数字化仪表及安控PLC基础知识

1、站点数字化仪表及安控PLC的使用介绍一、信号与仪表一、信号与仪表 二、二、安控安控PLC产品介绍产品介绍三、三、安控安控PLC应用应用 在自然界里，错综复杂的信号都可以分为模拟信号和数字信号2类。 模拟信号是指在时间上连续的信号，这类信号都有：温度、压力、流量等等。 数字信号是指在时间上离散的信号，它的特点是非此即彼，属于这里信号的有：开与关、是与非、真与甲等等。信号信号 从PLC应用角度来说，无论是模拟信号还是数字信号，根据数据的流向每一种信号都可以分为输入和输出信号2种形式，如下图所示。信号模拟信号数字信号模拟输入信号模拟输出信号数字输入信号数字输出信号由仪表输入到PLC的压力等由PLC输

2、出到外部执行机构由现场输入到PLC的开关状态等由PLC输出到继电器控制信号等 除了模拟量和数字量外，在PLC控制领域，还有一种重要的信号类型：485通信信号。 这类仪表一般称为智能仪表，它本身是读取模拟量或者数字量类型的、但是其输出并不是标准的信号类型。它是将采集到得信号以串口通信的方式输出出来。 现在各种仪表都有485通信输出接口的，如流量计、压力变送器、含水分析仪等。这类仪表具有数据采集准确的特点。常用仪表介绍常用仪表介绍 压力变送器是一种将压力变量转换为可传送的标准输出信号的仪表，而且输出信号与压力变量之间有一定的连续函数关系（通常为线性函数）。 压力变送器通常由两部分组成：感压单元、信

3、号处理和转换单元。有些变送器增加了显示单元，还有些具有现场总线功能。 应变式变送器：应变式变送器：是将电阻应变片粘合基体上，当基体受力变化，电阻 应变片产生形变使阻值改变，导致加在电阻上的电压发生变化。 压电式变送器：压电式变送器：利用压电晶体的压电效应。 压阻式变送器：压阻式变送器：利用半导体的压阻效应。 电容式：电容式：把弹性模片作为测量电容的一个极板。压力变送器分类压力变送器分类压力变送器指标压力变送器指标仪表量程：仪表量程：反映了压力变送器的工作范围，压力变送器选型必须选择 其正常工作压力在仪表量程2/3附近的仪表。仪表精度：仪表精度：精度是反映压力变送器误差的指标，一般用相对误差表示

4、， 可以分为不同的精度等级: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。输出信号类型：输出信号类型： 4-20mA信号、0-10V信号、485信号等。工作电压：工作电压：仪表需要外接的工作电压，一般为24VDC。 温度变送器是一种将温度变量转换为可传送的标准输出信号的仪表，而且输出信号与压力变量之间有一定的连续函数关系（通常为线性函数）。 温度变送器根据其感温元件主要分为2大类： 热电阻温度变送器：热电偶是将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，当导体A和B的两点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势。热电阻温度变送器： 热

5、电阻测温是基 于金属导体的电 阻值随温度的增 加而增加这一特 性来进行温度测 量的。远传变送器远传变送器工作筒工作筒指示器指示器磁浮子液位计（磁翻板液位计）构成磁浮子液位计（磁翻板液位计）构成远传式磁浮子液位计由磁浮子、工作筒、指示器、远传变送器组成（见右图）。磁浮子液位计（磁翻板液位计）工作原理磁浮子液位计（磁翻板液位计）工作原理 磁浮子液位计与被测容器构成连通器，利用浮力原理和磁耦合，磁浮子随被测介质的液面的变化上下移动，浮子内置永磁磁组与显示器的磁柱之间产生磁性耦合作用，吸引外部显示器磁柱的翻转，从而现场显示器可清晰地指示出液位的高度。同时磁浮子使远传变送器内的垂直排列的干簧管吸合，使得

