西门子模块6ES7516-3FN02-0AB0安装调试

　一、基本指令系统特点
　　PLC的编程语言与一般计算机语言相比，具有明显的特点，它既不同于语言，也不同与一般的汇编语言，它既要满足易于编写，又要满足易于调试的要求。目前，还没有一种对各厂家产品都能兼容的编程语言。如三菱公司的产品有它自己的编程语言，OMRON公司的产品也有它自己的语言。但不管什么型号的 PLC，其编程语言都具有以下特点：
　　1、图形式指令结构：程序由图形方式表达，指令由不同的图形符号组成，易于理解和记忆。系统的软件开发者已把工业控制中所需的独立运算功能编制成象征性图形，用户根据自己的需要把这些图形进行组合，并填入适当的参数。在逻辑运算部分，几乎所有的厂家都采用类似于继电器控制电路的梯形图，很容易接受。如西门子公司还采用控制系统流程图来表示，它沿用二进制逻辑元件图形符号来表达控制关系，很直观易懂。较复杂的算术运算、定时计数等，一般也参照梯形图或逻辑元件图给予表示，虽然象征性不如逻辑运算部分，也受用户欢迎
　　2、明确的变量常数：图形符相当于操作码，规定了运算功能，操作数由用户填人，如：K400，T120等。PLC中的变量和常数以及其取值范围有明确规定，由
　　产品型号决定，可查阅产品目录手册。
　　3、简化的程序结构：PLC的程序结构通常很简单，典型的为块式结构，不同块完成不同的功能，使程序的调试者对整个程序的控制功能和控制顺序有清晰的概念。
　　4、简化应用软件生成过程：使用汇编语言和语言编写程序，要完成编辑、编译和连接三个过程，而使用编程语言，只需要编辑一个过程，其余由系统软件自动完成，整个编辑过程都在人机对话下进行的，不要求用户有高深的软件设计能力。
　　5、强化调试手段：无论是汇编程序，还是语言程序调试，都是令编辑人员头疼的事，而PLC的程序调试提供了完备的条件，使用编程器，利用PLC和编程器上的按键、显示和内部编辑、调试、监控等，并在软件支持下，诊断和调试操作都很简单。
　　PLC的编程语言是面向用户的，对使用者不要求具备高深的知识、不需要长时间的专门训练。
　　二、编程语言的形式
　　本教材采用常用的两种编程语言，一是梯形图，二是助记符语言表。采用梯形图编程，因为它直观易懂，但需要一台个人计算机及相应的编程软件；采用助记符形式便于实验，因为它只需要一台简易编程器，而不必用昂贵的图形编程器或计算机来编程。
　　虽然一些的PLC还具有与计算机兼容的C语言、BASIC语言、专用的语言（如西门子公司的GRAPH5、三菱公司的MELSAP），还有用布尔逻辑语言、通用计算机兼容的汇编语言等。不管怎么样，各厂家的编程语言都只能适用于本厂的产品。
　　编程指令：指令是PLC被告知要做什么，以及怎样去做的代码或符号。从本质上讲，指令只是一些二进制代码，这点PLC与普通的计算机是完全相同的。同时PLC也有编译系统，它可以把一些文字符号或图形符号编译成机器码，所以用户看到的PLC指令一般不是机器码而是文字代码，或图形符号。常用的助记符语句用英文文字（可用多国文字）的缩写及数字代表各相应指令。常用的图形符号即梯形图，它类似于电气原理图是符号，易为电气工作人员所接受。
　　指令系统：一个PLC所具有的指令的全体称为该PLC的指令系统。它包含着指令的多少，各指令都能干什么事，代表着PLC的功能和性能。一般讲，功能强、性能好的PLC，其指令系统必然丰富，所能干的事也就多。我们在编程之前必须弄清PLC的指令系统
　　程序：PLC指令的有序集合，PLC运行它，可进行相应的工作，当然，这里的程序是指PLC的用户程序。用户程序一般由用户设计，PLC的厂家或代销商不提供。用语句表达的程序不大直观，可读性差，特别是较复杂的程序，更难读，所以多数程序用梯形图表达。

