一、概述
PLC（可编程控制器）应用广泛，其CPU功能较强，可靠性高，但在输入输出I/O方面,PLC存在价格过高，扩展模块不隔离，输入信号还要进行编程运算来完成采集，品牌繁多，互不兼容，用户使用起来不方便等缺点。我公司研制生产的S系列I/O产品具有模入（AI）、模出（AO）、开入（DI）、开出（DO）等功能；规格多样；工程量值输出；RS485通讯接口；灵活的通讯协议；扩展简捷；价格低廉。但在复杂控制等应用场合较PLC就有所欠缺，而PLC的优势恰恰在此。S系列I/O前端可以方便地与各种PLC构成秒级的多点数据采集和控制系统，并可更快捷地融入已有的采集控制系统当中，大大降低系统工程费用。二者结合可以弥补各自的缺陷，使系统达到良好的性价比。
下面以施耐德电气的Twido系列PLC（以型号为TWDLCAE40DRF为例）和S系列I/O前端连接所构成的采集控制系统为例，展示这种方案的优势所在：
1. Twido系列PLC支持标准MODBUS主协议和从协议，可方便地和上位机（PC机）和扩展模块（例如S系列I/O前端）通讯，并且无论从硬件上还是软件上都能做到无缝连接，大大简化了用户搭建系统的复杂程度。Twido系列PLC具备两个通讯口，一个以太网端口，用户不必再购置其它设备即可方便搭建或者升级采集与控制系统，大大降低了系统成本。
2． S系列I/O前端与PLC的接口程序软件由我公司编写并无偿提供给用户，用户只要将该段程序嵌入自己的程序中即可。用户在PLC编程中或在上位机读写S系列I/O前端的输入输出数据时，只和PLC中的I/O数据映射区（位于％ＭＷ内存区内）打交道，大大减少了用户工作量和编程复杂程度。
3． 采用PLC的通讯口２（COM2，RS485）与S系列I/O前端连接（RS485总线），方便地扩展至少32个模块。
4． 扩展系统AI/AO点最多达512点，DI/DO点最多达1024点,极大的拓展了PLC的I/O点数。
5． 现场独立安装，扩展灵活，多样，调试方便。
6． 模拟量为直接工程量值，无需编程运算完成采集及输出。
7． 具有通道与通道之间隔离，现场与计算机隔离特性。
8． 利用PLC的CPU丰富资源，使整套系统具有可编程及PID等控制功能，并可脱离上位机独立运行。
9. 利用PLC的自带Ethernet通讯口，使系统简捷地接入以太网络。
10．特别适合于各种场合的秒级采集控制应用。
11．特别适合于施耐德体系的工控工程中，扩展大量I/O点及降低系统造价。
二、连接要点及注意事项
● TWDLCAE40DFR具有两个串行5通讯口和一个Ethernet口，通讯口1（COM1）固定为RS485口，通讯口2（COM2）为RS232/RS485可选，本方案选用COM2为RS485方式与S系列I/O前端的RS485通讯线相连（PLC为主站，S系列I/O前端为从站）；通讯口1（COM1）和Ethernet口可与PC机相连（作为PC机的从站）。
● 通讯口2（COM2）通讯速率定义（在Twidosoft软件内）为38400 bps（或者小于38400），8位数据位，1位停止位，无奇偶校验。响应超时设置为1×100ms即可，帧延迟时间设置为10ms即可。
● PLC的Ethernet口需要在Twidosoft软件上设置IP地址，子网掩码，网关设置为和IP相同即可。
● 通讯方式为主从式，PLC为主，S系列I/O前端为从。
● PLC与S系列I/O前端的通讯电缆连接对应表（PLC的COM2通讯模块为TWD NAC 485D，Mini-din连接器）
PLC的RS485连接器------------S系列I/O前端的接线端子
1 ------------ 37 （RS485 A ）
2 ------------ 36 （RS485 B）
7 ------------ 35 （RS485 摒蔽地 ）
● 用户在使用之前应将S系列I/O前端的站址设置好，并将通讯速率设置为PLC的COM2口相同的通讯速率，通信协议为MOBUS（I），S系列I/O前端的其它参数，用户根据现场实际工况自行设置。
● 如果有多个（N个）S系列I/O前端，站址应从01开始，依次至N为止，连续不得跳跃。
●PLC将对各S系列I/O前端不停进行循环采集及控制输出，1秒之内即可将32个S系列I/O前端采集或输出控制完毕。
