凯发游戏娱乐官网触摸屏与PLC通讯中的问题产生

原创 2020-02-08 03:15  阅读

  及触摸屏在工业控制和楼宇自动化中的应用非常广泛。现场总线技术及其总线接口模块、智能仪表、控制设备等组成的综合系统已成为当前自动化技术发展的一个重要方向。在工控领域,PLC与触摸屏结合运用的技术已越来越为工程人员所了解与熟悉 ,由于触摸屏具有操作简便、界面美观直接、编程容易掌握、与PLC通讯良好、抗干扰能力强等等特点 ,它正迅速地渗入各个行业 ,发挥自动化控制的最大优势。

  PROFIBUS提供了两种通信协议:DP、FMS,富士UG系列的触摸屏支持其中的DP协议。富士触摸屏具有很强的兼容性,可以与近30个厂家的PLC通讯,兼容性极强,而且还可以和计算机通讯(开放式通讯协议)。

  通过接口单元、UG031-P通讯卡及总线的连接,UG触摸屏可以作为从站和作为主站的西门子的S7-3

  本文的背景为某食品加工厂某控制系统包括原料混料线、薯饼生产线、包装线等构成的主线系统,以及蒸汽锅炉系统、水系统、压缩空气系统、照明系统、通风系统和消防系统等构成的辅助系统。各系统位置比较分散,控制点较多,其中包括140多台电机,29台变频器,15个温湿度控制点。

  由于系统比较复杂,控制采取分层控制策略,由两台上位机完成工厂级的监控及数据管理功能,触摸屏和PLC完成现场级的控制,采用Profibus现场总线的方式进行通讯。上位机留有接口,可连接局域网和广域网,以利于进一步的开发。其中数字输入点有900多点,数字输出有400多点,模拟量输入20个。

  选用S7-300系列的CPU315-2DP是为了能进行扩展I/O模块以满足控制点数的要求,而用于扩展的IM模块的选型则是依据IM模块与中央控制器CPU315-2DP的距离。

  由于所有的I/O模块均放在同一组控制柜里,因此选用了通讯距离在5米范围内的IM153-1。当IM模块与中央控制器的距离较远时可以选择通讯范围为100米的型号的IM模块。

  触摸屏选用富士UG420H-SC1,10.4英寸、128色STN显示,基于Windows95/98/NT操作平台下的专用组态软件,界面友好直观,易学易用,大大节省产品开发周期。编程软件中备有大量的图形库(开关、灯、棒图等)供选择,还可以根据用户需求编辑所需要的工艺图形,能够转换BMP文件和AUTOCAD中的DXF文件。

  在硬件连接完成后,需要在组态软件中指定系统的硬件配置以及设置一些通信参数等等。首先制定所使用的触摸屏的类型,这里选择默认的UG420(640*480 10.4inches);下一步指定和触摸屏通讯的PLC类型及型号,这里选SIEMENS S7-PROFIBUS;最后一步指定系统参数,首先是读区和写区,读区是指作为从PLC读入数据的缓冲,如果系统中需要显示趋势图的话那么读区应当设大一些,一般设1000个字就可以了,写区用于显示存储屏幕的状态、页码、画面层叠以及报警状态等等。另外在对话框No.of Word Setting for I/O中需要指出触摸屏的MPI地址,以及传输的帧长度,MPI地址在PLC的硬件组态里已经定义好了,两者必须一致,否则会出现通信错误。另外帧长度为32字节;奇偶校验为奇校验;数据长度8位;停止位1位;通讯方式RS-485。

  UG00S-CW具有非常完善而强大的组态功能,在开发组态的时候,开发者可以不去考虑通信协议的问题,因为富士公司已经将这一切的技术细节都屏蔽掉了,它具有智能的寻址功能。在建立一个按钮时,这个按钮在PLC中的预先有定义(在西门子PLC中,无论是数字量还是模拟量的定义都是在DB块中)。假设这个按钮的地址是DB2.DBX2.0(它的含义是第2个DB块中第2个字节的第0位),触摸屏中按钮的地址应表示为DB2:2-0。我们可以看到,除了地址的书写方式有所不同以外,你几乎无需作其他的工作,你无需去定义变量、更无需去理会通信的帧结构等等。

  对于模拟量同样如此,只不过在模拟量中你需要指出模拟量所占的字节个数,其他的同数字量一样简单。

  可以说,UG00S-CW在处理基本的模拟数字量的时候非常简单、方便,但是在处理一些较为复杂的情况时却遇到了意想不到的问题。在这个食品生产线的集中控制系统,其中就涉及到富士触摸屏和西门子PLC中的通信格式的兼容问题。

