化时才刷新。
全局I/O通信方式中,PLC直接用读写指令对链接区进行读写操作,简单、方便、快速,但应注意在一台PLC中对某地址的写操作在其它PLC中对同一地址只能进行读操作。与周期I/O方式一样,全局I/O方式也要占用PLC的I/O区,只适用于少量数据的通信。
3.主从总线通信方式
主从总线通信方式又称为1:N通信方式,是指在总线结构的PLC子网上有N个站,其中只有1个主站,其它皆是从站。 1:N通信方式采用集中式存取控制技术分配总线使用权,通常采用轮询表法。所谓轮询表是一张从机号排列顺序表,该表配置在主站中,主站按照轮询表的排列顺序对从站进行询问,看它是否要使用总线,从而达到分配总线使用权的目的。
对于实时性要求比较高的站,可以在轮殉表中让其从机号多出现几次,赋予该站较高的通信优先权。在有些1:N通信中把轮询表法与中断法结合使用,紧急任务可以打断正常的周期轮询,获得优先权。
1:N通信方式中当从站获得总线使用权后有两种数据传送方式。一种是只允许主从通信,不允许从从通信,从站与从站要交换数据,必须经主站中转;另一种是既允许主从通信也允许从从通信,从站获得总线使用权后先安排主从通信,再安排自己与其它从站之间的通信。
4.令牌总线通信方式
令牌总线通信方式又称为N:N通信方式是指在总线结构的PLC子网上有N个站,它们地位平等没有主站与从站之分,也可以说N个站都是主站。
N:N通信方式采用令牌总线存取控制技术。在物理总线上组成一个逻辑环,让一个令牌在逻辑环中按一定方向依次流动,获得令牌的站就取得了总线使用权。令牌总线存取控制方式限定每个站的令牌持有时间,保证在令牌循环一周时每个站都有机会获得总线使用权,并提供优先级服务,令牌总线存取控制方式具有较好的实时性。
取得令牌的站有两种数据传送方式,即无应答数据传送方式和有应答数据传送方式。采用无应答数据传送方式时,取得令牌的站可以立即向目的站发送数据,发送结束,通信过程也就完成了;而采用有应答数据传送方式时,取得令牌的站向目的站发送完数据后并不算通信完成,必须等目的站获得令牌并把应答帧发给发送站后,整个通信过程才结束。后者比前者的响应时间明显增长,实时性下降。
5.浮动主站通信方式
浮动主站通信方式又称N:M通信方式,适用于总线结构的PLC网络,是指在总线上有M个站,其中N(N<M=个为主站,其余为从站。
N:M通信方式采用令牌总线与主从总线相结合的存取控制技术。把N个主站组成逻辑环,通过令牌在逻辑环中依次流动,在N个主站之间分配总线使用权,这就是浮动主站的含义。获得总线使用权的主站再按照主从方式来确定在自己的令牌持有时间内与哪些站通信。 一般在主站中配置有一张轮询表,可按轮询表上排列的其它主站号及从站号进行轮询。获得令牌的主站对于用户随机提出的通信任务可按优先级安排在轮询之前或之后进行。 获得总线使用权的主站可以采用多种数据传送方式与目的站通信,其中以无应答无连接方式速度快。
6.CSMA/CD通信方式
CSMA/CD通信方式是一种随机通信方式,适用于总线结构的PLC网络,总线上各站地位平等,没有主从之分,采用CSMA/CD存取控制方式,即“先听后讲,边讲边听”。
CSMA/CD存取控制方式不能保证在一定时间周期内,PLC网络上每个站都可获得总线使用权,这是一种不能保证实时性的存取控制方式。它采用随机方式,方法简单,见缝插针,只要总线空闲就抢着上网,通信资源利用率高,在PLC网络中CSMA/CD通信法适用于上层生产管理子网。CSMA/CD通信方式的数据传送方式可以选用有连接、无连接、有应答、无应答及广播通信中的每一种,可按对通信速度及可靠性的要求进行选择。
以上是PLC网络中常用的通信方式,还有少量的PLC网络采用其它通信方式,如令牌环的通信方式等。在新近推出的PLC网络中,常常把多种通信方式集成配置在某一级子网上,这也是今后技术发展的趋势。
通过以上典型PLC网络的介绍,可以看出PLC网络各级子网通信协议配置的规律如下:
1)PLC网络通常采用3级或4级子网构成的复合型拓扑结构,各级子网中配置不同的通信协议,以适应不同的通信要求。
2)在PLC网络中配置的通信协议分两类:一类是通用协议,一类是公司专用协议。
