工業(yè)控制設(shè)備應(yīng)用-可編程控制器

一、公司產(chǎn)品介紹

公司設(shè)計(jì)開發(fā)的可編程（序）控制器（可編程邏輯控制器，簡稱PLC）產(chǎn)品是專門為在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)的電子設(shè)備，能夠模擬繼電器控制裝置，長時間無故障地持續(xù)或者間歇運(yùn)行客戶編寫的控制程序（遵循標(biāo)準(zhǔn)IEC 61131-3 edition 3.0 b:2013及GB/T 15969.3–2017），能夠與上位機(jī)的數(shù)據(jù)交互（參考標(biāo)準(zhǔn)IEC 61131-5 edition 1.0:2000及GB/T 15969.5–2002）。

本產(chǎn)品具有數(shù)字輸入、數(shù)字輸出、用戶程序?qū)懭?/span>/讀出/解析/執(zhí)行、串口通信、定時、計(jì)數(shù)等功能，提供脈沖輸出、模擬輸入、模擬輸出等擴(kuò)展功能。

（一）產(chǎn)品特性

(1) 輸入和輸出共14點(diǎn)

(2) 程序容量8000步

(3) 內(nèi)置8 KB容量的數(shù)據(jù)存儲器

(4) 由基本單元、I/O擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊以及特殊功能單元構(gòu)成

(5) 基本單元包括核心控制器、存儲、輸入/輸出和電源

(6) 注釋記錄功能

(7) RUN/STOP開關(guān)，面板上運(yùn)行/停止開關(guān)易于操作

(8) 遠(yuǎn)程監(jiān)控和運(yùn)行以及在線監(jiān)控時的程序?qū)懭?/span>

(9) 兼容三菱上位機(jī)軟件（GX Developer，GX Works2）

(10) 持續(xù)掃描功能，為應(yīng)用所需求的持續(xù)掃描時間定義操作周期

(11) 具有斷電保持元件

(12) 提供實(shí)時時鐘

(13) 輸入濾波器調(diào)節(jié)功能，可以用輸入濾波器平整輸入信號

(14) 2路AB編碼器輸出和2路外部脈沖計(jì)數(shù)

(15) 2路高速輸出（Y0和Y1），脈沖輸出和PWM

(16) 2路485 Modbus RTU主從模式

(17) 2路AD和2路DA

(18) MC和MCR指令

(19) FOR和NEXT指令

(20) 串口通信，RS232通信口波特率自適應(yīng)

(21) CAN總線

(22) 為J和K型熱電偶或Pt傳感器開發(fā)了溫度模塊

(23) 為工廠自動化應(yīng)用提供極大的靈活性和控制能力

（二）技術(shù)體系

核心控制器采用國產(chǎn)MCU，優(yōu)先選擇STM32F1××系列的國產(chǎn)替代型號（如兆易創(chuàng)新GD32，靈動MM32，沁恒CH32，華大HC32等）。開發(fā)工作基于傳人記（網(wǎng)站：shop178536326.taobao.com）共享代碼，在Keil MDK集成環(huán)境中，開發(fā)語言絕大部分采用C語言。暫不使用實(shí)時操作系統(tǒng)。

二、功能模塊

（一）硬件框架

（二）固件的功能模塊

邏輯運(yùn)算和流程控制、程序存儲、數(shù)據(jù)存儲、定時、計(jì)數(shù)、數(shù)字輸入、數(shù)字輸出。

（三）選件模塊

選件模塊指本產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)基本功能非必要的組成，可選擇：I/O擴(kuò)展、特殊功能、外設(shè)。

三、基本功能及實(shí)現(xiàn)

PLC采用循環(huán)掃描的方式執(zhí)行用戶程序。PLC的基本功能即用戶程序的掃描。掃描過程包括輸入采樣、邏輯運(yùn)算、流程控制、程序執(zhí)行、輸出刷新等5個階段以及通信等程序的執(zhí)行，掃描一次所需的時間稱為掃描周期。掃描周期與核心控制器的運(yùn)算/讀寫性能、PLC硬件配置和用戶程序長短有關(guān)。

