在大規模應用的場(chǎng)合下,以監測、變送、通信儀表和上位計算機為主構成的集散控制系統(DCS)無(wú)疑是一個(gè)較好的控制方案。
引言:廈門(mén)宇電公司生產(chǎn)的AI系列儀表具有良好的通訊功能,可以構成以AIBUS通訊協(xié)議為基礎的現場(chǎng)總線(xiàn)。廠(chǎng)方提供的AIDCS應用軟件,可運行在中文WINDOWS 98/ME/XP等操作系統下,能實(shí)現對1~200臺AI系列各種型號儀表的集中監控和管理。在大規模應用的場(chǎng)合下,以監測、變送、通訊儀表和上位計算機為主構成的集散控制系統(DCS)無(wú)疑是一個(gè)較好的控制方案,本文試圖從程序設計方面探討AI儀表與常見(jiàn)的工業(yè)PLC控制系統的結合使用,這種多種通訊協(xié)議結合的應用具有相當的廣泛性和代表性。
靈活多變的控制方案
工業(yè)PLC選用LG公司的MK-120S系列DR-30U,屬于中小型PLC,CPU處理速度0.1US/步,用戶(hù)程序容量7k步。它具備RS232和RS485兩個(gè)通訊接口。一般場(chǎng)合應用,RS232可連接一臺人機界面,用以集中監控智能表,RS485遠程連接多臺AI-518智能表;復雜場(chǎng)合應用時(shí),RS232可通過(guò)兼容EIA/TIA的標準串行接口RS232<=>485轉換器連接多臺AI-518智能表,RS485用來(lái)接兼容相同RS485協(xié)議的人機界面和多臺變頻器。這種靈活多變的控制方案具有性?xún)r(jià)比良好的優(yōu)點(diǎn),能夠以zui少的硬件投資取得的控制特性,當然這是與宇電表具備人工智能調節、通訊傳輸可靠的優(yōu)點(diǎn)分不開(kāi)的。
程序設計詳解
程序設計以14臺AI-518智能表為例,對應第1臺智能表,在A(yíng)IBUS中的地址參數為1,在人機界面和PLC中定義的變量值為:測量值DATA1,給定值DATA2,報警變量PARA1,對應第2臺智能表,它在A(yíng)IBUS中的地址為2,其變量值為:測量值DATA3,給定值DATA4,報警變量PARA2...,以下如此類(lèi)推,其中DATA1-28和PARA1-14均為PLC的數據寄存器。由于宇電的AIBUS通訊協(xié)議使用方便,且以RS485為基礎的硬件通訊兼容性好,本文在PLC程序中將與智能表通訊及顯示的參數變量都給出定義方法,很容易把它推廣應用到其它廠(chǎng)家的PLC上。
1、程序的設計流程敘述如下("http://"后為程序段備注):
(1) PLC上電初始化智能表的地址循環(huán)變量P為1;//P為PLC的數據寄存器。
(2) 14臺智能表的“給定值DATAX”進(jìn)行寫(xiě)條件輪詢(xún);//X為偶數,且0(3) 對上面的14個(gè)寫(xiě)條件相“或”為M-write;//M-write為PLC的輔助繼電器。
(4) 調用智能表讀/寫(xiě)子程序。
(5) 地址循環(huán)變量從1-14變化時(shí),將DATA1-28,PARA1-14分別賦值為DDISP,DSET和DALARM;//這三個(gè)參數均為數據寄存器,是14臺表的讀/寫(xiě)/報警公共地址指針。
(6) 以100MS的時(shí)鐘為周期發(fā)送讀/寫(xiě)幀,對接收到的字節按“讀/寫(xiě)”字節區分,進(jìn)行間接地址傳送,其格式類(lèi)似為:MOV DREV #DDISP, MOV DREV+1 #DSET,其中“DREV”為PLC串口通訊指令定義的接收幀的第1個(gè)字(共接收到符合AIBUS標準的10個(gè)字節)中;“DREV+1”為接收幀的第2個(gè)字;接收到的第3個(gè)字“DREV+2”包含智能表的報警信息,應對其進(jìn)行字/位的“與/或”變換后再進(jìn)行間接地址傳送。
(7) 地址循環(huán)變量+1;
(8) 地址變量增加到14時(shí)重置為1;
(9) 程序結束語(yǔ)句;
(10) 智能表讀/寫(xiě)子程序。
2、智能表的“給定值DATAX”寫(xiě)條件編程方法