3)在PLC网络的高层子网中配置的通用协议主要有两种,一种是MAP规约(全MAP3.0),一种是Ethernet协议,这反映PLC网络标准化与通用化的趋势。PLC网的互联,PLC网与其它局域网的互联将通过高层进行。
4)在PLC网络的低层子网及中间层子网采用公司专用协议。其底层由于传递过程数据及控制命令,这种信息很短,对实时性要求又较高,常采用周期I/O方式通信;中间层负责传送监控信息,信息长度居于过程数据及管理信息之间,对实时性要求也比较高,其通信协议常用令牌方式控制通信,也有采用主从方式控制通信的。
5)PC加入不同级别的子网,必须按所连入的子网配置通信模板,并按该级子网
配置的通信协议编制用户程序,一般在PLC中不需编制程序。对于协议比较复杂的干网,可购置厂家供应的通信软件装入PC中,将使用户通信程序编制变得比较简单方便。
6)PLC网络低层子网对实时性要求较高,其采用的协议大多为塌缩结构,只有物理层、链路层及应用层;而高层子网传送管理信息,与普通网络性质接近,又要考虑异种网互联,高层子网的通信协议大多为7层。 PLC与不管什么牌子的变频器通讯,我觉得大致的有一下几点(以MM4的DP通讯为例子):
1、选择控制源和设定源为通讯,有的可以选择宏即可,MM4当然就是参数P0700和P1000了,DP通讯等于6
2、设置变频器通讯地址,西门子变频器好像都是参数P0918,地址设置于plc组态地址相同就成
3、选择通讯的波特率,DP通讯一般是默认就不需要设置
4、选择通讯报文,也就pzd/pkw的长度了,也是300plc硬件组态变频器的ppo,MM4里不需要设置,G120的参数是P0922
5、上面4点设置完就可以实现正常通讯了,下面就得控制和状态的内容了,变频器里的个字都是默认的控制字和状态字,不能更改。
6、第二字是可以自定义了,如第2个字读出电流值,P2051.1=r0027,第2个字读出频率值,P2051.1=r0021;控制字第2个字一般默认都是给了主给定(p1070),也就是频率速度
7、以上就是变频器中需要设置的参数了,剩下的就得在PLC里组态写程序。
PLC的工作方式是一个不断循环的顺序扫描工作方式,每一次扫描所用的时间称为扫描周期。CPU从条指令开始,按顺序逐条地执行用户程序直到用户程序结束,返回条指令开始新的一轮扫描。PLC就是这样周而复始地重复上述循环扫描工作的。概括而言,PLC是按集中输入、集中输出,周期性循环扫描的方式进行工作的。CPU从条指令执行开始,按顺序逐条地执行用户程序直到用户程序结束,返回条指令开始新的一轮扫描。整个过程可分为三个部分:
1、上电处理:对PLC系统进行初始化,包括硬件初始化,I/O模块配置检查,停电保持范围设定及其他初始化处理等。
2、扫描过程:先完成输入处理,再完成与其他外设的通信处理,进行时钟、特殊寄存器更新。
3、出错处理:PLC每扫描一次,执行一次自诊断检查,确定PLC自身的动作是否正常。当PLC处于正常运行时,它将不断循环扫描。
这个过程可分为“输入采样”、“程序执行”、“输出刷新”三个阶段。
1、输入采样阶段:扫描所有输入端子,并将各输入状态存入相对应的输入映像寄存器中,输入映像寄存器被刷新。在输入采样阶段,可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据,并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后,转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中,输入状态和数据发生变化,I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。如果输入是脉冲信号,则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期,才能保证在任何情况下,该输入均能被读入。接着进入程序执行阶段。
