S系列I/O前端与力控PCAuto

概述
S系列I/O前端是本公司基于多年制造经验与技术积累，充分考虑工业现场采集与控制的实际需要，
采用最新微电子与微处理器技术研制生产的高性能I/O前端。S系列I/O前端具有模拟信号输入（AI）、
模拟信号输出（AO）、开关量输入（DI）、开关量输出（DO）等功能，规格多样， RS485总线通讯接
口，标准MODBUS协议，通用而非专用的驱动程序，设置测试简捷，使用方便，性价比优越，是各种工
业现场信号数据进出计算机的快捷通道。且适配于国内外各种组态软件。
S系列I/O前端有以下型号：
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。
力控PCAuto是北京三维力控科技有限公司开发生产的常用组态软件，下面就S系列I/O前端与力控
PCAuto的通讯连接介绍如下：
S系列I/O前端与连接力控PCAuto大致有两种方式，一种是直接连接方式，另一种是间接连接方式。

*直接连接方式
直接连接方式是S系列I/O前端通过串行总线（RS485）、MODBUS 协议直接与力控PCAuto连接。

*间接连接方式
间接连接方式是以PLC可编程控制器（例如西门子S7-200）为通讯管理器和控制CPU，S系列I/O前
端为输入输出模块，间接与力控PCAuto连接。在间接连接方式时软件不与力控 PCAuto直接与S系列
I/O前端打交道，而是与PLC的内存数据变量中的I/O数据映射区打交道。驱动程序使用PLC的驱动程序，
即可在S系列I/O前端上完成相应的输入输出工作。此种方式的好处是可以减轻主机的通讯负担，并使
整套系统可利用 PLC 的编程能力和可靠性使之具有某些脱离上位机运行的可能， 避免或减轻因使用
WINDOWS上位机平台较易出现死机和上位机崩溃的烦恼。间接连接的具体使用方法参见本公司的《S系
列I/O前端与可编程控制器的连接》。
下面就S系列I/O前端与力控PCAuto的直接连接予以说明，S系列I/O前端与力控PCAuto的连接是
一项不复杂的连接工作，基本上有如下几步：设置S系列I/O前端；在力控 PCAuto的当前运行项目下
定义计算机的通讯口；定义连接的外部设备（如S系列I/O前端的S1108）；定义每个I/O通道对应的变
量地址及工况参数；变量的动画连接等工作。

*连接要点及注意事项
运行力控PCAuto的计算机与S系列I/O前端的通讯连接方式为主从式，计算机为主，S系列I/O前端
为从。
确定力控PCAuto与S系列I/O前端的通讯速率，例如9600bps。
普通PC机串行口为RS232，S系列I/O前端的通讯接口为RS485，因此在计算机侧应加装RS232/RS485
转换器（如本公司的S9101）。
用户在连接之前，应使用S系列I/O前端设置测试程序《XMH_SIOSET》，将S系列I/O前端的站址设
置好，并将通讯速率设置为约定好的通讯速率， 通信协议为 MODBUS。 对于模拟量而言，整型请选择
为MODBUS（I），浮点在力控PCAuto中请选MODBUS（F2）。 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。
用户可使用S系列I/O前端设置测试程序《XMH_SIOSET》，对已连接完毕的系统硬件环境进行测试,
以确定硬件连接无误,并可进行相应的功能和精度核查。
如有多个S系列I/O前端请用RS485总线(屏蔽双绞线)，将所有S系列I/O前端串接在一起，再与计算
机侧的RS485接口相连。
计算机与S系列I/O前端的通讯电缆连接对应表（以S9101单路隔离RS232/RS485转换器为例）
*RS232通讯线 计算机的COM 口（九芯） S9101的RS232侧
2 （RXD） -------------- 3 （TXD ）
3 （TXD） -------------- 2 （RXD）
5 （GND） -------------- 5 （GND）

*RS485通讯线 S9101的RS485侧 S系列I/O前端的接线端子
　 1号站 2号站 N号站
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连接4个S系列I/O前端的某工程为S系列I/O前端型号分别为S1104、S1108、S1316、
S1504，对应站址为1、2、3、4，通讯协议对应为MODBUS（I）、MODBUS（F2）、MODBUS、MODBUS，通讯
速率为9600 bps，连接于COM1口。　　
在力控PCAuto(工程管理器)环境中，定义PC机与S系列I/O前端相连接的通讯口（以串口COM1为例）
进入力控PCAuto，出现工程管理器画面（如图1）从工具条选择"增加新应用"，进而输入需新建项目的
项目名称，路径(即存储目录)、说明（项目描述）此时选择新建项目，进入组态。

在力控PCAuto（开发系统）环境中，定义PC机通讯口下的连接设备（以串口COM1为例）。
S系列I/O前端的通讯协议为标准的莫迪康公司的MODBUS-RTU协议，协议的具体细节用户可忽略，确
定各种输入输出信号对应的寄存器地址即可完成输入输出的管理。
定义外部设备步骤如下：
从画面左侧的系统树（从"查看"选择"浏览器 "）的实时数据库选择 "I/O设备驱动"，双击 PLC下
Modicon 下MODBUS 串行口通讯， 出现I/O设备定义画面（如图2） 按提示命名第一个外部连接设备如
"S1104A" 在设备地址中输入所要连接的S系列I/O前端的通讯站址（如所连接的S1104 的通讯地址为01，
则将连接设备"S1104"的设备地址中输入1） 按照与S系列I/O前端约定的通讯速率，设置COM1口。设置
如下：通讯速率为约定（例如9600bps）、无校验、8位数据位、1位停止位、RS485通讯方式。
通讯口设置完成后，点击画面中的"保存"，并单击下一步出现MODBUS设备定义画面（如图3），协
议类型选择RTU，选择支持6号、16号命令，当通讯协议为MODBUS（I）时，存贮器类型选择16位；当通
讯协议为 MODBUS（F2）时，存贮器类型选择 32位IEEE浮点数。重复以上操作对剩下的设备进行设置，
外部连接设备命名可分别为"S1108A"、"S1316A"、"S1504A"，通讯站址分别对应为2、3、4。

