一、概述
PLC（可編程控制器）應(yīng)用廣泛，其CPU功能較強(qiáng)，可靠性高，但在輸入輸出I/O方面,PLC存在價(jià)格過高，擴(kuò)展模塊不隔離，輸入信號還要進(jìn)行編程運(yùn)算來完成采集，品牌繁多，互不兼容，用戶使用起來不方便等缺點(diǎn)。我公司研制生產(chǎn)的S系列I/O產(chǎn)品具有模入（AI）、模出（AO）、開入（DI）、開出（DO）等功能；規(guī)格多樣；工程量值輸出；RS485通訊接口；靈活的通訊協(xié)議；擴(kuò)展簡捷；價(jià)格低廉。但在復(fù)雜控制等應(yīng)用場合較PLC就有所欠缺，而PLC的優(yōu)勢恰恰在此。S系列I/O前端可以方便地與各種PLC構(gòu)成秒級的多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)，并可更快捷地融入已有的采集控制系統(tǒng)當(dāng)中，大大降低系統(tǒng)工程費(fèi)用。二者結(jié)合可以彌補(bǔ)各自的缺陷，使系統(tǒng)達(dá)到良好的性價(jià)比。
下面以施耐德電氣的Twido系列PLC（以型號為TWDLCAE40DRF為例）和S系列I/O前端連接所構(gòu)成的采集控制系統(tǒng)為例，展示這種方案的優(yōu)勢所在：
1.Twido系列PLC支持標(biāo)準(zhǔn)MODBUS主協(xié)議和從協(xié)議，可方便地和上位機(jī)（PC機(jī)）和擴(kuò)展模塊（例如S系列I/O前端）通訊，并且無論從硬件上還是軟件上都能做到無縫連接，大大簡化了用戶搭建系統(tǒng)的復(fù)雜程度。Twido系列PLC具備兩個通訊口，一個以太網(wǎng)端口，用戶不必再購置其它設(shè)備即可方便搭建或者升級采集與控制系統(tǒng)，大大降低了系統(tǒng)成本。
2.S系列I/O前端與PLC的接口程序軟件由我公司編寫并無償提供給用戶，用戶只要將該段程序嵌入自己的程序中即可。用戶在PLC編程中或在上位機(jī)讀寫S系列I/O前端的輸入輸出數(shù)據(jù)時(shí)，只和PLC中的I/O數(shù)據(jù)映射區(qū)（位于％ＭＷ內(nèi)存區(qū)內(nèi)）打交道，大大減少了用戶工作量和編程復(fù)雜程度。
3.采用PLC的通訊口２（COM2，RS485）與S系列I/O前端連接（RS485總線），方便地?cái)U(kuò)展至少32個模塊。
4.擴(kuò)展系統(tǒng)AI/AO點(diǎn)最多達(dá)512點(diǎn)，DI/DO點(diǎn)最多達(dá)1024點(diǎn),極大的拓展了PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。
5.現(xiàn)場獨(dú)立安裝，擴(kuò)展靈活，多樣，調(diào)試方便。
6.模擬量為直接工程量值，無需編程運(yùn)算完成采集及輸出。
7.具有通道與通道之間隔離，現(xiàn)場與計(jì)算機(jī)隔離特性。
8.利用PLC的CPU豐富資源，使整套系統(tǒng)具有可編程及PID等控制功能，并可脫離上位機(jī)獨(dú)立運(yùn)行。
9.利用PLC的自帶Ethernet通訊口，使系統(tǒng)簡捷地接入以太網(wǎng)絡(luò)。
10.特別適合于各種場合的秒級采集控制應(yīng)用。
11.特別適合于施耐德體系的工控工程中，擴(kuò)展大量I/O點(diǎn)及降低系統(tǒng)造價(jià)。
二、連接要點(diǎn)及注意事項(xiàng)
●TWDLCAE40DFR具有兩個串行5通訊口和一個Ethernet口，通訊口1（COM1）固定為RS485口，通訊口2（COM2）為RS232/RS485可選，本方案選用COM2為RS485方式與S系列I/O前端的RS485通訊線相連（PLC為主站，S系列I/O前端為從站）；通訊口1（COM1）和Ethernet口可與PC機(jī)相連（作為PC機(jī)的從站）。
