工业互联网数据采集技术 课件 任务4.2 工业数据采集网络通信协议设置

项目4工业数据采集网络任务2工业数据采集网络通信协议设置

使用PLC采集温湿度本实验的主要任务是学习如何通过PLC的模拟量采集功能，采集温湿度变送器的实时温度/湿度，并且设置当温度达到一定值时，触发红色警示灯和蜂鸣器报警。知识点涉及温湿度变送器原理，变送器与PLC的硬件连接，PLC软件编程，模拟量数字量转换原理等。

使用PLC采集温湿度如图所示，本实验使用壁挂王字壳模拟量型温湿度变送器，采用标准工业接口0~10V模拟量信号输出，可接入现场数显表、PLC、变频器、工控主机等设备。型号：RS-WS-V10-2，0~10V电压输出，温度量程-40~+80摄氏度，湿度0%RH-100%RH。设备标配是具有2路独立的模拟量输出。同时适应三线制与四线制，宽电压10~30V直流电源输入。针对0-10V输出型设备只能用24V供电。

使用PLC采集温湿度该模拟量型温湿度变送器一共六根线，具体的线序定义为两根电源线，棕色电源正，黑色电源负，四根输出线，蓝色温度信号正，绿色温度信号负，黄色湿度信号正，白色湿度信号负。

使用PLC采集温湿度本实验使用的声光报警器如图所示，电源为直流24V供电，一共五根线，黑线为公共线接地，其它四根线接通24V时现象如下：红色线接通时红灯亮，绿色线接通时绿灯亮，黄色线接通时黄灯亮，紫色线接通时声音响。

使用PLC采集温湿度模拟量型温湿度变送器和声光报警器与PLC的连接示意图如图所示，温湿度变送器的绿色和白色接PLC模拟量输入口的2M，蓝色和黄色分别接PLC模拟量输入口的0和1。声光报警器红色接Q0.0，紫色接Q0.3，风扇接在Q0.4。

使用PLC采集温湿度首先学习如何通过变送器的电压转换为温度。RS-WS-V10温湿度变送器的温度量程是-40到+80摄氏度，0到10V输出，当输出信号为5V时，计算当前温度值。解：此温度量程的跨度为80-（-40）=120度，用10V电压信号来表达，120度/10V=12度每V，即电压1V代表温度变化12度.测量值5V-0V=5V，5V*12度每V=60度。60+（-40）=20度，所以当前温度为20度。西门子S7-1200模拟量输入/输出转换为数值后的表示方法：模拟量输入/输出模块中模拟量对应的数字称为模拟值，模拟值用16位二进制补码(整数)来表示。最高位(第15位)为符号位，正数的符号位为0，负数的符号位为1。

使用PLC采集温湿度上表所示为西门子S7-1200模拟量输入模块的数值表示范围，本实验使用的模拟量输入模块为单极性，0-10V输入，可以看出模拟量输入模块将外部接入的0-10V转换为了0-27648之间的数值，如果外部输入过大，会造成上溢出断电，保护PLC不受损坏。

使用PLC采集温湿度PLC会将温湿度变送器输出的0-10V电压模拟量转换成数字量0-27648，转换后的数值假定为value，下面我们讨论如何计算出对应的温度。步骤1：采集到的实际电压值通过此比例算出一个0-1之间的数，就是：OUT=(value-min)/(max-min)=value/27648。步骤2：实际温度量程是-40到80，所以步骤1中value/27648对应的实际温度为：value/27648*（80-（-40））+（-40）=value/27648*120-40

使用PLC采集温湿度在项目名称点击右键-属性，在弹出的页面选择常规-AI2，如图所示：可以看到两个模拟通道的地址分别为IW64和IW66，即温湿度变送器在正确连接后，这两个地址里面的数据就是电压转换后的0到27648中间的数字，然后我们需要编写程序，将这两个地址中的数字转换为温度和湿度。

使用PLC采集温湿度我们可以使用标准化指令将PLC模拟通道采集到的数值计算出一个0到1之间的数，然后使用缩放指令根据温度或湿度量程计算出实际的温度或湿度。在左侧程序段2中，PLC采集温度并将温度值存储在MD16中，在程序段3中，PLC采集湿度并将湿度值存储在MD24中，在程序段4中设置当温度大于等于33度时，触发红色警示灯和蜂鸣报警。 PLC串口通信编程实现串口简称串行接口，也称串行通信接口，是指数据一位一位地顺序传送。其特点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现双向通信（可以直接利用电话线作为传输线），从而大大降低了成本，特别适用于远距离通信，但传送速度较慢。串口常见电平有TTL、RS232、RS485等。TTL电平一般为单片机串口引脚原始的电平，经过专用的芯片可以转换为RS232或RS485，RS232与RS485一直是弱电常见的通讯接口。 PLC串口通信编程实现由于RS232接口标准出现较早，难免有不足之处，主要有以下四点：1、接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。2、传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps。3、接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。4、传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺，实际上也只能用在50米左右 PLC串口通信编程实现针对RS232接口以上不足，出现了RS485接口标准，RS485具备以下的特点：1、逻辑“1”以两线间的电压差为+（2—6）V表示；逻辑“0”以两线间的电压差为-（2—6）V表示。接口信号电平比RS232降低了，不易损坏电路的芯片。2、RS485通信速度快，数据最高传输速率为10Mbps；其内部的物理结构，采用的是平衡驱动器和查分接收器的组合，抗干扰能力大大增加。3、传输距离最远可达到1200米左右，但传输速率和传输距离是成反比的，只有在9.6KB/s以下的传输速率，才能达到最大的通信距离，如果需要传输更远距离可以使用中继。4、可以在总线上进行联网实现多机通信，总线上允许挂多个收发器，RS485有两线制和四线制，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用。两线制这种接线方式为总线式拓朴结构，在同一总线上最多可以挂接256个结点。在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。 PLC串口通信编程实现本次课程中，我们使用S7-1200PLC读取YS7001-RS485型温度采集变送器的温度，只需要将传感器的485+、485-接入PLC的T/RB、T/RA引脚，具体接线如图所示。 PLC串口通信编程实现TTL和RS232通信时都需要共地，同时RX与TX要交叉，比如主机的发送引脚TX要接从机的接收引脚RX，但RS485是差分信号，不需要接地，另外也不需要交叉，正常接法就是A接A，