關(guān)于監控計算機與PLC數據通信的研究的論文
【摘要】
通過(guò)對監控計算機與PLC數據通信系統的研究，對PCL的概念進(jìn)行簡(jiǎn)述，如何的融入監控計算機，對裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)的監控，以汽車(chē)行車(chē)的電氣控制系統為例，對相關(guān)的技術(shù)進(jìn)行分析整理，通過(guò)簡(jiǎn)潔精美的操作界面進(jìn)行操作。對使用PLC數據通信系統的設備進(jìn)行實(shí)時(shí)的監控。
【關(guān)鍵詞】監控計算機；PLC數據通信；微處理器
前言
隨著(zhù)經(jīng)濟的不斷發(fā)展，計算機的控制技術(shù)在現代化的企業(yè)中功不可沒(méi)，通過(guò)監控計算機與PLC的數據通信技術(shù)進(jìn)行有機的結合。對于PLC與網(wǎng)絡(luò )的工作原理進(jìn)行分析，重點(diǎn)講個(gè)人的計算機開(kāi)發(fā)成了PLC的以及網(wǎng)絡(luò )的超級終端，對于實(shí)現現階段的PLC對系統的數據操作和管理的技術(shù)。根據PLC的基本理論進(jìn)行構建工業(yè)地控制系統對PLC的實(shí)時(shí)掌握的要點(diǎn)，通過(guò)控制的過(guò)程和方式，對整個(gè)PLC的網(wǎng)絡(luò )結構進(jìn)行相關(guān)的配置。通過(guò)介紹個(gè)人計算機與PLC的連網(wǎng)通信的必要條件和個(gè)人計算機中的異步通信的適配器、運用高級的語(yǔ)言編寫(xiě)個(gè)人計算機的PLC通信的接口程序的原理。
1PLC控制系統的概述
PLC控制系統簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是以一個(gè)微處理器為核心，利用微機技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)為一體，中文名稱(chēng)為可編程控制器的通用工業(yè)控制裝置。PLC有著(zhù)功能性強、適應能力強、可靠性高、結構模塊化等特點(diǎn)，在現階段的工業(yè)控制中有著(zhù)十分廣泛的使用。通過(guò)計算機將PLC連入控制網(wǎng)絡(luò )，能夠產(chǎn)生十分有效地數據處理效果和規范的管理，還能夠為使用者提供十分精美且簡(jiǎn)便的操作界面，還能夠通過(guò)這種方式對系統的參數進(jìn)行修改以及控制，控制圖表中進(jìn)行相對應的顯示，通過(guò)PLC技術(shù)的使用，能夠使工作人員能夠了解現場(chǎng)的實(shí)時(shí)情況。通過(guò)對上位機的通信與PLC的功能相結合，可以達到什么樣的效果？
2PLC通信及網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的概述
2.1PLC通信網(wǎng)絡(luò )的概念
2.1.1通信的概念計算機和PLC都屬于數字設備的一種，通過(guò)交換0、1的數字信號。數據信息指的是符合規定的編碼、位長(cháng)、格式的數字信號。而數據通信指的是通過(guò)適當的傳輸的路徑對一臺機器的數據信息傳送到另一臺機器上。機器的范圍可以是計算機或者是PCL，也可以是其他帶有通信功能的設備。通信的方式按照不同數字代表的不同的數字信號，通過(guò)順序的調換排列的方式不同，也可分為并行和串行兩種通信方式。一般來(lái)說(shuō)，要求較高的通信方式都采用并行，并行通訊具有傳輸的速度快、用時(shí)較短的特點(diǎn)，因為并行的傳輸線(xiàn)的成本較高，所以用數據傳輸的方式能夠達到十分快捷的效果。而普通的通信使用串聯(lián)的傳輸方式就能夠滿(mǎn)足通信的需求了。點(diǎn)對點(diǎn)的通信方式一般情況下都會(huì )有固定的時(shí)間或者是傳輸方向，通過(guò)各種通信方式進(jìn)行工作。