西门子6ES7321-1FF10-0AA0参数详细

电路问题计算的先决条件是正确识别电路，搞清楚各部分之间的连接关系。对较复杂的电路应先将原电路简化为等效电路，以便分析和计算。识别电路的方法很多，现结合具体实例介绍十种方法。

一、特征识别法

串并联电路的特征是；串联电路中电流不分叉，各点电势逐次降低，并联电路中电流分叉，各支路两端分别是等电势，两端之间等电压。根据串并联电路的特征识别电路是简化电路的一种基本的方法。

例1．试画出图1所示的等效电路。

解：设电流由A端流入，在a点分叉，b点汇合，由B端流出。支路a—R1—b和a—R2—R3(R4)—b各点电势逐次降低，两条支路的a、b两点之间电压相等，故知R3和R4并联后与R2串联，再与R1并联，等效电路如图2所示。

二、伸缩翻转法

在实验室接电路时常常可以这样操作，无阻导线可以延长或缩短，也可以翻过来转过去，或将一支路翻到别处，翻转时支路的两端保持不动；导线也可以从其所在节点上沿其它导线滑动，但不能越过元件。这样就提供了简化电路的一种方法，我们把这种方法称为伸缩翻转法。

例2．画出图3的等效电路。

解：先将连接a、c节点的导线缩短，并把连接b、d节点的导线伸长翻转到R3—C—R4支路外边去，如图4。

再把连接a、C节点的导线缩成一点，把连接b、d节点的导线也缩成一点，并把R5连到节点d的导线伸长线上(图5)。由此可看出R2、R3与R4并联，再与R1和R5串联，接到电源上。

三、电流走向法

电流是分析电路的核心。从电源正极出发(无源电路可假设电流由一端流入另一端流出)顺着电流的走向，经各电阻绕外电路巡行一周至电源的负极，凡是电流无分叉地依次流过的电阻均为串联，凡是电流有分叉地分别流过的电阻均为并联。

例3．试画出图6所示的等效电路。

解：电流从电源正极流出过A点分为三路(AB导线可缩为一点)，经外电路巡行一周，由D点流入电源负极。路经R1直达D点，第二路经R2到达C点，第三路经R3也到达C点，显然R2和R3接联在AC两点之间为并联。二、三络电流同汇于c点经R4到达D点，可知R2、R3并联后与R4串联，再与R1并联，如图7所示。

四、等电势法（不讲）

在较复杂的电路中往往能找到电势相等的点，把所有电势相等的点归结为一点，或画在一条线段上。当两等势点之间有非电源元件时，可将之去掉不考虑；当某条支路既无电源又无电流时，可取消这一支路。我们将这种简比电路的方法称为等电势法。

例4．如图8所示，已知R1=R2=R3=R4=2Ω，求A、B两点间的总电阻。

解：设想把A、B两点分别接到电源的正负极上进行分析，A、D两点电势相等，B、C两点电势也相等，分别画成两条线段。电阻R1接在A、C两点，也即接在A、B两点；R2接在C、D两点，也即接在B、A两点；R3接在D、B两点，也即接在A、B两点，R4也接在A、B两点，可见四个电阻都接在A、B两点之间均为并联(图9)。所以，PAB=3Ω。

五、支路节点法

节点就是电路中几条支路的汇合点。所谓支路节点法就是将各节点编号(约定；电源正极为第1节点，从电源正极到负极，按先后次序经过的节点分别为1、2、3……)，从第1节点开始的支路，向电源负极画。可能有多条支路(规定：不同支路不能重复通过同一电阻)能达到电源负极，画的原则是先画节点数少的支路，再画节点数多的支路。然后照此原则，画出第2节点开始的支路。余次类推，后将剩余的电阻按其两端的位置补画出来。