●通訊口2（COM2）通訊速率定義（在Twidosoft軟件內(nèi)）為38400 bps（或者小于38400），8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無奇偶校驗(yàn)。響應(yīng)超時(shí)設(shè)置為1×100ms即可，幀延遲時(shí)間設(shè)置為10ms即可。
●PLC的Ethernet口需要在Twidosoft軟件上設(shè)置IP地址，子網(wǎng)掩碼，網(wǎng)關(guān)設(shè)置為和IP相同即可。
●通訊方式為主從式，PLC為主，S系列I/O前端為從。
●PLC與S系列I/O前端的通訊電纜連接對應(yīng)表（PLC的COM2通訊模塊為TWD NAC 485D，Mini-din連接器）
PLC的RS485連接器------------S系列I/O前端的接線端子
1 ------------ 37 （RS485 A ）
2 ------------ 36 （RS485 B）
7 ------------ 35 （RS485 摒蔽地 ）
●用戶在使用之前應(yīng)將S系列I/O前端的站址設(shè)置好，并將通訊速率設(shè)置為PLC的COM2口相同的通訊速率，通信協(xié)議為MOBUS（I），S系列I/O前端的其它參數(shù)，用戶根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際工況自行設(shè)置。
●如果有多個（N個）S系列I/O前端，站址應(yīng)從01開始，依次至N為止，連續(xù)不得跳躍。
●PLC將對各S系列I/O前端不停進(jìn)行循環(huán)采集及控制輸出，1秒之內(nèi)即可將32個S系列I/O前端采集或輸出控制完畢。
采集及輸出控制單元皆存放于固定％ＭＷ內(nèi)存區(qū)，由用戶讀取或?qū)懭耄M信號讀取或?qū)懭敫袷綖镮NT）。占用內(nèi)存空間從％ＭＷ０起始，占用582字，即到％ＭＷ５８１結(jié)束 ，其中％ＭＷ０～％ＭＷ３２為連接S系列I/O前端定義前端個數(shù)及型號定義區(qū)；％ＭＷ７０～％ＭＷ５８１為S系列I/O前端輸入輸出數(shù)據(jù)映射區(qū)，每個I/O前端分配１６個字，連接32個前端時(shí)共計(jì)為５１２ 字（參見I/O數(shù)據(jù)映射區(qū)說明）。
三、連接程序說明
S系列I/O前端與Twido系列PLC的連接程序包含一個主程序，6個子程序。用戶只要將該段主程序嵌入自己的主程序中，將余下的子程序和中斷服務(wù)程序置入用戶系統(tǒng)程序中，然后修改SR0（用戶設(shè)置子程序），根據(jù)所需連I/O前端的個數(shù)及型號定義％ＭＷ０～％ＭＷ３２內(nèi)存區(qū)即可。
主程序及其說明如下:
LD %S13 // 首次掃描或者冷熱啟動
OR %S0
OR %S1
S %M0 // 啟動通訊脈沖
[ %MW582 := 0 ] // 本系統(tǒng)占用內(nèi)部存儲空間說明
[ %MW34 := 1 ] // 當(dāng)前通訊站號
[ %MW69 := 0 ] // 通訊完成標(biāo)志
[ %MW68 := 1 ] // 上次通訊站號
[ %MD36 := 0 ] // 通訊異常標(biāo)志
SR0 // 由用戶修改的對站數(shù)和各站所對應(yīng)的編號的定義
SR1 // 某站的第一個通訊任務(wù)
LD %M0 // 如果通訊脈沖啟動且通訊口閑置
AND %MSG.D
[ %SW76 := 1000] // 啟動通訊超時(shí)定時(shí)器
SR2 // 根據(jù)站號和通訊任務(wù)號填寫主站命令碼，并發(fā)送
LDN %M0 // 通訊完成并無錯誤
AND %MSG.D
AND [ %SW64 := 0]
[ %MW69 := 1 ] // 置通訊完成標(biāo)志
ST %SW76:X15 // 停止超時(shí)定時(shí)器
SR4 // 將從站（S系列I/O前端）數(shù)據(jù)存入對應(yīng)站號的內(nèi)部存儲子