其中單工通信指的是對某一個(gè)方向的數據接收發(fā)送，比如：我們身邊的廣播、遙控和尋呼機都屬于單工通信。半雙工的通信方式可以使兩個(gè)方向的通信不同時(shí)的進(jìn)行傳輸，比如：對講機、發(fā)報機等使用的都是半雙工的通信方式。全雙工的通信方式就可以使兩個(gè)方向進(jìn)行雙線(xiàn)的同時(shí)的傳輸。最常見(jiàn)的就是我們身邊的電話(huà)和手機。將通信方式按照不同的網(wǎng)絡(luò )形式可以分為，在兩個(gè)終端直通交換和分支，在直通的終端是專(zhuān)用終端，其他兩種通信方式都屬于網(wǎng)絡(luò )通信的范圍內。在串行的通信中，使用者可以根據同步方式的不同要求，將通信方式分類(lèi)為同步或者異步，通過(guò)字符進(jìn)行傳輸的串行的異步通信，通過(guò)對信息發(fā)送的起始標志和同步標志進(jìn)行通信的完成。當發(fā)送方和接收方的頻率出現偏差的時(shí)候，也不會(huì )對通信造成錯位的影響，在下一個(gè)字符進(jìn)行傳輸時(shí)，就可以形成同步。異步通信指的是每一個(gè)數據的前后標注位置，傳輸的過(guò)程中會(huì )出現一少部分空檔，傳輸的效率沒(méi)有相應的保證，傳輸的效率低。同步通信指的是將每一個(gè)數據都能夠按照一定的順序進(jìn)行連接，以某一個(gè)數據塊為單位，對其中的每一個(gè)數據塊進(jìn)行一到兩個(gè)同步的字符，傳輸結束前進(jìn)行校驗字符的工作。其優(yōu)點(diǎn)是能夠提高一定的傳送速度，但是對時(shí)鐘的信號和數據的發(fā)送端與接收端能夠嚴格的進(jìn)行同步，且對時(shí)鐘的信號也嚴格的要求一致。使用了這類(lèi)方式的傳輸硬件設備比較繁瑣，能夠將信息限制成為不同的速度。
2.1.2串行通信的接口標準
�。�1）RS232CRS232C指的是在1969年美國的電子工業(yè)協(xié)會(huì )提出的串行的通信接口標準，在現階段的計算機和可編程的控制器中得到了廣泛的使用。PLC數據通信與計算機之間也需要RS232C的標準接口實(shí)現的，具有十分強大的抗干擾能力。對單端的驅動(dòng)和接受的電路，產(chǎn)生的最大距離大致為15m左右，插件的標準基本為9/25針，PCL數據通信一般使用九針的連接器就足夠了。
�。�2）RS422/RS485對于RS232來(lái)說(shuō)，RS422和RS485采用的是差分傳輸的方式對數據信號進(jìn)行傳輸，也可以叫平衡傳輸，可以達到最大為1.219KM的傳輸距離，也能夠達到10MB/S。并且允許在一個(gè)相同的傳輸線(xiàn)上進(jìn)行連接多個(gè)接受的節點(diǎn)。
2.2PLC局域網(wǎng)基礎
網(wǎng)絡(luò )結構：PLC數據通信網(wǎng)絡(luò )經(jīng)過(guò)了長(cháng)時(shí)間的發(fā)展，可以實(shí)現ISO模型所需要的大部分功能。計算機的網(wǎng)絡(luò )按照分布的距離可以分成廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)三種。PLC控制可以歸于局域網(wǎng)的范圍內，PLC自身對工業(yè)的工作要求就比較特殊，通信數據要有極速響應的能力，對信息的傳輸具有一定的可靠性，能夠在工廠(chǎng)惡劣的環(huán)境下工作。網(wǎng)絡(luò )結構也叫拓撲結構，網(wǎng)絡(luò )主要是由物理節點(diǎn)組成的，經(jīng)常使用的網(wǎng)絡(luò )結構種類(lèi)為，聯(lián)網(wǎng)結構和鏈接結構。聯(lián)網(wǎng)機構指的是通過(guò)多個(gè)節點(diǎn)的連接，利用星形、總線(xiàn)形或是環(huán)形形式的方式進(jìn)行連接。