IDEC OpenNet PLC串口通信和模拟量处理的探讨

摘要：串口通信和模拟量处理是PLC逻辑控制中经常会遇到的问题。文章通过太阳能电站数据采集的实际项目，对IDEC OpenNet PLC的串口通信和模拟量处理进行了详细的探讨，并对OpenNet PLC的扩展组态和软件编程进行了简单的说明，通过OpenNet PLC 实现了太阳能电站所需数据的采集，并且通过RS232C通信传输给上位机，方便远程监控运行，实施调整。

关键词：太阳能电站；模拟量；PLC；IDEC

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）18-0052-02

OpenNet Controller是IDEC PLC里面的低端产品，因其价格低廉、使用方便，得到了很多机械制造商的青睐。本文着重对IDEC OpenNet PLC 的通信和模拟量模块的使用进行研究，并通过太阳能电站模拟量采集的具体使用实例进行编程应用，本文对IDEC PLC模拟量和串口通信如何具体使用具有指导意义。

1 概述

IDEC OpenNet Controller（以下简称OpenNet）支持INTERBUS、 DeviceNet、 Lonworks三种总线，OpenNet CPU 上集成有两个RS232C接口和一个RS485接口，CPU最多可扩展480个数字量信号，程序容量为16 K Words， 梯形图编程支持8000。

INTERBUS、 DeviceNet、 Lonwords分别用于连接具备相应通信功能的设备， 走总线网络，进行数据的交互处理。

OpenNet RS485接口用于连接上位机或者连接分站，比如一个OpenNet Controller 作为主站（Master Station）， 通过RS485可以连接最多31个 从站（Slave Stations）， 进行数据的交互处理。

OpenNet RS232C接口可以连接具有RS232C接口的设备，比如Drivers、 Modems、Computer、Printer、 Barcode readers等等。

上图中提到的功能模块是指模拟量模块、通信模块等。

下面以太阳能电站的数据采集系统为例，介绍OpenNet Controller 数据通信与模拟量的应用。

太阳能电站是利用太阳能电池组件将光能转化为电能的装置，是地球的清洁能源和可再生能源。太阳能电站系统由太阳能电池方阵、汇流箱、直流配电柜、并网逆变器、交流配电柜、升压器组成。其中太阳能电池方阵是由太阳能电池板按规定序列排列而成，太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。其中温度、湿度、光照强度等都会影响电池板的发电效率，在电站运转的过程中要对电站的温度、湿度、电池板的电流，电压等进行实时的监控，掌握电站的运转状态。我们用IDEC OpenNet Controller 作为主处理器，用于采集温度、湿度、电池板的电流、电压等模拟量信号，并把这些信号通过串口RS232C接口传输给上位机系统。这里最多需要采集30个模拟量信号和32个数字量信号。实际系统中，我们需要采集150路模拟量和160个数字量，这样我们只需要做下面5个同样的系统即可实现。

使用的硬件和软件如下：

（1）控制器：IDEC FC3A-CP2K

（2）模拟量输入模块：FC3A-AD1261

（3）数字量输入模块：FC3A-N16B1

（4）DC24V电源： SP-200-24

（5）编程软件：WindLDR V6

硬件连接方面使用5个模拟量模块（AD1到AD5），为模拟量输入模块，每个模块有6个模拟量输入通道，每个通道支持的信号为：±5V DC， ±10V DC， 0～5V DC， 0～10V DC， 4～20MA DC， 通过模拟量模块侧面的数字选择开关，可以选择所需要的模拟量量程：0对应0～10V DC，1对应±10V DC，2对应0～5V DC，3对应±5V DC，

4对应4～20MA DC。一个模块只能选择一种量程， 每个通道占用12Bits， 分辨率为4000。另外使用2个16路数字量输入模块。

关于模拟量模块的硬件接线和数字量模块的硬件接线，这里不再赘述。需要注意的是，连接到CPU上面的模拟量模块的所有通道，若是没有连接模拟量通道，需要将此通道短接，否则会造成整个模拟量读取出错。

2 软件编程

OpenNet Controller 的模拟量通道的存储空间为第1个模块L100-L107，第2个模块为L200-L207，第3个模块为L300-L307，第4个模块为L400-L407，第5个模块为L500-L507，第6个模块为L600-L607，第7个模块为L700-L707。数字量从I000开始，根据模块的先后顺序依次往后排列。

（1）先把模拟量和数字量的数据读出，放到指定的存储区，这里模拟量放到从D100-D500，数字量放到从D1000-D1031。程序如下：由于篇幅有限，数字量程序这里指列出了前3个点。如下图2：

（2）将存储在D100-D500的模拟量值转换为实际的温度、电流、电压等值。这里只列出第一个通道温度的换算程序。温度传感器的测温范围-100℃到100℃，保留两位小数如下图3：

（3）数据采集完成以后，要根据上位机的的指令来发送上位机所需要的数据，根据MODBUS 通信协议，定义如下通信规则：

地址：指定哪个采集站向上位机发送信息。

指令：要求此采集站发送信息。

参数：发送模拟量参数还是数字量参数。01模拟量，02数字量。

寄存器个数：指定发送参数的数量。

备用：为后续定义功能备用。

校验码：使用SUM或者XOR校验保证信息的准确性。

采集完成后，接收数据的处理程序，部分如下图4所示：

3 结语

本文对使用IDEC OpenNet PLC实现太阳能电站项目中数据的采集，并且传输给上位机进行了详细的探讨，搭建的数据采集系统硬件成本低，编程简单。文中模拟量和RS232C通信的解决方法同样可以应用于其他类型的PLC，在模拟量的数据采集和RS232C通信的使用方面具有广泛的应用价值。

参考文献

[1] IDEC.OpenNet Controller user's manual.IDEC（SHENZHEN）CORPORATION.

[2] 乔永卫，程帅.基于Modbus协议的自动控制系统的通信研究[J].自动化与仪表， 2012，（8） .

[3] 万定生，陈坚，刘德友，卞新高.太阳能电站分布式控制系统的研究与应用[J].微电子学与计算机，2008，（9） .

[4] 栾秀春，杨爱光.PLC接收模拟量输入信号的通用计算表达式[J].电气电子教学学报，2010，（6）.

[5] 卢建洲.PLC控制系统模拟量信号的数值整定[J].电工技术，2009，（6）.

作者简介：颜高彦（1985-），男，陕西扶风人，东莞宏威数码机械有限公司助理工程师，研究方向：控制工程。