LD %MSG.E // 通訊異常
AND [ %SW64 > 0 ]
[ %MW69 := 1] // 置通訊完成標(biāo)志
SR5 // 錯誤處理，置對應(yīng)站號的錯誤位
LD [ %MW69 = 1 ] // 通訊結(jié)束
S %M0 // 觸發(fā)下一個通訊任務(wù)脈沖
[ %MW69 := 0 ] // 清楚通訊結(jié)束標(biāo)志
SR3 // 下個站或下個通訊任務(wù)
LD [ %MW68 <> %MW34 ] // 如果是下個站
[ %MW68 := %34 ]
SR1 // 重新取得該站的首次任務(wù)號
LD [ %SW76 = 0 ] // 超時(shí)，系統(tǒng)冷啟動
ST %S1
LD %S1
ST %S0
END
四、連接I/O定義區(qū)說明
1．連接S系列I/O前端個數(shù)定義單元： ?。ィ停祝?nbsp; 1 字 （用戶設(shè)置）
2．站址連接S系列I/O前端型號定義單元: ％ＭＷ１～％ＭＷ３２ 32 字 （用戶設(shè)置）
每個站址所連接的S系列I/O前端的型號均由一個字節(jié)定義，％ＭＷ１為01號站址對應(yīng)連接S系列I/O前端型號定義單元 ，％ＭＷ３２為32號站址對應(yīng)連接S系列I/O前端型號定義單元，用戶通過修改％ＭＷ１～％ＭＷ３２的內(nèi)容（ＳＲ０子程序內(nèi)）來確定３２個站所對應(yīng)Ｓ系列Ｉ／Ｏ前端的型號。
各型S系列I/O前端對應(yīng)代碼如下：
◆ Ｓ１１０４／Ｓ１２０４＝０
◆ Ｓ１１０８／Ｓ１２０８／Ｓ３１０８／Ｓ３２０８＝１
◆ Ｓ１１１６／Ｓ１２１６／Ｓ３１１６／Ｓ３２１６/Ｓ３６０８＝２
◆ Ｓ１３１６／Ｓ３３１６＝３
◆ Ｓ１３３２／Ｓ３３３２＝４
◆ Ｓ１４１６／Ｓ３４１６＝５
◆ Ｓ１５０４／Ｓ３５０４＝６
◆ Ｓ３５０８＝７
五、I/O數(shù)據(jù)映射區(qū)說明
I/O數(shù)據(jù)映射區(qū): ％ＭＷ７０～％ＭＷ５８２ 512 字(每站占16字) （用戶讀寫）
以第1號站址為例，起始I/O數(shù)據(jù)映射區(qū)地址為％ＭＷ７０；（第N號站址I/O數(shù)據(jù)映射區(qū)起始地址為％ＭＷ７０＋（Ｎ－１）×１６）
◆ Ｓ１１０４／Ｓ１２０４
4個模擬量輸入占前４個字 （％ＭＷ７０） 讀
◆ Ｓ１１０８／Ｓ１２０８／Ｓ３１０８／Ｓ３２０８
8個模擬量輸入占前８個字 （％ＭＷ７０） 讀
◆ Ｓ１１１６／Ｓ１２１６／Ｓ３１１６／Ｓ３２１６
16個模擬量輸入占前１６個字 （％ＭＷ７０） 讀
◆ Ｓ１３１６／Ｓ３３１６
A: 16個開關(guān)量輸入占前 １ 字 （％ＭＷ７０) 讀
B: 8 個開關(guān)量輸出占第 ２ 字 (％ＭＷ７１) 寫
C: 8 個線圈狀態(tài)占第 ３ 字 (％ＭＷ７２) 讀
◆ Ｓ１３３２／Ｓ３３３２
32個開關(guān)量輸入占前 ２ 字 (％ＭＷ７０) 讀
◆ Ｓ１４１６／Ｓ３４１６
A: 16個開關(guān)量輸出占前 １ 字 (％ＭＷ７０) 寫
B: 16個線圈狀態(tài)占后２ 字 (％ＭＷ７１) 讀
◆ Ｓ１５０４／Ｓ３５０４
A: 8 個開關(guān)量輸出占第 1 字 (％ＭＷ７０) 寫
B: 8 個線圈狀態(tài)占第 2 字 (％ＭＷ７１) 讀
C: 4個模擬量輸出從第 3 字開始,占４字 （％ＭＷ７２） 寫
D: 4個保持寄存器從第 ７字開始,占４字 (％ＭＷ７６) 讀
◆ Ｓ３５０８
A: ８個模擬量輸出從第 １字開始,占８字 （％ＭＷ７０） 寫
B: ８個保持寄存器從第 ８字開始,占８字 (％ＭＷ７８) 讀
六、占用PLC軟件和硬件的資源
1.占用軟件資源
●占用執(zhí)行標(biāo)號：％Ｌ０～％Ｌ５
●占用子程序標(biāo)號：ＳＲ０～ＳＲ５
2.占用硬件資源
●占用程序空間：大約１６％
●占用內(nèi)部存儲位：％Ｍ０
●占用內(nèi)部存儲子：％ＭＷ０～％ＭＷ５８２
●占用１毫秒定時(shí)器：％ＳＷ７６
●占用通訊口２
七、USER_SET子程序舉例說明
