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编程语言种类很多,各有各的优势,语句表和指令表类似,是编程语言的一种,在PLC中应用比较普遍,也是一种高级编程语言,PLC中语句表、梯形图、SCL等编程语言的特点:
1、顺序功能图(SFC-Seauential Fuction Chart)
这是位于其它编程语言之上的图形语言,用来编程顺序控制的程序(如:机械手控制程序)。编写时,工艺过程被划分为若干个顺序出现的步,每步中包括控制输出的动作,从一步到另一步的转换由转换条件来控制,特别适合于生产制造过程。
西门子STEP7中的该编程语言是S7Graph。
2、梯形图(LAD-LAdder Diagram)
这是使用使用最多的PLC编程语言。因与继电器电路很相似,具有直观易懂的特点,很容易被熟悉继电器控制的电气人员所掌握,特别适合于数字量逻辑控制。
梯形图由触点、线圈和用方框表示的指令构成。触点代表逻辑输入条件,线圈 代表逻辑运算结果,常用来控制的指示灯,开关和内部的标志位等。指令框用来表示定时器、计数器或数学运算等附加指令。
在程序中,最左边是主信号流,信号流总是从左向右流动的。
不适合于编写大型控制程序。
3、语句表(STL-STatement List)
是一种类似于微机汇编语言的一种文本编程语言,由多条语句组成一个程序段。语言表适合于经验丰富的程序员使用,可以实现某些梯形图不能实现的功能。
4、功能块图(FBD-Function Block Diagram)
功能块图使用类似于布尔代数的图形逻辑符号来表示控制逻辑,一些复杂的功能用指令框表示,适合于有数字电路基础的编程人员使用。功能块图用类似于与门、或门的框图来表示逻辑运算关系,方框的左侧为逻辑运算的输入变量,右侧为输出变量,输入、输出端的小圆圈表示“非”运算,方框用“导线”连在一起,信号自左向右。
5、结构化文本(ST-Structured Text)
结构化文本(ST)是为IEC61131-3标准创建的一种专用的高级编程语言。与梯形图相比,它实现复杂的数学运算,编写的程序非常简洁和紧凑。
STEP7的S7 SCL结构化控制语言,编程结构和C语言和Pascal语言相似,特别适合于习惯于使用高级语言编程的人使用
对于 3D 电视来说,可能很多朋友仅仅局限于对画面效果的认识,对其显示原理,很多 朋友并不是十分了解。为此,在 3D 电视陆续进入消费者家庭的同时,不妨我们先一起来了 解一下 3D 电视技术方面的相关信息。 所谓 3D 电视,就是通过在液晶面板上加上特殊的精密柱面透镜屏,经过编码处理的 3D 视频影像独立送入人的左右眼,从而令用户无需借助立体眼镜即可裸眼体验立体感觉,同时 能兼容 2D 画面。 目前 3D 电视显示技术可以分为眼镜式和裸眼式两大类。裸眼 3D 目前主要用于公用商务 场合,将来还会应用到手机等便携式设备上。而在家用消费领域,无论是显示器、投影机或 者电视,现在都是需要配合 3D 眼镜使用。 而对于眼镜式 3D 技术,我们又可以细分出三种主要的类型:色差式、偏光式和主动快 门式,也就是平常所说的色分法、光分法和时分法。 色差式 3D 技术 色差式 3D 技术,英文为 Anaglyphic3D,配合使用的是被动式红-蓝(或者红-绿、红- 青)滤色 3D 眼镜。这种技术历史最为悠久,成像原理简单,实现成本相当低廉,眼镜成本 仅为几块钱,但是 3D 画面效果也是最差的。色差式 3D 先由旋转的滤光轮分出光谱信息,使 用不同颜色的滤光片进行画面滤光,使得一个图片能产生出两幅图像,人的每只眼睛都看见 不同的图像。这样的方法容易使画面边缘产生偏色。1 物联网宽带 PLC 家电系统及网络构成 物联网宽带 PLC 电力线载波通信家电是将家电本身的一些信息,通过电力线 发送到 PLC 网关,PLC 网关再将家电发送的数据信息通过互联网发送到所需要 的地方,同时又可以将用户的需求通过互联网发送 PLC 网关,PLC 网关将需求 命令数据通过电力线发送给 PLC 家电,家电按照用户的需求指令进行运行、反 馈运行信息等。 物联网宽带 PLC 家电系统网络包括感知层、PLC 通讯层、网络层、应用层 等几部分。