S系列I/O前端與力控PCAuto

概述
S系列I/O前端是本公司基于多年制造經驗與技術積累，充分考慮工業現場采集與控制的實際需要，
采用最新微電子與微處理器技術研制生產的高性能I/O前端。S系列I/O前端具有模擬信號輸入（AI）、
模擬信號輸出（AO）、開關量輸入（DI）、開關量輸出（DO）等功能，規格多樣， RS485總線通訊接
口，標準MODBUS協議，通用而非專用的驅動程序，設置測試簡捷，使用方便，性價比優越，是各種工
業現場信號數據進出計算機的快捷通道。且適配于國內外各種組態軟件。
S系列I/O前端有以下型號：
S1104 4路混接（標準電壓、標準電流、熱阻、熱偶）輸入，工程量值，8路報警繼電器輸出。
S1108 8路混接（標準電壓、標準電流、熱阻、熱偶）輸入，工程量值，4路報警繼電器輸出。
S1116 16路混接（標準電壓、標準電流、熱阻、熱偶）輸入，工程量值。
S1204 4路兩線制(4～20mA)變送器專用輸入，直接掛接變送器，工程量值，8路報警繼電器輸出。
S1208 8路兩線制(4～20mA)變送器專用輸入，直接掛接變送器，工程量值，8路報警繼電器輸出。
S1216 16路兩線制(4～20mA)變送器專用輸入，直接掛接變送器，工程量值。
S1316 16路開關信號輸入，8路開關量信號輸出。
S1332 32路開關信號輸入。
S1416 16路開關信號輸出。
S1504 4路隔離模擬信號輸出(4～20mA)，8路開關信號量輸出。
力控PCAuto是北京三維力控科技有限公司開發生產的常用組態軟件，下面就S系列I/O前端與力控
PCAuto的通訊連接介紹如下：
S系列I/O前端與連接力控PCAuto大致有兩種方式，一種是直接連接方式，另一種是間接連接方式。

*直接連接方式
直接連接方式是S系列I/O前端通過串行總線（RS485）、MODBUS 協議直接與力控PCAuto連接。

*間接連接方式
間接連接方式是以PLC可編程控制器（例如西門子S7-200）為通訊管理器和控制CPU，S系列I/O前
端為輸入輸出模塊，間接與力控PCAuto連接。在間接連接方式時軟件不與力控 PCAuto直接與S系列
I/O前端打交道，而是與PLC的內存數據變量中的I/O數據映射區打交道。驅動程序使用PLC的驅動程序，
即可在S系列I/O前端上完成相應的輸入輸出工作。此種方式的好處是可以減輕主機的通訊負擔，并使
整套系統可利用 PLC 的編程能力和可靠性使之具有某些脫離上位機運行的可能， 避免或減輕因使用
WINDOWS上位機平臺較易出現死機和上位機崩潰的煩惱。間接連接的具體使用方法參見本公司的《S系
列I/O前端與可編程控制器的連接》。
下面就S系列I/O前端與力控PCAuto的直接連接予以說明，S系列I/O前端與力控PCAuto的連接是
一項不復雜的連接工作，基本上有如下幾步：設置S系列I/O前端；在力控 PCAuto的當前運行項目下
定義計算機的通訊口；定義連接的外部設備（如S系列I/O前端的S1108）；定義每個I/O通道對應的變
量地址及工況參數；變量的動畫連接等工作。

*連接要點及注意事項
運行力控PCAuto的計算機與S系列I/O前端的通訊連接方式為主從式，計算機為主，S系列I/O前端
為從。
確定力控PCAuto與S系列I/O前端的通訊速率，例如9600bps。
普通PC機串行口為RS232，S系列I/O前端的通訊接口為RS485，因此在計算機側應加裝RS232/RS485
轉換器（如本公司的S9101）。
用戶在連接之前，應使用S系列I/O前端設置測試程序《XMH_SIOSET》，將S系列I/O前端的站址設
置好，并將通訊速率設置為約定好的通訊速率， 通信協議為 MODBUS。 對于模擬量而言，整型請選擇
為MODBUS（I），浮點在力控PCAuto中請選MODBUS（F2）。 S系列I/O前端的其它參數，用戶根據現場
實際工況自行設置。
用戶可使用S系列I/O前端設置測試程序《XMH_SIOSET》，對已連接完畢的系統硬件環境進行測試,
以確定硬件連接無誤,并可進行相應的功能和精度核查。
如有多個S系列I/O前端請用RS485總線(屏蔽雙絞線)，將所有S系列I/O前端串接在一起，再與計算
機側的RS485接口相連。
計算機與S系列I/O前端的通訊電纜連接對應表（以S9101單路隔離RS232/RS485轉換器為例）
*RS232通訊線 計算機的COM 口（九芯） S9101的RS232側
2 （RXD） -------------- 3 （TXD ）
3 （TXD） -------------- 2 （RXD）
5 （GND） -------------- 5 （GND）

