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1 前言
只有了解設(shè)備當(dāng)前的工作狀況才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量。不論是大型的控制系統(tǒng)(如上輔機(jī)控制系統(tǒng))還是小型的控制系統(tǒng)(如單臺設(shè)備的控制),絕大多數(shù)都需要在控制柜(臺)面板上顯示一些必要的數(shù)據(jù)信息,這些數(shù)據(jù)可能是溫度、壓力、轉(zhuǎn)速、計時或計數(shù)的當(dāng)前值和設(shè)定值等。在可編程序控制器（PLC)廣泛應(yīng)用于控制系統(tǒng)以前,這些參數(shù)是通過各種儀表來顯示的,混煉時間一般采用帶復(fù)位功能的時鐘來機(jī)械讀數(shù);溫度和功率則采用雙筆記錄儀通過觀察所繪制的曲線圖來讀取。這樣,不僅控制參數(shù)顯示不直觀,而且精度不高,給操作帶來許多不便。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,PLC以其*、可靠、方便靈活等諸多優(yōu)點(diǎn),迅速成為從事自動控制系統(tǒng)設(shè)計與研制人員的產(chǎn)品,已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的自動化控制領(lǐng)域。PLC集CPU、輸入/輸出接口、電源于一體,或模塊化結(jié)構(gòu),可完成計時、計數(shù)、復(fù)雜的數(shù)字運(yùn)算等。但是PLC模塊本身通常不直接裝有數(shù)字顯示界面,所以我們在設(shè)計PLC控制系統(tǒng)時,一般將選定的各種數(shù)字儀表與PLC的模塊相連接,將PLC處理過的數(shù)據(jù)顯示在儀表上。
2 數(shù)據(jù)的傳送顯示方法
以日本OMR0N公司生產(chǎn)的C200H型PLC為例,說明PLC與數(shù)字顯示設(shè)備的連接和數(shù)據(jù)傳送的方法。
2.1 PLC與數(shù)字顯示設(shè)備通過串行RS232C/R-S485接口通訊
這種數(shù)據(jù)傳輸方式中,對數(shù)字顯示裝置有特定要求,這類設(shè)備須具備RS232C/RS485串行接口,同時其通訊協(xié)議必須與PLC的通訊協(xié)議相同,否則不能在兩者之間傳送數(shù)據(jù)。
(1)C200H型PLC與0MRON生產(chǎn)的溫度調(diào)節(jié)器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
由于溫度調(diào)節(jié)器與PLC同為OMRON產(chǎn)品,其通訊協(xié)議相同,所以可直接存取數(shù)據(jù)。
(2)C200H型PLC與智能人機(jī)界面進(jìn)行連接當(dāng)前廣泛將計算機(jī)作為控制系統(tǒng)的智能人機(jī)界面,PLC與計算機(jī)進(jìn)行通訊時,須預(yù)先在計算機(jī)內(nèi)編制與PLC通訊協(xié)議相配套的通訊程序。例如密煉機(jī)上輔機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)中,上位機(jī)通過RS232C接口與PLC進(jìn)行通訊,可實時地動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行情況,向PLC發(fā)送工藝配方,采集各種控制參數(shù),形成車、班等生產(chǎn)報表等,為用戶生產(chǎn)管理提供了便利條件。
2.2 用PLC的輸出點(diǎn)將BCD數(shù)據(jù)代碼并行傳送至數(shù)字顯示儀表