其物理构成如图 1 所示。其中冰箱、热水器等接收用户可以通过手机、 PAD、电脑等发送查询、控制命令,同时冰箱、热水器等家电再根据用户的指令 信息返同用户需要的数据给手机、PAD、电脑等设备。由于网关及家电都内置 PLC 模块,故此处的不再通过无线或网线等传统方式,而是直接采用电 力线进行传输并且由于采用了 PLC 通讯,热水器、空调等家电设备还可以设计 成显示板与整机分离,即方便操作,又能给用户带来舒适的体验。 2 电力线载波通信(PLC)物联网家电的特点 PLC 物联网家电异于普通的家电设备,也异于远程抄表系统。由于数据的传 输依靠电力线,并且家电设备直接面对用户来进行操作、显示,故要求各个家电 设备具有适当的感应、传输速度、较强抗干扰能力、互联互通、自动组网、较高 的通讯可靠性、适度的传输距离等。 适当的感应、传输速度针对不同的家电,传输的数据速度要求往往不同。如 一般的热水器、洗衣机、冰箱、空调等不需要传输图像、声音的家电,10 k 以内 的传输速度足够。而针对物联电视、电脑等视频设备则需要几百 k 以上的传输速 率。 较强的抗干扰能力一般指在一定的范围内,如果存在多个 PLC 设备或者电 力线上存在和传输频率相同的干扰时,每个设备问能够正常通讯而不被其它影 响。 互联互通(M2M)指物联网家电之间、Internet 与物联网家电之间能够互相通 讯,传递相关信息,只有这样才能实现“人在外家就在身边、人在家世界就在眼 前”。 自动组网指通过一定的措施,使需要互联互通的家电能够自己选择组成一个 网络,且不与不需组网的 PLC 设备组网。 较高的通讯可靠性指联网家电必须有效地进行通讯,而不能像远程抄表那 样,因为一次通讯成功率低而不得不多次抄读,而物联网家电则要求必须满足人 们对操控、欣赏的舒适性要求。 适度的传输距离指一般互联互通的家电在同一住户内,如果传输距离太远, 则用户数量多的时候很容易影响到其他用户,但控制在 200 m 以内,则不会对其 他用户的使用产生太多的影响。 3 物联网宽带 PLC 家电系统的设计 基于 PLC 物联网家电的特点,最核心技术是 PLC 通讯的技术,本设计实现 方案主要从以下几方面来讲述在物联网家电中如何通过 PLC 通讯实现家电的互 联互通。 3.1 物联网 PLC 家电硬件构成 物联网家电硬件构成 本文所指的物联网 PLC 家电指由普通家电加上 PLC 通讯模块构成的家电, 其硬件构成如图 2 所示。电视、冰箱等可将 PLC 通讯模块直接整合在家电的内 部,而空洞、热水器等除了将 PLC 通讯模块整合在整机内之外,还可将操作显 示板与整机进行分离,操作显示板内部也嵌入 PLC 通讯模块,这样就可以实现 整机与操作显示板虽然是分离的,但通过 PLC 通讯仍然能保持显示板与整机的 数据交换。 一般整机内的 PLC 通讯模块既负责与其对应的显示板进行通讯,也负责与 PLC 终端网关进行通讯。 网络交换处理 IC 负责接收 INT6400 传来的数据并将数据转化后传给 RJ45 接口。业务处理 IC 根据通讯协议解析接收到的数据,并将数据通过 SPI 接口或 UART接口直接传送给家电PCB板上的MCU.同时将家电传来的数据打包后发送 给 INT6400。 3.2 物联网 PLC 家电通讯关键技术软件实现 (1)PLC 通讯整体介绍 PLC 通讯是指利用专用调制解调技术对信号进行调制,然后把信号加载到电 力线中,在接收方通过对加载信号的解调,获取传输数据进行通信的技术。 目前 PLC 通讯按通讯的带宽可分为窄带电力线载波通讯、宽带电力线载波通讯: 由于窄带电力线通讯技术的调制方式、载波频宽限制,导致传输速度、抗同相干 扰性等功能并不适合载波家电的需求。 宽带电力线载波通讯技术一般采用一种多载波调制技术,即正交频分复用 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing OFDM)技术。其技术实现为,在频域 内将指配的信道分成若干正交子信道,将高速数据信号转换成并行的子数据流, 在每个子信道上使用一个子载波进行调制,并且各个子载波相互正交,并行传输。 其技术特点是传输速度快,理论传输速度可达 200 M,抗干扰能力强。