以利用下表形成,
表2-1控制字结构
2.1.3 地址模块
由于每个模块的地址是相同的,本部分单独说明,这对所有模块是共通的。一旦,配置周期完成,地址模块就开始工作,此时用户程序将加载在主微控制器上。这个微控制器将负责地址模块以及通过用户程序形成地址模块。而且,用户不必担心模块的地址,因为这个地址将会被控制器处理;它将会有简单的、正常的顺序列,也可以看作在别的PLC中。
在一个机器的工作周期中,任何一个模块利用微控制器的外部存储形式指定地址。当地址完全置在地址总线,每个模块的16位比较器对照这些地址给他们赋以地址。如果地址匹配,CS将为低电平并且可以通过余下模块。 下图所示时序波形是数字输入模块被译码在地址为:13Eh-13Fh处。
图 2-3
2.1.4 数字量输入模块
像控制字说明的那样,数字量输入模块可以是8位,16位,32位输入。在这里我们模拟16位输入模块。输入电压规格标准维持在工业的电压(例如:13-24V),它表示逻辑高电压。通过光电隔离把工业标准转换成晶体管-晶体管逻辑标准,也隔离了高电压一侧的电路。
入口模块
模块的地址是读入控制字之后,在自动配置阶段决定的,用户没有必要担心
这一点。16位输入模块被译码在二个地址,一个是高字节地址,另一个是低字节地址。来自主控制器的CONV信号,使输入阶段的两个锁存器同时锁存当前的输入状态。现在,当我们读来自低字节地址(例:A0?0),我们读低八位输入的同时读来自下一个输入的地址(例:A0?1),我们会得到高八位输入的状态。因此,一个16位的输入模块需要2个周期,而一个32位的输入模块需要4个周期。
2.1.5 数字输出模块
与数字输入模块一样,数字输入可以是8位,16位,32位。我们模拟模块的是16为输出模块。输出电压的标准是工业上(例如:24V)电压,它代表高电平。模块是通过输入端的光电隔离器隔离,标准电压是通过光电隔离器获得的。
入口模块
每次16输出模块被译码在二个地址,一个是高字节地址,另一个是低字节地址,然而,在这里产生的先后和输入模块的不一样。
图 2-4
我们设置好用户程序之后,在两个周期内逻辑状态转到输出模块。利用低地址把低字节锁存到输出锁存器,之后是高字节锁存。一旦锁存成功,CONV信号使输出阶段的两个锁存器同时锁存当前的输出状态。这个周期在每个扫描周期被单调地重复。
2.1.6 模拟量输入模块
我们模拟的模拟量模块是8通道、12位输出。MAX120 ADC用在输入端,它把模拟电压转换为数字量,提供每秒500K的采样,由此转换时间是2μs,它包括跟踪时间。它有内部-5V的参考电压。
利用一个分压器在每个输入端将电压限制在±5V,这是ADC要求的。输入电压和他们的各自的参考是利用模拟多路复用器多路传递的。被转换的微分输入是由一个时序电路(在一个可编程逻辑电路中实现)和被用于单位增益差动放大器的两输入端。微分输入电压达到了用与转换的MAX120。
入口模块
当用户将程序下载在主控制器上,采用模拟输入,微控制器首先算出转换和通过的输入值,创建一个可以发送到模拟量模块的控制字,选择转换一个恰当的输入,然后传到需要微控制器需要度读取的锁存器。
尽管我们想试着成功地完成这个模块,但是时间和设备迫使我们放弃它的完成。
2.1.7 模拟量输出模块
模拟量输出被设计成8通道、12位输出的模块。MX7547用在输出端,转换时间是2μs,每个输出通道配备一个保持缓冲电路是避免DAC的负荷大。
入口模块
正如,控制字在模拟量输入模块的要求,要想进入输出模块必须要微控制器产生一个相似的控制字。这个控制字通过一个时序电路决定哪个控制器接收数据。在用户程序的开始发送控制字,这样转下去,输入模块的地址被发送,来自各个通道的数据从一个地址传到另一个地址。
尽管我们想试着成功地完成这个模块,但是时间和设备迫使我们放弃它的完成。
3. 结论
简言之,尽管我们耗费了很多资金,但PLC整体设计与实现的作业是一个彻底学习的经验。不可否认此设计被看作是最后一年最长时间的设计,老师本该阻止我们的冒险,但是我们从开始坚持到了最后。整个练习过程中,收获了不少积极的东西,在下面列出:
1.巨大的工程教会了我们将大工程分割成一些小块,以便更容易地达到我们的目标。
2.对于仿真和图形设计,CAD?Pspice的运用和布局已经让我们所了解。
3.在可编程逻辑电路中,复杂的机器状况和笨重的逻辑组合的设计是新鲜的。 4.依据计算机设计的这个PLC使我们对如何设计计算机也有了简单地深入。 5.这个工程也教会我们了如何作为一个团队去工作。
6.这个PLC的研制,可能打开了我们在这个领域工作的大门,使我们可以在国家这个领域得心应手。
以上是我在这次课程任务中受益的方面,而不是工程本身。正如市场上可以买到的PLC一样,对于下一批次的PLC我们将开始进行预期的改善和提高。例如:模拟量模块会按照预期的设计大量生产,此外,指令系统会更加强大以便更好的辅助工作。
参考
参考书目
西门子S7-300 、S7-400编程手册 Thomas L. Floyd著.数字原理 Morris Mano著.数字设计
Douglas V. Hall著. 微处理器与接口设备 Ramakant A. Gayakwad著.放大器和线性集成电路 Robert G. Irvine著. 运算放大器特性和运用 I.Scott McKenzie著.8051控制器 访问过的网站 www.8052.com www.laticesemi.com
www.atmel.com www.maxim.com