　　梯形图：梯形图是通过连线把PLC指令的梯形图符号连接在一起的连通图，用以表达所使用的PLC指令及其前后顺序，它与电气原理图很相似。它的连线有两种：一为母线，另一为内部横竖线。内部横竖线把一个个梯形图符号指令连成一个指令组，这个指令组一般总是从装载（LD）指令开始，必要时再继以若干个输入指令（含LD指令），以建立逻辑条件。后为输出类指令，实现输出控制，或为数据控制、流程控制、通讯处理、监控工作等指令，以进行相应的工作。母线是用来连接指令组的。下图是三菱公司的FX2N系列产品的简单的梯形图例：
　　

　　它有两组，组用以实现启动、停止控制。第二组仅一个END指令，用以结束程序。
　　梯形图与助记符的对应关系：助记符指令与梯形图指令有严格的对应关系，而梯形图的连线又可把指令的顺序予以体现。一般讲，其顺序为：先输入，后输出（含其他处理）；先上，后下；先左，后右。有了梯形图就可将其翻译成助记符程序。上图的助记符程序为：
　　地址指令变量
　　0000 LD X000
　　0001 OR X010
　　0002 AND NOT X001
　　0003 OUT Y000
　　0004 END
　　反之根据助记符，也可画出与其对应的梯形图。
　　梯形图与电气原理图的关系：如果仅考虑逻辑控制，梯形图与电气原理图也可建立起一定的对应关系。如梯形图的输出（OUT）指令，对应于继电器的线圈，而输入指令（如LD，AND，OR）对应于接点，互锁指令（IL、ILC）可看成总开关，等等。这样，原有的继电控制逻辑，经转换即可变成梯形图，再进一步转换，即可变成语句表程序。
　　有了这个对应关系，用PLC程序代表继电逻辑是很容易的。这也是PLC技术对传统继电控制技术的继承。

1. 恒功励磁控制
恒功励磁控制主要是指对主发电机中励磁机励磁的控制，具体地讲就是：机车处于牵引工况时，在不同的柴油机转速下实现柴油机的恒功率控制。PLC 根据实际检测到的柴油机转速和预先保存的柴油机功率- 转速曲线获得当前柴油机转速下的给定功率；然后根据采集到的主回路电压和牵引电机电流（6 台电机）进行计算得到实际功率值，由两者的偏差、以及电压值与限压值、电流值与限流值的偏差，取小值进行PID 调节运算，并通过斩波器调节主发电机励磁电流，使主发电机的输出功率向着功率给定值调节，实现主发电机的恒功率控制。其控制框图见图1。控制过程中，PLC 对牵引电机电压、电流进行监控，实现恒功、限压、限流和单台电机故障切除等功能。
2. 辅助系统的控制

图1 功率控制系统框图
辅助系统的控制包括柴油机的控制、空压机的控制、撒沙和风源净化装置等的控制。PLC 根据各部件的工作逻辑实现对辅助系统各部件的有效控制。
3. 磁场削弱控制
PLC 根据机车速度的变化，自动进行两级磁场削弱控制。为降低过渡时的电流中击，PLC 有先降功后过渡的功能。
4. 防空转控制
机车牵引时，PLC 由检测到的6 台主发电机输出电流得到大电流差和电流分配系数。当电流分配系数大于规定值时而且小一台电机电流大于规定值时，视为空转，PLC 将采取撒砂、持续降低主发电机输出电压的办法来消除。空转现象消失后，主发电机输出电压就可恢复到正常值，撒砂则在延时约3 秒后停止。若无法消除空转，则机车卸载（在同一次加载过程中，允许发生二次）。
5. 故障保护
PLC 根据检测到的主发电机电压、各牵引电动机电流、柴油机转速、机油压力和冷却水温度等参数，与规定的极限参数进行比较，当某一参数超出时，PLC 将采取报警、卸载或停机等措施，实现对机车柴油机及电气系统的保护。
6. 柴油机无级调速
PLC 实现与WJT 相同的功能。PLC 通过检测司机主手柄的位置（升、保、降）来控制步进电机的运行。