●采集及输出控制单元皆存放于固定％ＭＷ内存区，由用户读取或写入（模拟信号读取或写入格式为INT）。占用内存空间从％ＭＷ０起始，占用582字，即到％ＭＷ５８１结束 ，其中％ＭＷ０～％ＭＷ３２为连接S系列I/O前端定义前端个数及型号定义区；％ＭＷ７０～％ＭＷ５８１为S系列I/O前端输入输出数据映射区，每个I/O前端分配１６个字，连接32个前端时共计为５１２ 字（参见I/O数据映射区说明）。
三、连接程序说明
S系列I/O前端与Twido系列PLC的连接程序包含一个主程序，6个子程序。用户只要将该段主程序嵌入自己的主程序中，将余下的子程序和中断服务程序置入用户系统程序中，然后修改SR0（用户设置子程序），根据所需连I/O前端的个数及型号定义％ＭＷ０～％ＭＷ３２内存区即可。
主程序及其说明如下:
LD %S13 // 首次扫描或者冷热启动
OR %S0
OR %S1
S %M0 // 启动通讯脉冲
[ %MW582 := 0 ] // 本系统占用内部存储空间说明
[ %MW34 := 1 ] // 当前通讯站号
[ %MW69 := 0 ] // 通讯完成标志
[ %MW68 := 1 ] // 上次通讯站号
[ %MD36 := 0 ] // 通讯异常标志
SR0 // 由用户修改的对站数和各站所对应的编号的定义
SR1 // 某站的第一个通讯任务
LD %M0 // 如果通讯脉冲启动且通讯口闲置
AND %MSG.D
[ %SW76 := 1000] // 启动通讯超时定时器
SR2 // 根据站号和通讯任务号填写主站命令码，并发送
LDN %M0 // 通讯完成并无错误
AND %MSG.D
AND [ %SW64 := 0]
[ %MW69 := 1 ] // 置通讯完成标志
ST %SW76:X15 // 停止超时定时器
SR4 // 将从站（S系列I/O前端）数据存入对应站号的内部存储子
LD %MSG.E // 通讯异常
AND [ %SW64 > 0 ]
[ %MW69 := 1] // 置通讯完成标志
SR5 // 错误处理，置对应站号的错误位
LD [ %MW69 = 1 ] // 通讯结束
S %M0 // 触发下一个通讯任务脉冲
[ %MW69 := 0 ] // 清楚通讯结束标志
SR3 // 下个站或下个通讯任务
LD [ %MW68 <> %MW34 ] // 如果是下个站
[ %MW68 := %34 ]
SR1 // 重新取得该站的首次任务号
LD [ %SW76 = 0 ] // 超时，系统冷启动
ST %S1
LD %S1
ST %S0
END
四、连接I/O定义区说明
1．连接S系列I/O前端个数定义单元： ％ＭＷ０ 1 字 （用户设置）
2．站址连接S系列I/O前端型号定义单元: ％ＭＷ１～％ＭＷ３２ 32 字 （用户设置）
每个站址所连接的S系列I/O前端的型号均由一个字节定义，％ＭＷ１为01号站址对应连接S系列I/O前端型号定义单元 ，％ＭＷ３２为32号站址对应连接S系列I/O前端型号定义单元，用户通过修改％ＭＷ１～％ＭＷ３２的内容（ＳＲ０子程序内）来确定３２个站所对应Ｓ系列Ｉ／Ｏ前端的型号。
各型S系列I/O前端对应代码如下：
◆ Ｓ１１０４／Ｓ１２０４＝０
◆ Ｓ１１０８／Ｓ１２０８／Ｓ３１０８／Ｓ３２０８＝１
◆ Ｓ１１１６／Ｓ１２１６／Ｓ３１１６／Ｓ３２１６/Ｓ３６０８＝２
◆ Ｓ１３１６／Ｓ３３１６＝３
◆ Ｓ１３３２／Ｓ３３３２＝４
◆ Ｓ１４１６／Ｓ３４１６＝５
◆ Ｓ１５０４／Ｓ３５０４＝６
◆ Ｓ３５０８＝７
五、I/O数据映射区说明
I/O数据映射区: ％ＭＷ７０～％ＭＷ５８２ 512 字(每站占16字) （用户读写）
以第1号站址为例，起始I/O数据映射区地址为％ＭＷ７０；（第N号站址I/O数据映射区起始地址为％ＭＷ７０＋（Ｎ－１）×１６）
◆ Ｓ１１０４／Ｓ１２０４
4个模拟量输入占前４个字 （％ＭＷ７０） 读
◆ Ｓ１１０８／Ｓ１２０８／Ｓ３１０８／Ｓ３２０８
8个模拟量输入占前８个字 （％ＭＷ７０） 读
◆ Ｓ１１１６／Ｓ１２１６／Ｓ３１１６／Ｓ３２１６
16个模拟量输入占前１６个字 （％ＭＷ７０） 读
◆ Ｓ１３１６／Ｓ３３１６
A: 16个开关量输入占前 １ 字 (％ＭＷ７０) 读
B: 8 个开关量输出占第 ２ 字 (％ＭＷ７１) 写
C: 8 个线圈状态占第 ３ 字 (％ＭＷ７２) 读