例5．画出图10所示的等效电路。

解：图10中有1、2、3、4、5五个节点，按照支路节点法原则，从电源正极(第1节点)出来，节点数少的支路有两条：R1、R2、R5支路和R1、R5、R4支路。取其中一条R1R2、R5支路，画出如图11。

再由第2节点开始，有两条支路可达负极，一条是R5、R4，节点数是3，另一条是R5、R3、R5，节点数是4，且已有R6重复不可取。所以应再画出R5、R4支路，后把剩余电阻R3画出，如图12所示。

六、几何变形法

几何变形法就是根据电路中的导线可以任意伸长、缩短、旋转或平移等特点，将给定的电路进行几何变形，进一步确定电路元件的连接关系，画出等效电路图。

例6．画出图13的等效电路。

解：使ac支路的导线缩短，电路进行几何变形可得图14，再使ac缩为一点，bd也缩为一点，明显地看出R1、R2和R5三者为并联，再与R4串联(图15)。

七、撤去电阻法

根据串并联电路特点知，在串联电路中，撤去任何一个电阻，其它电阻无电流通过，则这些电阻是串联连接；在并联电路中，撤去任何一个电阻，其它电阻仍有电流通过，则这些电阻是并联连接。

仍以图13为例，设电流由A端流入，B端流出，先撤去R2，由图16可知R1、R3有电流通过。再撤去电阻R1，由图17可知R2、R3仍有电流通过。同理撤去电阻R3时，R1、R2也有电流通过由并联电路的特点可知，R1、R2和R3并联，再与R4串联。

八、独立支路法

让电流从电源正极流出，在不重复经过同一元件的原则下，看其中有几条路流回电源的负极，则有几条独立支路。未包含在独立支路内的剩余电阻按其两端的位置补上。应用这种方法时，选取独立支路要将导线包含进去。

例7．画出图18的等效电路。

方案一：选取A—R2—R3—C—B为一条独立支路，A—R1—R5—B为另一条独立支路，剩余电阻R4接在D、C之间，如图19所示。

方案二：选取A—R1—D—R4—C—B为一条独立支路，再分别安排R2、R3和R5，的位置，构成等效电路图20。

方案三：选取A—R2—R3—C—R4—D—R5—B为一条独立支路，再把R1接到AD之间，导线接在C、B之间，如图21所示，结果仍无法直观判断电阻的串并联关系，所以选取独立支路时一定要将无阻导线包含进去。

九、节点跨接法

将已知电路中各节点编号，按电势由高到低的顺序依次用1、2、3……数码标出来(接于电源正极的节点电势高，接于电源负极的节点电势，等电势的节点用同一数码，并合并为一点)。然后按电势的高低将各节点重新排布，再将各元件跨接到相对应的两节点之间，即可画出等效电路。

例8．画出图22所示的等效电路。

解．节点编号：如图22中所示。

节点排列：将1、23节点依次间隔地排列在一条直线上，如图23。

元件归位：对照图22，将R1、R2、R3、R4分别跨接在排列好的1、2得等效电路如图24。

十、电表摘补法

若复杂的电路接有电表，在不计电流表A和电压表V的内阻影响时，由于电流表内阻为零，可摘去用一根无阻导线代替；由于电压表内阻极大，可摘去视为开路。用上述方法画出等效电 搞清连接关系后，再把电表补到电路对应的位置上。

例9.如图25的电路中，电表内阻的影响忽略不计，试画出它的等效电路。

解：先将电流表去，用一根导线代摘替，再摘去电压表视为开路，得图26。然后根据图25把电流表和电压表补接到电路中的对应位置上，如图27所示

西门子CPU模块6ES7317-6TK13-0AB0

我们在分析电路时，常常只需要计算电路中某一支路的电压或电流，而不需 要求出其他支路的电压或电流。如果我们用前面学过的支路电流法或结电压法在去进行求解时，势必要把全部的电路方程列出以后才能解出所需支路上的电压或电流，显得较为繁琐。是否有一种较简便的方法既能求解所需支路的响应而又不必建立所有方程组进行求解呢？戴维南定理和诺顿定理就可满足这样的要求。

