襄阳西门子S7-300代理商

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PLC高速计数功能的应用
　　
　　 有朋友关心使用PLC进行高速数据采集（如采集旋转编码器的脉冲信号）的方法，以下以FX系列PLC进行说明。欢迎大家进行更深入地探讨，请介绍您的应用经验。
　　1、功能
　　 FX系列PLC提供了高速脉冲计数功能，通过这一功能可以连接编码器以测量位置，或积算仪表以计算累积量数值。与高速计数功能有关的I/O和软元件有以下：
　　 1）输入点6点：X0-X5，当该点输入控制高速计数器时，自动响应高速计数处理。此外，X6和X7也是高速输入，但只能用于启动信号而不能用于高速计数。
　　 2）计数器21点：C235-C255，用于高速输入信号的计数，用法见下文。
　　 3）辅助继电器21点：M8235-M8255，与21个计数器对应，用于标识该计数器输入信号是增计数还是减计数（见下文）。
　　2、计数器的类型
　　 1）1相无启动/复位端子：C235-C240。
　　 2）1相有启动/复位端子：C241-C245。
　　 3）2相双向 ：C246-C250。
　　 4）2相A-B相：C251-C255。
　　3、用法
　　 1）21个高速计数器共享一个PLC上的6个高速计数输入端。如果输入被某计数器占用，它就不能用于其它计数器或其它用途，因此，多可同时使用21个高速计数器中的6个。
　　 2）高速计算器的选择并非任意，它取决于输入信号的类型和计数器的类型。信号的类型必须与计数器的类型（见上文第2点）相匹配。
　　 3）各输入点有多个高速计数器可选择，但不能同时用于多个计数器，即使用了一个计数器后，与该点对应的其它计数器就不可用了。
　　 4）当M8~~~（M8235-8245）为ON时单相高速计数器C~~~为减计数方式；OFF时为加计数方式；当M8~~~（M846-8255）为ON时单相双输入高速计数器或双相计数器C~~~为减计数方式；OFF时为加计数方式；
　　4、高速计数器与输入端的对应关系（见附图）
　　

　　 注：U-增计数输入；D-减计数输入；A-A相输入；B-B相输入；R-复位输入；S-启动输入。
　　5、程序例子（二相双向计数器）
　　 LD X10
　　 RST C246
　　 LD X11
　　 OUT C24
　　 功能：
　　 1）X0作为C246的增计数端，X1作为C246的减计数端。即当X0"OFF->ON"，C246增一，当X1"OFF->ON"，C246减一；
　　 2）当X11接能时，选通C246，使X0，X1的输入有效。
　　 3）当X10接通时输入时，C246复位。
　　6、计数频率的限制
　　 1）各输入端的响应速度：X0、X2、X3：10KHZ；X1、X3、X5：7KHZ。
　　 2）全部高速计数器处理时间：计数器采用中断方式，因此，使用越少，可计数频率越高。若一些计数器用较低的频率，另一些则可用较高频率。使用的全部计数器的频率总和应低于20KHZ。
　　 3）对2相型计数器：若特定的时刻只使用1相信号，可按1相计算频率总和；若增减计数同时到达计数器，则按2相计算。
　　 4）对A-B相型计数器：在使用1个或2个这种计数器后，建议不要高于2KHZ频率，计算频率总和时，A-B相型信号的频率应乘以4。例如：C237单相3K+C246双向7K+C255AB相2K，则总和为3+7+2*4=18KHZ。
　　 5）可计算得：当只使用1个计数器时，频率极限为：1相型-10K；双向型-7K；A-B相型-2K。