這種方法中,是用PLC的多路輸出點(diǎn)與數(shù)字顯示儀表構(gòu)成并行接口傳送數(shù)據(jù),PLC與儀表間接線較多。若顯示4位數(shù)據(jù),則需要連接16根導(dǎo)線。顯示的參數(shù)內(nèi)容較多時,就要相應(yīng)地增加PLC模塊的數(shù)量。但這種數(shù)據(jù)傳送方式編程簡單,傳送速度快,顯示穩(wěn)定。如用C200H-OC225向一塊4位數(shù)字顯示儀表傳送數(shù)據(jù),PLC中需要傳送的數(shù)據(jù)放在DM0005中,輸出模塊OC225占用IR002通道,參見圖1、2。
2.3 用PLC的晶體管輸出點(diǎn)將BCD數(shù)據(jù)代碼以“選通一鎖存”方式傳送至數(shù)字顯示儀表
這種方法中是用PLC的多路晶體管輸出點(diǎn)與數(shù)字顯示儀表構(gòu)成動態(tài)接口,由數(shù)據(jù)信號和選通信號相互配合形成。它由兩個電路組成,每個提供64點(diǎn)(8點(diǎn)數(shù)據(jù)信號和8點(diǎn)選通信號)。C200H的多路輸出單元OD501可作為128點(diǎn)動態(tài)輸出使用。不用復(fù)雜的接線,即可簡單地實現(xiàn)與數(shù)字顯示設(shè)備連接。在動態(tài)輸出方式下,多個LED顯示器顯示4組通道中每一位的狀態(tài)。若其中一通道相應(yīng)位要顯示0N,則顯示器亮。對于每一通道,每次可輸出一個信號,利用這一特性能夠快速而簡單地校驗連線的正確性。以0D501帶3塊具有“選通一鎖存”功能的數(shù)字顯示儀表為例,說明該方法在控制系統(tǒng)中的使用。0D501模塊是一個多輸出點(diǎn)單元,它占用PLC的多個通道,單元號在前面板設(shè)定。如果單元號設(shè)為“O”,則輸出通道號為R100～R109。例子中,當(dāng)接點(diǎn)00000接通時,將從DM0001開始的三個通道的內(nèi)容顯示在3塊顯示儀表上,參見圖3、4。
2.4 PLC與數(shù)字顯示設(shè)備通過3S/OUT串行口以BCD數(shù)據(jù)代碼通訊
在PLC的主機(jī)架或擴(kuò)展機(jī)架上,使用晶體管輸出單元,任選其中三個輸出點(diǎn)作為zui基本的3S/OUT串行輸出接口:并行時鐘RCK,串行時鐘SCK,數(shù)據(jù)口DATA,將PLC程序中任意的數(shù)據(jù),以規(guī)定的代碼格式,傳送到外部設(shè)備或裝置上,這些設(shè)備對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理,再將數(shù)據(jù)顯示出來。在系統(tǒng)的設(shè)計中,采用了3MD2系列數(shù)字顯示器。如果PLC驅(qū)動一臺四位數(shù)字顯示器,只要一個數(shù)據(jù)通道,每幀數(shù)據(jù)傳送一個字的BCD碼。在zui基本的連接基礎(chǔ)上只需增加數(shù)據(jù)輸出口,各個數(shù)據(jù)通道在相同時鐘的驅(qū)動下同時向外部裝置傳送數(shù)據(jù),而且傳送速度不變。若PLC同時驅(qū)動多臺外部裝置,也只要增加數(shù)據(jù)輸出口,將數(shù)據(jù)分別送到對應(yīng)顯示儀表上,而且各臺儀表的RCK和SCK分別并聯(lián)起來,共用時鐘,如圖5所示。
在這種傳送方式,須在PLC程序中編制一個3S/OUT驅(qū)動程序,各個要被傳送的字?jǐn)?shù)據(jù)由MOV指令來捕捉,并傳送到各個對應(yīng)的字串行移位通道上,在串行時鐘SCK的作用下數(shù)據(jù)從輸出口逐步移位出去,被傳送的數(shù)據(jù)高位在前、低位在后,由送的數(shù)據(jù)的值裝載到移位通道上,以便進(jìn)行新的一幀傳送。
3 四種數(shù)據(jù)傳送顯示性能的比較
這四種數(shù)據(jù)傳送顯示方法,在我們設(shè)計的自動控制系統(tǒng)中均有采用,其各種特性如附表所示。
附表 PLC與數(shù)字顯示儀表四種傳送方法特性比較表