  系统中有些PID控制的模拟量需要用趋势图来显示,UG00S-CW中显示趋势图并不复杂,首先点一下趋势图的图标,在弹出的对话框中选择趋势图的类型,然后选择每条曲线对应的地址即可。但是在联机调试时却总是出现comunication error(通信错误)信息,经过排查发现问题出在趋势图上,如果将趋势图从程序中去掉,则一切正常,后来我就尝试先将西门子PLC中的对应的模拟量数据读入触摸

  屏的缓冲(即内部存储区),然后将趋势图每条曲线的地址改为对应的内部地址。经过联机调试,发现不再出现comunication error信息,但是趋势图的曲线的显示却极不正常。经过观察,发现除了当模拟量的值为零时曲线显示正常,而为非零时曲线则指向无穷大。这个问题曾让笔者百思不得其解,后来终于想到有可能是西门子PLC和富士触摸屏在存储格式上可能会不兼容。原来富士触摸屏中趋势图中的模拟量一般都是双字(4字节),它从西门子PLC读取的顺序是将第一字读为高字,第二个字读为低字,而西门子PLC中模拟量的存储为先存低字再存高字,这样富士触摸屏从西门子PLC中读入的数据刚好都是高低字颠倒的。因为一般模拟量的值都比较小,所以高字都为零,这样相当于将原来的值乘了一个2的16次方的数,远远超过了模拟量的上限,所以才出现了以上情况。

  为了解决以上问题,需要将PLC中的数据读入,然后依次高低字颠倒,然后再将趋势图的曲线地址指向存储修正数据的内部地址即可。为了完成这个功能,需要用到UG00S-CW的宏指令,富士UG00S-CW平台提供了丰富的宏命令集,

  屏幕类,当打开一个界面时可执行的OPEN macro,当关闭一个界面时可执行的 CLOSE macro,当打开一个界面后不断循环执行直到这个界面关闭为止时停止的 CYCLE macro。

  按钮类,当按下一个按钮时可执行的 ON macro和当松开一个按钮时可执行的 OFF macro。

  宏模式,即宏指令程序段受某一个比特位的控制,当这一位为1时执行,为0时停止,这个比特位可以是PLC中的地址,也可以是触摸屏的内部地址。

  富士UG00S-CW的宏命令集和汇编语言非常相似,不过此外还增加了许多系统命令功能和辅助功能,使得开发程序更加方便快捷。触摸屏中的存储格式是字,地址用$u来表示,例如$u1000就表示第1000个字,$u1000-14就表示第1000个字的第14位,触摸屏中没有用来表示字节的地址表示方式。在这个食品生产线上有多个PID控制回路,每个回路对应一个趋势图,以第一个回路为例,它占用Buffer1(最多有12个Buffer可供使用)趋势图有三条曲线PV、SP、OP,它们所对应的PLC地址分别为DB10:DBD0,DB10:DBD4, DB10:DBD8,然后将调整后的地址存入定为$u500~$u505,程序段如下:

  然后将此程序段拷贝到每一屏幕的CYCLE macro中,然后将buffer地址初始地址指向$500,抽样模式定为:Constant Sample,曲线条数(即No. of Word)定为3条,存储长度为500,其他的设置为默认值,趋势图中对应三条曲线,这样才能保证触摸屏中的数据和PLC中的数据同步更新。将程序下载到触摸屏,经过联机测试,一切正常。

  富士触摸屏以及西门子PLC由于其产品具有很高的稳定性,而且在软件开发上非常高效快捷,因此在工控方面,两者相结合是一个很不错的选择,能够充分发挥两者的优点。但是由于两者毕竟不是同一厂商,所以难免会在某些细节的兼容性上会有纰漏,这是我们在设计工控系统时特别要注意的地方,硬件漏洞软件补是IT界永恒不变的方法,在开发商还没有使他们的产品尽善尽美之前,我们应当运用我们自己的智慧来完善我们的系统。

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  AD7156 超低功耗、1.8 V、3 mm × 3 mm、双通道电容式转换器

