數字化儀表及安控PLC基礎知識

1、站點數字化儀表及安控PLC的使用介紹一、信號與儀表一、信號與儀表 二、二、安控安控PLC產品介紹產品介紹三、三、安控安控PLC應用應用 在自然界里，錯綜復雜的信號都可以分為模擬信號和數字信號2類。 模擬信號是指在時間上連續(xù)的信號，這類信號都有：溫度、壓力、流量等等。 數字信號是指在時間上離散的信號，它的特點是非此即彼，屬于這里信號的有：開與關、是與非、真與甲等等。信號信號 從PLC應用角度來說，無論是模擬信號還是數字信號，根據數據的流向每一種信號都可以分為輸入和輸出信號2種形式，如下圖所示。信號模擬信號數字信號模擬輸入信號模擬輸出信號數字輸入信號數字輸出信號由儀表輸入到PLC的壓力等由PLC輸

2、出到外部執(zhí)行機構由現(xiàn)場輸入到PLC的開關狀態(tài)等由PLC輸出到繼電器控制信號等 除了模擬量和數字量外，在PLC控制領域，還有一種重要的信號類型：485通信信號。 這類儀表一般稱為智能儀表，它本身是讀取模擬量或者數字量類型的、但是其輸出并不是標準的信號類型。它是將采集到得信號以串口通信的方式輸出出來。 現(xiàn)在各種儀表都有485通信輸出接口的，如流量計、壓力變送器、含水分析儀等。這類儀表具有數據采集準確的特點。常用儀表介紹常用儀表介紹 壓力變送器是一種將壓力變量轉換為可傳送的標準輸出信號的儀表，而且輸出信號與壓力變量之間有一定的連續(xù)函數關系（通常為線性函數）。 壓力變送器通常由兩部分組成：感壓單元、信

3、號處理和轉換單元。有些變送器增加了顯示單元，還有些具有現(xiàn)場總線功能。 應變式變送器：應變式變送器：是將電阻應變片粘合基體上，當基體受力變化，電阻 應變片產生形變使阻值改變，導致加在電阻上的電壓發(fā)生變化。 壓電式變送器：壓電式變送器：利用壓電晶體的壓電效應。 壓阻式變送器：壓阻式變送器：利用半導體的壓阻效應。 電容式：電容式：把彈性模片作為測量電容的一個極板。壓力變送器分類壓力變送器分類壓力變送器指標壓力變送器指標儀表量程：儀表量程：反映了壓力變送器的工作范圍，壓力變送器選型必須選擇 其正常工作壓力在儀表量程2/3附近的儀表。儀表精度：儀表精度：精度是反映壓力變送器誤差的指標，一般用相對誤差表示

4、， 可以分為不同的精度等級:0.005,0.02,0.05,0.1, 0.2,0.35,1.0,1.5, 2.5,4，值越小精度越高。輸出信號類型：輸出信號類型： 4-20mA信號、0-10V信號、485信號等。工作電壓：工作電壓：儀表需要外接的工作電壓，一般為24VDC。 溫度變送器是一種將溫度變量轉換為可傳送的標準輸出信號的儀表，而且輸出信號與壓力變量之間有一定的連續(xù)函數關系（通常為線性函數）。 溫度變送器根據其感溫元件主要分為2大類： 熱電阻溫度變送器：熱電偶是將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來，當導體A和B的兩點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產生電動勢。熱電阻溫度變送器： 熱

5、電阻測溫是基 于金屬導體的電 阻值隨溫度的增 加而增加這一特 性來進行溫度測 量的。遠傳變送器遠傳變送器工作筒工作筒指示器指示器磁浮子液位計（磁翻板液位計）構成磁浮子液位計（磁翻板液位計）構成遠傳式磁浮子液位計由磁浮子、工作筒、指示器、遠傳變送器組成（見右圖）。磁浮子液位計（磁翻板液位計）工作原理磁浮子液位計（磁翻板液位計）工作原理 磁浮子液位計與被測容器構成連通器，利用浮力原理和磁耦合，磁浮子隨被測介質的液面的變化上下移動，浮子內置永磁磁組與顯示器的磁柱之間產生磁性耦合作用，吸引外部顯示器磁柱的翻轉，從而現(xiàn)場顯示器可清晰地指示出液位的高度。同時磁浮子使遠傳變送器內的垂直排列的干簧管吸合，使得