可编程控制器PLC的应用绝大部分都是通过编写梯形图的方式实现程序控制的，但对于智能低压开关系统来讲，其分、断的控制往往要求由主控操作室远程控制来完成。按传统的方法，主控室要对某一个开关柜进行操作，须先发一个控制命令，PLC接收到该控制命令后，再由PLC程序执行该命令，该段程序必须用梯形图或逻辑指令编程，当开关柜数目巨大或要求多路设备同时控制时，PLC的程序编写就比较复杂，尤其是采用脉冲型输出控制而不是用电平保持型控制时更是如此。因为开关柜的分、合控制须两路继电器输出分别控制“分闸”和“合闸”，而不是由单路继电器保持输出控制，使继电器输出与开关柜分合一致。考虑这些因素，本文采用串行通讯实现PLC的控制，PLC本机无须任何梯形图或逻辑指令，这样不仅实现简单而且方便可靠。

一、低压监控系统设计

（一）系统设计要求

依据用户的实际要求，智能低压开关柜不仅能在当地手动进行分、合，而且具有系统零位、时控和远方控制的功能，其控制回路的电气控制图如图1所示。图1中SV 为转换开关，当1、2通时，为当地时控方式；9、10通时为手动方式；5、6通时为远程控制。当开关柜工作在远方控制方式时，当PLC输出触点#107- #113闭合时，KM线圈加载得电，KM常开触点闭合，并形成回路使KM线圈始终得电，此时PLC输出触点#107-#113释放，当PLC输出触点 #105-115吸合时，KA线圈得电，KA常闭继电路断开，使KM线圈回路失电，KM常开触点断开，当KM线圈常开触点断开后，PLC#1052115 输出触点释放，开关维持断开状态。图中#901-#903作为PLC的输入触点。

（二）设计方案简述

本系统针对低压系统的实际要求设计，实现开关柜的远程控制。主站通过电力专用modem与远方子站RTU进行双向通讯，主站发出控制命令，子站接收主站控制命令并转发到PLC，并将PLC的执行结果及时反馈给主站，控制时间在1～2s完成。

监控系统分为三级：主站、变电站当地子站、PLC和仪表设备。主站借助GPS时钟jingque定时，操作员可将任何时候的停电和启动设置进主站，由主站自动发出控制命令，该监控系统极适合路灯及景观灯的控制。



图1 控制回路的电气控制原理图

二、通讯协议及处理方法

（一）主站与子站的通讯协议

主站采用电力系统远动循环规约与子站进行通信，但远动循环规约中仅有主站对子站的单点遥控命令，为此主站端必须对CDT规约进行扩展，我们借用遥信报文的格式，将主站端需要控制的低压开关状态，用遥信报文下发到子站，为此仅需将下发的遥信报文中的开关状态内容分析出来，分别放置在yk_road[0]、 yk_road[1]、yk_road[2]、yk_road[3]四个字节中，支持对32路低压断路器的控制。报文由同步字、控制字和信息字三部分组成，其格式如下：

同步字为6个字节：0dbh，09h，0dbh，09h，0dbh，09h；控制字为6个字节：控制字节、帧类别、帧长度、源站址、目的站址、CRC校验；信息字为帧长度×6个字节，本文因为控制点数在32个以内，所以信息字仅为6个字节：功能码、1到8组开关柜控制状态、9到16组开关柜控制状态、17到24组开关柜控制状态、备用开关柜控制状态、CRC校验。整个控制报文18个字节，这样既符合CDT规约的通信格式，又不增加RTU的通信报文分析负担。

在该规约处理中，关键为实时判断出同步字头，然后根据帧类别区别遥控选择命令、遥控执行命令、遥控辙消命令、系统对时和成组开关控制命令，分析出遥控数据存放在yk_road[0]～yk_road[3]中，并置相应标志，再由远动测量装置将命令进行分析转换发给

