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AIBUS現場通訊總線的PLC工控設計方案

時間：2007-05-10 10:15:00來源：pengbo

導語：?在大規模應用的場合下，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是一個較好的控制方案

摘要：在大規模應用的場合下，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）無疑是一個較好的控制方案。引言：廈門宇電公司生產的AI系列儀表具有良好的通訊功能，可以構成以AIBUS通訊協議為基礎的現場總線。廠方提供的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）無疑是一個較好的控制方案，本文試圖從程序設計方面探討AI儀表與常見的工業PLC控制系統的結合使用，這種多種通訊協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，用戶程序容量7k步。它具備RS232和RS485兩個通訊接口。一般場合應用，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；復雜場合應用時，RS232可通過兼容EIA/TIA的標準串行接口RS232〈=〉485轉換器連接多臺AI-518智能表，RS485用來接兼容相同RS485協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價比良好的優點，能夠以最少的硬件投資取得最好的控制特性，當然這是與宇電表具備人工智能調節、通訊傳輸可靠的優點分不開的。 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AIBUS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AIBUS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”進行寫條件輪詢；//X為偶數，且02、智能表的“給定值DATAX”寫條件編程方法指定1號表的舊給定值保存在“DOLD1”中，當要在人機界面上進行1號表的寫“給定值DATA1”操作時，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，同時將1號表的地址寫指針P賦為1，并將“給定值DATA1”傳送到14臺表的公共寫入值“DWRITE”中；對應地址參數不同的智能表應以此類推。 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，“DD-ALARM”的值均為0；在報警狀態下，其值必不為零。將“DD-ALARM”是否為零的狀態賦值給“DALARM”，以顯示對應智能表的報警狀態。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的情況。 4、智能表讀/寫子程序的設計流程 由于僅僅要讀測量值/寫給定值，按AIBUS通訊協議的要求，PLC對儀表的參數代號00H（給定值）進行加法操作就可以。因此智能表讀/寫子程序的設計流程如下： 1、地址循環變量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AIBUS中的協議地址，定義在發送幀中第1字 4、M-write條件成立時：（1）傳送HEX43到發送幀的第2字；//HEX43為寫智能表標志（2）傳送“DWRITE”到發送幀的第3字；（3）“DWRITE”+HEX43+地址循環變量P，其結果傳送到發送幀的第4字；//進行寫字節校驗 5、M-write條件不成立時：（1）傳送HEX52到發送幀的第2字；//HEX52為讀智能表標志（2）傳送HEX00到發送幀的第3字；（3）HEX43+地址循環變量P，其結果傳送到發送幀的第4字；//進行讀字節校驗 經驗總結及程序效果 在對程序調試過程中，應利用PLC的串口監測工具對與智能表的通訊情況進行監控，必要時延長讀/寫幀的發送時鐘周期，觀察每次讀/寫幀的字節數、讀/寫字節、報警及校驗字節是否符合AIBUS協議的要求。當在人機界面上修改某臺智能表的給定值時，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間延遲。分析：“寫給定值” 操作在100ms內即可返回10個字節，但其中第2字代表的給定值（16進制格式）實際為上一次的賦值，需要對這臺智能表再進行一次讀操作時才向PLC返回方才寫入的給定值。由于程序是按照“寫給定值”優先的原則設計，當對智能表的寫設定值操作結束后，智能表按剛才“寫給定值”操作的協議地址繼續以100ms時間間隔進行“讀測量值”操作，其輪詢仍按AIBUS協議地址1—〉14的次序，則在人機界面上“寫給定值”操作后，刷新顯示的延遲時間=（100ms+PLC程序循環時間）×14+（智能表-）PLC-）人機界面的信號傳輸時間），實測顯示延遲時間最大不超過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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