隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，可編程控制器PLC的功能越來越強(qiáng)大，不僅具有各種各樣的控制功能，還具有與其他設(shè)備通信聯(lián)網(wǎng)的功能。與之相應(yīng)，PLC的應(yīng)用也日益普及，不僅被廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)的邏輯控制、PID控制和變頻調(diào)速等領(lǐng)域，還逐漸被用于數(shù)據(jù)采集、環(huán)境監(jiān)控等領(lǐng)域。

      本方案介紹的分布式PLC監(jiān)控系統(tǒng)采用分布式的構(gòu)建方案，利用基于西門子PLC的實(shí)時(shí)測量技術(shù)對各設(shè)備的監(jiān)控點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、監(jiān)測，以達(dá)到分散連接、集中監(jiān)控的目的。在自由口模式下實(shí)現(xiàn)PLC與LCW系列數(shù)據(jù)存儲器的通信，將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)完整的保存到存儲器的SD卡中，彌補(bǔ)了PLC存儲、管理大量數(shù)據(jù)能力不足的缺陷。通過此方案，用戶可對各設(shè)備的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和PLC的工作狀態(tài)進(jìn)行長期、有效的存儲。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

      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(xié)議，如點(diǎn)對點(diǎn)接口協(xié)議（PPI協(xié)議）、多點(diǎn)接口協(xié)議（MPI協(xié)議）和PROFIBUS協(xié)議以及自由通信協(xié)議等。其中自由通信協(xié)議又叫用戶定義協(xié)議，利用自由端口模式，可以實(shí)現(xiàn)用戶定義的通信協(xié)議，連接多種智能設(shè)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(shù)據(jù)存儲功能，可防止因通信錯誤而出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的情況，然而PLC存儲、管理大量數(shù)據(jù)能力不足； 另外在電源掉電或內(nèi)存丟失后，PLC的系統(tǒng)時(shí)間會被初始化,這會使數(shù)據(jù)保存時(shí)間與實(shí)際時(shí)間不符，無法對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行長期有效的保存。

     數(shù)據(jù)存儲器采用樂誠信息科技有限公司提供的LCA3213數(shù)據(jù)記錄儀, 是一款可以替代PC機(jī)的便攜式串口數(shù)據(jù)記錄儀。采用嵌入式系統(tǒng)控制芯片，將串口RS-232/485輸入的數(shù)據(jù)透明存儲在SD卡中。數(shù)據(jù)存儲器采用模塊化設(shè)計(jì)，不需要用戶對現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲。該產(chǎn)品已廣泛使用于系統(tǒng)集成設(shè)備、自動化采集設(shè)備、高校、研究所重要實(shí)驗(yàn)裝置“黑匣子”，是具有高度集成，高可靠性，低成本優(yōu)勢的數(shù)據(jù)存儲產(chǎn)品。 有如下功能：

a  采用工業(yè)級高性能32位處理器，運(yùn)用獨(dú)特的動態(tài)內(nèi)存分配管理算法，提高數(shù)據(jù)的處理能力，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí) 高速數(shù)據(jù)采集、持續(xù)數(shù)據(jù)記錄和大容量數(shù)據(jù)存儲的便攜式數(shù)據(jù)存儲記錄儀。其高達(dá)100Kb/s的數(shù)據(jù)接收及存儲能力,完全適應(yīng)傾角傳感器高速的，海量的數(shù)據(jù)存儲。

   b  超低功耗設(shè)計(jì)，支持鋰電池供電適用野外和移動狀態(tài)下的數(shù)據(jù)存儲環(huán)境。

   c  具有時(shí)鐘功能，數(shù)據(jù)存儲文件以當(dāng)前的年月日自動命名；可根據(jù)用戶的具體需要對接收到的每幀數(shù)據(jù)加入實(shí)時(shí)時(shí)間，方便后期數(shù)據(jù)處理。

   d  中文配置軟件，通過串口可修改波特率、時(shí)鐘校準(zhǔn)等。

   e  可對儀器儀表采集設(shè)備發(fā)送輪詢指令（根據(jù)用戶需求定制）。

   f  存儲器工作用的參數(shù)可以固化到處理器內(nèi)的FLASH 存儲器中，不會發(fā)生參數(shù)丟失的問

題。固化的工作參數(shù)上電時(shí)自動調(diào)出。

 基本組成圖

LCA3213數(shù)據(jù)記錄儀與PLC通訊

     數(shù)據(jù)存儲器的串行口直接與S7-200 PLC的RS-232/485口進(jìn)行通訊,在自由端口模式下，PLC的串行通信接口由用戶來控制，PLC相當(dāng)于從站，數(shù)據(jù)存儲器相當(dāng)于主站。除了自發(fā)向數(shù)據(jù)存儲器發(fā)送報(bào)警信息和連接保持信息外，一般都是接收到數(shù)據(jù)返回請求后，再向數(shù)據(jù)存儲器發(fā)送數(shù)據(jù)。PLC接收完數(shù)據(jù)存儲器發(fā)送來的數(shù)據(jù)后，觸發(fā)端口0接收完成中斷對數(shù)據(jù)包進(jìn)行分析。如果是巡檢命令，則將實(shí)時(shí)采樣數(shù)據(jù)存儲到巡檢數(shù)據(jù)寄存器中，然后調(diào)用PackandSend子程序，設(shè)置好寄存器地址即可按照命令返回相應(yīng)數(shù)據(jù)。PLC發(fā)送完成后觸發(fā)端口0發(fā)送完成中斷，將各標(biāo)志位寄存器復(fù)位，為下一次通信做準(zhǔn)備。   

a) 通信程序的實(shí)現(xiàn)

   （1）根據(jù)用戶的具體需求，數(shù)據(jù)存儲器可主動發(fā)送輪詢指令。采用串行口工作方式以數(shù)據(jù)存儲器作為主機(jī)，向PLC進(jìn)行呼叫，定期讀取數(shù)據(jù)或者寫入數(shù)據(jù)；將PLC返回的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)保存在SD卡中。其程序流程圖參見圖2。

單片機(jī)端通訊程序流程圖

    （2）PLC端程序流程圖的實(shí)現(xiàn)。PLC端作為從機(jī)，采用梯形圖或者STL編程，主要是先設(shè)置通訊協(xié)議，然后按照協(xié)議把采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，再發(fā)送給主機(jī)數(shù)據(jù)存儲器，其具體的程序流程圖如圖3所示。

PLC端通訊程序流程圖

 數(shù)據(jù)分析

    通過讀卡器將SD卡中的監(jiān)測數(shù)據(jù)導(dǎo)入電腦軟件中，電腦軟件根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的算法，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以數(shù)據(jù)報(bào)表，圖表等方式展現(xiàn)結(jié)果。

     文中所述方案可以準(zhǔn)確、可靠地測量惡劣環(huán)境下的現(xiàn)場數(shù)據(jù)并存儲。數(shù)據(jù)存儲器和PLC的采用不僅增大了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而且還可以很方便地根據(jù)實(shí)際需要適當(dāng)?shù)卦黾踊蚋淖儽O(jiān)控對象，對系統(tǒng)功能進(jìn)行擴(kuò)展。由于都采用模塊化設(shè)計(jì)，所以對系統(tǒng)進(jìn)行簡單修改后即可用于其他工業(yè)監(jiān)控應(yīng)用中。實(shí)驗(yàn)表明,該方法能夠穩(wěn)定可靠地采集和存儲數(shù)據(jù),為中小規(guī)模監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)檢測提供了一個可供參考的解決方案。