只有了解設(shè)備當(dāng)前的工作狀況才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量。不論是大型的控制系統(tǒng)(如上輔機(jī)控制系統(tǒng))還是小型的控制系統(tǒng)(如單臺設(shè)備的控制),絕大多數(shù)都需要在控制柜(臺)面板上顯示一些必要的數(shù)據(jù)信息,這些數(shù)據(jù)可能是溫度、壓力、轉(zhuǎn)速、計時或計數(shù)的當(dāng)前值和設(shè)定值等。在可編程序控制器（PLC)廣泛應(yīng)用于控制系統(tǒng)以前,這些參數(shù)是通過各種儀表來顯示的,混煉時間一般采用帶復(fù)位功能的時鐘來機(jī)械讀數(shù);溫度和功率則采用雙筆記錄儀通過觀察所繪制的曲線圖來讀取。這樣,不僅控制參數(shù)顯示不直觀,而且精度不高,給操作帶來許多不便。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,PLC以其*、可靠、方便靈活等諸多優(yōu)點(diǎn),迅速成為從事自動控制系統(tǒng)設(shè)計與研制人員的產(chǎn)品,已廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的自動化控制領(lǐng)域。PLC集CPU、輸入/輸出接口、電源于一體,或模塊化結(jié)構(gòu),可完成計時、計數(shù)、復(fù)雜的數(shù)字運(yùn)算等。但是PLC模塊本身通常不直接裝有數(shù)字顯示界面,所以我們在設(shè)計PLC控制系統(tǒng)時,一般將選定的各種數(shù)字儀表與PLC的模塊相連接,將PLC處理過的數(shù)據(jù)顯示在儀表上。
2 數(shù)據(jù)的傳送顯示方法
以日本OMR0N公司生產(chǎn)的C200H型PLC為例,說明PLC與數(shù)字顯示設(shè)備的連接和數(shù)據(jù)傳送的方法。
2.1 PLC與數(shù)字顯示設(shè)備通過串行RS232C/R-S485接口通訊
這種數(shù)據(jù)傳輸方式中,對數(shù)字顯示裝置有特定要求,這類設(shè)備須具備RS232C/RS485串行接口,同時其通訊協(xié)議必須與PLC的通訊協(xié)議相同,否則不能在兩者之間傳送數(shù)據(jù)。
(1)C200H型PLC與0MRON生產(chǎn)的溫度調(diào)節(jié)器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
由于溫度調(diào)節(jié)器與PLC同為OMRON產(chǎn)品,其通訊協(xié)議相同,所以可直接存取數(shù)據(jù)。
(2)C200H型PLC與智能人機(jī)界面進(jìn)行連接當(dāng)前廣泛將計算機(jī)作為控制系統(tǒng)的智能人機(jī)界面,PLC與計算機(jī)進(jìn)行通訊時,須預(yù)先在計算機(jī)內(nèi)編制與PLC通訊協(xié)議相配套的通訊程序。例如密煉機(jī)上輔機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)中,上位機(jī)通過RS232C接口與PLC進(jìn)行通訊,可實時地動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行情況,向PLC發(fā)送工藝配方,采集各種控制參數(shù),形成車、班等生產(chǎn)報表等,為用戶生產(chǎn)管理提供了便利條件。
2.2 用PLC的輸出點(diǎn)將BCD數(shù)據(jù)代碼并行傳送至數(shù)字顯示儀表
這種方法中,是用PLC的多路輸出點(diǎn)與數(shù)字顯示儀表構(gòu)成并行接口傳送數(shù)據(jù),PLC與儀表間接線較多。若顯示4位數(shù)據(jù),則需要連接16根導(dǎo)線。顯示的參數(shù)內(nèi)容較多時,就要相應(yīng)地增加PLC模塊的數(shù)量。但這種數(shù)據(jù)傳送方式編程簡單,傳送速度快,顯示穩(wěn)定。如用C200H-OC225向一塊4位數(shù)字顯示儀表傳送數(shù)據(jù),PLC中需要傳送的數(shù)據(jù)放在DM0005中,輸出模塊OC225占用IR002通道,參見圖1、2。