图2 恒低速控制系统框图
PID 调节运算，并通过斩波调节主发电机中励磁机的励磁电流，使机车速度向速度给定值调节，实现机车的低恒速控制。控制框图如图2 所示。

RS485接口由来
智能仪表是随着80年代初单片机技术的成熟而发展起来的，现在世界仪表市场基本被智能仪表所垄断。究其原因就是企业信息化的需要，企业在仪表选型时其中的一个必要条件就是要具有联网通信接口。初是数据模拟信号输出简单过程量，后来仪表接口是RS232接口，这种接口可以实现点对点的通信方式，但这种方式不能实现联网功能，随后出现的RS485解决了这个问题。

RS485接口的电气特性
RS485采用差分信号（正？）逻辑，+2V～+6V表示“1”，- 6V～- 2V表示“0”，该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL 电路连接。很多情况下，连接RS-485通信链路时用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来(根据情况来选择共地)。

S7-200的485接口阵脚定义
S7-200 手册中485接口的阵脚定义如图1所示：

图1

另外的资料所描述的s7-200 内部的485接口电路如图2所示：

图2

两图中关于485接口 3和8 阵脚定义截然相反的，做通讯测试首先根据图1的定义来连接，结果PLC接收数据错误；然后根据图2的定义来连接，PLC接收数据正常；
以实际使用情况为基准的话，则认为s7-200的485接口3为A ，8为B来使用。

单片机和PLC之间通讯
单片机端采用的RS232串口而PLC上为RS485接口，二者阵脚定义和逻辑电平有所差别故完成二者之间的通讯需要其他器件来进行转换调整。
1.PC/PPI线缆
通过PC/PPI线缆来连接单片机和s7-200，数据通讯无误；

2.RS232 - RS485转接头
问题一：单片机RS232串口和转接头的RS232串口连接线是直连线还是交叉线？
转接头说明中RS232 接口是DCE方式，可以和DTE 终端设备串口直连，和DCE设备相连需要用交叉线连接。
关于串口设备连接线使用交叉线还是直连线的简单区分：
若线缆两端一公头一母头，则采用直连线；
若线缆两端同为公头或母头，则采用交叉线。

问题二：关于232-485转接头及其配套的接线端子上的标号
RS232 数据信号为负逻辑，RS485 数据信号为正逻辑，传输相同的数据波形如图所示：

图3：RS232 的波形

图4：RS485 的波形
按照转换头说明书上的标示测量波形结果：
①转换头输入和输出波形形状一致，为负逻辑进行数据传输；
②转换头和接线端子上的D+ 和 D- 做了交叉标示，按照接线端子上的标示进行测量波形，则转换头和接线端子上的输入和输出波形做了一次反转。
根据示波器测量波形，转换头与 sp485e 之间的电路部分对RS232 信号做了逻辑电平的转换，转换接头RS485端故意将D+/D-标反以达到串口数据的透明传输，接线端子在标示上将其“拨乱反正”，从而正确的信号传给PLC。
实验过程中，把端子直接去掉，自行焊接串口线连接转换头和 PLC 串口，从而造成通讯不正确（中间还夹杂着转接头的供电及 PLC串口阵脚定义的问题）。
总结：通讯不畅，根据数据链路测量个节点的波形，确定出现问题的环节；
另外，设备上的阵脚标示只能做参考，实际的定义需要参看芯片数据手册及电路来确定。

3.MAX3485芯片
单片机和PLC之间的信号直接通过 485芯片来进行数据的转换传输。

无论是PC/PPI线还是转接头其实质都是通过485芯片来完成 232接口和 485接口的数据转换工作的，故从成本考虑终要采用485芯片来完成单片机和PLC之间的通讯。