宝钢冷轧精整CP80PLC升级换型研究
宝钢冷轧厂精整车间选择了西门子S5-135U作为目标机型。这主要因为S5系列PLC是国际主流机型，具有先进的通信、控制功能，能满足工业生产现场的各种控制要求，为国内尤其是冶金系统所熟悉和认可。
1 系统硬件配置
S5-135U机箱有21个模板槽，系统可有一个主机箱带8个扩展机架，可与CP80系统机架1对1替换。
AEG CP80的CPU可选用性能指标远远超过它的6ES5 928-3UA12替代。
AEG CP80开关量输入模板为32位的，电压等级有24V、60V二种。为了统一电平输入标准，采用统一24V电源供电方式，因此可选用西门子公司的32位、24V电平的开关量输入模板6ES5430-4UA13完全替代。对于有中断要求的输入信号，可选用带中断接收功能的6ES5 432-4UA12实现。对于不要求为断的输入信号，用带中断接收功能的此输入模板通道，与正常的开关量输入模板功能完全一致。AEG CP80开关量输出模板为32位，电压等级为24V，选用西门子24V电平、32位的6ES5 451-4UA13可替代。
对于AEG CP80的模拟量输入输出模板，根据现场实际情况，可选用西门子S5系列的模拟量输入模板6ES5 460-4VA12（带隔离8路），6ES5 465-5UA12（无隔离16路），6ES5 463-4UA12（带隔离4路），6ES5 466-3LA11（带隔离8个差动输入或16个单端输入）和输出模板6ES5 470-4VA12（±10V，0-20mA），6ES5 470-4UB12（±10V），6ES5 470-4UC12（+1-5V，+4-20mA）进行替代。
西门子S5系列的高速计数器模板6ES5 242-1AA32有7个高速计数器通道，计数频率可达2MHz，计数器由16位组成。AEG CP80的高速计数器模板为2路双向计数，在读脉冲计数值和启动计数通道时，2路信号需作切换操作，既影响运行速度，软件编程也很繁琐（需用汇编语言编写子程序）。如果采用西门子的高速计数模板替代以后，除功能完全能满足要求以外，技术指标更好，更先进。
2 转换软件的开发
AEG CP80到S5-135U指令程序的转换包括3个部分：(1)由CP80代码得到其指令程序文件；(2)由CP80程序文本文件得到S5-135U程序文件，此转换是完成CP80程序到S5-135U语句表的变换；(3)将S5-135U程序文本文件转换为可执行代码。
2.1 由CP80代码得到其指令程序文件
此转换过程在CPM操作系统下进行，先采用编程器读取CP80原代码文件。一个完整的CP80程序往往由多段程序组成，如文件名.VL1，文件名.VL2，文件名.VL3等；在转换过程中，一段一段地对程序文件进行变换；完成变换后的文件，也是一段一段的ASCII码程序文本文件，需在微机的文本编辑工具（如WORD、记事本）下进行合并、整理，去掉多余的VCISTE NOP语句，这样完成了整个程序的变换。
2.2 由CP80程序文本文件得到S5-135U程序文件
此转换软件在Windows95下采用VB软件开发而成。
2.2.1 建立对应的数据块
在CP80指令系统中有256个字的数据块DW0-DW255，用于存储时延常数以及高速计数器计数值，数学运算参数等；在西门子S5-135U指令系统中，可相应建立一个256个字的数据块DB11，对其进行替代。
CP80指令系统中采用的中间标志W0-W4095共计4096个单元，而西门子指令系统中的中间标志F0.0-F255.7共计2048个单元，容量上不能对其进行替代。为此定义一个256个字的数据块DB10，即D0.0-D255.15共计4096个单元对其进行替代。
西门子的高数计数器模板6ES5 242-1AA32要求一个专用数据块DB178，用于存放1#-7#通道的初始计数值、当前计数值、门控中断和输出中断的命令字1#-5#等。1#-5#通道14个字，6#、7#通道17个字，数据块DB178共计胡120个字的存储空间。
