西门子6ES7277-0AA22-0XA0功能介绍
近日，台达集团宣布即将推出PNP输出机型DVP12SS211S可编程控制器，这标志着台达DVP-SS2系列第二代超薄型主机再添新成员，其产品线也愈加丰富齐全。作为台达集团的新力作，DVP12SS211S除继承了DVP-SS2系列产品主机体积小、指令丰富、控制等优势外，更在宽温控制，智能模拟以及耐振动等方面有着突出的表现，是一款极具超高性价比超薄型PLC产品。
DVP-SS2系列提供12～14 点PLC 主机，具有丰富的指令集和8k steps的程序内存，可连接薄型全系列 I/O模块，具有数字输入∕输出和模拟模块（A/D、D/A 转换及温度模块）等功能，尤为值得一提的是，其大输入∕输出扩充点数竟不可思议高达480 点，这是也该款产品大亮点之一。
DVP12SS211S通过了UL508、European community EMC Directive 89/336/EECand Low Voltage、Directive73/23/EEC等认证，在耐振动／冲击方面，DVP12SS211S更是通过了严格的IEC61131-2, IEC 68-2-6(TEST Fc)/IEC61131-2 & IEC 68-2-27 (TESTEa)规范。严格的标准必定带来高质量的产品，DVP12SS211S在宽温控制上表现优异，其操作环境为0ºC ～55ºC（温度）和50～95%（湿度），储存环境更是扩大到-25ºC ~ 70ºC（温度）和5 ~ 95%（湿度）。
与DVP-SS2系列其他产品一样，DVP12SS211S采用了免电池设计，其PLC程序与停电保持数据皆运用高速闪存储存。DVP12SS211S还具备直流输入电源极性反接保护，有效保护了产品安全，而四个10kHz的高速脉冲输出以及体积小、易安装等特点又极大满足了一些特殊行业的应用需求。
l 引言
一般来说。大功率直流电源装置的系统主要由高压隔离开关、高压断路器、有载调压器、平波电抗器、整流变压器、晶闸管整流装置、控制系统、交流互感器、直流互感器、直流母线刀开关、综合测量装置及纯水冷却装置或者风机等部分组成.系统构造复杂、体积庞大，维修和维护极为不便。实时掌握和了解直流电源系统的工作状况显得极为重要。设计大功率直流电源智能监测系统对电源装置进行监测和保护是必要的。
2电解锰电源的监控系统设计
2.1 系统总体设计
采用西门子公司的S7—200可编程控制器和TD200文本显示器，设计电解金属锰直流电源的监控系统。670 V/26kA电解锰电源采用三相桥式全控晶闸管整流，非同相逆并联的主电路形式。该电源检测系统采用可编程控制器(PLC)作为控制的核心器件，将大功率直流电源设备与通讯网络连接，检测和指示故障位置。PLC以其品种多样的扩展模块(如模拟量扩展模块、通信模块)为实现采集、上传数据提供便利。智能检测系统的基本构成如图1所示。
该电源检测系统中，PLC、开关量单元、模拟量单元、通信单元和TD200文本显示单元构成了模块的主控单元，还有现场变换与执行单元，用于实现电源设备强电与弱电之间的隔离，把相应的故障或运行参数的信号变换为开关量或隔离后的模拟量信号送入PLC，根据PLC的输出进行报警和执行跳闸等操作，TD200文本显示器用于显示现场电源系统的运行状态，以便于工作人员调试和应用。
2.2 系统控制工作原理
三相桥式全控整流电源装置的被控对象主要是高压开关断路器、移相触发电路的触发角度、水冷却器的启停，被检测对象主要是水冷却器是否有故障、整流变压器油温是否过高、轻重瓦斯是否超标、晶闸管整流器的器件是否失效、桥臂是否过热等。整流电源装置通过控制面板上的合闸按钮将点动信号送入PLC的数字输人点后，通过PLC内部的自保持程序使电源合闸并到位后，PLC将解除对整流装置触发脉冲的封锁，这样可通过给定旋钮调节给定电压的大小，改变触发角度，改变输出电压的大小。高压分闸信号送入PLC后，应该封锁整流装置的触发脉冲，延时数秒，再自动分闸。基于PLC的电气控制系统对大功率直流电源系统的控制思路，仍然与继电器一接触器控制系统是一致的，只是在控制手段上采用了先进的控制设备。图2所示为三相桥式全控整流由源装置大系统的PLC硬件设计原理图。