相對來(lái)說(shuō)，連接結構就沒(méi)有那么復雜，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是將通信的接口與介質(zhì)找出，將兩個(gè)節點(diǎn)進(jìn)行連接。而正是因為這樣的原因，當兩個(gè)PLC之間相連接或者一個(gè)PLC與計算機相連接時(shí)，稱(chēng)作鏈接，不是聯(lián)網(wǎng)。一般情況下，工廠(chǎng)所使用的自動(dòng)化系統，其結構基本是一層一層之間進(jìn)行的相互協(xié)作。但是每一層之間的要求不同，就無(wú)法成為單一的網(wǎng)絡(luò )結構，為了維持正常的工作，一般都會(huì )選擇多級通信進(jìn)行工作，組成了復合型的網(wǎng)絡(luò )結構，通過(guò)對不同級別的子網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行不同通信協(xié)議的配置，才能夠滿(mǎn)足各個(gè)層次對通信不同的需求。
2.3網(wǎng)絡(luò )通信協(xié)議
PLC網(wǎng)絡(luò )與計算機的性質(zhì)相仿，都是有各種數字設備之間與終端的設備，都屬于一種復合型的系統，其中包含了多個(gè)節點(diǎn)。在這個(gè)復合系統中，由于幾個(gè)節點(diǎn)之間所針對的設備都有所不同，其形式，方式都有很大的差異。而針對對不同型號、不同系列系列的計算機，PLC數據通信的通信方式也會(huì )產(chǎn)生一定的不同，要根據通信軟件的基本要求對軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)。在網(wǎng)絡(luò )系統中，通過(guò)自動(dòng)地進(jìn)行通信從而確保雙方數據通信正常的操作，還可以對通信之間出現了什么問(wèn)題進(jìn)行反映，制定相關(guān)的方案，我們稱(chēng)之為網(wǎng)絡(luò )通信協(xié)議，也可以叫做網(wǎng)絡(luò )通信規程。按照功能分類(lèi)可以分為識別和同步的通信，傳輸正確的保證、檢測和修正的信息傳輸。
3監控計算機和PLC數據通信與行車(chē)控制設備
3.1行車(chē)電氣控制設備
根據不同的要求，可以對電氣控制系統進(jìn)行不同的改進(jìn)，比如汽車(chē)行車(chē)的電氣控制設備，就需要根據加工過(guò)程的比較柔性，預批量生產(chǎn)的需要相結合，從而提高電氣控制設備的使用程度，針對汽車(chē)行車(chē)對電氣控制設備的需要對其進(jìn)行不同的工藝的流程的改進(jìn)。要注意設計設備的結構要與行車(chē)結構相類(lèi)似，二者之間的差距不能過(guò)大，要求做到準確的進(jìn)行定位控制，在形成使用的過(guò)程中，能夠更加快捷的進(jìn)行放置，在控制設備工作的過(guò)程中，能夠控制大車(chē)的移動(dòng)，對吊籃上下、左右、前后的運動(dòng)，以及小車(chē)的移動(dòng)。上極為的數據的發(fā)送范圍：
�。�1）行車(chē)啟停的控制命令。使用者通過(guò)操作面上的正轉、停止、反轉進(jìn)行啟動(dòng)時(shí)，會(huì )引發(fā)CLICK事件指令的出現，通過(guò)對事件單機能夠打開(kāi)事件的通信口，發(fā)送一些比較有意義的字符。PLC數據通信設備對字符進(jìn)行識別處理，按照指令進(jìn)行工作。
�。�2）進(jìn)行實(shí)時(shí)的查詢(xún)。在表單的設計過(guò)程中添加一個(gè)控件TIMER，預定時(shí)間到達，就會(huì )開(kāi)始對預先設定的指令進(jìn)行操作，通過(guò)對已經(jīng)上傳到接收數據的文本框來(lái)顯示實(shí)時(shí)的速度值。
3.2基于PLC技術(shù)的人機界面
