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时,为写操作地址空间,0为读操作地址。除实时时钟、日历寄存器和通用寄存器之外,还有作一般数据存储器用的96字节的NVRAM。对DS1305操作之前,必须对控制寄存器、状态寄存器、涓流充电寄存器进行初始化。 以下为控制寄存器(0F读,8F字): 76543210EOSCWP000INTCNAIE1AIE0 EOSC:设置为0使振荡器开始工作,设置为1,DS1305处于低功耗闲置状态。WP:写保护位,上电初始化后,WP位处于三态,在任何写操作之前,该位必须清零。INTCN:中断控制位,控制两个中断之间的联系,置位后两个中断引脚INT0、INT1分别响应各自的中断(需中断使能),清零后,中断1、2报警时间匹配都只能引发INT0输入低电平,INT1无效。ALE0、ALE1置1时中断0、1使能。 状态寄存器(读10H)只有两位IRQF0、INQF1,置位时分别表示中断时间匹配。涓流充电寄存器(读11H,写91H)控制涓流充电的特性。
DS1305标准三线模式的读写操作过程,每个字节需要16个SCLK时钟。通过CE引脚输入高电平来启动所有数据传送,前8个SCLK周期为输入写命令,后8个SCLK周期为输入或输出的数据。输入时,SCLK的上升沿数据有效;输出时,SCLK的下降沿输出数据有效。 2用DS1305开启数据采集系统 图3所示的电路是利用DS1305组成的数据采集系统。89C51与DS1305使用标准三线形式进行通信,74HC73为JK触发器,输入端J、K、CD接高电平,时钟CLK接DS1305的中断引脚INT0,输出引脚Q与三极管组成数据采集系统的开关。此外,DS1305在主电源断电时,可自动转换使用备用电池继续供电,不会造成时钟的丢失。
在采集系统上电初始化时钟芯片后,通过I/O口给JK触发器CLK引脚一个负脉冲,Q引脚输出为低,三极管截止,采集系统断电,功耗降到零。但时钟电路部分保持供电,在DS1305实时时钟到设定采集时间,由INT0引脚发出中断信号给触发器CLK一个低电平。由于CD维持高电平,造成JK触发器翻转,三极管导通,VCC给单片机上电复位。这样就将数据采集系统唤醒。可由单片机控制,导通模拟电路,启动传感器、AD转换器等进行数据采集。采集结束后,单片机保存采集结果后,通过输出引脚发送低脉冲到CLK引脚,使JK触发器翻转,三极管截止,再次使得采集系统断电,进入瞬眠状态直至下一个采集时间,如此循环。 下面例程是图3电路所示系统的DS1305的初始化和读写程序,其中CE接P1.3,I/O引脚接P1.1,SCLK引脚接P1.2。
(1)DS1305初始化程序 RESETDS:CLRP1.2:置时钟信号P1.2=0 CLRP1.3;置片选信号P1.3=0 SETBP1.3;置片选信号P1.3=1,DS1305使能 RET
(2)对DS1305进行写操作程序 DSW:MOVR7,#08H;该子程序为通过单片机写入地址或数据 WLOOP:RRCA;A中为要写入的数据或地址 MOVP1.1,C SETBP1.2;时钟信号 NOP CLRP1.2;产生时钟脉冲 DJNZR7,WLOOP RET
(3)对DS1305进行读操作程序 DSR:SETBP1.1;为读数据做准备。 CLRA MOVR7,#08H RLOOP:CLRR1.2;写入地址后的第一个时钟脉冲下降沿开始读出数据 MOVC,P1.1 RRCA;A中为读出的8位数据 SETBP1.2 DJNZR7,RLOOP RET 结语 用DS1305控制的电源管理系统,可使数据采集系统长时间在无人看管的环境中定时进行数据采集。根据这一思想所设计的电路,经笔者应用在远程输油管道上的压力测量,经过一个月的检验,采集时间准确,系统工作可靠。