所以根据 以上的这些特点,宽带 PLC 通讯技术较适合应用于以电力猫为代表的室内因特 网接入、视频等对实时性要求较高的领域,同时也适合于物联网家电对通讯 速率、抗干扰性等特性的需求。 (2)如何实现互联互通 电力线上信号的传输协议采用 TCP/IP 协议,采用网络密钥认的机制,不同 的家电之间进行信息传输时,只要遵从相同的通讯协议,采用相同的网络密钥即 可实现。 (3)如何实现自动组网 当有新的设备接入时,通过两种方式将新家电接入: 第一种方式,在新设备及终端服务设备上都留有有线接口,当将两者通过信 号线连接到一起时,新设备自动发送注册指令,终端服务设备接收到注册指令之 后,自动将网络密钥、 地址、设备协议等信息发送给新设备,之后新设备 再与组内设备通讯时,采用终端服务设备发送给其的设备协议进行通讯,从而完 成新设备的自动组网。 第二种方式,按下终端服务设备上的注册按键,终端服务设备只接收注册协 议。新设备通电之后,按册按键,新设备自动发送注册信息到电力线,同时 监控终端服务设备回传的注册确认信息,双方确认注册信息正确之后,即完成自 动组网处理。将按键恢复初始状态,两者也采用原有系统的网络密钥进行正常通 讯。 3.3 PLC 通讯现场实施中问题的解决方案 (1)同相干扰的解决方案 当电力线干扰比较严重或者电力线上存在其它 PLC 设备时,有时会导致对传 输信号的干扰,所以在软硬件方面需要采取一定的滤波措施,以滤除线路上的干 扰。 由于 INT6400 子载波信号传输频率在 2~30 MHz 之间,属于高频信号,所以 硬件采用能够滤除低频信号的滤波电路,使高频信号不衰减。 在软件方面电力线载波通讯将高频信号采用 OFDM 技术耦合到电力线,子载 波会根据线路的衰减情况,自动选择信号的调制方式,其中包括:QAM、QPSK、 BPSK、ROBO 等几种方式,从而保证了传输时的抗干扰性,且提供了足够的物 联家电使用带宽网。同时同组载波设备采用相同的网络密钥,载波模块检验网络 密钥非法时,自动丢弃收到的数据包,而相同时才对数据包进行处理。通信协议 中还带有 地址,同一组设备中某一设备根据 地址判定是否为发给自 己的数据,组内设备仅处理发给自己的数据包。 (2)跨相耦合的解决方案 通讯数据在电力线传输的过程中,信号在经过某些空气开关等设备之后会有 很大的衰减,信息传输不稳定,数字家电的运行稳定性受到严重影响。当信号分 属电力线上的 A、B、C 三相时,往往更是导致 3 相间的信号无法传输。 为了解决以上问题,根据现场具体情况进行以下分类处理。 现场载波模块之间的连接,按照载波信号是否跨相可分为两种,即跨相与不 跨相;根据载波信号是否跨空气开关又可分为两种,即跨空气开关与不跨空气开 关;故可以实现四种组合方式,即有四种具体硬件实施方案: (1)同相载波信号不跨空气开关 此种情况最为简单,在一般的家庭内,电力线上传输的载波信号即使有衰减 也不会太大,故直接将有需要联网的家电接入室内的电力线上即可,无需增加其 他耦合设备、器件。 (2)同相载波信号跨空气开关 当出现此种情况时,可在空气开关的两侧接入耦合电感、安规电容等设备, 从而将传输信号直接耦合到空气开关等器件另一侧的电力线上,从而保证了物联 网家电所需的带宽。 (3)异相载波信号不跨空气开关 当出现此种情况时,可在异相电力线上接入耦合电感、安规电容等设备,从 而将一相上传输的载波信号耦合到电力线的另一相上;如果异相电力线间隔稍微 远一些,不适合使用耦合电感或安规电容,也可以在异相电力线的每一相上安装 带无线模块的载波模块,通过无线将发送模块发送的到接收模块,接收 模块再将数据信号耦合到电力线上,从而满足了物联网家电的带宽要求。 (4)异相载波信号跨空气开关 一般空气开关上接成本较低的耦合电感、安规电容,异相间如果条件允许也 接入成本较低的耦合电感、安规电容,只有当必须接入无线载波模块时,才在电 力线上接入无线载波模块。 4 结束语 本文给出了一种物联网宽带 PLC 家电系统设计实现方案,解决了应用中碰 到的同相干扰、跨相耦合、自动组网等方面的问题,从而使宽带 PLC 实际的应 用于物联网家电。今后的工作将着重研究更的方案,扩大产品应用范围