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廈門阿米控技術(shù)有限公司
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ABB SDCS-PIN-51-COAT
主營:GE/EPRO/本特利/TRICONEX英維思/EMERSON艾默生/HONEYWELL霍尼韋爾/FOXBORO??怂共_/WESTINGHOUSE西屋/SIEMENS西門子/HIMA/施耐德/WOODWARD伍德沃德/SST/PROSOFT/瑞恩/YOKOGAWA橫河/巴赫曼
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引言
在現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)中,PLC以其高可靠性、適應(yīng)工業(yè)過程現(xiàn)場、強(qiáng)大的聯(lián)網(wǎng)功能等特點,被廣泛應(yīng)用??蓪崿F(xiàn)順序控制、PID回路調(diào)節(jié)、高速數(shù)據(jù)采集分析、計算機(jī)上位管理,是實現(xiàn)機(jī)電一體化的重要手段和發(fā)展方向。但PLC無法單獨構(gòu)成完整的控制系統(tǒng),無法進(jìn)行復(fù)雜的運算和顯示各種實時控制圖表和曲線,無良好的用戶界面,不便于監(jiān)控。將個人計算機(jī)(PC)與PLC結(jié)合起來使用,可以使二者優(yōu)勢互補(bǔ),充分利用個人計算機(jī)強(qiáng)大的人機(jī)接口功能、豐富的應(yīng)用軟件和低廉的價格優(yōu)勢,組成高性能價格比的控制系統(tǒng)。
1.系統(tǒng)構(gòu)成
推進(jìn)系統(tǒng)中,PC機(jī)選用工控計算機(jī)。它是整個控制系統(tǒng)的核心,是上位機(jī)。其主要利用良好的圖形用戶界面,顯示從PLC接收的開關(guān)量和控制手柄的位置,進(jìn)行一些較復(fù)雜的數(shù)據(jù)運算,并且向PLC發(fā)出控制指令。
PLC是該系統(tǒng)的下位機(jī),負(fù)責(zé)現(xiàn)場高速數(shù)據(jù)采集(控制手柄的位置),實現(xiàn)邏輯、定時、計數(shù)、PID調(diào)節(jié)等功能,通過串行通訊口向PC機(jī)傳送PLC工作狀態(tài)及有關(guān)數(shù)據(jù),同時從PC機(jī)接受指令,向蜂鳴器、指示燈、滑油泵、控制手柄的位置等發(fā)出命令,實現(xiàn)PC機(jī)對控制系統(tǒng)的管理,提高了PLC的控制能力和控制范圍,使整個系統(tǒng)成為集散控制系統(tǒng)。
2.通訊協(xié)議
計算機(jī)與PLC之間的通信是建立在以RS232標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的異步雙向通信上的,F(xiàn)X系列PLC有其特定的通信格式,整個通信系統(tǒng)采用上位機(jī)主動的通信方式,PLC內(nèi)部不需要編寫專門的通信程序,只要把數(shù)據(jù)存放在相應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器中即可,每個數(shù)據(jù)寄存器都有相應(yīng)的物理通信地址,通信時計算機(jī)直接對物理通信地址進(jìn)行操作。通信過程中,傳輸字符和命令字以ASCⅡ碼為準(zhǔn),常用的字符及其ASCⅡ碼對應(yīng)關(guān)系。
計算機(jī)與PLC進(jìn)行通訊時,計算機(jī)與PLC之間是以幀為單位進(jìn)行信息交換的,其中控制字符ENQ、ACK、NAK,可以構(gòu)成單字符幀發(fā)送和接受,其余的信息幀發(fā)送和接受時都是由字符STX、命令字、數(shù)據(jù)、字符ETX以及和校驗5部分組成。
校驗和在信息幀的尾部用來判斷傳輸?shù)恼_與否,和校驗碼的計算方法是將命令碼到ETX之間的所有字符的ASCⅡ碼(十六進(jìn)制數(shù))相加,取所得和的低2位數(shù),在后面的通信程序設(shè)計里面還會提到。進(jìn)行差錯檢驗的方法很多,常用的有奇偶校驗碼,水平垂直冗余校驗LRC,目前廣泛使用的是CRC校驗碼,它能查處99%以上18位或更長的突出錯誤,而在計算機(jī)與PLC點對點的短距離通訊時,出錯的幾率較小,因而采用校驗和法,基本能滿足要求。
3.多線程技術(shù)及在VC++串口通信程序中的實現(xiàn)
在Windows的一個進(jìn)程內(nèi),包含一個或多個線程,每個線程共享所有的進(jìn)程資源,包括打開的文件、信號標(biāo)識及動態(tài)分配的內(nèi)存等等。