*RS485通訊線 S9101的RS485側 S系列I/O前端的接線端子
　 1號站 2號站 N號站
1 （RS485 A ） --- 37 ----- 37 -------------- 37 （RS485 A ）
2 （RS485 B ） --- 36 ----- 36 -------------- 36 （RS485 B ）
3 （RS485 地） --- 35 ----- 35 -------------- 35 （RS485 地）

以力控PCAuto連接4個S系列I/O前端的某工程為S系列I/O前端型號分別為S1104、S1108、S1316、
S1504，對應站址為1、2、3、4，通訊協議對應為MODBUS（I）、MODBUS（F2）、MODBUS、MODBUS，通訊
速率為9600 bps，連接于COM1口。　　
在力控PCAuto(工程管理器)環境中，定義PC機與S系列I/O前端相連接的通訊口（以串口COM1為例）
進入力控PCAuto，出現工程管理器畫面（如圖1）從工具條選擇"增加新應用"，進而輸入需新建項目的
項目名稱，路徑(即存儲目錄)、說明（項目描述）此時選擇新建項目，進入組態。

在力控PCAuto（開發系統）環境中，定義PC機通訊口下的連接設備（以串口COM1為例）。
S系列I/O前端的通訊協議為標準的莫迪康公司的MODBUS-RTU協議，協議的具體細節用戶可忽略，確
定各種輸入輸出信號對應的寄存器地址即可完成輸入輸出的管理。
定義外部設備步驟如下：
從畫面左側的系統樹（從"查看"選擇"瀏覽器 "）的實時數據庫選擇 "I/O設備驅動"，雙擊 PLC下
Modicon 下MODBUS 串行口通訊， 出現I/O設備定義畫面（如圖2） 按提示命名第一個外部連接設備如
"S1104A" 在設備地址中輸入所要連接的S系列I/O前端的通訊站址（如所連接的S1104 的通訊地址為01，
則將連接設備"S1104"的設備地址中輸入1） 按照與S系列I/O前端約定的通訊速率，設置COM1口。設置
如下：通訊速率為約定（例如9600bps）、無校驗、8位數據位、1位停止位、RS485通訊方式。
通訊口設置完成后，點擊畫面中的"保存"，并單擊下一步出現MODBUS設備定義畫面（如圖3），協
議類型選擇RTU，選擇支持6號、16號命令，當通訊協議為MODBUS（I）時，存貯器類型選擇16位；當通
訊協議為 MODBUS（F2）時，存貯器類型選擇 32位IEEE浮點數。重復以上操作對剩下的設備進行設置，
外部連接設備命名可分別為"S1108A"、"S1316A"、"S1504A"，通訊站址分別對應為2、3、4。

*通道參數定義
在工程瀏覽器的左側系統樹形結構中選擇實時數據庫選擇"數據庫組態"， 雙擊"數據庫組態"，出現
"數據庫組態"畫面。 選擇區域00的數據類型（模擬I/O點，數字I/O點），點擊右側的變量列表空白處出
現變量設置的基本畫面（圖4）, 按照實際的工程量標度設置變量的最大、最小值，工程單位等如實填寫
到需定義的變量中。點擊數據連接畫面（如圖5）,選擇變量連接的I/O設備，再選擇增加項出現MODBUS組
態對話框。

*整型模擬量輸入。
整型模擬量輸入時，在畫面（圖 5）內存區選擇"AR輸入寄存器"數據類型為16位有符號數。偏置為
變量的寄存器地址。每個寄存器地址對應一個整型模擬量輸入通道，N個通道占用N個寄存器。寄存器地址
（即變量設置畫面的通道）均從0000開始

