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项目参数优化设定方案

更新时间:2025-01-09 工作计划 版权反馈
【摘要】:图3-19 信号模块的地址可以将设备概览填入,2号槽的8点DI模块的地址为I8.0~I8.7,3号槽的8点DO模块的地址为Q12.0~Q12.7,4号槽的4点AI模块的地址为IW128~IW131,5号槽的2点AO模块的地址为QW144和QW146。图3-20 组态数字量输出点图3-20 组态数字量输出点图3-21 组态模拟输入点3)设置A-D转换得到的模拟值的滤波等级。

1.信号模块与信号板的参数设置

(1)信号模块与信号板的地址分配

双击项目树的PLC-1文件夹中的“设备配置”,打开该PLC的设备视图。添加了CPU、信号板或信号模块后,它们的I、Q地址是自动分配的。选中工作区中的CPU,在工作区下面的“设备概览”区,可以看到CPU集成的I/O模块和信号模块的字节地址(见图3-18)。

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图3-18 CPU集成I/O的字节地址

例如CPU 1214C集成的14点数字量输入的字节地址为0和1(I0.0~I0.7和I1.0~I1.5),IO点数字量输出的字节地址为0和1(Q0.0~Q0.7和Q1.0~Q1.1)。CPU的模拟量输入地址为IW64和IW66(每个通道占一个字或两个字节)。DI2/DO2信号板的地址为I4.0~I4.1和Q4.0~Q4.1。

DI、DO的地址以字节为单位分配,如果没有用完分配给它的某个字节中所有的位,剩余的位也不能再作他用。

模拟量输入、输出的地址以组为单位分配,每一组有两个输入/输出点。

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图3-19 信号模块的地址

可以将设备概览填入,2号槽的8点DI模块的地址为I8.0~I8.7(字节地址为8),3号槽的8点DO模块的地址为Q12.0~Q12.7,4号槽的4点AI模块的地址为IW128~IW131,5号槽的2点AO模块的地址为QW144和QW146。选中设备概览中2号槽的8点DI模块,再选中下面巡视窗口左边的“IO地址/硬件标识符”,可以修改右边窗口的“起始地址”(见图3-19)。也可以用设备视图中的设备概览表或网络视图中的网络概览表来修改自动分配的I、Q地址。建议不要修改自动分配的地址。

(2)数字量输入点的参数设置

首先选中设备视图中的CPU、信号模块或信号板,然后选中工作区下面的巡视窗口的“属性”选项卡左边的“数字输入”,可以用选择框分组设置输入点的滤波器的时间常数(0.2~12.8ms)。

选中CPU和信号板的某个输入点后,可以激活CPU和信号板各输入点的上升沿中断和下降沿中断功能,以及设置产生中断事件时调用的硬件中断OB。选中CPU和信号板的某个输入点后,可以激活该输入点的脉冲捕捉(Pulse Catch)功能,即暂时保持窄脉冲的ON状态,直到下一次刷新输入过程映像。

(3)数字量输出点的参数设置

首先选中设备视图中的CPU、信号模块或信号板,然后选中工作区下面的巡视窗口的“属性”选项卡左边的“数字输出”(见图3-20),可以选择在CPU进入STOP模式时,数字量输出保持最后的值(Keep Last Value),或使用替换值。选中后者时,可以设置各输出点的替换值,以保证系统进入安全的状态。复选框内有“√”表示替换值为1,反之为0(默认的替换值)。

(4)模拟量输入点的参数设置

1)积分时间(见图3-21)与干扰抑制频率成反比。后者可选400Hz、60Hz、50Hz和10Hz。积分时间越长,精度越高,快速性越差。积分时间为20ms时,对50Hz的干扰噪声有很强的抑制作用。为了抑制工频信号对模拟量信号的干扰,一般选择积分时间为20ms。

2)设置测量种类和测量范围(例如电压范围)。

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图3-20 组态数字量输出点

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图3-21 组态模拟输入点

3)设置A-D转换得到的模拟值的滤波等级。模拟值的滤波处理可以减轻干扰的影响,这对缓慢变化的模拟量信号(例如温度测量信号)是很有意义的。滤波处理用平均值数字滤波来实现,即根据系统规定的转换次数来计算转换后的模拟值的平均值。用户可以在滤波的4个等级“无、弱、中、强”中进行选择。这4个等级对应的计算平均值的模拟量采样值的个数分别为1、4、16和32。所选的滤波等级越高,滤波后的模拟值越稳定,但是测量的快速性越差。