6、输出电阻变化，而转化为输出电信号。 流量计是一种能够测量介质流动特性的仪表，它可以通过介质流动的特性将其瞬时流量、累计流量等信息通过标准电流信号或者485通信的方式输出出来。 根据流量计结构分类，流量计可以分为以下几类： 容积式流量计：容积式流量计：它相当于一个标准容积的容器，通过介质充满容积的 次数和时间等，得出瞬时流量等数据； 叶轮式流量计：叶轮式流量计：将叶轮放置于被测流体内，受流体运动的冲击，而使 叶轮旋转，通过叶轮的旋转快慢反应流量的大小。其 输出信号一般是脉冲； 差压式流量计：差压式流量计：测量装置放置于介质管道内，通过流体运动时在测量 装置两侧形成的压力差而反应流量特性； 电磁式

7、流量计：电磁式流量计：应用导电体在磁场中运动，产生电动势，而感应电动 式又和流量大小成正比的原理制造的； 超声波流量计：超声波流量计：基于超声波在流动介质中传播的速度等于被测介质的 平均流速和声波速度的几何和的原理而设计的； 其他各种流量计 变频器是能够改变供电频率的一种电气设备，其目的是能够将供电电网所提供的工频50Hz的交流电，准换为频率可变的交流电，从而达到调节电机转速的目的。工作原理工作原理整流单元逆变单元工频交流电电压可变的直流电频率可变的交流电 变频器是一个输入、输出信号很丰富的电气设备。其二次回路可以通过设置实现很多数据的输入和输出。其中最重要的是频率设定输入，常用的方式有电位器

8、调节、通信调节、4-20（0-20）mA电流调节等。一、信号与仪表一、信号与仪表 二、二、安控安控PLC产品介绍产品介绍三、三、安控安控PLC应用应用 SUPER E50 SUPER E50 模块底座安装在 DIN 导轨支架上，模块间的电源和通讯通过底座上的内部总线连接器连接，组成一个底座组。I/O 子系统模块、控制器模块及系统电源模块均插接在安装好的底座上。 SUPER E50 系统设备概述系统设备概述1、SUPER E50 模块底座 有四种模块： 单模块底座 A（用于电源模块或端子扩展式 I/O 模块）。 单模块底座 B（用于主控制器模块或通讯连接模块）。 单模块底座 C（用于 I/O 模

9、块）。 双模块底座 A（用于控制器模块冗余）。2、模块内部总线通过连接模块底座上的内部总线连接器组成。 模块内部总线给控制器及 I/O 子系统提供 5VDC 电源，并提供底座上各模块间的 总线通信 。一个底座组与另一底座组 的总线连 接由专用 的扩展电 缆实现。模块内部总线（包括扩展电缆）全长不大于 5m。3、SUPER E50 系统电源SUPER E50 系统电源支持 24VDC/5VDC 电源。 电源模块的输入电压为 24VDC，输出电压为5VDC，通过底座组的内部总线给控制器及I/O模块供电。电源模块通常位于 底座组的最左端（第一槽位）。4、 SUPER E50 控制器CPU控制器实现本

10、地控制及 I/O 子系统与控制网络之间的通信管理。控制器安装在控制器模块底座上，位于电源底座的右端（第二槽位）。您可以增加一个控制器用于控制器冗余。 HC系列智能I/O模块是SUPER E50 PLC系统中的智能采集、控制模块，实现对本系统现场数据的采集和控制现场设备。通过内部总线把现场数据上传到CPU中。分别为HC101、HC112、HC121、HC133、HC141、HC201、HC501等模块。I/OI/O模块介绍模块介绍1、HC101(8AI)模块模块 HC101型模块是8路模拟量输入模块。I/O总线上可安装32块HC101模块，得到256个模拟量输入点。输入端与压力、液位、流量、温度

11、变送器，或其它高精度模拟信号源连接使用。现场变送器送入HC101模块的模拟信号为420mA的标准信号，并将其转换为10000-50000的数值。模块地址设置模块地址设置 HC101每个 I/O 模块在系统中都有唯一的通讯地址。模块通讯地址设置，通过对应底座上的拨码开关实现 。 模块介绍拨码开关拨码开关信号寄存器信号寄存器 通过 ESet 工具设置后，控制器模块通过模块内部总线读取 AI 信号寄存器（在 ESet 工具中称为从寄存器）值。HC101 的各 AI 通道的采集数据值放在下表对应的寄存器中，信号类型为R_Input（读输入寄存器）。各通道对应的寄存器地址详细说明如下表所示。 HC101