2、程序执行阶段:根据PLC梯形图程序扫描原则,一般按从左到右,从上到下的原则顺序执行程序。在用户程序执行阶段,可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时,又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路,并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算,根据逻辑运算的结果,刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态;或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态;或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即,在用户程序执行过程中,只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化,而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化,排在上面的梯形图,其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用;排在下面的梯形图,其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。用I/O指令的话,输入过程影像寄存器的值不会被更新,程序直接从I/O模块取值,输出过程影像寄存器会被立即更新,这跟立即输入有些区别。
3、输出刷新阶段:在所有指令执行完毕后,元件映像器中所有输出继电器的状态在输出刷新阶段转存至输出锁存器中,通过一定的方式输出,后经过输出端子驱动外部负载。当扫描用户程序结束后,可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。在此期间,CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路,再经输出电路驱动相应的外设。这时,才是PLC的真正输出。
通过本方法优化可以极大的减少程序语句数,使程序更简洁、可读性更好,由于不需要做耗时的类型转换,程序运行效率也得到提高。且数学运算量越大,效率提高越明显。缺点是要多占用两字节的内存,以后程序中不能使用VW0。但S7-200的RAM空间很大,一般是用不完的,以226为例,有多达10K的RAM,偶从来没有超过1K。这些RAM都是花钱买来的,不用白不用,不用也是浪费了。
同理,如果有字节型变量经常需要与字类型变量相互转换,让字节变量占用一个字的内存宽度浪费一个字节,避免类型转换。具体步骤如下:
1.根据工程实际需求,进行功能块规划
编写子程序在PLC中子程序是为一些特定的控制目的编制的相对独立的程序。执行子程序调用指令CALL等,如果条件不满足子程序调用时,程序的扫描就仅在主程序中进行,不再去扫描这段子程序,这样就减少不必要的扫描时间。
2.用字或双字数据传送给DO点方法来控制输出
在PLC的应用中通常都会有大量的输出控制,用字或双字数据传送给DO点方法来控制输出可以提高速度,只要根据实际应用的要求,合理分配输出地址,变换控制输出控制字,可以大大减少PLC程序执行的步数,从而加快PLC的程序运行速度。
3.脉冲触发SET、RESET
PLC中,使用SET指令只执行一次即可,不必每次扫描都执行这个指令,很适合与脉冲输出(PLS/PLF)指令配合使用。有些工程人员忽视了这个问题,使用了常规的方法来驱动SET指令,无意中增加了PLC程序扫描运行时间.
4.避免了类型转换,方法如下:
以S7-200为例,它的内存格式与我们常用的PC机正好它是高字在前,低字在后的。我们可以将字变量放在后两个字节,在程序初始化时将前两个字节清零(程序的其它地方不得使用这两个字节)。
如我们定义符号时将字变量定义在VW2,保持VW0的值为零。则程序中可以用VW2以字型访问该变量,也可以VD0以双字型访问,避免了类型转换。
为了避免使用时混淆,好以明确的符号定义来区分字类型和双字类型。在此强烈推荐类匈牙利命名法:以前缀指示变量类型,用首字母大写的有意义的英文单词的组合作变量名。本人习惯用以下缀:
b————字节型变量(byte)
w————字型变量(word)
d————双字变量(double)