2.2.2 输入输出地址变换
AEG CP80系统可配开关量输入输出板最多32块，输出板编号范围从A00-A31，输入板编号范围从E00-E31。开关量输入输出板昀为32位，输出板的地址编号为AXXA02-AXXA32，AXXE02-AXXE32，输入板地址编号为EXXA02-EXXA32，EXXE02-EXXE32。
西门子S5~S135 PLC系统开关量输入输出板最多配置也为32块，每块板32位，输入板地址编号为I0.0-I127.7，输出板地址编号为Q0.0-Q127.7。
2.2.3 块结构及信号变换
CP80每个程序块以BILD；NR X开头（X为程序块编号），无块结束标志，这些程序块在循环中执行，变换时采用程序块PB X替代，并加上块结束标志BE。
CP80调试用的一些信号，如F0、F1、EB、XM、BLI1-BLI5以及USF、ZM、ZB1、ZB2、NB、UKB、S、SV等，在S5-135U指令系统中采用标志位或程序替代，按要求编制其功能。
2.2.4 程序模块变换
AEG CP80有35个模块，30个扩展模块，每个模块通常由4个部分组成：名称，选通位，输入参数表和输出参数表，有些特殊模块只有名称，如结束模块（ENV），这些模块的各种组合形成CP80的程序。
CP80的一些简单功能模块，如"UND"与模块，"ODER"或模块，"XOR"异或模块，"SPG"、"SPH"、"FLE"、"FLA"、"FEA"、"VAN"、"VAB"等，S5-135U指令系统中可直接用相应的功能模块替代，直接在PB块中变换。
对于CP80的一些复杂功能模块，如"SFW"、"AEQ"、"BEW"、"LAB"等，S5-135U指令系统中无此功能可直接替代。为此采用功能块程序对其进行逻辑替代，这些由程序员开发的功能块程序，达到与CP80程序模块相同的功能。
2.2.5 特殊功能子程序编制及变换
AEG CP80有一些特殊功能子程序，是采用8088汇编语言编制而成的，如子程序模块调用程序UPA中，WA35用于PLC接通电源后对计数器插件板初始化，并选通2#计数器；WA41用于将1#脉冲切换到2#脉冲，即把当时计数器的内容存入DW21，而把DW22的内容送入计数器，并启动。上述这些子程序都是对CP80的高速计数器D12插件板编写的子程序，在S5-135U程序中编写功能块程序可达到其相同的功能。
2.2.6 中断服务程序组织
AEG CP80的中断服务程序结构为：在中断程序前由一条SPA（EF F1）有条件转移启始模块指令跳转到中断程序入口，在程序尾部有一条中断返回语句RET，中间是中断服务程序内容。
S5-135U带中断的输入板6ES5 432-4UA12中32路输入都可进行脉冲上、下沿中断，应根据具体控制对象的要求，编制判断中断源的程序，然后由相应中断源调用相应的服务程序。以2#横剪为例，采用了2个中断源：(1)飞剪剪切中断E2E28，上升沿触发；(2)开卷机钢卷垂直对中断E2E32，上升沿触发。在S5-135U程序中判断I11.5、I11.7输入信号，分别进行中断处理，同时还在程序中保证前者中断优先权高于后者。
2.2.7 OB组织块
S5-135U组织块是系统程序与用户程序之间的接口。组织块OB1到OB39是用户程序的一部分。OB块都是由系统程序调用的，作为对一定事件的响应。所有OB组织块程序由变换软件自动完成。
2.3 由S5-135U程序文本文件转换为可执行代码
此转换过程在编程器内STEP5操作系统下完成。在STEP5环境下，先输入待转换的文件名*a 0.seq，再输入S5-135U的可执行代码文件*ST.S5D，按操作说明书的要求进行操作，就可一次性完成转换。
3 现场运行效果
本系统于1998年5月6日正式投入精整2#横剪使用。从现场生产情况来看，升级换型后的系统功能与原系统完全一致，系统运行可靠，操作简便；采用编程器查找，分析事故比原系统方便；流程图、梯形图、语句表等多种方式可选择，特别是符号表的建立，使新老系统输入、输出、中间标志符号完全对应，便于软件的阅读与故障的查找和分析。