*通道参数定义
在工程浏览器的左侧系统树形结构中选择实时数据库选择"数据库组态"， 双击"数据库组态"，出现
"数据库组态"画面。 选择区域00的数据类型（模拟I/O点，数字I/O点），点击右侧的变量列表空白处出
现变量设置的基本画面（图4）, 按照实际的工程量标度设置变量的最大、最小值，工程单位等如实填写
到需定义的变量中。点击数据连接画面（如图5）,选择变量连接的I/O设备，再选择增加项出现MODBUS组
态对话框。

*整型模拟量输入。
整型模拟量输入时，在画面（图 5）内存区选择"AR输入寄存器"数据类型为16位有符号数。偏置为
变量的寄存器地址。每个寄存器地址对应一个整型模拟量输入通道，N个通道占用N个寄存器。寄存器地址
（即变量设置画面的通道）均从0000开始

以S1104为例，因为其通讯协议为MODBUS（I）。S1104要求定义4个变量，名称可分别设置为S1104-1、
S1104-2、S1104-3、S1104-4；连接设备全部为"S1104A"；4个变量各占用1个寄存器，寄存器地址是连续
的，在画面内存区选择"AR输入寄存器"则数据类型为16位有符号数，偏置为变量的寄存其地址（第一通道
偏置为0，第二通道偏置为1，……，第四通道偏置为3）。照实际的工程量标度设置变量的最大、最小值，
工程单位、报警值、历史数据是否记录以及报警安全区、允许DDE数据交换等，将以上数据如实填写到需
定义的变量中。

*浮点模拟量输入
浮点模拟量输入时，在画面（图 5）内存区选择"AR输入寄存器"数据类型为32位IEEE浮点数。偏置
为变量的寄存器地址。每两个寄存器地址对应一个浮点模拟量输入通道，N个通道占用2N个寄存器寄存器。
地址（即变量设置画面的通道）均从0000开始

注：在用浮点模拟量输入时，请在S系列I/O前端设置测试程序《XMH_SIOSET》选用MODBUS（F2）
以S1108为例，其通讯协议为MODBUS（F2）。
S1108有8个模拟量输入通道，名称可分别设置为S1108-1、S1108-2、S1108-3、S1108-4、S1108-5、
S1108-6、S1108-7、S1108-8；连接设备全部为"S1108A"；由于浮点数据要占用两个寄存器，所以8个变量
的寄存器地址是间隔的，在画面内存区选择"AR输入寄存器" 则数据类型为32位IEEE浮点数 。偏置为变量
的寄存其地址（第一通道的偏置为0，第二通道的偏置为2，第三通道的偏置为4， ……，第八通道的偏置
为14）。按照实际的工程量标度设置变量的最大、最小值，工程单位、报警值、历史数据是否记录以及报
警安全区、允许DDE数据交换等，请将以上数据如实填写。

*开关量输入
开关量输入时，在画面（图 5）内存区选择"DI输出寄存器", 偏置为变量的寄存器地址, 每个寄存
器均地址对应一个整型模拟量输入通道，N个通道占用N个寄存器。寄存器地址（即变量设置画面的通道）
从0000开始
以S1316为例（16个开关量输入信号），名称可分别设置为 S1316-1、S1316-2······S1316-16；
连接设备全部为"S1316A"；16个变量各占用1个寄存器，寄存器地址是连续的，在画面内存区选择"DI输出
寄存器", 偏置为变量的寄存器地址（第一通道偏置为0第二通道偏置为1，……，第十六通道偏置为15。）,
按照实际的工况设置变量的起始状态、允许DDE数据交换等，请将以上数据如实填写。

*开关量输出
开关量输出时，在画面（图 5）内存区选择"DO输出寄存器", 偏置为变量的寄存器地址, 每个寄存
器地址对应一个整型模拟量输出通道，N个通道占用N个寄存器。寄存器地址（即变量设置画面的通道）均
从0000开始。
以S1316为例（8个开关量输出信号）。参数定义基本同开关量输入，不同之处为读写属性为"可读可写
"8个变量的寄存器地址同样为偏置。按照实际的工况设置变量的起始状态、允许DDE数据交换等，请将以上
数据如实填写。对S1504的开关量输出信号定义基本同S1316的定义，不同的是"连接设备名称"和"变量名称"。

*模拟量输出
模拟量输出时，在画面（图 5）内存区选择"HR保持寄存器"。偏置为变量的寄存器地址。每个寄存器
地址对应一个整型模拟量输入通道，N个通道占用 N个寄存器。寄存器地址（即变量设置画面的通道）均从
0000开始。
以S1504为例（ 4个模拟量输出）。参数定义基本同整点模拟量输入，不同之处为变量名称不同，读写
属性设置为为"只写"或"可读可写"。 偏置为变量的寄存器地址。（第一通道的偏置为0，二通道偏置为2，
……，第四通道偏置为4）。连接设备全部为"1504A"。
完成以上步骤后，即完成了力控PCAuto与S系列I/O前端的设备定义和通讯连接准备工作，其它进行动
画连接及完成力控PCAuto的更高级功能，请参见三维力控公司的《力控使用手册》。