r————实型变量(real)
f————位变量(flag)
btn——-自复位按钮式输入(button)
sw————切换开关或自锁按钮输入(switch)
sig——-传感器、编码等电平信号输入(signal)
rly——-输出继电器位(relay)
当然,这个根据个人习惯来,没有定则,主要是利于自己区分。假如有一个字类型变量名为VarName,为使用前面的转换技巧,我们可以这样定义:
wVarName————VW2
dVarName————VD0
在程序初始化时将VW0清零(如果是不需要记忆的变量,直接将dVarName清零也可)或者在数据块中将VW0设置为零。
则以后需要以字类型访问变量时就用wVarName,需要以双字类型访问变量时就用dVarName。完全不需要类型转换了。
提高PLC运行效率,缩短完成相同任务时的执行时间。
提醒:初学者不必在意本文归纳的做法,以程序易读、规范为目标,完成功能要求即可。
1、可以用“字”的时候尽量避免用“双字”,可以用整数时,尽量避免用实数。
2、优先使用富余的(硬件连接以外的)IB、IW、ID、QB、QW、QD,是M,S;
3、尽量避免数据类型转换,不得不用时,尽量用AC存放中间变量,减少转换次数。或者编程时先预留出存储空间,比如:用VW2存整数时,VW0空出不用,就可以直接以VD0的形式来进行访问VW2中的数据;
4、减少非必要网络扫描,把可以设条件执行的网络(特别是AIW、AQW),归类到子程序中作条件调用(例如定时中断);
5、用XOR指令实现任意位取反(这指令略有难度,调试中更需要认真对位,编程时建议用二进制数);
6、在保证工艺要求前提下,适当减小发生中断的频率;
7、子程序应该尽量减少条件判断的次数,规格化子程序进出口参数,从而减少代码冗余。
8、对于有重复性、耗时的任务,应采用分周期处理;其中包括:把初始化工作分摊到多个周期完成。令多个PID回路的采样时间略有差别,以避免在同一周期内产生多个中断调用,让扫描周期更均匀稳定。
9、对于输入数据较少的子程序调用,可以先判断输入数据是否有变化,如果没有变化,可以直接跳过子程序,从而减少扫描周期。
10、尽量把在V区的位变量安排在V511.7内,把使用频率高的VB/VW/VD变量,安排在V4095内,可以缩短程序扫描周期。
11、SM0.0若和其它信号串联,只增加程序大小和执行时间,没有别的作用(如果网络已经满足了左侧必须的触点,没必要再串接SM0.0);
12、没必要共享信号时,放置在同一网络里的多条指令,会产生额外的进出栈操作(具体可以转成STL来分析),如果不是逻辑要求,应避免横向串联,这样至少可以减少一个“与”指令。好处仅仅是放在一个网络里,感觉紧凑一点。
13、合理使用立即IO指令(尽量减少使用)节约PLC处理立即指令的转换时间。
14、计算中尽量使用计算结果存储器,而不用过渡存储器。
PLC与继电器控制的主要区别有以下几点:
1.组成器件不同
继电器控制线路是由许多真正的硬件继电器组成的。而PLC是由许多“软继电器”组成的,这些“继电器”实际上是存储器中的触发器,可以置“0”或置“1”。
2.触点的数量不同
硬继电器的触点数有限,一般只有4至8对;而“软继电器”可供编程的触点数有无限对,因为触发器状态可取用任意次。
3.控制方法不同
继电器控制是通过元件之间的硬接线来实现的,其控制功能就固定在线路中了,功能专一,不灵活;而PLC控制是通过软件编程来解决的,只要程序改变,功能可跟着改变,控制很灵活。又因PLC是通过循环扫描工作的,不存在继电器控制线路中的联锁与互锁电路,控制设计大大简化了。
4.工作方式不同
在继电器控制线路中,当电源接通时,线路中各继电器都处于受制约状态,该合的合,该断的断。而在PLC的梯形图中,各“软继电器”都处于周期性循环扫描接通中,从客观上看,每个“软继电器”受条件制约,接通时间是短暂的。也就是说继电器在控制的工作方式是并行的,而PLC的工作方式是串行的。 1.CPU运算和控制中心起“心脏”作用。
纵:当从编程器输入的程序存入到用户程序存储器中,CPU根据系统所赋予的功能(系统程序存储器的解释编译程序),把用户程序翻译成PLC内部所认可的用户编译程序。