1 系统硬件配置
S5-135U机箱有21个模板槽，系统可有一个主机箱带8个扩展机架，可与CP80系统机架1对1替换。
AEG CP80的CPU可选用性能指标远远超过它的6ES5 928-3UA12替代。
AEG CP80开关量输入模板为32位的，电压等级有24V、60V二种。为了统一电平输入标准，采用统一24V电源供电方式，因此可选用西门子公司的32位、24V电平的开关量输入模板6ES5430-4UA13完全替代。对于有中断要求的输入信号，可选用带中断接收功能的6ES5 432-4UA12实现。对于不要求为断的输入信号，用带中断接收功能的此输入模板通道，与正常的开关量输入模板功能完全一致。AEG CP80开关量输出模板为32位，电压等级为24V，选用西门子24V电平、32位的6ES5 451-4UA13可替代。
对于AEG CP80的模拟量输入输出模板，根据现场实际情况，可选用西门子S5系列的模拟量输入模板6ES5 460-4VA12（带隔离8路），6ES5 465-5UA12（无隔离16路），6ES5 463-4UA12（带隔离4路），6ES5 466-3LA11（带隔离8个差动输入或16个单端输入）和输出模板6ES5 470-4VA12（±10V，0-20mA），6ES5 470-4UB12（±10V），6ES5 470-4UC12（+1-5V，+4-20mA）进行替代。
西门子S5系列的高速计数器模板6ES5 242-1AA32有7个高速计数器通道，计数频率可达2MHz，计数器由16位组成。AEG CP80的高速计数器模板为2路双向计数，在读脉冲计数值和启动计数通道时，2路信号需作切换操作，既影响运行速度，软件编程也很繁琐（需用汇编语言编写子程序）。如果采用西门子的高速计数模板替代以后，除功能完全能满足要求以外，技术指标更好，更先进。
2 转换软件的开发
AEG CP80到S5-135U指令程序的转换包括3个部分：(1)由CP80代码得到其指令程序文件；(2)由CP80程序文本文件得到S5-135U程序文件，此转换是完成CP80程序到S5-135U语句表的变换；(3)将S5-135U程序文本文件转换为可执行代码。
2.1 由CP80代码得到其指令程序文件
此转换过程在CPM操作系统下进行，先采用编程器读取CP80原代码文件。一个完整的CP80程序往往由多段程序组成，如文件名.VL1，文件名.VL2，文件名.VL3等；在转换过程中，一段一段地对程序文件进行变换；完成变换后的文件，也是一段一段的ASCII码程序文本文件，需在微机的文本编辑工具（如WORD、记事本）下进行合并、整理，去掉多余的VCISTE NOP语句，这样完成了整个程序的变换。
2.2 由CP80程序文本文件得到S5-135U程序文件
此转换软件在Windows95下采用VB软件开发而成。
2.2.1 建立对应的数据块
在CP80指令系统中有256个字的数据块DW0-DW255，用于存储时延常数以及高速计数器计数值，数学运算参数等；在西门子S5-135U指令系统中，可相应建立一个256个字的数据块DB11，对其进行替代。
CP80指令系统中采用的中间标志W0-W4095共计4096个单元，而西门子指令系统中的中间标志F0.0-F255.7共计2048个单元，容量上不能对其进行替代。为此定义一个256个字的数据块DB10，即D0.0-D255.15共计4096个单元对其进行替代。
西门子的高数计数器模板6ES5 242-1AA32要求一个专用数据块DB178，用于存放1#-7#通道的初始计数值、当前计数值、门控中断和输出中断的命令字1#-5#等。1#-5#通道14个字，6#、7#通道17个字，数据块DB178共计胡120个字的存储空间。
2.2.2 输入输出地址变换