6、輸出電阻變化，而轉化為輸出電信號。 流量計是一種能夠測量介質流動特性的儀表，它可以通過介質流動的特性將其瞬時流量、累計流量等信息通過標準電流信號或者485通信的方式輸出出來。 根據流量計結構分類，流量計可以分為以下幾類： 容積式流量計：容積式流量計：它相當于一個標準容積的容器，通過介質充滿容積的 次數和時間等，得出瞬時流量等數據； 葉輪式流量計：葉輪式流量計：將葉輪放置于被測流體內，受流體運動的沖擊，而使 葉輪旋轉，通過葉輪的旋轉快慢反應流量的大小。其 輸出信號一般是脈沖； 差壓式流量計：差壓式流量計：測量裝置放置于介質管道內，通過流體運動時在測量 裝置兩側形成的壓力差而反應流量特性； 電磁式

7、流量計：電磁式流量計：應用導電體在磁場中運動，產生電動勢，而感應電動 式又和流量大小成正比的原理制造的； 超聲波流量計：超聲波流量計：基于超聲波在流動介質中傳播的速度等于被測介質的 平均流速和聲波速度的幾何和的原理而設計的； 其他各種流量計 變頻器是能夠改變供電頻率的一種電氣設備，其目的是能夠將供電電網所提供的工頻50Hz的交流電，準換為頻率可變的交流電，從而達到調節(jié)電機轉速的目的。工作原理工作原理整流單元逆變單元工頻交流電電壓可變的直流電頻率可變的交流電 變頻器是一個輸入、輸出信號很豐富的電氣設備。其二次回路可以通過設置實現(xiàn)很多數據的輸入和輸出。其中最重要的是頻率設定輸入，常用的方式有電位器

8、調節(jié)、通信調節(jié)、4-20（0-20）mA電流調節(jié)等。一、信號與儀表一、信號與儀表 二、二、安控安控PLC產品介紹產品介紹三、三、安控安控PLC應用應用 SUPER E50 SUPER E50 模塊底座安裝在 DIN 導軌支架上，模塊間的電源和通訊通過底座上的內部總線連接器連接，組成一個底座組。I/O 子系統(tǒng)模塊、控制器模塊及系統(tǒng)電源模塊均插接在安裝好的底座上。 SUPER E50 系統(tǒng)設備概述系統(tǒng)設備概述1、SUPER E50 模塊底座 有四種模塊： 單模塊底座 A（用于電源模塊或端子擴展式 I/O 模塊）。 單模塊底座 B（用于主控制器模塊或通訊連接模塊）。 單模塊底座 C（用于 I/O 模

9、塊）。 雙模塊底座 A（用于控制器模塊冗余）。2、模塊內部總線通過連接模塊底座上的內部總線連接器組成。 模塊內部總線給控制器及 I/O 子系統(tǒng)提供 5VDC 電源，并提供底座上各模塊間的 總線通信 。一個底座組與另一底座組 的總線連 接由專用 的擴展電 纜實現(xiàn)。模塊內部總線（包括擴展電纜）全長不大于 5m。3、SUPER E50 系統(tǒng)電源SUPER E50 系統(tǒng)電源支持 24VDC/5VDC 電源。 電源模塊的輸入電壓為 24VDC，輸出電壓為5VDC，通過底座組的內部總線給控制器及I/O模塊供電。電源模塊通常位于 底座組的最左端（第一槽位）。4、 SUPER E50 控制器CPU控制器實現(xiàn)本

10、地控制及 I/O 子系統(tǒng)與控制網絡之間的通信管理?？刂破靼惭b在控制器模塊底座上，位于電源底座的右端（第二槽位）。您可以增加一個控制器用于控制器冗余。 HC系列智能I/O模塊是SUPER E50 PLC系統(tǒng)中的智能采集、控制模塊，實現(xiàn)對本系統(tǒng)現(xiàn)場數據的采集和控制現(xiàn)場設備。通過內部總線把現(xiàn)場數據上傳到CPU中。分別為HC101、HC112、HC121、HC133、HC141、HC201、HC501等模塊。I/OI/O模塊介紹模塊介紹1、HC101(8AI)模塊模塊 HC101型模塊是8路模擬量輸入模塊。I/O總線上可安裝32塊HC101模塊，得到256個模擬量輸入點。輸入端與壓力、液位、流量、溫度

