数字化仪表及安控PLC基础知识

数字化仪表及安控PLC基础知识一、信号与仪表二、安控PLC产品介绍三、安控PLC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，如以下图所示。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特殊的信号类型：485通信信号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。常用仪表介绍压力变送器原理1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局部组成：感压单元、信号处理和转换单元。有些变送器增加了显示单元，还有些具有现场总线功能。压力变送器原理2

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：利用压电晶体的压电效应。

压阻式变送器：利用半导体的压阻效应。

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指标仪表量程：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：精度是反映压力变送器误差的指标，一般用相对误差表示，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：

4-20mA信号、0-10V信号、485信号等。工作电压：仪表需要外接的工作电压，一般为24VDC。温度变送器原理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展温度测量的。磁浮子液位计远传变送器工作筒指示器磁浮子液位计〔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，使得输出电阻变化，而转化为输出电信号。流量计介绍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。根据流量计构造分类，流量计可以分为以下几类：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：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响流量的大小。其输出信号一般是脉冲；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响流量特性；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：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……变频器介绍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，从而到达调节电机转速的目的。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调节、通信调节、4-20〔0-20〕mA电流调节等。一、信号与仪表二、安控PLC产品介绍三、安控PLC应用

SUPERE50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。SUPERE50系统设备概述1、SUPERE50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、SUPERE50系统电源SUPERE50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、SUPERE50控制器CPU控制器实现本地控制及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SUPERE50PLC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/O模块介绍1、HC101(8AI)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4～20mA的标准信号，并将其转换为10000-50000的数值。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。模块介绍拨码开关信号存放器通过ESet工具设置后，控制器模块通过模块内部总线读取AI信号存放器〔在ESet工具中称为从存放器〕值。HC101的各AI通道的采集数据值放在下表对应的存放器中，信号类型为R_Input〔读输入存放器〕。各通道对应的存放器地址详细说明如下表所示。HC101LED指示灯

2、HC121(4AO)模块

HC121型模块是智能型4路4~20mA模拟量输出模块，输出4路4~20mA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

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。模块介绍信号存放器通过ESet工具设置后，控制器模块通过模块内部总线读取AO信号存放器〔在ESet工具中称为从存放器〕值。HC121的各AO通道的采集数据值放在下表对应的存放器中，信号类型为W_Hold〔写保持存放器〕。各通道对应的存放器地址详细说明如下表所示。HC121LED指示灯

3、HC141(4PI)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

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。模块介绍信号存放器通过ESet工具设置后，控制器模块通过模块内部总线读取PI信号存放器〔在ESet工具中称为从存放器〕值。HC141的各PI通道的采集数据值放在下表对应的存放器中，信号类型为R_Input〔读输入存放器〕。各通道对应的存放器地址详细说明如下表所示。HC141LED指示灯

4、HC112(16DI)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

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，通过对应底座上的拨码开关实现。模块介绍信号存放器通过ESet工具设置后，控制器模块通过模块内部总线读取DI信号存放器〔在ESet工具中称为从存放器〕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存放器中，信号类型为R_State〔读状态存放器〕。各通道对应的存放器地址详细说明如下表所示。HC112LED指示灯

5、HC133(16DO)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32个HC133模块，得到512路输出信号。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。模块介绍信号存放器通过ESet工具设置后，控制器模块通过模块内部总线读取DO信号存放器〔在ESet工具中称为从存放器〕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存放器中，信号类型为W_Coil〔写多线圈存放器〕。各通道对应的存放器地址详细说明如下表所示。HC133LED指示灯

6、HC501控制器模块〔CPU〕也称CPU模块，CPU模块通过总线与I/O模块进展通信，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SUPERE50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10ms~9h，具备CPU冗余功能。与IO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通讯端口HC501LED指示灯

7、HC201电源模块为SUPERE50系统各类模块提供内部电源。指示灯如以下图：模块介绍一、信号与仪表二、安控PLC产品介绍三、安控PLC应用

安控PLC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展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、规划等进展一系列配置；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、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EOpen安装软件分两局部：

第一局部为OpenPCS编程软件，需要先安装。安装这局部软件后可以进展编程和仿真运行程序。编程软件为。第二局部为ESet配置工具，只有安装了这局部软件才能对SuperE50PLC进展连接、参数及数据采集配置。SuperE50PLC的配置软件为。ESet配置软件的安装步骤第一步：安装编程软件，默认路径安装即可；第二步：安装配置软件，默认路径安装即可；第三步：选择【开场】→【程序】→【infoteamOpenPCS2021】?→【Licence】，输入授权序列号和授权码。说明：1．在安装过程中弹出【infoteamOpenPCSLicences】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联系。2．在安装过程中弹出【OpenPCS硬件添加工具】对话窗时，选择【退出】按钮即可。ESet配置运行1、启动OpenPCS软件在【开场】菜单中选择【程序】→【infoteamOpenPCS2021】，即翻开ControlX框架：①菜单和工具栏②工程浏览器③编辑窗口④诊断输出窗口屏幕分成4个区域：①菜单和工具栏②工程浏览器③编辑窗口④诊断输出窗口启动时默认翻开最近翻开过的工程。ESet配置运行2、运行ESet配置软件在菜单栏点击【其它】→【工具】按钮，出现如下图下拉列表。【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模块的存放器值，查看CPU模块或连接模块的运行状态，以及实现校时功能。【PID存放器配置】：用于配置PID控制器各个参数的存放器地址。【控制器初始化设置】：用于连接控制器首次运行时的操作。如去除OpenPCS、系统初始化、进入通讯测试状态等。ESet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根本通信参数，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，如存放器地址、模块通讯地址、采集速率等。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。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】。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1～255，默认为1。【波特率】：根据实际使用的波特率进展选择，范围为110～256000，默认为9600。【超时】：设置范围为1～10，默认为1。【延时】：设置范围为1～1000，默认为200。【通讯选择】：选择PC机的串口号，设置范围为COM1～COM10。1、串口通信设置2、网口通信设置【通讯选择】：TCP/IPServer【站号】：Modbus协议站号，设置范围为1～255，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〞一样〔波特率：9600；校验：None；数据位：8；停顿位：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2、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〔SuperE50〕存放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读线圈存放器〔DO0####〕R_State读状态存放器(DI1####)R_Hold读保持存放器(AO4####)R_Input读输入存放器〔AI3####〕W_Coil写线圈存放器〔DO0####〕W_Hold写保持存放器〔AO4####〕扫描时间：根据需要设定。主存放器：CPU模块或连接模块中的存放器。从存放器：I/O模块或连接模块中的存放器。存放器数量：读/写存放器的个数。事件参数对应用户编写的OpenPCS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。编辑任务标准【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0～31。每一个PID参数地址模块参数包括了12个存放器地址参数，这些存放器存放PID控制算法所需的参数。设置界面如图：PID存放器设置配置了这些PID存放器地址后，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