12、 LED指示灯指示灯 2、HC121(4AO)模块模块 HC121型模块是智能型4路420mA模拟量输出模块，输出4路420mA的电流信号，输出为16位分辨率。I/O总线上可安装32个HC121模块，测量128路触点信号。HC121模块可以控制电动阀门、电机控制器、温度控制器以及其它需要模拟信号控制的设备。模块地址设置模块地址设置 HC121每个 I/O 模块在系统中都有唯一的通讯地址。模块通讯地址设置，通过对应底座上的拨码开关实现 。 模块介绍信号寄存器信号寄存器 通过 ESet 工具设置后，控制器模块通过模块内部总线读取 AO 信号寄存器（在 ESet 工具中称为从寄存器）值。HC121

13、的各 AO 通道的采集数据值放在下表对应的寄存器中，信号类型为W_Hold（写保持寄存器）。各通道对应的寄存器地址详细说明如下表所示。 HC121 LED指示灯指示灯 3、HC141(4PI)模块模块 HC141型模块是智能型4路脉冲量输入模块，用于处理从现场来的脉冲量输入信号。I/O总线上可安装16个HC141模块，测量64路脉冲输入信号。模块地址设置模块地址设置 HC141每个 I/O 模块在系统中都有唯一的通讯地址。模块通讯地址设置，通过对应底座上的拨码开关实现 。 模块介绍信号寄存器信号寄存器 通过 ESet 工具设置后，控制器模块通过模块内部总线读取 PI 信号寄存器（在 ESet

14、工具中称为从寄存器）值。HC141 的各 PI 通道的采集数据值放在下表对应的寄存器中，信号类型为R_Input（读输入寄存器）。各通道对应的寄存器地址详细说明如下表所示。 HC141 LED指示灯指示灯 4、HC112(16DI)模块模块 HC112型模块是智能型16路DI数字采样模块，用于处理从现场来的电平型开关量输入信号。I/O总线上可安装32个HC112模块，测量512路触点信号。HC112模块的16路DI量输入分两组，每8路为1组，组与组之间不共地；但是在一组中，信号通道是共地的。模块地址设置模块地址设置 HC112每个 I/O 模块在系统中都有唯一的通讯地址。模块通讯地址设置，通过

15、对应底座上的拨码开关实现 。 模块介绍信号寄存器信号寄存器 通过 ESet 工具设置后，控制器模块通过模块内部总线读取 DI 信号寄存器（在 ESet 工具中称为从寄存器）值。详见ESet 配置手册 HC112 的各 DI 通道的采集数据值放在下表对应的寄存器中，信号类型为R_State（读状态寄存器）。各通道对应的寄存器地址详细说明如下表所示。 HC112 LED指示灯指示灯 5、HC133(16DO)模块模块 HC133型模块是智能型16路晶体管开关量输出模块，与之配套的继电器，构成完整的DO单元，用于给现场提供无源触点型开关量输出信号。从而控制现场设备的开/关、启/停。I/O总线上可安装

16、32个HC133模块，得到512路输出信号。模块地址设置模块地址设置 HC133每个 I/O 模块在系统中都有唯一的通讯地址。模块通讯地址设置，通过对应底座上的拨码开关实现 。 模块介绍信号寄存器信号寄存器 通过 ESet 工具设置后，控制器模块通过模块内部总线读取 DO 信号寄存器（在 ESet 工具中称为从寄存器）值。详见ESet 配置手册 HC133 的各 DO 通道的采集数据值放在下表对应的寄存器中，信号类型为W_Coil（写多线圈寄存器）。各通道对应的寄存器地址详细说明如下表所示。 HC133 LED指示灯指示灯 6、HC501控制器模块（控制器模块（CPU） 也称 CPU模块 ，C