11、變送器，或其它高精度模擬信號源連接使用?，F(xiàn)場變送器送入HC101模塊的模擬信號為420mA的標準信號，并將其轉換為10000-50000的數值。模塊地址設置模塊地址設置 HC101每個 I/O 模塊在系統(tǒng)中都有唯一的通訊地址。模塊通訊地址設置，通過對應底座上的撥碼開關實現(xiàn) 。 模塊介紹撥碼開關撥碼開關信號寄存器信號寄存器 通過 ESet 工具設置后，控制器模塊通過模塊內部總線讀取 AI 信號寄存器（在 ESet 工具中稱為從寄存器）值。HC101 的各 AI 通道的采集數據值放在下表對應的寄存器中，信號類型為R_Input（讀輸入寄存器）。各通道對應的寄存器地址詳細說明如下表所示。 HC101

12、 LED指示燈指示燈 2、HC121(4AO)模塊模塊 HC121型模塊是智能型4路420mA模擬量輸出模塊，輸出4路420mA的電流信號，輸出為16位分辨率。I/O總線上可安裝32個HC121模塊，測量128路觸點信號。HC121模塊可以控制電動閥門、電機控制器、溫度控制器以及其它需要模擬信號控制的設備。模塊地址設置模塊地址設置 HC121每個 I/O 模塊在系統(tǒng)中都有唯一的通訊地址。模塊通訊地址設置，通過對應底座上的撥碼開關實現(xiàn) 。 模塊介紹信號寄存器信號寄存器 通過 ESet 工具設置后，控制器模塊通過模塊內部總線讀取 AO 信號寄存器（在 ESet 工具中稱為從寄存器）值。HC121

13、的各 AO 通道的采集數據值放在下表對應的寄存器中，信號類型為W_Hold（寫保持寄存器）。各通道對應的寄存器地址詳細說明如下表所示。 HC121 LED指示燈指示燈 3、HC141(4PI)模塊模塊 HC141型模塊是智能型4路脈沖量輸入模塊，用于處理從現(xiàn)場來的脈沖量輸入信號。I/O總線上可安裝16個HC141模塊，測量64路脈沖輸入信號。模塊地址設置模塊地址設置 HC141每個 I/O 模塊在系統(tǒng)中都有唯一的通訊地址。模塊通訊地址設置，通過對應底座上的撥碼開關實現(xiàn) 。 模塊介紹信號寄存器信號寄存器 通過 ESet 工具設置后，控制器模塊通過模塊內部總線讀取 PI 信號寄存器（在 ESet

14、工具中稱為從寄存器）值。HC141 的各 PI 通道的采集數據值放在下表對應的寄存器中，信號類型為R_Input（讀輸入寄存器）。各通道對應的寄存器地址詳細說明如下表所示。 HC141 LED指示燈指示燈 4、HC112(16DI)模塊模塊 HC112型模塊是智能型16路DI數字采樣模塊，用于處理從現(xiàn)場來的電平型開關量輸入信號。I/O總線上可安裝32個HC112模塊，測量512路觸點信號。HC112模塊的16路DI量輸入分兩組，每8路為1組，組與組之間不共地；但是在一組中，信號通道是共地的。模塊地址設置模塊地址設置 HC112每個 I/O 模塊在系統(tǒng)中都有唯一的通訊地址。模塊通訊地址設置，通過

15、對應底座上的撥碼開關實現(xiàn) 。 模塊介紹信號寄存器信號寄存器 通過 ESet 工具設置后，控制器模塊通過模塊內部總線讀取 DI 信號寄存器（在 ESet 工具中稱為從寄存器）值。詳見ESet 配置手冊 HC112 的各 DI 通道的采集數據值放在下表對應的寄存器中，信號類型為R_State（讀狀態(tài)寄存器）。各通道對應的寄存器地址詳細說明如下表所示。 HC112 LED指示燈指示燈 5、HC133(16DO)模塊模塊 HC133型模塊是智能型16路晶體管開關量輸出模塊，與之配套的繼電器，構成完整的DO單元，用于給現(xiàn)場提供無源觸點型開關量輸出信號。從而控制現(xiàn)場設備的開/關、啟/停。I/O總線上可安裝

16、32個HC133模塊，得到512路輸出信號。模塊地址設置模塊地址設置 HC133每個 I/O 模塊在系統(tǒng)中都有唯一的通訊地址。模塊通訊地址設置，通過對應底座上的撥碼開關實現(xiàn) 。 模塊介紹信號寄存器信號寄存器 通過 ESet 工具設置后，控制器模塊通過模塊內部總線讀取 DO 信號寄存器（在 ESet 工具中稱為從寄存器）值。詳見ESet 配置手冊 HC133 的各 DO 通道的采集數據值放在下表對應的寄存器中，信號類型為W_Coil（寫多線圈寄存器）。各通道對應的寄存器地址詳細說明如下表所示。 HC133 LED指示燈指示燈 6、HC501控制器模塊（控制器模塊（CPU） 也稱 CPU模塊 ，C