軟元件是PLC內(nèi)部具有一定功能、可編程的設(shè)備，功能設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)依賴于軟元件的設(shè)計(jì)，功能模塊劃分見“功能模塊：固件的功能模塊”，具體實(shí)現(xiàn)如下：

核心控制器的功能分為邏輯運(yùn)算和流程控制兩部分。

（一）邏輯運(yùn)算

本產(chǎn)品應(yīng)當(dāng)具有邏輯運(yùn)算功能，包括位邏輯運(yùn)算和算術(shù)邏輯運(yùn)算。特別地，對于算術(shù)運(yùn)算，設(shè)置至少兩種數(shù)制。10進(jìn)制常數(shù)K，主要用于定時器或計(jì)數(shù)器的設(shè)定值、應(yīng)用指令的操作數(shù)和指令動作、編程用外圍設(shè)備；16進(jìn)制常數(shù)H，主要用于應(yīng)用指令的操作數(shù)和指令動作、編程用外圍設(shè)備。

（二）流程控制

程序流程控制的3種基本結(jié)構(gòu)為順序控制、分支控制、循環(huán)控制，沒有過程中斷。產(chǎn)品具體實(shí)現(xiàn)如表所示。

本產(chǎn)品設(shè)計(jì)有RUN/STOP撥碼開關(guān)，供硬件切換PLC的操作模式：運(yùn)行（RUN）和停止（STOP）。

（三）存儲

可編程控制器的控制邏輯直接存放在存儲單元內(nèi)，因此本產(chǎn)品需要程序存儲設(shè)備（如片上存儲、板上存儲模塊、程序存儲盒）或者軟件定義的程序存儲，支撐程序的下載、讀取和變更。

程序存儲單元的規(guī)格如下。

其中，開機(jī)自檢、鍵盤輸入處理、用戶程序翻譯、信息傳輸、工作模式選擇等程序以及用戶程序的調(diào)起屬于系統(tǒng)程序，出廠時固化，適合存儲于斷電之后不會丟失內(nèi)容且不允許用戶重寫的存儲單元中；用戶編寫并下載的程序?qū)儆谟脩舫绦颉?/span>

（四）定時/計(jì)數(shù)

本產(chǎn)品的定時/計(jì)數(shù)操作基于字元件T和C，其對應(yīng)的線圈為位元件。

PLC的定時功能由定時器實(shí)現(xiàn)，可實(shí)現(xiàn)1-ms、10-ms、100-ms周期定時。

（五）定時器

見產(chǎn)品說明書。

（六）計(jì)數(shù)器

見產(chǎn)品說明書。

（七）輸入/輸出

PLC能控制多少電路，即PLC的點(diǎn)數(shù)。輸入定義為輸入繼電器X，數(shù)字輸出定義為輸出繼電器Y。X、Y的點(diǎn)數(shù)規(guī)格見“功能的擴(kuò)展：點(diǎn)數(shù)”。

PLC的輸入、輸出和公共端，硬件上為接線端子，多以端子排形式呈現(xiàn)。必須在斷電后進(jìn)行端子的拆裝和清理，以免觸電；必須在外部電源全部切斷后進(jìn)行本產(chǎn)品的安裝、布線等操作；在安裝、布線工作結(jié)束后，通電運(yùn)行前，必須蓋上端子蓋板。

本產(chǎn)品支持?jǐn)?shù)字輸入/輸出和模擬輸出/輸出。

（八）其他軟元件

四、實(shí)時時鐘與人機(jī)交互

（一）實(shí)時時鐘

內(nèi)置實(shí)時時鐘（RTC），可支持時間顯示和設(shè)定以及時間控制。

（二）人機(jī)交互

PLC的人機(jī)交互功能可以包括指示燈和人機(jī)界面（由顯示模塊選件實(shí)現(xiàn)）。

指示燈設(shè)計(jì)如下：

人機(jī)界面（HMI）的產(chǎn)品，通常為觸摸屏，包括HMI硬件和定制的屏幕組態(tài)軟件。本產(chǎn)品支持HMI。

HMI與PLC系統(tǒng)時間同步可以選擇傳輸完整RTC數(shù)據(jù)類型，并直接顯示；也可以分段傳輸和顯示（如年、月、日、時、分、秒的16位BCD碼）。