一、戴维南定理的表述

对任一线形有源二端网络，可以用一个电压源U和电阻R串联的电源模型来等效代替。

二、戴维南等效电路

等效的电压源U的数值和极性与引出端的开路电压相同；等效的内阻R就等于有源二端网络中将所有独立电源置零后（即电压源短路，电流源开路）所得到的无源二端网络的等效电阻。这种电压源U与电阻R串联的电路就称为戴维南等效电路。

三、戴维南定理应用方法

图（a）实线框是一个线形有源二端网络，框外  所在的ab支路可广义的视为外电路或负载电路。如果将ab支路断开或移去如图（c）所示，则a,b两端点间的开路电压就是戴维南等效电路（图（b）虚线框内）的电压源  ;再令有源二端网络中的独立电源置零，即电压源用短路线代替，电流源用断路代替，则形成的无源二端网络中，a,b两端点间的等效电阻就是Ro如图所示当有源二端网络的戴维南等效电求得以后，则由该有源二端网络所提供的负载电流和其两端的电压可由下式求出：

1 引 言

PLC是专为工业控制而设计的专用计算机，其体积小，具有高可靠性和很强的抗干扰能力，因而在工业控制中得到了广泛的使用。随着工业的自动化程度的提高，对PLC的应用提出了更高的要求：更快的处理速度，更高的可靠性，控制与管理功能一体化。控制与管理一体化也就是将计算机信息处理技术，网络通信技术应用于PLC，使PLC用于下位分散控制，用计算机提供图形显示界面，同时对下位机进行监控。本文讨论的是上位计算机与欧姆龙CPM2A型PLC的通信与监控设计。

2 通信协议

2.1 CPM2A 的通信链接方式

CPM2A有三种通信联系方式：上位链接系统、同位链接系统、ComPoBus通信系统。工厂自动化系统中常把三种系统复合起来一起使用来实现工厂自动化系统要求的多级功能。复合型PLC网络中，上位链接系统处于高位，负责整个系统的监控优化。

上位机与CMP2A的通信有两种方式：上位机命令与PLC通信命令。上位机命令方式上位机处于主动,命令由上位机发往PLC。采用上位机命令方式能方便的实现上位机对PLC的监控。上位机与CPM2A采用RS-232端口进行通信，串口接线如图1所示。

图1 CPM2A与上位机的链接

2.2 CPM2A的上位通信协议

CPM2A的数据是以帧的格式发送的，当通信命令小于一帧时，发送格式如图2所示。其中正文多122个字符。当命令块内容大于一帧时，由起始帧、中间帧、及结果帧组成。起始帧多131个字符，中间帧及结束帧多128个字符。起始帧由设备号、命令码、正文、 FCS、和分界符构成。中间帧有正文、FCS、分界符组成。结束帧由正文FCS、结束符组成。上位机每发送完一帧，在收到PLC发回的分界符后再发送下一帧。

图2 CPM2A 通信时命令块的格式

命令块中的校验码FCS是8位二进制数转换成的2位ASCⅡ字符。这8位数据是将一帧数据中校验码前的所有字符的ASCⅡ码位按连续异或的结果。转换成字符时，按照2位十六进制数转换成对应的数字字符。

PLC接收到上位机发送的命令帧后，自动产生响应块，响应块的格式与图2格式类似，只是在命令码后面多了两位的响应码，响应码表示了上位机命令的出错信息。响应码00表示PLC正常完成上位机命令。

3PLC命令的编写

在CPM2A的上位链接系统中，PLC接收指令并被动地给上位机返回响应块。所以作为下位机的PLC不需要编写通信程序。

上位机与PLC的通信不能改变PLC的输入状态。为了通过上位机改变PLC的输出，在编写下位机的程序时就要利用PLC的工作位，通过上位机改变工作位的状态来改变PLC的输出，从而达到上位机对PLC输出的控制。

