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发布时间：2023-10-26

DCS系统利用硬件实现通讯

　　对于市场上广泛使用的A-B公司plc产品，Foxboro公司专门开发专用的通讯硬件--集成在I/A’s中的AB-STATION，通过AB-STATION，在I/A’s中可以直接对A-B的PLC进行管理、组态、通讯及数据采集监视，使整个系统既具有PLC快速的优点，又具有dcs系统友好的人机界面，强大的数据库管理的优势。

　　对于工业界广泛采用的MODBUS协议（含ASCII协议及RTU协议），Foxboro公司开发了多种符合MODBUS协议的硬件，主要有：MODBUSGATEWAY，MODBUSGATEWAYPLUS，适用于RS-232通讯及RS-485通讯，并可以选择做为仆方或主方。采用专门的通讯硬件，可以与一切提供MODBUS协议通讯接口的设备进行通讯，包括其它公司的DCS系统、PLC产品等。在上海Foxboro公司所实施的大部分需要进行通讯的项目中均采用这种方式。

　　除以上两种专门通讯硬件外，Foxboro公司还有一个可以自定义协议的通讯硬件—FOREIGNDEVICEINTIGRATOR30（设备集成器30）。使用此通讯硬件，需要通讯的双方只要定义好通讯数据包格式（包括数据包报头信息、数据格式、数据包报尾信息）和通讯参数（包括起始位、停止位、数据位、波特率）即可实现通讯。在镇江电厂项目中，上海Foxboro公司就采用这个方法实现了与GEPLC及无锡阳山智能数据采集前端的通讯，大大减少了用户的投资。

　　此外，对于市场上使用较多的PLC和DCS产品，Foxboro公司提供专门的通讯软件进行通讯。

　　以上所有的通讯方式所采用的硬件是一样的：通讯处理机30（COMMUNICATIONPROCESSOR30），不同之处在于所选用的通讯软件不一样。

　　对于MODBUS协议，采用的波特率通常为9600bps，因此每秒所能通讯的数据包是有限制的。

　　对于MODBUS协议，如果MODBUS设备不同，每个通讯包所能通讯的量是不一样的，通常使用的548设备可以通讯到256个字节，亦即128个模拟量或2048个数字量。

　　标准的MODBUS通讯帧格式为：“〈仆方地址〉〈功能码〉〈起始地址〉〈数据传送量〉〈校验码〉”。对于不同的设备具有不同的MODBUS地址；同一设备，不同数据类型（外部寄存器、内部寄存器、外部保持线圈、内部保持线圈等）具有不同的功能码；同一数据类型，读/写操作不同时，也具有不同的功能码。

　　因此，在考虑MODBUS协议通讯时，不能只看有多少个模拟量/数字量，而必须同时考虑：有多少个设备，每个设备的通讯模拟量/数字量数据有多少，数据是否双向传送，通讯速率为多少。综合考虑以上因数后，计算出需要多少个通讯处理器。

　　需要强调的是：Foxboro公司的硬件通讯产品COMM30与许多公司的硬件通讯方式通过采用插在工程师站/操作员站主板上的串口通讯卡实现不同，Foxboro公司的COMM30具有专用的CPU芯片，独立于工程师站及操作员站运行，是控制网络中一个独立的处理站，即使在工程师站/操作员站死机时仍能保证通讯的正常运行，这在参与控制的通讯（如与定排程控、吹灰程控等）中显的尤为重要。

S7-200 有两个置PTO/PWM 发生器，用以建立高速脉冲串（PTO）或脉宽调节（PWM）信号波形。

当组态一个输出为PTO 操作时，生成一个50%占空比脉冲串用于步进电机或伺服电

机的速度和位置的开环控制。置PTO 功能提供了脉冲串输出，脉冲周期和数量可由用户控制。但应用程序必须通过PLC内置I/O 提供方向和限位控制。

为了简化用户应用程序中位控功能的使用，STEP7--Micro/WIN 提供的位控向导可以帮助您在几分钟内全部完成PWM，PTO 或位控模块的组态。向导可以生成位置指令，用户可以用这些指令在其应用程序中为速度和位置提供动态控制。