4)设置诊断功能,可以选择是否启用超出上限值或低于下限值时的诊断功能。CPU集成的模拟量输入点与模拟量输入模块的参数设置方法基本上相同。

(5)模拟量输出点的参数设置

与数字量输出相同,可以设置CPU进入STOP模式后,各输出点保持最后的值,或使用替换值。选中后者时,可以设置各点的替换值。

可以设置各输出点的输出类型(电压或电流)和输出范围。

可以激活电压输出的短路诊断功能,电流输出的断路诊断功能,以及超出上限值32511或低于下限值-32512的诊断功能。信号板的模拟量输出点与模拟量输出模块的参数设置方法基本上相同。

2.将模拟量输入模块的输出值转换为实际的物理量

(1)模拟量输入转换后的模拟值表示方法

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。

模拟量经A-D转换后得到的数值的位数(包括符号位)如果小于16位(包括符号位),则转换值被自动左移,使其最高位(符号位)在16位字的最高位,模拟值左移后未使用的低位则填入“0”,这种处理方法称为“左对齐”。设模拟值的精度为12位加符号位,左移3位后未使用的低位(第0~2位)为0,相当于实际的模拟值被乘以8。这种处理方法的优点在于模拟量的量程与移位处理后的数字的关系是固定的,与左对齐之前的转换值无关,便于后续的处理。

表3-1给出了模拟量输入模块的模拟值与以百分数表示的模拟量之间的对应关系,其中最重要的关系是双极性模拟量量程的上、下限(100%和-100%)分别对应于模拟值27648和-27648。单极性模拟量量程的上、下限(100%和0%)分别对应于模拟值27648和0。

表3-1 模拟量输入模块的模拟值

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根据模拟量输入模块的输出值计算对应的物理量时,应考虑变送器的输入/输出量程和模拟量输入模块的量程,找出被测物理量与A-D转换后的数字之间的比例关系。

(2)转换举例

【例3-1】压力变送器的量程为0~10MPa,输出信号为0~10V,模拟量输入模块的量程为0~10V,转换后的数字为0~27648,设转换后得到的数字为N,试求以kPa为单位的压力值。

0~10MPa(0~10000kPa)对应于转换后的数字0~27648,转换公式为

P=10000kPa×N/27648

注意在运算时一定要先乘后除,否则会损失原始数据的精度。

【例3-2】一温度变送器的量程为-100~500℃,输出信号为4~20mA,某模拟量输入模块将0~20mA的电流信号转换为数字0~27648,设转换后得到的数字为N,求以0.1℃为单位的温度值。

单位为0.1℃的温度值-1000~5000对应于数字量5530~27648,根据图3-22中的比例关系,得出温度T的计算公式为

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3.CPU模块的参数设置

双击项目树某个PLC文件夹中的“设备配置”,打开该PLC的设备视图。选中CPU后,再选中下面的巡视窗口左边的某个组对象,可以在右边的窗口设置有关的参数。

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图3-22 模拟量与转换值的关系

CPU集成的I/O和信号板的参数设置方法已在3.2.3节介绍过了,集成的PROFINET接口、HSC(高速计数器)和脉冲发生器的参数设置方法将在有关的章节介绍。本节主要介绍CPU其他参数的设置方法。

(1)设置系统存储器字节与时钟存储器字节

打开PLC的设备视图,选中图3-23所示的巡视窗口左边的“系统和时钟存储器”,点击右边窗口的复选框“允许使用系统存储器字节”,采用默认的MB1作为系统存储器字节。可以修改系统存储器字节的地址。(www.xing528.com)

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图3-23 组态系统存储器字节与时钟存储器字节

将MB1设置为系统存储器字节后,该字节的M1.0~M1.3的意义如下:

M1.0(首次循环):仅在进入RUN模式的首次扫描时为1状态,以后为0状态。

M1.1(诊断图形已更改):CPU登录了诊断事件时,在一个扫描周期内为1状态。

M1.2(始终为1):总是为1状态,其常开触点总是闭合。

M1.3(始终为0):总是为0状态,其常闭触点总是闭合。

选中图3-23右边窗口的复选框“允许使用时钟存储器字节”,设置用默认的MB0作为时钟存储器字节,可以修改时钟存储器字节的地址。

时钟脉冲是一个周期内0状态和1状态所占的时间各为50%的方波信号,时钟存储器字节每一位对应的时钟脉冲的周期与频率见表3-2。CPU在扫描循环开始时初始化这些位。

表3-2 时钟存储器字节各位对应的时钟脉冲的周期与频率

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以M0.5为例,其时钟脉冲的周期为1s,如果用它的触点来控制某输出点对应的指示灯,指示灯将以1Hz的频率闪动,亮0.5s,熄灭0.5s。

指定了系统存储器和时钟存储器字节后,这两个字节不能再用于其他用途,否则将会使用户程序运行出错,甚至造成设备损坏或人身伤害。

因为系统存储器和时钟存储器不是保留的存储器,用户程序或通信可能改写这些存储单元,破坏其中的数据。应避免改写这两个存储器的字节,保证它们的功能正常运行。

(2)设置PLC上电后的启动方式

选中巡视窗口左边的“启动”组(见图3-24),可以组态上电后CPU的3种启动方式:

不重新启动,保持在STOP模式。

暖启动,进入RUN模式。

暖启动,进入断电之前的工作模式。

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图3-24 设置启动方式

暖启动将非断电保持存储器复位为默认的初始值,但是断电保持存储器中的值不变。下载项目或下载项目的组件(例如程序块、数据块或硬件组态)之后,下一次切换到RUN模式时,CPU了执行冷启动(清除断电保持存储器)。冷启动之后,由STOP切换到RUN时都执行暖启动。

(3)设置实时时钟

CPU带有实时时钟(Time-of-day clock)。在PLC的电源断电时,用超级电容器给实时时钟供电。PLC通电24h后,超级电容器被充了足够的能量,可以保证实时时钟运行10天。

选中巡视窗口左边的“日时间”组(见图3-25),将默认的时区(柏林)改为北京、重庆。我国目前没有使用夏令时。

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图3-25 设置实时实名的时区

在线模式时,双击项目树中某个PLC文件夹内的“在线和诊断”,选中左边窗口的“设置日时间”,可以设置CPU的实时时钟的时间(见图5-62)。

(4)设置读写保护和密码

选中巡视窗口左边的“保护”(见图3-26),可以选择右边窗口的3个保护级别:

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图3-26 设置读写保护与口令

1)“无保护”是默认的级别,没有设置口令保护。

2)如果选中“写保护”,输入正确的口令后才能修改CPU中的数据,并改变CPU的运行模式。

3)如果选中“读/写保护”,既不能改写,也不能读取CPU中的数据。

被授权(知道口令)的用户可以进行读/写访问。不知道口令的人员,只能读有写保护的CPU,不能访问有读/写保护的CPU。口令中的字母区分大小写。

为了限制对CPU的访问,应选中读保护或读/写保护,并输入密码和输入确认的密码。使用通信指令的PLC之间的通信和HMI的功能不受CPU的保护级别的限制。

(5)设置循环时间和通信负载

循环时间是操作系统刷新过程映像和执行程序循环OB的时间,包括所有中断此循环的程序的执行时间。每次循环的时间并不相等。CPU提供两个参数来监视循环时间:最大扫描循环时间和固定的最小扫描循环时间。启动阶段结束后,开始扫描循环监视。在组态CPU的属性时选中左边窗口的“循环时间”(见图3-26),可以组态这两个参数。

如果循环时间超过最大循环时间,CPU将调用OB80。如果没有下载OB80,将忽略第一次超过循环时间的事件。

如果循环时间超过最大循环时间的两倍,并且没有执行RE TRIGR指令来复位监控定时器,不管是否有OB80,CPU将立即进入STOP模式。

不能结束的循环指令和非常长的扫描时间可能会导致反复调用RE TRIGR指令,虽然CPU不会进入STOP模式,但是会造成在一个扫描周期内CPU被“锁死”。为了防止出现这种情况,每100ms插入一个通信时间片。选中的“通信负载”,可以改变这一时间片的大小。这一机制提供了恢复CPU控制的机会。

通常CPU尽可能快地执行扫描循环。与用户程序和通信任务有关,每次扫描循环的时间间隔是变化的。为了使扫描循环时间尽可能一致,可以设置固定的扫描循环时间。为此应选中复选框,并设置以ms为单位的固定的最小循环时间。CPU将以±1ms的精度,保持在设置的最小扫描时间内完成每次扫描循环。如果CPU完成正常的扫描循环任务的时间小于设置的最小循环时间,CPU将延迟启动新的循环,用附加的时间来进行运行时间诊断和处理通信请求,用这种方法来保证在固定的时间内完成扫描循环。如果在设置的最小循环时间内,CPU没有完成扫描循环,CPU将完成正常的扫描(包括通信处理),并且不会产生超出最小循环时间的系统响应。

最大扫描循环时间总是起作用的,固定的最小循环时间是可选的,作为默认的设置,它被禁止。表3-3给出了循环时间监视功能的时间范围和默认值。

表3-3 扫描循环时间

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(6)组态网络时间同步

网络时间协议(Network Time Protocol,NTP)广泛应用于互联网的计算机时钟的时间同步,局域网内的时间同步精度可达1ms。NTP采用多重冗余服务器和不同的网络路径来保证时间同步的高精度和高可靠性。

离线组态时,选中CPU的以太网接口,打开PLC 1的设备组态视图,首先选中CPU的以太网接口,然后选中下面的巡视窗口的“属性”选项卡左边窗口的“时间同步”组,激活实时时间同步复选框(见图3-27)。然后设置时间同步的服务器的IP地址和更新的时间间隔.设置的参数下载后起作用。

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图3-27 组态网络时间同步

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