  和特点 超低功耗电源电压: 1.8 V 至 3.6 V工作电流: 70 μA (典型值)关断电流:2 μA(典型值) 快速响应时间转换时间:每通道10 ms从串行接口唤醒时间:300 μs 自适应式环境补偿技术 2 个电容输入通道传感器电容(CSENS): 0 pF至13 pF灵敏度可达3 fF 2 种工作模式固定设置的独立模式用户自定义设置的微控制器接口模式 2 个检测输出标志双线C兼容)工作温度范围:−40°C至+85°C 10引脚LFCSP封装(3 mm × 3 mm × 0.8 mm) 产品详情 AD7156采用一种响应快速的超低功耗转换器,为电容式传感器提供了一种全面的信号处理解决方案。AD7156采用ADI公司的电容数字转换器(CDC)技术,这种技术汇集与实际传感器接口过程中起着重要作用的多种特色功能于一身,如高输入灵敏度、较高的输入寄生接地电容和漏电流容限。集成自适应式阙值算法可对因环境因素(如湿度和温度)或绝缘材料老化而导致传感器电容发生的任何变化进行补偿。默认情况下,AD7156采用固定上电设置以独立模式运行,并以两路数字输出显示检测结果。另外,AD7156也可通过串行接口与微控制器连接,可通过用户自定义设置对内部寄存器进行编程,而数据和状态信息则可从...

  和特点 可编程电容数字转换器(CDC) - 欲了解更多信息,请参考数据手册。 片内自动校准逻辑自动补偿环境变化自适应的阈值和灵敏度电平 寄存器映射与AD714x兼容 用片内RAM存储校准数据 SPI兼容型(串行外设接口兼容)接口(AD7147A) I2C兼容型串行接口(AD7147A-1) 串行接口专用独立VDRIVE电平 25引脚、2.3 mm × 2.1 mm WLCSP封装 从触摸到响应的延迟时间极短产品详情 AD7147A CapTouch™控制器设计用于电容式传感器,以实现按钮、滚动条和滚轮等功能。这种传感器只需一层PCB板,为超薄型应用创造了可能。AD7147A是一种配备片内环境校准功能的集成式CDC。该CDC有13个输入通道,通过一个开关矩阵与一个16位、250 kHz Σ-Δ型转换器相连。该CDC能够感知外部传感器的电容变化,并借助此信息来记录传感器激活事件。通过对寄存器进行编程,用户可完全控制CDC设置。高分辨率传感器要求在主机处理器上运行较少的软件,可能需要两层PCB。AD7147A设计用于单电极电容式传感器(接地传感器)。配有一个有源屏蔽输入,以尽可能降低传感器中的噪声影响。AD7147A配有片内校准逻辑,用以补偿周围环境发生的变化。只要传感...

  和特点 超低功耗工作电压(V):2.7 V至3.6 V;工作电流:70 µA 响应时间:10 ms 自适应式环境补偿技术 1个电容输入通道传感器电容(CSENS)0 pF,最高13 Pf灵敏度可达1 fF 经过EMC测试 两种运行模式固定设置的独立运行模式用户自定义设置的微控制器接口运行模式 近程检测输出标志 双线C兼容) 工作温度:-40°C至+85°C 10引脚MSOP封装产品详情 AD7151采用一种响应快速的超低功耗转换器,为电容式近程传感器提供了一种全面的信号处理解决方案。AD7150是AD7151的双通道形式。AD7151采用ADI公司的电容-数字转换器(CDC)技术,凯发游戏娱乐官网这种技术汇集了与实际传感器接口过程中起着重要作用的众多特性于一身,如高输入灵敏度,较高的输入寄生接地电容和泄漏电流容限。集成自适应式阈值算法可对因环境因素(如湿度和温度)或绝缘材料老化而导致传感器电容发生的任何变化进行补偿。默认情况下,AD7151采用固定加电设置以独立模式运行,并以一路数字输出显示检测结果。另外,AD7151也可通过串行接口与微控制器连接,可通过用户自定义设置对内部寄存器进行编程,而数据和状态信息则可从该器件中读取。AD7151工作电源电压为2.7...

