西門子6ES7313-6CG04-0AB0

模擬量模塊設(shè)置

　　應(yīng)用模擬量模塊EM231時(shí)，需要根據(jù)輸入信號(hào)的規(guī)格設(shè)置右下角的DIP開關(guān)。DIP開關(guān)只對(duì)輸入信號(hào)有效，并且對(duì)所有的輸入通道都是相同的。EM231帶模擬量輸入通道的模塊，還分別有電位器用于對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行校正。EM231上的增益電位器用于調(diào)整輸入信號(hào)和轉(zhuǎn)換數(shù)值的放大關(guān)系。EM231模塊的DIP開關(guān)功能

　　模擬量模塊的接線

　　模擬量輸入模塊可以通過DIP撥碼開關(guān)設(shè)置為不同的測(cè)量方法。開關(guān)的設(shè)置應(yīng)用于整個(gè)模塊，一個(gè)模塊只能設(shè)置為一種測(cè)量范圍。(注:開關(guān)設(shè)置只有在重新上電后才能生效) ，EM231的接線如圖2所示。

　　模擬量比例換算

　　因?yàn)锳/D（模/數(shù)）、D/A（數(shù)/模）轉(zhuǎn)換之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，S7-200 CPU內(nèi)部用數(shù)值表示外部的模擬量信號(hào)，兩者之間有一定的數(shù)學(xué)關(guān)系。這個(gè)關(guān)系就是模擬量/數(shù)值量的換算關(guān)系。

　　例如，使用一個(gè)0 - 20mA的模擬量信號(hào)輸入，在S7-200 CPU內(nèi)部，0 - 20mA對(duì)應(yīng)于數(shù)值范圍0 - 32000；對(duì)于4 - 20mA的信號(hào)，對(duì)應(yīng)的內(nèi)部數(shù)值為6400 - 32000。

　　如果有兩個(gè)傳感器，量程都是0 - 16MPa，但是一個(gè)是0 - 20mA輸出，另一個(gè)是4 - 20mA輸出。它們?cè)谙嗤膲毫ο拢兯偷哪M量電流大小不同，在S7-200內(nèi)部的數(shù)值表示也不同。顯然兩者之間存在比例換算關(guān)系。模擬量輸出的情況也大致相同。

　　上面談到的是0 - 20mA與4 - 20mA之間換算關(guān)系，但模擬量轉(zhuǎn)換的目的顯然不是在S7-200 CPU中得到一個(gè)0 - 32000之類的數(shù)值；對(duì)于編程和操作人員來說，得到具體的物理量數(shù)值（如壓力值、流量值），或者對(duì)應(yīng)物理量占量程的百分比數(shù)值要更方便，這是換算的終目標(biāo)。

　　模擬量的輸入/輸出都可以用下列的通用換算公式換算：

　　Ov = [(Osh - Osl)*(Iv - Isl)/(Ish - Isl)] + Osl

　　其中：

　　Ov: 換算結(jié)果

　　Iv: 換算對(duì)象

　　Osh: 換算結(jié)果的高限

　　Osl: 換算結(jié)果的低限

　　Ish: 換算對(duì)象的高限

　　Isl: 換算對(duì)象的低限

　　模擬量數(shù)據(jù)格式與尋址

　　模擬量輸入/輸出數(shù)據(jù)是有符號(hào)整數(shù)，占用一個(gè)字長(zhǎng)（兩個(gè)字節(jié)），所以地址必須從偶數(shù)字節(jié)開始。模擬量的轉(zhuǎn)換精度為12位，但在PLC中表示為-32000－+32000之間的整數(shù)值（實(shí)際上數(shù)值可以是整個(gè)16位有符號(hào)整數(shù)的范圍，但標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)如10V/20mA被標(biāo)定為對(duì)應(yīng)32000，模擬量超過標(biāo)準(zhǔn)值一點(diǎn)也因此可以表示）。在S7-200中，單極性模擬量輸入/輸出信號(hào)的數(shù)值范圍是 0 - 32000；雙極性模擬量信號(hào)的數(shù)值范圍是 -32000－+32000。