3 PLC控制程序
程序块选用子程序流程图，它是由故障检测子程序、模拟量采集子程序、显示子程序等几个程序块组成。部分子程序图如图3、图4、图5、图6所示。
4 结语
基于PLC控制的电解电源系统实现所要求的技术性能，利用TD200文本显示器可以直接显示报警内容，方便现场操作人员的维修与调试。系统已经投入运行，运行状态良好，为操作人员对电解电源操作和实时监控带来极大便利，达到了预期的控制要求。
引言
在数控机床中, 通常用可编程控制器( PLC) 对机床开关量信号进行控制。PLC可靠性高, 使用方便。但在大多数数控机床,特别是经济型数控机床中, 要求的输入输出点数并不多, 通常在60点以下,为了降低数控机床成本, 在基于工业PC机的数控系统中,可以采用开关量I/O板加外接继电器,配合主机的软件对机床开关进行控制。但如果PC机采用单任务操作系统(如DOS) ,数控系统的所有任务运行都置于一个总体的消息循环中, 软件的模块化和可维护性较差, 系统故障的风险相对集中,不能充分利用PC机系统资源。而采用非实时多任务操作系统(如bbbbbbs) 时, Win32API的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,不能满足数控系统PLC控制的实时性要求。
为此, 本文提出一种基于RT - Linux操作系统的嵌入式PLC, 利用RT -Linux的开放性、模块化和可扩展性的系统结构特性和多线程/多任务的系统环境,在保证实时性的使故障风险相对分散。
数控系统嵌入式PLC的硬件结构
数控系统硬件建立在通用工业PC的开放体系之上, 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RedHatLinux810 + RTLinux311操作系统,数控系统的人机界面、数控代码处理、轨迹规划、参数管理以及PLC控制都通过工控机由软件来实现, 不需要独立的PLC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或者PCI总线。
RT -Linux的体系结构
RT - Linux是基于Linux系统并可运行于多种硬件平台的32位硬实时操作系统( hard real - timeoperating system) 。它继承了MERT系统的设计思想, 即以通用操作系统为基础,在同一操作系统中既提供严格意义上的实时服务, 又提供所有的标准POSIX服务。RT - Linux源代码公开, 易于修改,使系统成本降低, 源代码的公开使数控系统的开发摆脱了对国外软件公司的依赖, 有利于提高数控软件国产化程度。
RT - Linux是基于Linux并可运行于多种硬件平台的多任务实时操作系统。通过修改Linux内核的硬件层,采用中断仿真技术, 在内核和硬件之间实现了一个小而高效的实时内核, 并在实时内核的基础上形成了小型的实时系统,而Linux内核仅作为实时系统低优先级的任务运行。对于普通X86的硬件结构,RT - Linux拥有出色的实时性和稳定性,其大中断延迟时间不超过15μs, 大任务切换误差不超过35μs。这些实时参数与系统负载无关, 而取决于计算机的硬件,如在PII350, 64M内存的普通PC机上,系统大延迟时间不超过1μs。RT - Linux按实时性不同分为实时域和非实时域,其结构如图2所示。