PLC。实现该规约的分析方法voidinterruptCntReach1（）函数如下：

voidinterruptCntReach1（）/*串口1每收到一个字节中 断一次的中断处理程序*/

{ cntreach[1]++； /*每接收一个字节，中断 接收计数器加1*/

stat=sio_read（p[1]，data，1）；/*从串口1缓冲区读入一 个字节数据放到data[0]中*/

if（ok[1]==0）{/*如未判断到同步字节，以下分析同步 字头*/

switch（tp[1]）{

case0：if（data[0]==0xd7）tp[1]++； break；

case1：if（data[0]==0x09）tp[1]++；

else tp[1]=0； break；

case2：if（data[0]==0xd7）tp[1]++；

else tp[1]=0； break；

case3：if（data[0]==0x09）tp[1]++；

else tp[1]=0； break；

case4：if（data[0]==0xd7）tp[1]++；

else tp[1]=0； break；

case5：if（data[0]==0x09）

{ ok[1]=1；cntreach[1]=0； }



else tp[1]=0； break；

default：break； } }

if（（ok[1]==1）&&（cntreach[1]、=0））/*已判断到同步字头后，以下分析报文内容*/

{Rx_buf[1][cntreach[1]-1]=data[0]；

if（cntreach[1]==3）LGn[1]=Rx_buf[1][2]；

if（cntreach[1]>=（LGn[1]*6+6））

{step_flag[1]=1；/*置报文同步标志*/

CODE[1]=Rx_buf[1][1]； /*帧类别*/

switch（CODE[1]）{

case0x61：…/*遥控选择命令处理*/

case0xc2：…/*遥控执行命令处理*/

case0xb3：…/*遥控辙消命令处理*/

case0x7a：…/*系统对时，*/

case0xf4：if（Rx_buf[1][6]==0xf0）/*分析出遥控数 据，并置相应标志*/

if（Rx_buf[1][2]==1）

{yk_road[0]=Rx_buf[1][7]；

yk_road[1]=Rx_buf[1][8]；

yk_road[2]=Rx_buf[1][9]；

yk_road[3]=Rx_buf[1][10]；

yk.road=1；yx1_state[0]=1；} break；

default：break；

}reset_point（1）；/*复位各种标志的函数*/

} }sio_flush（p[1]，0）； }
（二）子站与松下PLC的通信协议

松下PLC通信协议MEWTOCOL2COM为厂家专门设计的协议，采用ASCII码的方式传送，用应答方式实现PC机与松下Fp1PLC之间的通信。由子站端RTU发出/命令信息0，FP1PLC响应，其基本格式如图2。



其命令代码Commandcode由2～3个ASCII字符组成，共26种，主要有：RCS为读一个触点数据；WCS为写一个触点数据；RCP为读多个触点数据；WCP为写多个触点数据；RS为读定时器和计数器的设定值；WS为写定时器和计数器的设定值；RCC为将多个触点数据以字方式读入；WCC为将多个触点数据以字方式写入；因此，通过对这26种命令组合分析，可以完全构成由远程对PLC进行控制，而PLC本身无需编写任何梯形图。通过分析测试，例如对 PLC下发ASCII数据串“%01#RCCX00000001**\xod”，共19个字节，其中X是输入数据类型，Y是输出数据类型，数据串末尾是回车符，必须用\xod代替，其中报文可以不计算BCH校验码，用**代替，该报文实现了以字方式读01号PLC中的输入从0000到0001数据，共32 路输入数据。PLC收到该报文后，立即回17个字节的数据串，前6个数据为/%01#RC0，后8个数据为2个字的输入点数据，每个字数据用4个字节，每个字符可表示4位输入点的状态，设计了Read_fp1_bbbbb（）函数实现报文分析转换方法。

对PLC的输出控制用WCC命令实现，其基本数据串格式为“%01#WCCY000000030000000000000000**/xod”，该报文实现了以字方式置01号PLC中的输出点从0000到0003数据，控制数据内容为16个字节，每个字符可表示4位输出点的状态，共64路输出数据。因为每个低压开关柜需要“开”、“断”2 路输出控制，实际此命令只可控制32路开关。为了系统可靠，低压开关设计为脉冲控制型，为此必须用通信命令

来实现PLC输出触点的同时输出，延时一段后再对PLC进行求反输出控制。设计Write_fp1_output（）函数实现了具体报文转换成输出数据下发给PLC的方法。