17、PU模塊通過總線與 I/O模塊進行通信，完成邏輯掃描 、通 訊 及 熱 備 任 務 ， I/O數 據 通 過 總 線 周 期 傳輸 ， HC501控 制 器 模 塊 是SUPER E50系統(tǒng) IO 模塊的協(xié)調者 ，可以對模擬量 I/O、數字量I/O和脈沖量輸入 信號，完 成數據采 集、邏輯 和過程控 制等功能 ，根據模 塊的配置 ，掃描周期為 10ms9h，具備 CPU 冗余功能。 與與IO模塊通信配置模塊通信配置 現(xiàn)場控制系統(tǒng)實現(xiàn)對本系統(tǒng) I/O 模塊數據的采集控制，需要將 I/O 添加到控制器中，根據需求設置 I/O 采集時間及數據存儲的地址。詳見ESet 配置手冊。 模塊介紹CPU通訊端

18、口通訊端口HC501 LED指示燈指示燈 7、HC201電源模塊電源模塊 為SUPER E50系統(tǒng)各類模塊提供內部電源。指示燈如下圖：模塊介紹一、信號與儀表一、信號與儀表 二、二、安控安控PLC產品介紹產品介紹三、三、安控安控PLC應用應用 安控安控PLC的調試步驟：的調試步驟：1、接線，按照具體信號類型、與對應模塊的輸出線相連接，接完線 后，需要對現(xiàn)場接線情況進行校驗后才能上電測試；2、配置，安控PLC由于有大量的信號模塊，要組成一個完整系統(tǒng)需 要根據模塊安裝位置、規(guī)劃等進行一系列配置；另外安控 PLC具有一系列方便的工具，通過配置可以簡化編程過程 。以上配置都需要通過Eset工具實現(xiàn)；3、

19、編程，根據現(xiàn)場工藝及控制需要，編制程序、檢查編譯并下載；ESet配置簡介配置簡介EOpen安裝軟件分兩部分： u第一部分為OpenPCSOpenPCS編程軟件編程軟件，需要先安裝。安裝這部分軟件后可以進行編程和仿真運行程序。 編程軟件為PS621cs.exePS621cs.exe。u第二部分為ESetESet配置工具配置工具，只有安裝了這部分軟件才能對Super E50 PLC進行連接、參數及數據采集配置。 Super E50PLC的配置軟件為Eset2009.exe。ESet配置軟件的安裝步驟配置軟件的安裝步驟第一步：安裝編程軟件PS621cs.exePS621cs.exe，默認路徑安裝即可

20、；第二步：安裝配置軟件Eset2009.exeEset2009.exe，默認路徑安裝即可； 第三步：選擇【開始】【程序】【infoteam OpenPCS 2008】【Licence】，輸入授權序列號和授權碼。說明說明： 1在安裝過程中彈出【infoteam OpenPCS Licences】對話窗口時，只需要在【Serial】和【Code】欄中輸入許可序列號和序列碼即可，其它欄可以不輸入。如果沒有l(wèi)icence，請與北京安控自動化股份有限公司聯(lián)系。2在安裝過程中彈出【OpenPCSOpenPCS硬件添加工具】對話窗時，選擇【退出】按鈕即可。ESet配置運行配置運行1、啟動啟動OpenPCSO

21、penPCS軟件軟件 在【開始】菜單中選擇【程序】【infoteam OpenPCS 2008】，即打開ControlXControlX框架： 菜單和工具欄工程瀏覽器編輯窗口診斷輸出窗口ESet配置運行配置運行2 2、運行運行ESetESet配置軟件配置軟件 在菜單欄點擊【其它】【工具】按鈕，出現(xiàn)如圖所示下拉列表。 【事件參數設置】 ：用于配置秒事件、鬧鐘事件、日歷事件和時間事件。 【控制器調試】：用于在線/離線讀寫CPU模塊的寄存器值，查看CPU模塊或連接模塊的運行狀態(tài)，以及實現(xiàn)校時功能。 【PID寄存器配置】：用于配置PID控制器各個參數的寄存器地址。 【控制器初始化設置】：用于連接控制器