如图3所示，在梯形图中加入了工作位3.00，4.00。系统正常工作时3.00，4.00置OFF，当需要实现上位机控制时，把3.00置ON，使PLC的输入端0.00失效，通过工作位4.00的通断来控制系统的输出。

图3 实现上位机监控的PLC编程

4 编写上位机通信程序

在上位链接系统中，通信一般都是由上位机发起的，按PLC标准通信进行连接。上位机给PLC发送操作指令，PLC按照指令执行相应的操作，同时给上位机返回数据。串口通信流程如下图。

图4 通信流程图

4.1 编写上位通信程序

编写通信程序可以采用语言或者汇编语言，下面给出的例子是用Delphi编写的上位机与CPM2A型PLC通信程序.通信采用标准通信模式。通信界面如图5。

图5 通信界面

//程序初始化:

procedure Tbbbb1.Init_PLC（nPort:integer）;

begin

if MSComm.PortOpen then

MSComm.PortOpen:=False;

MSComm.Commport:=nPort;

//通信端口选择

MSComm.Settings:=‘9600,e,7,1‘;

//1位起始位，7位数据位，偶效验，2位停止位，9600bps

MSComm.PortOpen:=True;//打开串口

end;

//FCS校验

function FCS（s:bbbbbb）:variant;

vari,len,tmpVar:integer;

DataCheck:byte;

f1,f2:byte;

begin

f1:=0;

f2:=0;

DataCheck:=0;

len:=length（s）;

tmpVar:=0;

for i:=1 to len do

begin

DataCheck:=ord（DataCheck） xor ord（s[i]）;

end;

f1:=DataCheck and $0f;

f2:=DataCheck and $f0;

f2:=f2 shr 4;

result:=inttostr（f2）+inttostr（f1）;

end;

// 调用MSComm控件实现PLC通信

procedure Tbbbb1.HandShake_PLC;

var

tmpByte1,tmpByte2:char;

tmpVar:bbbbbb;

s:bbbbbb;

begin

Init_PLC（1）;

&nbs
p; s:=Edit1.text;

tmpVar:=s+inttostr（FCS（s））+‘＊‘+chr（13）;

MSComm.RThreshold:=0;

MSComm.Output:=tmpVar;

//向串口输出数据

sleep（1000）;// 延时

tmpVar:=MSComm.bbbbb;

//从串口读取数据

tmpByte1:=tmpVar[5];

tmpByte2:=tmpVar[6];

if tmpByte1=chr（48）& tmpByte2:=chr（48）;

//校验码等于00,PLC正常完成操作

then

begin

Showmessage（‘发送的数据正确‘）;

else

Showmessage（‘发送的数据有问题‘）;

//end;

end;

4.2 实现上位机对PLC的监控

编写通信程序建立了上位机与PLC的连接.在PLC的任何工作方式下都可以通过”读”指令读取PLC的状态.从而对PLC进行监视.只有当PLC的工作方式为监视的情况下才可以通过上位机对PLC进行控制.所以在需要上位机实施控制的系统里面PLC都必须设置为监视工作方式.

上位机只需要设置PLC的相应工作位就可以实现对PLC的控制.下图为PLC上位机控制过程。图a表示PLC 正常工作时输出由输入0.00控制，当需要把PLC的控制转由上位机控制时，只需要通过向PLC输入@00RR00030001，置3.00为ON，切断0.00的通路，这样输出10.00就转由4.00控制，当输入@00WR00040001时,4.00为ON,输出位10.00产生输出。

（a） PLC正常工作

（b）上位机控制

图6 PLC的上位机控制

5 结束语

本文探讨了实现PLC的上位链接系统通信的方法，以及要实现上位机对下PLC控制的PLC编程。通过上位机对PLC的监视与控制，可用方便的实现工厂生产过程的自动化监控。