◆ Ｓ１３３２／Ｓ３３３２
32个开关量输入占前 ２ 字 (％ＭＷ７０) 读
◆ Ｓ１４１６／Ｓ３４１６
A: 16个开关量输出占前 １ 字 (％ＭＷ７０) 写
B: 16个线圈状态占后２ 字 (％ＭＷ７１) 读
◆ Ｓ１５０４／Ｓ３５０４
A: 8 个开关量输出占第 1 字 (％ＭＷ７０) 写
B: 8 个线圈状态占第 2 字 (％ＭＷ７１) 读
C: 4个模拟量输出从第 3 字开始,占４字 （％ＭＷ７２） 写
D: 4个保持寄存器从第 ７字开始,占４字 (％ＭＷ７６) 读
◆ Ｓ３５０８
A: ８个模拟量输出从第 １字开始,占８字 （％ＭＷ７０） 写
B: ８个保持寄存器从第 ８字开始,占８字 (％ＭＷ７８) 读
六、占用PLC软件和硬件的资源
1.占用软件资源
●占用执行标号：％Ｌ０～％Ｌ５
●占用子程序标号：ＳＲ０～ＳＲ５
2.占用硬件资源
●占用程序空间：大约１６％
●占用内部存储位：％Ｍ０
●占用内部存储子：％ＭＷ０～％ＭＷ５８２
●占用１毫秒定时器：％ＳＷ７６
●占用通讯口２
七、USER_SET子程序举例说明
该例子为PLC连接5个S系列I/O前端时，修改ＳＲ０子程序例子，其中第一个前端（站址为01）型号为S1108，第二个前端（站址为02）型号为S1116，第三个前端（站址为03）型号为S1316，第四个前端（站址为04）型号为S1332，第五个前端（站址为05）型号为S1416。具体设置如下程序:
SR0：
LD 1
[ %MW0 ：= ５ ] // 系统站址个数(S系列I/O前端个数)
[ %MW1 ：= １ ] // 01号站址对应S系列I/O前端型号为S1108
[ %MW2 ：= ２ ] // 02号站址对应S系列I/O前端型号为S1116
[ %MW3 ：= ３ ] // 03号站址对应S系列I/O前端型号为S1316
[ %MW4 ：= ４ ] // 04号站址对应S系列I/O前端型号为S1332
[ %MW5 ：= ５ ] // 05号站址对应S系列I/O前端型号为S1416
八、连接通讯正常/超时错误标志
％ＭＤ３６为PLC与S系列I/O前端连接通讯正常/超时错误标志，共32位（32个站）。％ＭＤ３６的最低位为01号站的连接通讯正常/超时错误标志，％ＭＤ３６的最高位为32号站的连接通讯正常/超时错误标志。在通讯正常的情况下，连接通讯正常/超时错误标志全部为0；当某一个站址的S系列I/O前端通讯掉线（通讯超时错误）时，此站址对应的连接通讯正常/超时错误标志位为1。
用户在PLC的编程中或在上位机程序里，检查连接通讯正常/超时错误标志，即可判断PLC与S系列I/O前端的通讯正常与否。
S11xx，S12xx，S31xx，S32xx，S3608系列的I/O前端当通讯超时或掉线时，其输出显示值为10004。
S1504，S3504，S3508系列的I/O前端当输出无回应时通道回应显示值10005。
九、S系列I/O前端型号一览
S1104 4路混接（标准电压、标准电流、热阻、热偶）输入，工程量值，8路报警继电器输出。
S1108 8路混接（标准电压、标准电流、热阻、热偶）输入，工程量值，4路报警继电器输出。
S1116 16路混接（标准电压、标准电流、热阻、热偶）输入，工程量值。
S1204 4路两线制(4～20mA)变送器专用输入，直接挂接变送器，工程量值，8路报警继电器输出。
S1208 8路两线制(4～20mA)变送器专用输入，直接挂接变送器，工程量值，8路报警继电器输出。
S1216 16路两线制(4～20mA)变送器专用输入，直接挂接变送器，工程量值。
S1316 16路开关信号输入，8路开关量信号输出。
S1332 32路开关信号输入。
S1416 16路开关信号输出。
S1504 4路隔离模拟信号输出(4～20mA)，8路开关信号量输出。
S3508 8路隔离模拟信号输出(4～20mA)
S3608 8路频率信号输入（上传数据加8路记数器当时数值）。
注：S3108等同S1108；S3208等同S1208；S3116等同S1116；S3216等同S1216；S3316等同S1316；
S3332等同S1332；S3416等同S1416；S3504等同S1504；
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