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选择和计算的第一种方法是:根据编程使用的节点数精确计算存储器的实际使用容量。第二种为估算法,用户可根据控制规模和应用目的,按照表4的公式来估算。为了使用方便,一般应留有25%~30%的裕量,获取存储容量的最佳方法是生成程序,即用了多少字。知道每条指令所用的字数,用户便可确定准确的存储容量。表4同时给出了存储器容量的估算方法。 表4控制目的估算存储器容量的方法控制目的公式说明代替继电路M=Km(10DI+5D0)DI为数字(开关)量输入信号;Do为数字(开关)量输出信号;AI为模拟量输入信号;Km为每个接点所点存储器字节数;M为存储器容量模拟量控制M=Km(10DI+5Do+100AI)多路采样控制M=Km[10DI+5Do+100AI+(1+采样点×0.25] 4软件选择 在系统的实现过程中,PLC的编程问题是非常重要的。用户应当对所选择PLC产品的软件功能有所了解。通常情况下,一个系统的软件总是用于处理控制器具备的控制硬件的。但是,有些应用系统也需要控制硬件部件以外的软件功能。例如,一个应用系统可能包括需要复杂数学计算和数据处理操作的特殊控制或数据采集功能。指令集的选择将决定实现软件任务的难易程度。可用的指令集将直接影响实现控制程序所需的时间和程序执行的时间。
5支撑技术条件的考虑 选用PLC时,有无支撑技术条件同样是重要的选择依据。支撑技术条件包括下列内容: (1)编程手段 ●便携式简易编程器主要用于小型PLC,其控制规模小,程序简单,可用简易编程器。 ●CRT编程器适用于大中型PLC,除可用于编制和输入程序外,还可编辑和打印程序文本。 ●由于IBM—PC已得到普及推广,IBM—PC及其兼容机编程软件包是PLC很好的编程工具。目前,PLC厂商都在致力于开发适用自己机型的IBM—PC及其兼容机编程软件包,并获得了成功。 (2)进行程序文本处理 ●简单程序文本处理以及图、参量状态和位置的处理,包括打印梯形逻辑; ●程序标注,包括触点和线圈的赋值名、网络注释等,这对用户或软件工程师阅读和调试程序非常有用。 ●图形和文本的处理。 (3)程序储存方式 对于技术资料档案和备用资料来说,程序的储存方法有磁带、软磁盘或EEPROM存储程序盒等方式,具体选用哪种储存方式,取决于所选机型的技术条件。
(4)通信软件包 对于网络控制结构或需用上位计算机管理的控制系统,有无通信软件包是选用PLC的主要依据。通信软件包往往和通信硬件一起使用,如调制解调器等。 6PLC的环境适应性 由于PLC通常直接用于工业控制,生产厂都把它设计成能在恶劣的环境条件下可靠地工作。尽管如此,每种PLC都有自己的环境技术条件,用户在选用时,特别是在设计控制系统时,对环境条件要给予充分的考虑。 一般PLC及其外部电路(包括I/O模块、辅助电源等)都能在表5所列的环境条件下可靠工作。 表5PLC的工作环境序号项目 说明1湿度工作温度范围为0~55℃,最高为60℃,贮存温度范围为-40~+85℃2湿度相对湿度5%~95%*无凝结霜)3振动和冲击满足国际电工委员会标准4电源采用220V交流电源,允许变化范围为-15%~+15%,频率为47~53Hz,瞬间停电保持10ms5环境周围空气不能混有可燃性、爆炸性和腐蚀性气体 7结束语 随着科技的不断进步,PLC的种类日益繁多,功能也逐渐增强。文章中尽管归纳了一些选用PLC的方法,但在实际工作中还一定要依据实际情况做出适当的调整,以便设计出满足期望的控制系统。
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通过I/O接口模块来实现的。 通过I/O接口模块可以检测被控生产过程的各种参数,并以这些现场数据作为控制信息对被控对象进行控制。同时通过I/O接口模块将控制器的处理结果送给被控设备或工业生产过程,从而驱动各种执行机构来实现控制。PLC从现场收集的信息及输出给外部设备的控制信号都需经过一定距离,为了确保这些信息的正确无误,PLC的I/O接口模块都具有较好的抗干扰能力。根据实际需要,一般情况下,PLC都有许多I/O接口模块,包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块以及其它一些特殊模块,使用时应根据它们的特点进行选择。