一個進(jìn)程內(nèi)的所有線程使用同一個32位地址空間,而這些線程的執(zhí)行由系統(tǒng)調(diào)度程序控制,調(diào)度程序決定哪個線程可執(zhí)行和什么時候執(zhí)行線程。線程有優(yōu)先級別,優(yōu)先權(quán)較低的線程必須等到優(yōu)先權(quán)較高的線程執(zhí)行完任務(wù)后再執(zhí)行。在多處理器的機(jī)器上,調(diào)度程序可以把多個線程放到不同的處理器上運行,這樣可以使處理器的任務(wù)平衡,也提高系統(tǒng)的運行效率。
Windows內(nèi)部的搶先調(diào)度程序在活動的線程之間分配CPU時間,Windows區(qū)分兩種不同類型的線程,一種是用戶界面線程(UserInterfaceThread),它包含消息循環(huán)或消息泵,用于處理接收到的消息;另一種是工作線程(WorkThread)它沒有消息循環(huán),用于執(zhí)行后臺任務(wù)、監(jiān)視串口事件的線程即為工作線程。
本系統(tǒng)采用MFC編程方法,MFC是把串口作為文件設(shè)備來處理的,它用CreateFile()打開串口,并獲得一個串口句柄,用SetCommState()進(jìn)行端口配置,包括緩沖區(qū)設(shè)置,超時設(shè)置和數(shù)據(jù)格式等。然后調(diào)用函數(shù)ReadFile()和WriteFile()進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫,用WaitForSingleObject()監(jiān)視通信事件。在用ReadFile()和WriteFile()讀寫串口時,一般采用重疊方式。因為同步I/O方式是當(dāng)程序執(zhí)行完畢才返回,這樣會阻塞其他線程,降低程序執(zhí)行效率。而重疊方式能使調(diào)用的函數(shù)立即返回,I/O操作在后臺進(jìn)行,這樣線程就可以處理其他事務(wù),同時也實現(xiàn)了線程在同一串口句柄上實現(xiàn)讀寫操作。
使用重疊I/O方式時,線程要創(chuàng)建OVERLAPPED結(jié)構(gòu)供讀寫函數(shù)使用,該結(jié)構(gòu)重要的成員是hEvent事件句柄。它將作為線程的同步對象使用,讀寫函數(shù)完成時hEvent處于有信號狀態(tài),表示可進(jìn)行讀寫操作;讀寫函數(shù)未完成時,hEvent被置為無信號。
利用Windows的多線程技術(shù),在輔助線程中監(jiān)視串口,有數(shù)據(jù)到達(dá)時依靠事件驅(qū)動,讀入數(shù)據(jù)并向主線程報告;并且,依靠重疊讀寫操作,讓串口讀寫操作在后臺運行。
4.上位計算機(jī)通信程序設(shè)計
以讀取PLC輸出線圈Y0為首的2個字節(jié)的數(shù)據(jù)為例,編寫一個通信程序。查PLC軟元件地址表可知,輸出線圈Y0的首地址為00A0H,2個字節(jié)的數(shù)據(jù)即為Y0-Y7和Y10-Y17,根據(jù)返回的數(shù)據(jù),就可以知道PLC此時的狀態(tài),以實現(xiàn)對PLC的監(jiān)控。在每一次讀操作之前,先要進(jìn)行握手聯(lián)絡(luò)。對PLC發(fā)請求訊號ENQ,然后讀PLC的響應(yīng)訊號。如果讀到的響應(yīng)訊號為ACK,則表示PLC已準(zhǔn)備就緒,等待接收通訊數(shù)據(jù)。
優(yōu)勢產(chǎn)品:
l Invensys Foxboro(??怂共_):I/A Series系統(tǒng),F(xiàn)BM(現(xiàn)場輸入/輸出模塊)順序控制、梯形邏輯控制、事故追憶處理、數(shù)模轉(zhuǎn)換、輸入/輸出信號處理、數(shù)據(jù)通信及處理等。
l Invensys Triconex: 冗余容錯控制系統(tǒng)、基于三重模件冗余(TMR)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代化的容錯控制器。
l Bently Nevada(本特利):3500/3300系統(tǒng)
l Westinghouse(西屋): OVATION系統(tǒng)、WDPF系統(tǒng)、WEStation系統(tǒng)備件。
l Schneider Modicon(施耐德*康):Quantum 140系列處理器、控制卡、電源模塊等。
l Siemens(西門子):Siemens MOORE, Siemens Simatic C1,Siemens數(shù)控系統(tǒng)等。
l Motorola(摩托羅拉):MVME 162、MVME 167、MVME1772、MVME177等系列。
l XYCOM:I/O 、VME板和處理器等。
l GE FANUC(GE發(fā)那科):模塊、卡件、驅(qū)動器等各類備件。
l Yaskawa(安川):伺服控制器、伺服馬達(dá)、伺服驅(qū)動器。
l Bosch Rexroth(博世力士樂):Indramat,I/O模塊,PLC控制器,驅(qū)動模塊等。
l Woodward(伍德沃德):SPC閥位控制器、PEAK150數(shù)字控制器。
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