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  和特点 可编程的电容-数字转换器25 ms的更新速率(最大序列长度时)分辨率优于1 fF8个电容式传感器输入通道无需使用外部RC调谐元件 自动转换定序器片内自动校准逻辑自动补偿环境变化自适应式阈值和灵敏度水平 用片内RAM存储校准数据 I2C® 兼容型串行接口 串行接口专用独立VDRIVE电平 主机控制器中断输出 16引脚、4 mm × 4 mm LFCSP-VQ封装 2.6 V至3.6 V的工作电压 低工作电流全功耗模式:不足1 mA低功耗模式:50 µA产品详情 AD7143是具有片内环境校准功能的集成式电容-数字转换器(CDC),可用于需要采用新型用户输入法的系统。AD7143可与外部电容式传感器接口,从而实现电容按钮、滚动条和滚轮等功能。 CDC有8个输入通道,通过一个开关矩阵与一个16位、250 kHz sigma-delta (Σ-Δ)电容-数字转换器相连。该CDC能够感知外部传感器的电容变化,并借助此信息来记录传感器激活事件。外部传感器既可配置成一系列按钮,也可配置成一个滚动条或滚轮,或者各类传感器的组合。通过对寄存器进行编程,用户可完全控制CDC设置。高分辨率传感器要求在主机处理器上运行软件。AD7143配有片内校准逻辑,用以处理周围环境发生的变化。传...

  和特点 电容数字转换器 与浮动式传感器接口 分辨率:最低0.25 fF(即最高12 ENOB) 线% 共模(不可变)电容最大可达5 pF 内部时钟振荡器 双线C兼容) 单电源供电:2.7 V至3.6 V,功耗:100 μA 欲了解更多信息,请参考数据手册产品详情 AD7152/AD7153均为12位Σ-Δ型电容数字转换器(CDC),要测量的电容可直接连接到器件输入端。该器件结构具有高分辨率(12位无失码、最高12位有效分辨率)和高线%)等固有特性。两款器件在每种工作模式下均有四种电容输入范围:在差分模式下为±0.25 pF至±2 pF,在单端模式下为0.5 pF至4 pF。AD7152/AD7153可接受最大5 pF共模电容(不可变),后者可以通过一个可编程片内数字电容转换器(CAPDAC)来平衡。AD7153拥有一个电容输入通道,AD7152则拥有两个通道。每个通道均可配置为单端输入或差分输入方式。两款器件均针对浮动式电容传感器而设计。AD7152/AD7153均有一个双线C®兼容串行接口。二者均可采用2.7 V至3.6 V单电源供电,额定温度范围为−40°C至+85°C,采用10引脚MSOP封装。应用 汽车电子、工业和医疗系统,用于:压力测量位置检测液...

  和特点 4线触摸屏接口 额定吞吐量:125 kSPS 低功耗:最大1.37 mW(125 kSPS,VCC = 3.6 V) 单电源(VCC):2.2 V至5.25 V 比率转换 高速串行接口 可编程8位或12位分辨率 2个辅助模拟输入 关断模式:最大1 µA 16引脚QSOP和TSSOP封装产品详情 AD7843是一款12位逐次逼近型ADC,具有同步串行接口以及用于驱动触摸屏的低导通电阻开关,采用2.2 V至5.25V单电源供电,吞吐量大于125 kSPS。AD7843采用的外部基准电压,可在1 V至+VCC范围内变化,而模拟输入范围为0 V至VREF。这款器件具有关断模式,此模式下功耗不足1 µA。AD7843提供两种封装:16引脚、0.15英寸、四分之一大小集成封装(QSOP). 和16引脚超薄紧缩小型封装(TSSOP)。查看QSOP 封装尺寸。(格式:pdf,大小:19,569 字节)同时也可查看AD7843的同类器件AD7873。AD7873与AD7843相似,但拥有更多功能,例如:一个片内温度传感器(-40°C至+ 85°C),2.5 V片内基准电压源,以及电池和触摸压力测量。方框图...

  和特点 可编程的电容数字转换器36 ms的更新速率(最大序列长度时)分辨率优于1 fF14个电容式传感器输入通道无需使用外部RC调谐元件自动转换定序器片内自动校准逻辑自动补偿环境变化自适应的阈值和灵敏度电平用片内RAM存储校准数据SPI®兼容型串行接口(AD7142) I2C®兼容型串行接口(AD7142-1) 串行接口专用独立VDRIVE电平中断输出和GPIO 32-引脚、5 mm x 5 mm LFCSP_VQ封装 电源电压:2.6 V至3.6 V低工作电流全功率模式:小于1 mA低功耗模式:50 µA 产品详情 AD7142和AD7142-1是具有片内环境校准功能的集成式电容-数字转换器(CDC),可用于需要采用新型用户输入法的系统。AD7142和AD7142-1可与外部电容式传感器接口,从而实现电容按钮、滚动条或滚轮等功能。该CDC有14个输入通道,通过一个开关矩阵与一个16位、250 kHz Σ-Δ型电容数字转换器相连。该CDC能够感知外部传感器的电容变化,并借助此信息来记录传感器激活事件。外部传感器既可配置成一系列按钮,也可配置成一个滚动条或滚轮,或者各类传感器的组合。通过对寄存器进行编程,用户可完全控制CDC设置。高分辨率传感器要求在主处理器上运行较少的软件。 A...

