Arduino和AutomationDirect在ProOpen PLC中合并

为什么对PLC编程这么感兴趣？可以说，因为PLC是大多数工业自动化系统的支柱，所以理解使用这种设备的复杂性当然很重要。这引出了一个重要的问题:为什么PLC首先成为如此重要的控制架构？

关于这件事有很多值得商榷的观点，但我最坚定的一个观点是梯形逻辑编程结构；能够在看起来和感觉上都像运行工厂的电气原理图的环境中编程。电工、工程师和技术人员都可以很容易地理解和排除这些程序的故障。

今天，我们将稍微扩展一下梯形逻辑的范围。AutomationDirect以包括PLC在内的大量自动化设备而闻名，它提供了一种称为ProOpen的模型，这是一种模块化PLC，具有Arduino MKR Zero微控制器的大脑。

图一。

我的工作台设置包括电源、以太网适配器、CPU和I/O模块。你可以只用CPU和I/O模块来完成这个项目！

Arduino与PLC有何不同？

这是一个重大的根本性问题。一；一个Arduino只是一块板子这提供了对处理器芯片的I/O引脚的简单访问。但除此之外，编程环境是免费的、简单的、基于文本的，用户社区是巨大的和全球性的。

如果我们想得到具体的，有两个主要的区别。Arduino是用C++(基于文本，而不是梯形逻辑)的变体编程的，Arduino也没有简单的卡扣式I/O模块，除了可以放置在可堆叠接头上的某些“屏蔽”，但这些看起来不太像任何控制工程师都会认识的PLC I/O模块。

然而，ProOpen结合了Arduino MKR板的功能和灵活性，并将其封装到DIN导轨安装的CPU、电源和I/O模块系列中，与Productivity 100 PLC系列兼容。如果我们能利用这一点，我们就有了一个非常强大的PLC。

开始:我需要什么？

这个项目，虽然不像市场上的一些PLC那样昂贵，但仍然需要几个项目才能成功。我们将使用P1AM-100 CPU和组合输入/输出模块P1-16CDR。在我的设置中，我还包括了一个以太网模块和一个电源，但这个介绍性项目将成功没有这些。

除了PLC本身，我们还需要一个24伏电源和微型USB电缆，包括电源和数据(您的计算机应该在设备管理器中注册一个新设备)。

由于编程使用Arduino软件，您可以在Windows、Mac或Linux上对该PLC进行编程！本教程是在软件版本1.8.19上测试的(向下滚动并找到“传统IDE”按钮在下载页面上).我个人没有在Arduino最新的2.0版本平台上测试过。

硬件设置非常简单。I/O模块连接在CPU的右侧，并固定在DIN导轨上。电源已连接，在将USB电缆连接到CPU之前，我接通了24伏电源。

图二。

所需硬件:P1AM-100 CPU和P1-16CDR I/O模块，以及用于接线的端子板。

配置软件

要正确使用Arduino软件，您需要添加两个元素:

这图书馆提供对运行I/O和通信功能的所有命令的方便访问。

这董事会经理提供有关P1AM硬件本身的信息。

这些说明已经很好地提供了手册中的步骤从AutomationDirect开始，从第1-5页开始，一直到第1-6页的底部。

对于本教程，我只使用Arduino IDE，而不是附加的ProdictivityBlocks软件。当您加载代码时，您可能会遇到即使是那些使用过Arduino产品的人也不熟悉的错误，所以请务必查看解决纷争一节。

设计您的代码

如果您不熟悉C++编程的基础，它包含了梯形逻辑的所有相同元素，但格式完全不同。

假设我使用相同的硬件设置，我提供了一个模板来帮助我开始编写任何代码。下面是代码，从一开始就包含了库。我将对它进行分解，并解释每个组件以及它与梯形逻辑项目的关系。

标签名称变量

在这个IDE中，变量名在整个代码中使用，可能很多次，就像标签一样。在每一个实例中删除和重新键入新的标记名将是一场噩梦，所以在代码的最顶端，我创建了一个部分来定义我的输入和输出变量名。

在我的第一个简单项目中，我有一个蓝色按钮连接到输入终端1，一个绿色按钮连接到输入终端2。输出模块上还有标准的红色LED指示灯。你可以按照我的例子，输入你想使用的标签名。