2.1确定I/O点数 根据控制系统的要求确定所需要的I/O点数时?应再增加10%~20%的备用量,以便随时增加控制功能。对于一个控制对象,由于采用的控制方法不同或编程水平不同,I/O点数也应有所不同。 表2列出了典型传动设备及常用电气元件所需的开关量的I/O点数。 表2典型传动设备及常用电气元件所需的开关量的I/O点数序号电气设备、元件输入点数输出点数序号电气设备、元件输入点数输出点数1Y-起动的笼型异步电动机4312光电管开关2-2单向运行的笼型异步电动机4113信号灯-13可逆运行的笼型异步电动机5214拨码开关4-4单向变极电动机5315三档波段开关3-5可逆变极电动机6416行程开关1-6单向运行的直流电动机9617接近开关1-7可逆运行的直流电动机12818制动器-18单线圈电磁阀2119风机-19双线圈电磁阀3220位置开关2-10比例阀3521单向运行的绕线转子异步电动机3411按钮1-22可逆运行的绕线转子异步电动机45 2.2开关量输入/输出 通过标准的输入/输出接口可从传感器和开关(如按钮、限位开关等)及控制(开/关)设备(如指示灯、报警器、电动机起动器等)接收信号。典型的交流输入/输出信号为24~240V,直流输入/输出信号为5~240V。 尽管输入电路因制造厂家不同而不同,但有些特性是相同的。如用于消除错误信号的抖动电路;免于较大瞬态过电压的浪涌保护电路等。此外,大多数输入电路在高压电源输入和接口电路的控制逻辑部分之间都设有可选的隔离电路。 在评估离散输出时,应考虑熔丝、瞬时浪涌保护和电源与逻辑电路间的隔离电路。熔丝电路也许在开始时花费较多,但可能比在外部安装熔丝耗资要少。
2.3模拟量输入/输出 模拟量输入/输出接口一般用来感知传感器产生的信号。这些接口可用于测量流量、温度和压力,并可用于控制电压或电流输出设备。这些接口的典型量程为-10~+10V、0~+10V、4~20mA或10~50mA。 一些制造厂家在PLC上设计有特殊模拟接口,因而可接收低电平信号?如RTD、热电偶等?。一般来说,这类接口模块可用于接收同一模块上不同类型的热电偶或RTD混合信号。
2.4特殊功能输人/输出 在选择一台PLC时,用户可能会面临一些特殊类型且不能用标准I/O实现的I/O限定?如定位、快速输入、频率等?。此时用户应当考虑供销厂商是否提供有特殊的有助于最大限度减小控制作用的模块。有些特殊接口模块自身能处理一部分现场数据,从而使CPU从耗时的任务处理中解脱出来。
2.5智能式输入/输出 当前,PLC的生产厂家相继推出了一些智能式的输入/输出模块。一般智能式输入/输出模块本身带有处理器,可对输入或输出信号作预先规定的处理,并将处理结果送入CPU或直接输出,这样可提高PLC的处理速度并节省存储器的容量。 智能式输入/输出模块有高速计数器(可作加法计数或减法计数)、凸轮模拟器(用作绝对编码输人)、带速度补偿的凸轮模拟器、单回路或多回路的PID调节器、ASCII/BASIC处理器、RS—232C/422接口模块等。表3归纳了选择I/O模块的一般规则。 表3选择PLC的I/O接口模块的一般规则I/O模块类型现场设备或操作(举例)说明离散输入模块和I/O模块选择开关、按钮、光电开关、限位开关、电路断路器、接近开关、液位开关、电动机起动器触点、继电器触点、拨盘开关输入模块用于接收ON/OFF或OPENED/CLOSED(开/关)信号,离散信号可以是直流的,也可以是交流的离散输出模块和I/O模块报警器、控制继电器、风扇、指示灯,扬声器、阀门、电动机起动器、电磁线圈输出模块用于将信号传递到ON/OFF或OPENED/CLOSED(开/关)设备。离散信号可以是交流或直流模拟量输入模块温度变送器、压力变送器、湿度变送器、流量变送器、电位器将连续的模拟量信号转换成PLC处理器可接受的输入值模拟量输出模块模拟量阀门、执行机构、图表记录器、电动机驱动器、模拟仪表将PLC处理器的输出转为现场设备使用的模拟量信号(通常是通过变送器进行)特种I/O模块电阻、电偶、编码器、流量计、I/O通信、ASCII、RF型设备、称重计、条形码阅读器、标签阅读器、显示设备 通常用作位置控制、PID和外部设备通信等专门用途 3PLC存储器类型及容量选择 PLC系统所用的存储器基本上由PROM、E-PROM及PAM三种类型组成,存储容量则随机器的大小变化,一般小型机的最大存储能力低于6kB,中型机的最大存储能力可达64kB,大型机的最大存储能力可上兆字节。使用时可以根据程序及数据的存储需要来选用合适的机型,必要时也可专门进行存储器的扩充设计。 PLC的存储器容量