  和特点 超低功耗工作电压(V):2.7 V至3.6 V;工作电流:100 µA 响应时间:10 ms 自适应式环境补偿技术 2个独立的电容输入通道传感器电容(CSENS)0 pF,最高13 Pf灵敏度可达1 fF 经过EMC测试 两种运行模式固定设置的独立运行模式用户自定义设置的微控制器接口运行模式 两个近程检测输出标志 双线C兼容) 工作温度:−40°C至+85°C 10引脚MSOP封装产品详情 AD7150采用一种响应快速的超低功耗转换器,为电容式近程传感器提供了一种全面的信号处理解决方案。AD7151是AD7150的更低功耗、单通道形式。AD7150采用ADI公司的电容-数字转换器(CDC)技术,这种技术汇集了与实际传感器接口过程中起着重要作用的多种特色功能于一身,如高输入灵敏度,较高的输入寄生接地电容和泄漏电流容限。集成自适应式阈值算法可对因环境因素(如湿度和温度)或绝缘材料老化而导致传感器电容发生的任何变化进行补偿。默认情况下,AD7150采用固定加电设置以独立模式运行,并以两路数字输出显示检测结果。另外,AD7150也可通过串行接口与微控制器连接,可通过用户自定义设置对内部寄存器进行编程,数据和状态信息可从该器件中读取。 AD...

  和特点 可编程的电容-数字转换器(CDC)fF分辨率 13路电容传感器输入 9ms的更新速率(所有13路传感器输入) 无需外部RC元件 自动转换定序器 /li 片内自动校准逻辑 自动补偿环境变化 自适应的阈值和灵敏度电平 寄存器图可与AD7142兼容 用片内RAM存储校准数据 SPI兼容型(串行外设接口兼容)串行接口(AD7147) I2C兼容型串行接口(AD7147-1) 串行接口专用独立VDRIVE电平 中断输出和通用输入/输出(GPIO) 24引脚、4 mm x 4 mm LFCSP封装 欲了解更多特性,请参考数据手册 产品详情 AD7147 CapTouch™控制器设计用于电容式传感器,以实现按钮、滚动条和滚轮等功能。这种传感器只需一层PCB板,为超薄型应用创造了可能。AD7147是一种配备片内环境校准功能的集成式CDC。该CDC有13个输入通道,通过一个开关矩阵与一个16位、250 kHz sigma-delta (Σ-Δ) 转换器相连。该CDC能够感知外部传感器的电容变化,并借助此信息来记录传感器激活事件。通过对寄存器进行编程,用户可完全控制CDC设置。高分辨率传感器只要求在主机处理器上运行较少的软件。AD7147设计用于单电极电容式传感器(接地传感器)。配有一个有源...

  和特点 4线触摸屏接口 LCD降噪特性(STOPACQ引脚) 自动转换序列器与定时器 用户可编程的转换参数 片内温度传感器:-40°C至+85°C 2.5 V片内基准电压源 片内8位DAC 3个辅助模拟输入 1个专用GPIO和3个可选GPIO 3个中断输出 2个电池测量通道(0.5 V至5 V) 通过汽车应用认证 欲了解更多特性,请参考数据手册 产品详情 AD7877是一款12位逐次逼近型ADC,具有同步串行接口以及用于驱动触摸屏的低导通电阻开关,采用2.7 V至5.25 V单电源供电(2.2 V也可正常运转),吞吐速率为125 kSPS。AD7877可用于两个输入上的电池测量、温度测量和触摸压力测量。AD7877还具有一个2.5 V片上基准电压源。不使用时,可关断基准电压源以降低功耗。也可以使用外部基准电压,并可在1 V至+VCC范围内变化,模拟输入范围为0 V至VREF。这款器件具有关断模式,此模式下功耗不足1 µA。片上ADC的相位采集通过STOPACQ引脚来控制,这样可以降低来自LCD的噪声影响。用户可编程转换控制包括可变采集时间及第一转换延迟。每次转换可利用多达16个均值。该器件还有一个片上DAC,用来控制LCD背光或对比度。AD7877采用转换序列器与定...

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