AEG CP80系统可配开关量输入输出板最多32块，输出板编号范围从A00-A31，输入板编号范围从E00-E31。开关量输入输出板昀为32位，输出板的地址编号为AXXA02-AXXA32，AXXE02-AXXE32，输入板地址编号为EXXA02-EXXA32，EXXE02-EXXE32。
西门子S5~S135 PLC系统开关量输入输出板最多配置也为32块，每块板32位，输入板地址编号为I0.0-I127.7，输出板地址编号为Q0.0-Q127.7。
2.2.3 块结构及信号变换
CP80每个程序块以BILD；NR X开头（X为程序块编号），无块结束标志，这些程序块在循环中执行，变换时采用程序块PB X替代，并加上块结束标志BE。
CP80调试用的一些信号，如F0、F1、EB、XM、BLI1-BLI5以及USF、ZM、ZB1、ZB2、NB、UKB、S、SV等，在S5-135U指令系统中采用标志位或程序替代，按要求编制其功能。
2.2.4 程序模块变换
AEG CP80有35个模块，30个扩展模块，每个模块通常由4个部分组成：名称，选通位，输入参数表和输出参数表，有些特殊模块只有名称，如结束模块（ENV），这些模块的各种组合形成CP80的程序。
CP80的一些简单功能模块，如"UND"与模块，"ODER"或模块，"XOR"异或模块，"SPG"、"SPH"、"FLE"、"FLA"、"FEA"、"VAN"、"VAB"等，S5-135U指令系统中可直接用相应的功能模块替代，直接在PB块中变换。
对于CP80的一些复杂功能模块，如"SFW"、"AEQ"、"BEW"、"LAB"等，S5-135U指令系统中无此功能可直接替代。为此采用功能块程序对其进行逻辑替代，这些由程序员开发的功能块程序，达到与CP80程序模块相同的功能。
2.2.5 特殊功能子程序编制及变换
AEG CP80有一些特殊功能子程序，是采用8088汇编语言编制而成的，如子程序模块调用程序UPA中，WA35用于PLC接通电源后对计数器插件板初始化，并选通2#计数器；WA41用于将1#脉冲切换到2#脉冲，即把当时计数器的内容存入DW21，而把DW22的内容送入计数器，并启动。上述这些子程序都是对CP80的高速计数器D12插件板编写的子程序，在S5-135U程序中编写功能块程序可达到其相同的功能。
2.2.6 中断服务程序组织
AEG CP80的中断服务程序结构为：在中断程序前由一条SPA（EF F1）有条件转移启始模块指令跳转到中断程序入口，在程序尾部有一条中断返回语句RET，中间是中断服务程序内容。
S5-135U带中断的输入板6ES5 432-4UA12中32路输入都可进行脉冲上、下沿中断，应根据具体控制对象的要求，编制判断中断源的程序，然后由相应中断源调用相应的服务程序。以2#横剪为例，采用了2个中断源：(1)飞剪剪切中断E2E28，上升沿触发；(2)开卷机钢卷垂直对中断E2E32，上升沿触发。在S5-135U程序中判断I11.5、I11.7输入信号，分别进行中断处理，同时还在程序中保证前者中断优先权高于后者。
2.2.7 OB组织块
S5-135U组织块是系统程序与用户程序之间的接口。组织块OB1到OB39是用户程序的一部分。OB块都是由系统程序调用的，作为对一定事件的响应。所有OB组织块程序由变换软件自动完成。
2.3 由S5-135U程序文本文件转换为可执行代码
此转换过程在编程器内STEP5操作系统下完成。在STEP5环境下，先输入待转换的文件名*a 0.seq，再输入S5-135U的可执行代码文件*ST.S5D，按操作说明书的要求进行操作，就可一次性完成转换。
3 现场运行效果
本系统于1998年5月6日正式投入精整2#横剪使用。从现场生产情况来看，升级换型后的系统功能与原系统完全一致，系统运行可靠，操作简便；采用编程器查找，分析事故比原系统方便；流程图、梯形图、语句表等多种方式可选择，特别是符号表的建立，使新老系统输入、输出、中间标志符号完全对应，便于软件的阅读与故障的查找和分析。
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