横:输入状态和输入信息从输入接口输进,CPU将之存入工作数据存储器中或输入映象寄存器。由CPU把数据和程序有机地结合在一起。把结果存入输出映象寄存器或工作数据存储器中,输出到输出接口、控制外部驱动器。
组成:CPU由控制器、运算器和寄存器组成。这些电路集成在一个芯片上。CPU通过地址总线、数据总线与I/O接口电路相连接。
2.存储器
具有记忆功能的半导体电路。
分为系统程序存储器和用户存储器。
系统程序存储器用以存放系统程序,包括管理程序,监控程序以及对用户程序做编译处理的解释编译程序。由只读存储器、ROM组成。厂家使用的,内容不可更改,断电不消失。
用户存储器:分为用户程序存储区和工作数据存储区。由随机存取存储器(RAM)组成。用户使用的。断电内容消失。常用高效的锂电池作为后备电源,寿命一般为3~5年。
3.输入/输出接口
(1)输入接口:
光电耦合器由两个发光二极度管和光电三极管组成。
发光二级管:在光电耦合器的输入端加上变化的电信号,
发光二极管就产生与输入信号变化规律相同的光信号。
光电三级管:在光信号的照射下导通,导通程度与光信号的强弱有关。
在光电耦合器的线性工作区内,输出信号与输入信号有线性关系。
输入接口电路工作过程:当开关合上,二极管发光,三极管在光的照射下导通,向内部电路输入信号。当开关断开,二极管不发光,三极管不导通。向内部电路输入信号。也就是通过输入接口电路把外部的开关信号转化成PLC内部所能接受的数字信号。
(2)输出接口
PLC的继电器输出接口电路
工作过程:当内部电路输出数字信号1,有电流流过,继电器线圈有电流,常开触点闭合,提供负载导通的电流和电压。当内部电路输出数字信号0,则有电流流过,
继电器线圈没有电流,
常开触点断开,
断开负载的电流或电压。
也就是通过输出接口电路把内部的数字电路化成一种信号使负载动作或不动作。
三种类型:
继电器输出:有触点、寿命短、频率低、交直流负载
晶体管输出:无触点、寿命长、直流负载。
晶闸管输出:无触点、寿命长、交流负载
4.编程器
编程器分为两种,一种是手持编程器,方便。我们实验室使用的就是手持编程器。二种是通过PLC的RS232口。与计算机相连。敲击键盘。通过NSTP-GR软件(或bbbbbbS下软件)向PLC内部输入程序。
监控时跳出,请问如何解决
由于PLC正在上载/下载,处于致命错误状态或缺失硬件而无法处理此命令。如果在版本为Rel 2.x.x的CPU上使用一个32K的存储卡,请确保数据保持设置区域、强制值、数据库和用户程序大小都处于版本为Rel 1.x.x的CPU所支持范围之内”。
答:1、问题出在 你这是新版本的CPU和老版本的卡,不兼容。 新版本的CPU只能从老卡中读,不能写,你会看到那条报错。 64K或256K的卡才能和新版本的CPU兼容。
2、在此介绍一下有关存储卡的特性:
有关存储卡:
、32K存储卡:仅用于储存和传递程序、数据块和强制值 。
、64K/256K存储卡:可用于新版CPU(23版)保存程序、数据块和强制值、配方、数据记录和其他文件(如项目文件、图片等) 存储卡的内容一旦写入不会丢失。
、 64K/256K新存储卡只能用于新版CPU(23版);32K存储卡只可以用于向新版(23版)CPU传递程序,不支持64K/256K存储卡的新功能;新版CPU不能向32K存储卡中写入任何数据。
、CPU进入上电状态时,若存储卡是空白的或者存储的是不同类型CPU的程序,会导致错误。高型号的CPU可以读出用低型号CPU写入的存储卡,则不行。
3、一个典型的问题:
、使用 23 版本的新存储卡向 S7-200 CN 中复制程序为何会发生 SF(系统故障)错误?
23 版的存储卡与 S7-200 CN CPU 完全兼容,既可以用在 23 版以上的 SIMATIC S7-200 上,也可以用在 S7-200 CN 上。
为了限制中国以外的用户使用 S7-200 CN CPU,通过存储卡从 SIMATIC CPU 到 CN CPU 的程序转移被限制,即它们之间不能通过存储卡传送程序。
要通过存储卡向 CN CPU 传送程序,存储卡必须在 CN CPU 上编程。
要清除 SF 错误,可以使用菜单命令“PLC > 存储卡擦除”,执行“PLC > 上电复位”。