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在PLC監控係統中“黑匣子”方案

UPTATED:2016/05/31 | 分類:行業動態
隨著計算機控製技術的不斷發展,可編程控製器PLC的功能越來越強大,不僅具有各種各樣的控製功能,還具有與其他設備通信聯網的功能。與之相應,PLC的應用也日益普及,不僅被廣泛應用於傳統的邏輯控製、PID控製和變頻調速等領域,還逐漸被用於數據采集、環境監控等領域。
本方案介紹的分布式PLC監控係統采用分布式的構建方案,利用基於西門子PLC的實時測量技術對各設備的監控點數據進行采集、監測,以達到分散連接、集中監控的目的。在自由口模式下實現PLC與LCW係列數據存儲器的通信,將監控數據完整的保存到存儲器的SD卡中,彌補了PLC存儲、管理大量數據能力不足的缺陷。通過此方案,用戶可對各設備的監控數據和PLC的工作狀態進行長期、有效的存儲。
係統結構
PLC采用西門子S7-200 PLC,是串行通訊方式最為豐富的小型PLC,支持多種通信協議,如點對點接口協議(PPI協議)、多點接口協議(MPI協議)和PROFIBUS協議以及自由通信協議等。其中自由通信協議又叫用戶定義協議,利用自由端口模式,可以實現用戶定義的通信協議,連接多種智能設備,使用起來非常方便,在第三方工程接入中取得了巨大的成功。
PLC具有一定的數據存儲功能,可防止因通信錯誤而出現數據丟失的情況,然而PLC存儲、管理大量數據能力不足; 另外在電源掉電或內存丟失後,PLC的係統時間會被初始化,這會使數據保存時間與實際時間不符,無法對監測數據進行長期有效的保存。
數據存儲器采用廣州樂誠電子科技有限公司提供的LCA3213數據記錄儀, 是一款可以替代PC機的便攜式串口數據記錄儀。采用嵌入式係統控製芯片,將串口RS-232/485輸入的數據透明存儲在SD卡中。數據存儲器采用模塊化設計,不需要用戶對現有設備進行改造,實現數據實時存儲。該產品已廣泛使用於係統集成設備、自動化采集設備、高校、研究所重要實驗裝置“黑匣子”,是具有高度集成,高可靠性,低成本優勢的數據存儲產品。 有如下功能:
a  采用工業級高性能32位處理器,運用獨特的動態內存分配管理算法,提高數據的處理能力,實現實時 高速數據采集、持續數據記錄和大容量數據存儲的便攜式數據存儲記錄儀。其高達100Kb/s的數據接收及存儲能力,完全適應傾角傳感器高速的,海量的數據存儲。
b  超低功耗設計,支持鋰電池供電適用野外和移動狀態下的數據存儲環境。
c  具有時鍾功能,數據存儲文件以當前的年月日自動命名;可根據用戶的具體需要對接收到的每幀數據加入實時時間,方便後期數據處理。
d  中文配置軟件,通過串口可修改波特率、時鍾校準等。
e  可對儀器儀表采集設備發送輪詢指令(根據用戶需求定製)。
f  存儲器工作用的參數可以固化到處理器內的FLASH 存儲器中,不會發生參數丟失的問
題。固化的工作參數上電時自動調出。
基本組成圖
 

LCW數據存儲器與PLC通訊
數據存儲器的串行口直接與S7-200 PLC的RS-232/485口進行通訊,在自由端口模式下,PLC的串行通信接口由用戶來控製,PLC相當於從站,數據存儲器相當於主站。除了自發向數據存儲器發送報警信息和連接保持信息外,一般都是接收到數據返回請求後,再向數據存儲器發送數據。PLC接收完數據存儲器發送來的數據後,觸發端口0接收完成中斷對數據包進行分析。如果是巡檢命令,則將實時采樣數據存儲到巡檢數據寄存器中,然後調用PackandSend子程序,設置好寄存器地址即可按照命令返回相應數據。PLC發送完成後觸發端口0發送完成中斷,將各標誌位寄存器複位,為下一次通信做準備。   
a) 通信程序的實現
(1)根據用戶的具體需求,數據存儲器可主動發送輪詢指令。采用串行口工作方式以數據存儲器作為主機,向PLC進行呼叫,定期讀取數據或者寫入數據;將PLC返回的監控數據保存在SD卡中。



                              單片機端通訊程序流程圖
(2)PLC端程序流程圖的實現。PLC端作為從機,采用梯形圖或者STL編程,主要是先設置通訊協議,然後按照協議把采集到的數據進行處理,再發送給主機數據存儲器。
 



PLC端通訊程序流程圖
 數據分析
通過讀卡器將SD卡中的監測數據導入電腦軟件中,電腦軟件根據實際業務需要設計相應的算法,對數據進行分析,以數據報表,圖表等方式展現結果。
文中所述方案可以準確、可靠地測量惡劣環境下的現場數據並存儲。數據存儲器和PLC的采用不僅增大了係統的穩定性,而且還可以很方便地根據實際需要適當地增加或改變監控對象,對係統功能進行擴展。由於都采用模塊化設計,所以對係統進行簡單修改後即可用於其他工業監控應用中。實驗表明,該方法能夠穩定可靠地采集和存儲數據,為中小規模監測係統的數據檢測提供了一個可供參考的解決方案。