实时域在设计上遵循实时操作系统的设计原则,即系统具有透明性、模块化和可扩展性。RT -Linux的实时内核由一个核心部分和多个可选部分组成, 核心部分只负责高速中断处理,支持SMP操作且不会被底层同步或中断例程延迟或重入。其它功能则由可动态加载的模块扩充。RT -Linux把不影响系统实时性的操作(即非实时域的操作)都留给了非实时的Linux系统完成。基于多任务环境的Linux为软件开发提供了丰富的系统资源,如多种进程间通讯机制,灵活的内存管理机制。
嵌入式PLC的设计及实现
嵌入式PLC的模块组成
数控系统的PLC控制模块实时性要求较高,必须在系统的实时域内运行。根据通用数控系统的PLC控制以及数控系统软件模块化设计的要求, 将数控系统的PLC控制模块作为RT -Linux系统的实时任务之一,其优先级和调用周期取决于数控系统各任务的实时性要求以及控制要求的响应时间。PLC控制模块主要完成数控系统的逻辑控制,而被控制的输入输出也就是I/O的输入输出由PC机I/O接口卡输入输出模块来完成, 即完成数控系统的PLC控制需要两个RT -Linux实时任务, 如图3所示, 这两个任务分别为RT - Task1 (以下称“适配卡输入输出”) 、RT - Task2(以下称“PLC控制”) 。
图3是基于RT - Linux系统的嵌入式PLC实时任务关系图, 其中适配卡输入输出主要是完成数控系统的输入输出,即各轴位置控制命令的输出、I/O的输出、I/O输入以及位置反馈输入, 它实际上是数控系统控制卡的设备驱动模块,其优先级在数控系统的各实时任务中为。根据其硬件特征以及运动控制要求, 其响应周期为100μs,响应时钟周期由PC机I/O接口卡上的硬件定时器产生。根据RT - Linux系统对硬件中断的响应机制,输入输出控制任务的实时性是可以保证的, 这一点在我们的数控系统已经得到验证。
图3中PLC控制主要是完成数控系统的PLC控制功能, 其任务优先级低于适配卡输入输出,也低于数控系统的精插补实时任务和位置伺服实时任务。根据通用数控系统的PLC控制要求, 确定其响应周期为5ms, 响应周期由RT -Linux的软件定时器产生, 根据RT -Linux系统的实时多任务调度机制,PLC控制任务的实时性是可以保证的。在实际应用中也得到验证。
嵌入式PLC的实时任务模块数据通讯
完成数控系统PLC控制的两个实时任务之间由于需要输入输出的数据量(一般情况下为64 输入,64输出,但输入输出根据需要还可以扩展) 不太大,采用共享内存的通讯方式, 在适配卡输入输出和PLC控制两个实时任务之间开两块共享内存,一块用于适配卡向PLC控制传输I/O 口状态信息, 另一块用于PLC控制向适配卡输入输出任务传输经PLC逻辑处理后的控制信息。
在这里, 两个实时任务间不采用RT - FIFO进行通讯的原因在于这两个实时任务间通讯的数据量不是很大,而这两个实时任务运行周期差别较大, 采用RT - FIFO传输数据, 为了避免FIFO的阻塞, 相应地要增加两个任务间的协调机制,这样的通讯效果未必比采用共享内存好, 共享内存的读写速度比FIFO相对较快。
嵌入式PLC的实时任务的实现
适配卡输入输出为动态可加载模块, 适配卡输入输出模块(任务)以100μs为周期的硬件定时中断,完成各轴位置控制指令和I/O的输出、各轴位置反馈值和I/O的输入,适配卡输出值来自于位置伺服任务和PLC控制任务, 输入值来自于适配卡的输入接口。PLC控制模块(任务) 同样也是一个动态可加载模块,它以5ms的软定时, 周期性地从它与总控模块通讯的RT - FIFO读取控制信息(如M指令, S指令及T指令) ,从它与适配卡输入输出模块通讯的共享内存中读取I/O信息, 进行逻辑处理,后将结果写入共享内存供适配卡输入输出模块读取并输出。
结论
目前该嵌入式PLC模块已成功应用于清华大学精仪系制造工程研究所THHP - III数控系统(基于RedHatLinux8.0 +RTL inux3.1) 中, 该模块可以满足对普通数控系统和加工中心PLC控制要求。