Labview是實(shí)驗(yàn)室虛擬儀器工程工作臺(tái)（Labview Virtual Instruments Engineering Workbench）的簡(jiǎn)稱，是美國(guó)國(guó)家儀器公司開發(fā)的虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)軟件，它的功能強(qiáng)大靈活，可以廣泛應(yīng)用于自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)、工業(yè)過程自動(dòng)化、實(shí)驗(yàn)室仿真等各個(gè)領(lǐng)域。

Labview使用圖形化編程語言編程，簡(jiǎn)單直觀，極大節(jié)省程序開發(fā)時(shí)間，同時(shí)Labview可提供豐富的庫函數(shù)和功能模塊，可完成各種各樣的編程任務(wù)。

Labview最重要的功能在于它可提供數(shù)據(jù)采集與分析庫，能連接總線接口硬件、VXI儀器及GPIB和串口儀器。

圖1 基于Labview開發(fā)平臺(tái)的虛擬儀器

國(guó)內(nèi)使用的很多儀器都提供了串口通訊功能，利用Labview的串口通訊函數(shù)可輕易與這些儀器連接，通過串口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。

本文以O(shè)MRON的CPM1A型PLC為例，詳細(xì)說明了在Labview中如何利用已有的串口通訊函數(shù)集來與PLC進(jìn)行串口通訊。

二、Labview與串口通訊

在Labview中實(shí)現(xiàn)串口通訊可以有兩種方法：利用VISA或者使用標(biāo)準(zhǔn)的串口通訊函數(shù)。

1、利用VISA進(jìn)行串口通訊

VISA是應(yīng)用于儀器編程的標(biāo)準(zhǔn)I/O應(yīng)用程序接口（API），VISA本身并不具有儀器編程能力，VISA是調(diào)用低層驅(qū)動(dòng)器的高層的API。

VISA可以和VXI、GPIB及串口儀器按照所使用的儀器調(diào)用相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)器，具體的使用方法可參考Labview的用戶手冊(cè)。

2、利用標(biāo)準(zhǔn)串口通訊函數(shù)進(jìn)行串口通訊

在Labview中，進(jìn)行串口通訊的基本步驟：

第一：初始化端口，利用串口初始化函數(shù)設(shè)定進(jìn)行串口通訊的端口號(hào)、波特率、停止位、校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位，注意在Labview中串行端口號(hào)是從0開始編號(hào)的。

第二：讀寫端口，利用串口讀寫函數(shù)。從串口中讀入或輸出數(shù)據(jù)。

第三：關(guān)閉端口。

三、Labview與PLC的串口通訊實(shí)現(xiàn)

CPM1A型PLC是OMRON的一種微型PLC，它有12個(gè)輸入點(diǎn)，8個(gè)輸出點(diǎn)。該型PLC提供了比較豐富的上位鏈接命令，利用這些命令可通過串口利用PC機(jī)對(duì)PLC的工作狀態(tài)進(jìn)行干預(yù)。本文僅以其中兩條命令為例說明Labview與歐姆龍PLC的串口通訊實(shí)現(xiàn)方法。

1、上位機(jī)對(duì)PLC的輸人繼電器進(jìn)行讀操作

命令格式

PLC響應(yīng)格式（其中正常情況下結(jié)束碼為00）：

Labview中的程序?qū)崿F(xiàn)：

第一 初始化串口

第二 讀PLC輸入繼電器值：

2、上位機(jī)寫輸出繼電器進(jìn)行寫操作

命令格式：

Labview中的程序?qū)崿F(xiàn)：

第一 初始化串口

同上

第二 對(duì)PLC輸出繼電器進(jìn)行寫操作：

在讀寫PLC輸入輸出繼電器時(shí)，有以下問題需要注要：

第一：PLC每個(gè)輸入輸出繼電器的狀態(tài)是一個(gè)二進(jìn)制值，所以在Labview與PLC通訊的時(shí)候，需要要據(jù)情況把這些二進(jìn)制值組合成字節(jié)或從一個(gè)字節(jié)數(shù)值中分解出單個(gè)二進(jìn)制值。

第二：歐姆龍PLC的上位鏈接命令格式中有一個(gè)FCS幀檢驗(yàn)部份，即把從一幀的開始到FCS前面的數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯異或得到的8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)變換成一個(gè)2個(gè)字符的ASCII碼。實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能只需調(diào)用Labview中的Exclusive Or
函數(shù)即可