以S1104為例，因為其通訊協議為MODBUS（I）。S1104要求定義4個變量，名稱可分別設置為S1104-1、
S1104-2、S1104-3、S1104-4；連接設備全部為"S1104A"；4個變量各占用1個寄存器，寄存器地址是連續
的，在畫面內存區選擇"AR輸入寄存器"則數據類型為16位有符號數，偏置為變量的寄存其地址（第一通道
偏置為0，第二通道偏置為1，……，第四通道偏置為3）。照實際的工程量標度設置變量的最大、最小值，
工程單位、報警值、歷史數據是否記錄以及報警安全區、允許DDE數據交換等，將以上數據如實填寫到需
定義的變量中。

*浮點模擬量輸入
浮點模擬量輸入時，在畫面（圖 5）內存區選擇"AR輸入寄存器"數據類型為32位IEEE浮點數。偏置
為變量的寄存器地址。每兩個寄存器地址對應一個浮點模擬量輸入通道，N個通道占用2N個寄存器寄存器。
地址（即變量設置畫面的通道）均從0000開始

注：在用浮點模擬量輸入時，請在S系列I/O前端設置測試程序《XMH_SIOSET》選用MODBUS（F2）
以S1108為例，其通訊協議為MODBUS（F2）。
S1108有8個模擬量輸入通道，名稱可分別設置為S1108-1、S1108-2、S1108-3、S1108-4、S1108-5、
S1108-6、S1108-7、S1108-8；連接設備全部為"S1108A"；由于浮點數據要占用兩個寄存器，所以8個變量
的寄存器地址是間隔的，在畫面內存區選擇"AR輸入寄存器" 則數據類型為32位IEEE浮點數 。偏置為變量
的寄存其地址（第一通道的偏置為0，第二通道的偏置為2，第三通道的偏置為4， ……，第八通道的偏置
為14）。按照實際的工程量標度設置變量的最大、最小值，工程單位、報警值、歷史數據是否記錄以及報
警安全區、允許DDE數據交換等，請將以上數據如實填寫。

*開關量輸入
開關量輸入時，在畫面（圖 5）內存區選擇"DI輸出寄存器", 偏置為變量的寄存器地址, 每個寄存
器均地址對應一個整型模擬量輸入通道，N個通道占用N個寄存器。寄存器地址（即變量設置畫面的通道）
從0000開始
以S1316為例（16個開關量輸入信號），名稱可分別設置為 S1316-1、S1316-2······S1316-16；
連接設備全部為"S1316A"；16個變量各占用1個寄存器，寄存器地址是連續的，在畫面內存區選擇"DI輸出
寄存器", 偏置為變量的寄存器地址（第一通道偏置為0第二通道偏置為1，……，第十六通道偏置為15。）,
按照實際的工況設置變量的起始狀態、允許DDE數據交換等，請將以上數據如實填寫。

*開關量輸出
開關量輸出時，在畫面（圖 5）內存區選擇"DO輸出寄存器", 偏置為變量的寄存器地址, 每個寄存
器地址對應一個整型模擬量輸出通道，N個通道占用N個寄存器。寄存器地址（即變量設置畫面的通道）均
從0000開始。
以S1316為例（8個開關量輸出信號）。參數定義基本同開關量輸入，不同之處為讀寫屬性為"可讀可寫
"8個變量的寄存器地址同樣為偏置。按照實際的工況設置變量的起始狀態、允許DDE數據交換等，請將以上
數據如實填寫。對S1504的開關量輸出信號定義基本同S1316的定義，不同的是"連接設備名稱"和"變量名稱"。

*模擬量輸出
模擬量輸出時，在畫面（圖 5）內存區選擇"HR保持寄存器"。偏置為變量的寄存器地址。每個寄存器
地址對應一個整型模擬量輸入通道，N個通道占用 N個寄存器。寄存器地址（即變量設置畫面的通道）均從
0000開始。
以S1504為例（ 4個模擬量輸出）。參數定義基本同整點模擬量輸入，不同之處為變量名稱不同，讀寫
屬性設置為為"只寫"或"可讀可寫"。 偏置為變量的寄存器地址。（第一通道的偏置為0，二通道偏置為2，
……，第四通道偏置為4）。連接設備全部為"1504A"。
完成以上步驟后，即完成了力控PCAuto與S系列I/O前端的設備定義和通訊連接準備工作，其它進行動
畫連接及完成力控PCAuto的更高級功能，請參見三維力控公司的《力控使用手冊》。