17、PU模块通过总线与 I/O模块进行通信，完成逻辑扫描 、通 讯 及 热 备 任 务 ， I/O数 据 通 过 总 线 周 期 传输 ， HC501控 制 器 模 块 是SUPER E50系统 IO 模块的协调者 ，可以对模拟量 I/O、数字量I/O和脉冲量输入 信号，完 成数据采 集、逻辑 和过程控 制等功能 ，根据模 块的配置 ，扫描周期为 10ms9h，具备 CPU 冗余功能。 与与IO模块通信配置模块通信配置 现场控制系统实现对本系统 I/O 模块数据的采集控制，需要将 I/O 添加到控制器中，根据需求设置 I/O 采集时间及数据存储的地址。详见ESet 配置手册。 模块介绍CPU通讯端

18、口通讯端口HC501 LED指示灯指示灯 7、HC201电源模块电源模块 为SUPER E50系统各类模块提供内部电源。指示灯如下图：模块介绍一、信号与仪表一、信号与仪表 二、二、安控安控PLC产品介绍产品介绍三、三、安控安控PLC应用应用 安控安控PLC的调试步骤：的调试步骤：1、接线，按照具体信号类型、与对应模块的输出线相连接，接完线 后，需要对现场接线情况进行校验后才能上电测试；2、配置，安控PLC由于有大量的信号模块，要组成一个完整系统需 要根据模块安装位置、规划等进行一系列配置；另外安控 PLC具有一系列方便的工具，通过配置可以简化编程过程 。以上配置都需要通过Eset工具实现；3、

19、编程，根据现场工艺及控制需要，编制程序、检查编译并下载；ESet配置简介配置简介EOpen安装软件分两部分： u第一部分为OpenPCSOpenPCS编程软件编程软件，需要先安装。安装这部分软件后可以进行编程和仿真运行程序。 编程软件为PS621cs.exePS621cs.exe。u第二部分为ESetESet配置工具配置工具，只有安装了这部分软件才能对Super E50 PLC进行连接、参数及数据采集配置。 Super E50PLC的配置软件为Eset2009.exe。ESet配置软件的安装步骤配置软件的安装步骤第一步：安装编程软件PS621cs.exePS621cs.exe，默认路径安装即可

20、；第二步：安装配置软件Eset2009.exeEset2009.exe，默认路径安装即可； 第三步：选择【开始】【程序】【infoteam OpenPCS 2008】【Licence】，输入授权序列号和授权码。说明说明： 1在安装过程中弹出【infoteam OpenPCS Licences】对话窗口时，只需要在【Serial】和【Code】栏中输入许可序列号和序列码即可，其它栏可以不输入。如果没有licence，请与北京安控自动化股份有限公司联系。2在安装过程中弹出【OpenPCSOpenPCS硬件添加工具】对话窗时，选择【退出】按钮即可。ESet配置运行配置运行1、启动启动OpenPCSO

21、penPCS软件软件 在【开始】菜单中选择【程序】【infoteam OpenPCS 2008】，即打开ControlXControlX框架： 菜单和工具栏工程浏览器编辑窗口诊断输出窗口ESet配置运行配置运行2 2、运行运行ESetESet配置软件配置软件 在菜单栏点击【其它】【工具】按钮，出现如图所示下拉列表。 【事件参数设置】 ：用于配置秒事件、闹钟事件、日历事件和时间事件。 【控制器调试】：用于在线/离线读写CPU模块的寄存器值，查看CPU模块或连接模块的运行状态，以及实现校时功能。 【PID寄存器配置】：用于配置PID控制器各个参数的寄存器地址。 【控制器初始化设置】：用于连接控制器