1號表的舊給定值保存在“DOLD1”中,當要在人機界面上進(jìn)行1號表的寫(xiě)“給定值DATA1”操作時(shí),由于改變的新“給定值DATA1”與舊值“DOLD1”不同, 將此賦值給1號表寫(xiě)入標志M1(M1為PLC的輔助繼電器),再將“給定值DATA1”傳送到舊給定值“DOLD1”中去,同時(shí)將1號表的地址寫(xiě)指針P賦為1,并將“給定值DATA1”傳送到14臺表的公共寫(xiě)入值“DWRITE”中;對應地址參數不同的智能表應以此類(lèi)推。
3、智能表報警信息的編程方法
由于接收幀的第3字的高字節為報警信息,所以應將第3字的高低字節倒置,得到報警的8位字節“HEX-ALARM”。按照AIBUS的標準,這8位字節的0-5位置1狀態(tài)分別代表上限、下限、正偏差、負偏差和超量程報警,將“HEX-ALARM”與“HEX1F”按位相與,其結果賦值給“DD-ALARM”。在智能表的正常狀態(tài),“DD-ALARM”的值均為0;在報警狀態(tài)下,其值必不為零。將“DD-ALARM”是否為零的狀態(tài)賦值給“DALARM”,以顯示對應智能表的報警狀態(tài)。按照這種思路,稍稍修改程序,就可以在人機界面上集中顯示多臺智能表是否發(fā)生上限、下限、正偏差、負偏差和超量程報警,從而讓我們更好地了解控制現場(chǎng)的情況。
4、智能表讀/寫(xiě)子程序的設計流程
由于僅僅要讀測量值/寫(xiě)給定值,按AIBUS通訊協(xié)議的要求,PLC對儀表的參數代號00H(給定值)進(jìn)行加法操作就可以。因此智能表讀/寫(xiě)子程序的設計流程如下:
1、地址循環(huán)變量P+80->P1; //P1為PLC的數據寄存器
2、P1*H100->P2;//P2為PLC的數據寄存器
3、P1+P2->PP; //PP為智能表在A(yíng)IBUS中的協(xié)議地址,定義在發(fā)送幀中第1字
4、M-write條件成立時(shí):
(1)傳送HEX43到發(fā)送幀的第2字;//HEX43為寫(xiě)智能表標志
(2)傳送“DWRITE”到發(fā)送幀的第3字;
(3)“DWRITE”+HEX43+地址循環(huán)變量P,其結果傳送到發(fā)送幀的第4字;//進(jìn)行寫(xiě)字節校驗
5、M-write條件不成立時(shí):
(1)傳送HEX52到發(fā)送幀的第2字;//HEX52為讀智能表標志
(2)傳送HEX00到發(fā)送幀的第3字;
(3)HEX43+地址循環(huán)變量P,其結果傳送到發(fā)送幀的第4字;//進(jìn)行讀字節校驗
經(jīng)驗總結及程序效果
在對程序調試過(guò)程中,應利用PLC的串口監測工具對與智能表的通訊情況進(jìn)行監控,必要時(shí)延長(cháng)讀/寫(xiě)幀的發(fā)送時(shí)鐘周期,觀(guān)察每次讀/寫(xiě)幀的字節數、讀/寫(xiě)字節、報警及校驗字節是否符合AIBUS協(xié)議的要求。
當在人機界面上修改某臺智能表的給定值時(shí),智能表的刷新速度很快,而在集中顯示的人機界面上就有一定時(shí)間延遲。分析:“寫(xiě)給定值” 操作在100ms內即可返回10個(gè)字節,但其中第2字代表的給定值(16進(jìn)制格式)實(shí)際為上一次的賦值,需要對這臺智能表再進(jìn)行一次讀操作時(shí)才向PLC返回方才寫(xiě)入的給定值。由于程序是按照“寫(xiě)給定值”優(yōu)先的原則設計,當對智能表的寫(xiě)設定值操作結束后,智能表按剛才“寫(xiě)給定值”操作的協(xié)議地址繼續以100ms時(shí)間間隔進(jìn)行“讀測量值”操作,其輪詢(xún)仍按AIBUS協(xié)議地址1—>14的次序,則在人機界面上“寫(xiě)給定值”操作后,刷新顯示的延遲時(shí)間=(100ms+PLC程序循環(huán)時(shí)間)×14+(智能表-)PLC-)人機界面的信號傳輸時(shí)間),實(shí)測顯示延遲時(shí)間zui大不超過(guò)3秒。為改善這種顯示延遲情況,可以在本文上述第二段中插入1行程序,將新“給定值DATA1”直接傳送到對應智能表的人機界面顯示值“DATAX”(X為偶數,且0
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