1 引言
可編程序控制器(plc)是工業(yè)自動(dòng)化基本技術(shù)平臺(tái)，是自動(dòng)控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備。由組態(tài)軟件集成的plc系統(tǒng)組成基本的監(jiān)控系統(tǒng)，因此對(duì)由組態(tài)軟件和plc組成的監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)具有十分重要的意義。
2 系統(tǒng)集成步驟
2.1 收集i/o點(diǎn)參數(shù)
收集所有的i/o點(diǎn)的參數(shù)，并填寫表格，以備在監(jiān)控組態(tài)軟件和plc在組態(tài)時(shí)使用。
plc與電氣回路的接口是通過輸入/輸出部分(i/o)來完成的。輸入模塊將電信號(hào)變換為數(shù)字輸入進(jìn)入plc，輸出模塊則是將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，根據(jù)信號(hào)的不同，i/o模塊可分為數(shù)字量輸入di模塊、模擬量輸入ai模塊、數(shù)字量輸出do模塊和模擬量輸出ao模塊。
di模塊用來接收從按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、壓力繼電器來的開關(guān)量輸入信號(hào)；ai模塊用來接收電位器、測(cè)速發(fā)電機(jī)和各種變送器送來模擬量電流電壓信號(hào)；do模塊用來控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、數(shù)字顯示裝置和報(bào)警裝置等輸出設(shè)備；ao模塊用來控制調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行裝置。
由于plc可采集與控制的信號(hào)類型種類較多，而不同的信號(hào)需要采用不同的模板對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，因此，在對(duì)plc硬件組態(tài)和組態(tài)軟件對(duì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行組態(tài)之前，必須要清楚不同i/o點(diǎn)的信號(hào)類型，而做到這一點(diǎn)最直接的方法就是將這些i/o點(diǎn)的信號(hào)類型填入特制的表格之中，使之一目了然。
下面介紹四種常用的i/o參數(shù)統(tǒng)計(jì)表格，分別參見表1、2、3、4所示。
表1 模擬量輸入信號(hào)參數(shù)表
表2 模擬量輸出信號(hào)參數(shù)表
表3 數(shù)字量輸入信號(hào)參數(shù)表
表4 數(shù)字量輸出信號(hào)參數(shù)表
在表1～4中，可以清楚地顯示各種i/o信號(hào)的類型，模擬量信號(hào)的是量程、測(cè)量范圍、上下限報(bào)警設(shè)定值等信息。
2.2 plc硬件設(shè)備組態(tài)與編制plc控制程序
根據(jù)表1～4對(duì)i/o信號(hào)的歸納，可以選擇信號(hào)相對(duì)應(yīng)的ai模塊、ao模塊、di模塊、do模塊，也就可以對(duì)plc進(jìn)行硬件組態(tài)。這里的硬件“組態(tài)”指的是在站窗口中對(duì)plc機(jī)架、模塊、分布式i/o機(jī)架、以及接口子模塊等進(jìn)行排列。
2.3 建立組態(tài)軟件與plc之間的通訊
在這一步驟中，對(duì)組態(tài)軟件和plc進(jìn)行通訊組態(tài)，如在組態(tài)軟件中選擇支持plc的通訊協(xié)議等。
2.4 確定i/o點(diǎn)在組態(tài)軟件中的變量標(biāo)簽名
在建立組態(tài)軟件與plc之間的通訊之后，需要將plc中每一個(gè)i/o點(diǎn)與組態(tài)軟件的變量標(biāo)簽聯(lián)系起來，以便在組態(tài)軟件中對(duì)plc中i/o點(diǎn)的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。組態(tài)軟件中的變量標(biāo)簽通常有三個(gè)設(shè)置項(xiàng)：變量標(biāo)簽名、標(biāo)簽數(shù)據(jù)類型、標(biāo)簽地址，其中最重要的是標(biāo)簽地址，就是它定義了此變量與plc中某一確定地址(如某一輸入位、輸出位或中間位等)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，組態(tài)軟件通過向i/o設(shè)備發(fā)出i/o標(biāo)簽來請(qǐng)求其對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。
在這一步驟中，將所有已定義的i/o點(diǎn)的變量標(biāo)簽名、標(biāo)簽地址填入表1～4中。i/o變量標(biāo)簽是唯一地確定一個(gè)i/o點(diǎn)的關(guān)鍵字，在大多數(shù)情況下i/o標(biāo)簽是i/o點(diǎn)的地址或位號(hào)名稱，也可以采用便于識(shí)別的字符。