22、首次运行时的操作。如清除OpenPCS、系统初始化、进入通讯测试状态等。ESet配置运行配置运行【许可证编辑器】：填写软件的序列号。【PC通信参数设置】：用于设置PC机与CPU模块建立连接时的方式及连接时的通讯参数，如串口或网口等。 【控制器通信参数设置】：用于设置现场模块的基本通信参数，如网口通讯参数、串口通讯参数，热备选择等。【采集数据块设置】 ：用于配置I/O模块的采集参数，如寄存器地址、模块通讯地址、采集速率等。l用于设置PC机与CPU模块建立连接时的方式及连接时的通讯参数，如串口或网口等。l在OpenPCS中设置PC通讯参数的步骤如下：在菜单中选择【其他】【工具】【PC通讯参数设置】

23、。设置界面如图： PC通信参数设置【站号】：Modbus协议站号，设置范围为1255，默认为1。【波特率】：根据实际使用的波特率进行选择，范围为110256000，默认为9600。【超时】：设置范围为110，默认为1。【延时】：设置范围为11000，默认为200。【通讯选择】：选择PC机的串口号，设置范围为COM1COM10。1、串口通信设置、串口通信设置2、网口通信设置、网口通信设置【通讯选择】：TCP/IP Server【站号】：Modbus协议站号，设置范围为1255，默认为1。 【IP地址】：PLC设备的IP地址【端口号】：设置为500 主要用于设置CPU模块的主要通信参数，如串口参数

24、或网口参数、热备状态等。 在OpenPCS中设置控制器通讯参数的步骤如下：在菜单中选择【其他】【工具】【控制器通讯参数设置】。设置界面如图： 控制器通信参数设置以串口（COM2）通信为例介绍参数设置，此串口的参数设置必须与“PC通讯参数设置”相同（波特率：9600；校验：None；数据位：8；停止位：1；接口模式RS232）。设置界面如下：控制器通讯参数设置1、串口参数、串口参数2、网口参数、网口参数控制器通讯参数设置【物理地址】首位为“000”，【IP地址】：PLC设备的IP地址，【端口号】：500，【站号】：默认为1. 主要用于设置CPU模块与用内部总线连接的I/O模块之间（Super E

25、50）寄存器地址的一一对应关系。设置界面如图 采集数据块设置CPU模块可通过总线读/写FC系列模块，其配置如下：数据块类型：总线数据块。模块地址：根据模块底座拨码确定。信号类型：R_Coil 读线圈寄存器 （DO 0#） R_State 读状态寄存器 (DI 1#) R_Hold 读保持寄存器 (AO 4#) R_Input 读输入寄存器 （AI 3#） W_Coil 写线圈寄存器 （DO 0#） W_Hold 写保持寄存器 （AO 4#）扫描时间：根据需要设定。主寄存器：CPU模块或连接模块中的寄存器。从寄存器：I/O模块或连接模块中的寄存器。寄存器数量：读/写寄存器的个数。事件参数对应用户

26、编写的OpenPCSOpenPCS应用程序中各个中断任务。设置界面如图： 事件参数设置在OpenPCS编程环境中，增加任务后，对着资源对话框点右键选择【属性】，弹出下面对话框，可改变任务属性。编辑任务规范【中断】栏下拉菜单： RESET 复位事件 RTC_Check 校时事件RTC_Alarm 闹钟事件 RTC_Second 秒事件RTC_Time 时间事件 RTC_Calendar 日历事件MS_Switch 热备切换事件SYS_ERR 系统错误事件事件设置为使能并配置这些事件事件设置为使能并配置这些事件中断。中断。当采集数据块设置完后并且连接上PLC时，就可以在控制器调试界面看到数据了。设置界面如图：控制器调试在CPU模块中可配置最多32个PID参数地址模块，模块编号为031。每一个PID参数地址模块参数包括了12个寄存器地址参数，这些寄存器存放PID控制算法所需的参数。设置界面如图： PID寄存器设置配置了这些PID寄存器地址后，再用OpenPCS程序或Modbus工具设置PID参数值。这样就能够使用PID了。 【控制器初始化设置】主要用于初始化控制器。当我们不知道PC通信设置，如波特率和IP地址时，可使控制器进入【通讯测试】状态，然后读取控制器的参数；当需要删除控制器中的OpenPCS程