（三）報(bào)錯

PLC出現(xiàn)故障或者異常，通過錯誤捕獲和記錄問題。

五、通信

（一）基本內(nèi)容

本產(chǎn)品的通信，涉及PLC和PLC、PLC和上位機(jī)、PLC和智能終端之間的數(shù)據(jù)交互。

通信主要有以下4種方式：通用串口、現(xiàn)場總線、標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)、廠商專用協(xié)議。

本產(chǎn)品PLC的組網(wǎng)主要有以下4種形式：簡易PLC網(wǎng)絡(luò)、主從式PLC網(wǎng)絡(luò)、PLC網(wǎng)絡(luò)通過特定網(wǎng)絡(luò)接口連接到DCS（分散控制系統(tǒng)）中作為DCS的子網(wǎng)、廠商專用PLC網(wǎng)絡(luò)。

本產(chǎn)品的上位機(jī)軟件為“上位機(jī)軟件”，本產(chǎn)品與上位機(jī)的串口通信支持以下操作：上位機(jī)控制PLC寫入?yún)?shù)、程序和注釋，PLC的運(yùn)行監(jiān)控，上位機(jī)讀出PLC參數(shù)和程序。

（二）程序編輯

見產(chǎn)品說明書。

（三）監(jiān)控模式

本產(chǎn)品應(yīng)該實(shí)現(xiàn)上位機(jī)軟件對自身當(dāng)前運(yùn)行/停止?fàn)顟B(tài)以及程序掃描位置、各點(diǎn)電平的監(jiān)控。

（四）CAN

本產(chǎn)品支持CAN（Controller Area Network，控制器局域網(wǎng)絡(luò)）。

（五）Modbus

Modbus協(xié)議詳細(xì)定義了校驗(yàn)碼、數(shù)據(jù)序列等，這些都是特定數(shù)據(jù)交換的必要內(nèi)容。Modbus協(xié)議在一根通訊線上采用主從應(yīng)答式（半雙工）連接：

（1）主計(jì)算機(jī)的信號尋址到一臺唯一的終端設(shè)備（從機(jī)）；

（2）終端設(shè)備發(fā)出的應(yīng)答信號以相反的方向傳輸給主機(jī)。

（六）CRC

見產(chǎn)品說明書。

六、功能的擴(kuò)展

（一）點(diǎn)數(shù)

產(chǎn)品基本點(diǎn)數(shù)如下。

本產(chǎn)品通過IO擴(kuò)展模塊（包括輸入專用擴(kuò)展模塊、輸出專用擴(kuò)展模塊、輸入/輸出混合擴(kuò)展模塊）能夠滿足點(diǎn)數(shù)擴(kuò)展需要。

（二）擴(kuò)展功能

特殊功能模塊面向?qū)ｉT功能，其可選擇的數(shù)量之多寡、功能之強(qiáng)弱是衡量PLC產(chǎn)品水平高低的一項(xiàng)重要標(biāo)志，也稱作功能擴(kuò)展板（function expansion board）。特殊功能模塊主要如下表。

（三）外設(shè)接口

基于適配器（ADP）實(shí)現(xiàn)。

（四）安全電路和機(jī)構(gòu)

本產(chǎn)品外部設(shè)置安全電路（緊急制動電路、保護(hù)電路、正反轉(zhuǎn)電路等相反操作的互鎖電路、防止機(jī)械損壞的定位上/下限的互鎖電路等等）。

七、編程

本產(chǎn)品采用IEC 61131-3控制系統(tǒng)編程標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)定義了：

梯形圖（LD）；結(jié)構(gòu)化文本（ST）；功能方框圖（FBD）；指令表（IL）；順序功能圖（SFC）。

使用指令集包括：位邏輯指令、其他邏輯指令、步進(jìn)指令。

本產(chǎn)品不支持高級語言。

八、特殊軟元件

見產(chǎn)品說明書。

九、使用條件

（一）外形

本產(chǎn)品重量需滿足要求。外形如圖。

（二）安裝與接線

見產(chǎn)品說明書。

（三）電源

（四）注意事項(xiàng)

見產(chǎn)品說明書。

（五）環(huán)境規(guī)格