該例子為PLC連接5個S系列I/O前端時(shí)，修改ＳＲ０子程序例子，其中第一個前端（站址為01）型號為S1108，第二個前端（站址為02）型號為S1116，第三個前端（站址為03）型號為S1316，第四個前端（站址為04）型號為S1332，第五個前端（站址為05）型號為S1416。具體設(shè)置如下程序:
SR0：
LD 1
[ %MW0 ：= ５ ] // 系統(tǒng)站址個數(shù)(S系列I/O前端個數(shù))
[ %MW0 ：= １ ] // 01號站址對應(yīng)S系列I/O前端型號為S1108
[ %MW0 ：= ２ ] // 02號站址對應(yīng)S系列I/O前端型號為S1116
[ %MW0 ：= ３ ] // 03號站址對應(yīng)S系列I/O前端型號為S1316
[ %MW0 ：= ４ ] // 04號站址對應(yīng)S系列I/O前端型號為S1332
[ %MW0 ：= ５ ] // 05號站址對應(yīng)S系列I/O前端型號為S1416
八、連接通訊正常/超時(shí)錯誤標(biāo)志
％ＭＤ３６為PLC與S系列I/O前端連接通訊正常/超時(shí)錯誤標(biāo)志，共32位（32個站）。％ＭＤ３６的最低位為01號站的連接通訊正常/超時(shí)錯誤標(biāo)志，％ＭＤ３６的最高位為32號站的連接通訊正常/超時(shí)錯誤標(biāo)志。在通訊正常的情況下，連接通訊正常/超時(shí)錯誤標(biāo)志全部為0；當(dāng)某一個站址的S系列I/O前端通訊掉線（通訊超時(shí)錯誤）時(shí)，此站址對應(yīng)的連接通訊正常/超時(shí)錯誤標(biāo)志位為1。
用戶在PLC的編程中或在上位機(jī)程序里，檢查連接通訊正常/超時(shí)錯誤標(biāo)志，即可判斷PLC與S系列I/O前端的通訊正常與否。
S11xx，S12xx，S31xx，S32xx，S3608系列的I/O前端當(dāng)通訊超時(shí)或掉線時(shí)，其輸出顯示值為10004。
S1504，S3504，S3508系列的I/O前端當(dāng)輸出無回應(yīng)時(shí)通道回應(yīng)顯示值10005。
九、S系列I/O前端型號一覽
S1104 4路混接（標(biāo)準(zhǔn)電壓、標(biāo)準(zhǔn)電流、熱阻、熱偶）輸入，工程量值，8路報(bào)警繼電器輸出。
S1108 8路混接（標(biāo)準(zhǔn)電壓、標(biāo)準(zhǔn)電流、熱阻、熱偶）輸入，工程量值，4路報(bào)警繼電器輸出。
S1116 16路混接（標(biāo)準(zhǔn)電壓、標(biāo)準(zhǔn)電流、熱阻、熱偶）輸入，工程量值。
S1204 4路兩線制(4～20mA)變送器專用輸入，直接掛接變送器，工程量值，8路報(bào)警繼電器輸出。
S1208 8路兩線制(4～20mA)變送器專用輸入，直接掛接變送器，工程量值，8路報(bào)警繼電器輸出。
S1216 16路兩線制(4～20mA)變送器專用輸入，直接掛接變送器，工程量值。
S1316 16路開關(guān)信號輸入，8路開關(guān)量信號輸出。
S1332 32路開關(guān)信號輸入。
S1416 16路開關(guān)信號輸出。
S1504 4路隔離模擬信號輸出(4～20mA)，8路開關(guān)信號量輸出。
S3508 8路隔離模擬信號輸出(4～20mA)
S3608 8路頻率信號輸入（上傳數(shù)據(jù)加8路記數(shù)器當(dāng)時(shí)數(shù)值）。
注：S3108等同S1108；S3208等同S1208；S3116等同S1116；S3216等同S1216；S3316等同S1316；S3332等同S1332；S3416等同S1416；S3504等同S1504；
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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