2.5 建立組態(tài)軟件實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與定義數(shù)據(jù)鏈接
在這一步中根據(jù)表格1-4，在組態(tài)軟件中，在組態(tài)軟件中建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，正確組態(tài)各種變量參數(shù)，并定義變量參數(shù)與i/o點(diǎn)的數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)鏈接。
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)數(shù)據(jù)處理中心，是工控組態(tài)軟件的核心。它負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)運(yùn)行與處理、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)處理、報(bào)警處理、數(shù)據(jù)服務(wù)請(qǐng)求處理等。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，各個(gè)部件獨(dú)立地向?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)輸入和輸出數(shù)據(jù)，通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)交換數(shù)據(jù)，形成互相關(guān)聯(lián)的整體。主要運(yùn)用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的功能特點(diǎn)有：
(1) 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集：提供與典型數(shù)據(jù)源的接口，讀寫通訊設(shè)備寄存器的現(xiàn)場(chǎng)值，送到開辟的內(nèi)存緩沖區(qū)。
(2) 預(yù)處理：可以直接在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
(3) 滾動(dòng)存儲(chǔ)：數(shù)字庫(kù)中的容量固定，當(dāng)新的數(shù)據(jù)產(chǎn)生，數(shù)據(jù)庫(kù)中的最老的數(shù)據(jù)將被刪除。
(4) 自動(dòng)更新：當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)改變時(shí)，可以及時(shí)通知客戶端程序，以更新畫面。
(5) 進(jìn)程管理機(jī)制：可將有嚴(yán)格時(shí)間要求的用戶進(jìn)行放在服務(wù)器上，由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一調(diào)度管理。
(6) 動(dòng)態(tài)匯總機(jī)制：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)提供了報(bào)警狀態(tài)、操作事件等信息的動(dòng)態(tài)匯總功能。
以wincc為例，說明plc i/o點(diǎn)與組態(tài)軟件之間的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系，參見附圖所示。
附圖 wincc與plc數(shù)據(jù)交換示意圖
在wincc中，檔案庫(kù)就是我們所說的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，過程變量是每個(gè)i/o點(diǎn)數(shù)據(jù)。
2.6 畫面與報(bào)表開發(fā)
根據(jù)工藝過程繪制、設(shè)計(jì)、組態(tài)每一幅靜態(tài)的監(jiān)控畫面(主要是繪圖)。在組態(tài)軟件在利用圖形編輯器編輯監(jiān)控畫面，并將其中的對(duì)象與相應(yīng)的標(biāo)簽建立動(dòng)態(tài)鏈接。
視用戶需求，制作歷史趨勢(shì)、報(bào)警顯示，以及開關(guān)報(bào)表系統(tǒng)等。
2.7 設(shè)置組態(tài)軟件運(yùn)行環(huán)境
在這一步驟中需要確定組態(tài)軟件運(yùn)行時(shí)顯示畫面的形式、啟動(dòng)畫面、運(yùn)行的控制模塊等，根據(jù)生產(chǎn)要求，有時(shí)還需要加上操作安全權(quán)限設(shè)置。
3 結(jié)束語
對(duì)組態(tài)軟件與plc控制軟件進(jìn)行分段和總體調(diào)試，視調(diào)試情況對(duì)軟件進(jìn)行相應(yīng)修改。將全部?jī)?nèi)容調(diào)試完成以后，對(duì)上位組態(tài)軟件進(jìn)行最后完善(如，加上開機(jī)自動(dòng)打開監(jiān)控畫面，禁止從監(jiān)控畫面退出等)，讓整個(gè)系統(tǒng)投入正式(可試)運(yùn)行。