带“int”的行是指每个I/O点的整数值。这些必须在代码的顶部全局定义，就像PLC程序中所有I/O地址的控制器范围标记一样。

图3。

定义标记名变量。前两个已经为我的程序设置好了。我们还需要8倍的输出。

例行程序:设置

所有PLC都包含第一周期扫描逻辑。我们通常会忽略该例程并将其留空，但C++中的设置例程包括通信通道的初始化和PLC响应的验证。

图4。

设置例程初始化串行通信(如果我们最终需要它)并验证CPU状态。

子程序:readModules

在典型的PLC扫描中，在执行任何逻辑之前，检测所有输入点的状态。这个简单的子程序将获得这个组合模块上的所有输入地址(它有8个输入和8个输出)。

如果其他模块(甚至模拟输入)被添加到项目中，它们也可以被添加到readModules例程中。

图5。

该子程序读取所有输入模块点。为了方便起见，我们在程序的顶部定义了槽号。

主例程:循环

主例程按此顺序执行三项基本任务:

运行readModules子程序

检查我们代码中的所有逻辑指令

运行writeModules子例程。

在步骤2中，我们唯一需要进行代码编辑的地方是在所示的//注释标记之间。

与其重新散列这个If/Else语句逻辑，不如看看我们以前的文章，描述如何在C++编码环境中重新创建梯形逻辑.

对于我的简单测试，代码检查红色和绿色按钮，如果两个按钮都通电，输出LED也将通电。

图6。

主例程实际执行用户定义的逻辑。它不一定是梯形格式，但这可能会有所帮助。

子程序:写模块

一旦逻辑被执行，所有I/O点的临时状态被存储，但尚未写入I/O模块。这个最后的子例程的目的是写入这些值。

这意味着随着代码长度的增加，会有轻微的延迟，这与传统的PLC更相似，而与典型的微控制器代码有点不同，后者可以随时写入值。

C++环境的灵活性允许程序员对输出响应逻辑条件的时间、方式和原因有更多的控制。

图7。

这个例程接收所有更新的标签值，并将它们写入适当的输出终端。

ProOpen故障排除提示

由于内置MKRZero板，有一些小技巧可以帮助编程。

首先，在使用箭头按钮上传之前，请始终按下“验证”复选标记按钮。这样，您可以将错误隔离到代码错误或加载错误。首先解决代码错误。

图8。

加载代码时可能出现COM错误。

重新启动Arduino IDE

由于COM端口当前正被某个现有项目使用，因此存在一些错误。关闭和打开IDE可以清除一些问题并刷新板和端口标识。如果这不起作用，请继续下一步。

图9。

这显示了如何为Windows机器正确选择板和端口。

COM端口号

如果程序在加载过程中报告错误，请验证板的选择是否正确，以及COM端口是否正确。下图显示了正确的值（尽管您的COM端口号可能不同）。

图10。

如果遇到此错误，请双击重置按钮，选择COM端口，然后再次上传。

引导加载程序模式的重置按钮

加载程序时，可能会出现通信错误。与熟悉的Arduino Uno板相比，处理CPU USB和串行通信之间转换的芯片有所不同。简单地再次按“上传”或重启可能无法解决问题。

一个常见的解决方法是快速按下CPU上的“重置”按钮两次，然后选择适当的COM端口（它可能会改变），并再次上传。

这个重置按钮将CPU置于停止代码执行并允许加载的模式，有点像将PLC置于停止模式。

代码停止执行

在一些罕见的情况下，代码似乎会在一段时间后停止执行（我的经验是大约12小时）。在我的情况下，CPU在此期间通过USB连接到计算机。拔下USB并按下“重置”1次后，代码仍然无法执行，需要重新上传代码。

在第二个测试中，成功上传后立即断开USB连接，代码继续无限期执行（至少在撰写本节前几天）。

将微控制器用作PLC

将微处理器嵌入PLC机箱的过程与大多数PLC的现实并没有太大的差距。然而，许多人会认为这一目的限制了微控制器的潜力，尽管这可能是真的，但PLC软件无疑在工业领域提供了一些极端的优势，迎合了不熟悉基于文本的编码的操作员和技术人员的需求。这种PLC是一个很好的折衷方案，具有一些独特的灵活性优势。

审核编辑 黄宇