2.3 用PLC的晶體管輸出點(diǎn)將BCD數(shù)據(jù)代碼以“選通一鎖存”方式傳送至數(shù)字顯示儀表
這種方法中是用PLC的多路晶體管輸出點(diǎn)與數(shù)字顯示儀表構(gòu)成動態(tài)接口,由數(shù)據(jù)信號和選通信號相互配合形成。它由兩個電路組成,每個提供64點(diǎn)(8點(diǎn)數(shù)據(jù)信號和8點(diǎn)選通信號)。C200H的多路輸出單元OD501可作為128點(diǎn)動態(tài)輸出使用。不用復(fù)雜的接線,即可簡單地實現(xiàn)與數(shù)字顯示設(shè)備連接。在動態(tài)輸出方式下,多個LED顯示器顯示4組通道中每一位的狀態(tài)。若其中一通道相應(yīng)位要顯示0N,則顯示器亮。對于每一通道,每次可輸出一個信號,利用這一特性能夠快速而簡單地校驗連線的正確性。以0D501帶3塊具有“選通一鎖存”功能的數(shù)字顯示儀表為例,說明該方法在控制系統(tǒng)中的使用。0D501模塊是一個多輸出點(diǎn)單元,它占用PLC的多個通道,單元號在前面板設(shè)定。如果單元號設(shè)為“O”,則輸出通道號為R100～R109。例子中,當(dāng)接點(diǎn)00000接通時,將從DM0001開始的三個通道的內(nèi)容顯示在3塊顯示儀表上,參見圖3、4。
2.4 PLC與數(shù)字顯示設(shè)備通過3S/OUT串行口以BCD數(shù)據(jù)代碼通訊
在PLC的主機(jī)架或擴(kuò)展機(jī)架上,使用晶體管輸出單元,任選其中三個輸出點(diǎn)作為zui基本的3S/OUT串行輸出接口:并行時鐘RCK,串行時鐘SCK,數(shù)據(jù)口DATA,將PLC程序中任意的數(shù)據(jù),以規(guī)定的代碼格式,傳送到外部設(shè)備或裝置上,這些設(shè)備對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理,再將數(shù)據(jù)顯示出來。在系統(tǒng)的設(shè)計中,采用了3MD2系列數(shù)字顯示器。如果PLC驅(qū)動一臺四位數(shù)字顯示器,只要一個數(shù)據(jù)通道,每幀數(shù)據(jù)傳送一個字的BCD碼。在zui基本的連接基礎(chǔ)上只需增加數(shù)據(jù)輸出口,各個數(shù)據(jù)通道在相同時鐘的驅(qū)動下同時向外部裝置傳送數(shù)據(jù),而且傳送速度不變。若PLC同時驅(qū)動多臺外部裝置,也只要增加數(shù)據(jù)輸出口,將數(shù)據(jù)分別送到對應(yīng)顯示儀表上,而且各臺儀表的RCK和SCK分別并聯(lián)起來,共用時鐘,如圖5所示。
在這種傳送方式,須在PLC程序中編制一個3S/OUT驅(qū)動程序,各個要被傳送的字?jǐn)?shù)據(jù)由MOV指令來捕捉,并傳送到各個對應(yīng)的字串行移位通道上,在串行時鐘SCK的作用下數(shù)據(jù)從輸出口逐步移位出去,被傳送的數(shù)據(jù)高位在前、低位在后,由送的數(shù)據(jù)的值裝載到移位通道上,以便進(jìn)行新的一幀傳送。
3 四種數(shù)據(jù)傳送顯示性能的比較
這四種數(shù)據(jù)傳送顯示方法,在我們設(shè)計的自動控制系統(tǒng)中均有采用,其各種特性如附表所示。
附表 PLC與數(shù)字顯示儀表四種傳送方法特性比較表
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2025中國鄭州衡器與計量技術(shù)設(shè)備展覽會
展會城市：鄭州市展會時間：2025-11-07