當一個(gè)PCL數據通信系統能夠具有人機操作界面，就會(huì )有更加深層次的價(jià)值，能夠在硬件軟件的基礎上方便了人們的使用過(guò)程，更加快捷的進(jìn)行指令下達。人機界面簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是之人通過(guò)這個(gè)界面更加快捷的對系統進(jìn)行操作。人們可以根據人機界面的提示進(jìn)行相關(guān)的操作，達到使用的目的，在整個(gè)通訊數據控制系統中，能夠通過(guò)命令的下達進(jìn)行數據的輸入、相關(guān)信息的查詢(xún)輸入以及對系統進(jìn)行控制，PCL控制系統也是如此，能夠進(jìn)行操作。一般情況下，設計者都會(huì )將操作界面設計的簡(jiǎn)單一些，更加方便人們使用，還要具有一定的引導功能，通過(guò)人機界面能夠實(shí)現對設備的控制和收集需要的參數數據等功能。PLC數據通訊的程序大致可以分為以下的幾個(gè)部分：
�。�1）主程序。指的是在程序中對需要的數據進(jìn)行的接受處理，以及發(fā)送的過(guò)程。
�。�2）初始化子程序。特殊的標志寄存器中存在的SMB30，會(huì )為自由口選擇的一些通信的參數，這類(lèi)子程序主要針對的是SMB87/88/89的控制字符。
�。�3）校驗子程序。根據本文中提到的相關(guān)的知識來(lái)說(shuō)，校驗子程序就是指BCC的校驗碼，對發(fā)送者想要傳動(dòng)的字符進(jìn)行分析再進(jìn)行發(fā)送。同樣的也會(huì )使接收方進(jìn)行相同的方式對字符進(jìn)行修改接受，從而判斷傳來(lái)的指令是否是正確的。
�。�4）讀寫(xiě)數據子程序。讀寫(xiě)子程序和數據子程序指的是在PLC中的數據通過(guò)整理發(fā)送給計算機，再將計算機傳來(lái)的數據寫(xiě)進(jìn)PLC中。這兩個(gè)子程序的進(jìn)入的前提都要求先對RCV進(jìn)行禁止程序，再進(jìn)行相應的數據傳輸的過(guò)程，最后將信息反饋給系統。
�。�5）接受、發(fā)送完成數據的中斷程序。對數據進(jìn)行接受的中斷程序會(huì )將接收到的數據進(jìn)行技術(shù)還原并將數據進(jìn)行保存，最后進(jìn)行校驗，對正確的指令進(jìn)行執行，再通過(guò)程序的啟動(dòng)進(jìn)行接收。而發(fā)送的中斷程序在運行的過(guò)程中先要對標志位進(jìn)行正確的服務(wù)指令，系統使用寄存器將數據進(jìn)行清零，允許RCV程序進(jìn)行啟動(dòng)。要在這一過(guò)程中注意，中斷系統一般情況下會(huì )使用半雙工的方式進(jìn)行通訊工作，所以PLC接收、發(fā)送的程序進(jìn)行之后，要將通信的設置成接收的狀態(tài)。PCL設備的主要部件較多，這就造成了在PCL設備使用的過(guò)程中，PCL的主機會(huì )因為輸入設備和輸出設備的干擾信號造成使用過(guò)程中出現很多的問(wèn)題。
4結語(yǔ)
綜上所述，對于一些自行開(kāi)發(fā)的監控系統還是有一定的局限性。在中型企業(yè)和小型企業(yè)的控制系統中，這種數據通信具有一定的指向性，設備建成使用的成本低，設計技術(shù)的靈活性比較好。隨著(zhù)控制系統的不斷擴大，相關(guān)的參數的數量也會(huì )增加，在操作過(guò)程中控制的參數也會(huì )增加，導致設備沒(méi)有辦法正常的運轉，就需要借助外力來(lái)進(jìn)行控制，能夠在運行的過(guò)程中達到目的，更好更快地運行。監控計算機與PLC數據通信結合的軟件的編程量相對來(lái)說(shuō)比較大，整個(gè)軟件的調試的過(guò)程消耗的時(shí)間比較長(cháng)，軟件自身的安全性也比較差，缺點(diǎn)和問(wèn)題要在不斷的使用和研究中進(jìn)行改正。
參考文獻
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