2、开环位控用于步进电机或伺服电机的基本信息

借助位控向导组态PTO 输出时，需要用户提供一些基本信息，逐项介绍如下：

⑴ 大速度（MAX_SPEED）和启动/停止速度（SS_SPEED）

图1是这2 个概念的示意图。

MAX_SPEED 是允许的操作速度的大值，它应在电机力矩能力的范围。驱动负载所需的力矩由摩擦力、惯性以及加速/减速时间决定。

图1 大速度和启动/停止速度示意

SS_SPEED：该数值应满足电机在低速时驱动负载的能力，如果SS_SPEED 的数值过低，电机和负载在运动的开始和结束时可能会摇摆或颤动。如果SS_SPEED 的数值过高，电机会在启动时丢失脉冲，并且负载在试图停止时会使电机超速。通常，SS_SPEED 值是MAX_SPEED 值的5%至15%。

⑵加速和减速时间

加速时间ACCEL_TIME：电机从 SS_SPEED速度加速到MAX_SPEED速度所需的时间。减速时间DECEL_TIME：电机从MAX_SPEED速度减速到SS_SPEED速度所需要的时间。

图2 加速和减速时间

加速时间和减速时间的缺省设置都是1000 毫秒。通常，电机可在小于1000 毫秒的时间工作。参见图2。这2 个值设定时要以毫秒为单位。

注意：电机的加速和失速时间要过测试来确定。开始时，您应输入一个较大的值。逐渐减少这个时间值直至电机开始失速，从而优化您应用中的这些设置。

⑶移动包络

一个包络是一个预先定义的移动描述，它包括一个或多个速度，影响着从起点到终点的移动。一个包络由多段组成，每段包含一个达到目标速度的加速/减速过程和以目标速度匀速运行的一串固定数量的脉冲。位控向导提供移动包络定义界面，在这里，您可以为您的应用程序定义每一个移动包络。PTO 支持大100 个包络。

定义一个包络，包括如下几点：①选择操作模式；②为包络的各步定义指标。③为包络定义一个符号名。

⑴选择包络的操作模式：PTO 支持相对位置和单一速度的续转动，如图3所示，相对位置模式指的是运动的终点位置是从起点侧开始计算的脉冲数量。单速续转动则不需要提供终点位置，PTO 一直持续输出脉冲，直至有其他命令发出，例如到达原点要求停发脉冲。

图3 一个包络的操作模式

⑵包络中的步

一个步是工件运动的一个固定距离，包括加速和减速时间的距离。PTO 每一包络大允许29 个步。

每一步包括目标速度和结束位置或脉冲数目等几个指标。图4 所示为一步、两步、三步和四步包络。注意一步包络只有一个常速段，两步包络有两个常速段，依次类推。步的数目与包络中常速段的数目一致。

图4 包络的步数示意

7.2.5 使用位控向导编程

STEP7 V4.0 软件的位控向导能自动处理PTO 脉冲的单段管线和多段管线、脉宽调

制、SM 位置配置和创建包络表。

本节将给出一个在YL-335A 上实现的简单工作任务例子，阐述使用位控向导编程的方法和步骤。表1 是YL-335A 上实现步进电机运行所需的运动包络。

表1 步进电机运行的运动包络

1、使用位控向导编程的步骤如下：

1）为S7--200 PLC选择选项组态置PTO/PWM操作。

在STEP7 V4.0软件命令菜单中选择工具→位置控制向导并选择配置S7-200PLC内

置PTO/PWM操作，如图5所示。

图5 位控向导启动界面

2）单击“下一步”选择“QO.0”，再单击“下一步”选择“线性脉冲输出 PTO）”。

图5 选择PTO或PWM界面

3）单击

“下一步”

后，在对应的编辑框中输入MAX_SPEED 和SS_SPEED 速度值。输入高电机速度

“

90000

”

把电机启动/停止速度设定为

“

600

”

。这时，如果单击MIN_SPEED值对应的灰色框，可以发现，MIN_SPEED值改为600，注意：MIN_SPEED值由计算得出。用户不能在此域中输入其他数值。

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