22、首次運行時的操作。如清除OpenPCS、系統(tǒng)初始化、進入通訊測試狀態(tài)等。ESet配置運行配置運行【許可證編輯器】：填寫軟件的序列號?！綪C通信參數設置】：用于設置PC機與CPU模塊建立連接時的方式及連接時的通訊參數，如串口或網口等。 【控制器通信參數設置】：用于設置現(xiàn)場模塊的基本通信參數，如網口通訊參數、串口通訊參數，熱備選擇等。【采集數據塊設置】 ：用于配置I/O模塊的采集參數，如寄存器地址、模塊通訊地址、采集速率等。l用于設置PC機與CPU模塊建立連接時的方式及連接時的通訊參數，如串口或網口等。l在OpenPCS中設置PC通訊參數的步驟如下：在菜單中選擇【其他】【工具】【PC通訊參數設置】

23、。設置界面如圖： PC通信參數設置【站號】：Modbus協(xié)議站號，設置范圍為1255，默認為1?！静ㄌ芈省浚焊鶕嶋H使用的波特率進行選擇，范圍為110256000，默認為9600?！境瑫r】：設置范圍為110，默認為1。【延時】：設置范圍為11000，默認為200?！就ㄓ嵾x擇】：選擇PC機的串口號，設置范圍為COM1COM10。1、串口通信設置、串口通信設置2、網口通信設置、網口通信設置【通訊選擇】：TCP/IP Server【站號】：Modbus協(xié)議站號，設置范圍為1255，默認為1。 【IP地址】：PLC設備的IP地址【端口號】：設置為500 主要用于設置CPU模塊的主要通信參數，如串口參數

24、或網口參數、熱備狀態(tài)等。 在OpenPCS中設置控制器通訊參數的步驟如下：在菜單中選擇【其他】【工具】【控制器通訊參數設置】。設置界面如圖： 控制器通信參數設置以串口（COM2）通信為例介紹參數設置，此串口的參數設置必須與“PC通訊參數設置”相同（波特率：9600；校驗：None；數據位：8；停止位：1；接口模式RS232）。設置界面如下：控制器通訊參數設置1、串口參數、串口參數2、網口參數、網口參數控制器通訊參數設置【物理地址】首位為“000”，【IP地址】：PLC設備的IP地址，【端口號】：500，【站號】：默認為1. 主要用于設置CPU模塊與用內部總線連接的I/O模塊之間（Super E

25、50）寄存器地址的一一對應關系。設置界面如圖 采集數據塊設置CPU模塊可通過總線讀/寫FC系列模塊，其配置如下：數據塊類型：總線數據塊。模塊地址：根據模塊底座撥碼確定。信號類型：R_Coil 讀線圈寄存器 （DO 0#） R_State 讀狀態(tài)寄存器 (DI 1#) R_Hold 讀保持寄存器 (AO 4#) R_Input 讀輸入寄存器 （AI 3#） W_Coil 寫線圈寄存器 （DO 0#） W_Hold 寫保持寄存器 （AO 4#）掃描時間：根據需要設定。主寄存器：CPU模塊或連接模塊中的寄存器。從寄存器：I/O模塊或連接模塊中的寄存器。寄存器數量：讀/寫寄存器的個數。事件參數對應用戶

26、編寫的OpenPCSOpenPCS應用程序中各個中斷任務。設置界面如圖： 事件參數設置在OpenPCS編程環(huán)境中，增加任務后，對著資源對話框點右鍵選擇【屬性】，彈出下面對話框，可改變任務屬性。編輯任務規(guī)范【中斷】欄下拉菜單： RESET 復位事件 RTC_Check 校時事件RTC_Alarm 鬧鐘事件 RTC_Second 秒事件RTC_Time 時間事件 RTC_Calendar 日歷事件MS_Switch 熱備切換事件SYS_ERR 系統(tǒng)錯誤事件事件設置為使能并配置這些事件事件設置為使能并配置這些事件中斷。中斷。當采集數據塊設置完后并且連接上PLC時，就可以在控制器調試界面看到數據了。設置界面如圖：控制器調試在CPU模塊中可配置最多32個PID參數地址模塊，模塊編號為031。每一個PID參數地址模塊參數包括了12個寄存器地址參數，這些寄存器存放PID控制算法所需的參數。設置界面如圖： PID寄存器設置配置了這些PID寄存器地址后，再用OpenPCS程序或Modbus工具設置PID參數值。這樣就能夠使用PID了。 【控制器初始化設置】主要用于初始化控制器。當我們不知道PC通信設置，如波特率和IP地址時，可使控制器進入【通訊測試】狀態(tài)，然后讀取控制器的參數；當需要刪除控制器中的OpenPCS程