摘 要：供電系統(tǒng)是工廠的重要組成部分，對其可能發(fā)生的故障及生產(chǎn)故障進行及時的監(jiān)控和報警是生產(chǎn)運作順利進行的有力保障。本文介紹了歐姆龍PLC和PC上位機在石油化工廠的電路監(jiān)控系統(tǒng)中的應用，詳細介紹了該系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計，以及通訊連接。 關(guān)鍵詞：PLC、PC上位機、串口通信 Abstract：This paper setting out from an actual problem introduces a circuit-alarm monitoring system of petrochemical factory based on PLC and PC. It introduces the system’s design of hardware, software and the connection of network in detail. KEYWORDS：PLC、PC、Serial communication 一、引言 　　在復雜的電網(wǎng)供電系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的故障報警一般采用報警烽鳴器、故障指示燈等硬件方式報警。這種方式存在很多缺點，例如如果電網(wǎng)分布分散，則故障報警點也分散，需要安排一定人力巡邏檢查，造成人力資源浪費，且報警、維修不及時;故障報警點太多則需要大量報警器，且造成線路復雜化;硬件報警得到的故障信息太少等等。隨著計算機和自動化技術(shù)在工廠中的大量應用，可以將故障信息通過PLC進行初步監(jiān)控，然后再由PLC上傳到計算機中，由計算機處理故障信息，進行報警、記錄、顯示故障信息。具有可進行集中監(jiān)控，節(jié)省人力，故障信息直觀、豐富，便于分析等優(yōu)點。 二、系統(tǒng)介紹 　　系統(tǒng)由PLC檢測48個故障繼電器的狀態(tài)變化，上位機PC定時查詢并讀取PLC內(nèi)部4個通道61位的狀態(tài)信息（包括48個輸入點和13個歸類輸出點），進行分析并用數(shù)據(jù)庫加以管理和記錄。程序采用VisualBasic6.0開發(fā)，數(shù)據(jù)庫采用Microsoft的Access2003。 　　每個故障點按照對應的位置標識于車間電路分布圖上，如圖1所示。程序運行進入監(jiān)控狀態(tài)以后，PC將檢測與PLC的通信連接。如果通訊連接正常，程序?qū)z測現(xiàn)場信號變化。如果信號由正常變?yōu)閳缶?，對應指示燈及總狀態(tài)指示燈將閃爍并聲音報警，右上方顯示故障信息，運行狀態(tài)信息及故障信息將存入數(shù)據(jù)庫。單擊閃爍指示燈，將停止閃爍，并顯示當前狀態(tài)，報警為紅色，正常為淺黃色;如果信號由報警變正常，對應指示燈停止閃爍，運行狀態(tài)信息及故障修復信息將存入數(shù)據(jù)庫。當前狀態(tài)由紅色變?yōu)闇\黃色。如果要查看各個節(jié)點信息，則單擊指示燈，右上方圖框會顯示該節(jié)點的位號，對應PLC位以及該報警點名稱和觸點狀態(tài)。右上方文本框顯示當前系統(tǒng)總運行狀態(tài)，有相應的指示燈標示，分為“正?！?和“報警”兩種狀態(tài)，紅色為報警綠色為正常。 [align=center] 圖1 報警監(jiān)控畫面（正常狀態(tài)）[/align] 　　報警時畫面如圖2所示。 [align=center] 圖2 報警監(jiān)控畫面（報警狀態(tài)）[/align] 三、監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成 　　1.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 　　系統(tǒng)配置如圖3所示。本系統(tǒng)主要由上位機PC和下位機PLC組成，監(jiān)控48個故障點并將其分為13大類，然后將故障信息顯示在計算機屏幕上。PLC使用的是歐姆龍的C200H，采用3個輸入模塊，一個輸出模塊，一個通訊模塊。將故障繼電器兩端引出作為PLC的干接點，通過輸入模塊將故障信息轉(zhuǎn)化為開關(guān)量輸入PLC，并由PLC對故障進行分類，然后PLC通過RS232-422轉(zhuǎn)換器和RS232C串口與上位機通信，由上位機讀取并處理故障信息進行監(jiān)控報警。 [align=center] 圖 3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[/align] 　　2.軟件設(shè)計 　　本系統(tǒng)PLC的編程使用CX-ProgrammerV3.1編寫，實現(xiàn)PLC對故障繼電器的初步監(jiān)控;上位機監(jiān)控使用VisualBasic6.0編寫主監(jiān)控程序，實現(xiàn)故障實時監(jiān)控報警、顯示、記錄、故障點信息查詢修改以及運行狀態(tài)查詢等功能。 　?。?）PLC程序：該程序包括三個輸入模塊和一個輸出模塊，用于對48個故障信息的采集和分類，并對PLC后備電池狀態(tài)監(jiān)控。 　　將故障信息轉(zhuǎn)存到20通道： 　　將故障分類： 　　PLC后備電池狀態(tài)轉(zhuǎn)存至23通道： 　?。?）上位機程序：主要負責與PLC進行串口通信，讀取PLC內(nèi)部通道狀態(tài)加以分析，在主界面上實現(xiàn)故障報警、顯示、故障點信息查詢、故障信息記錄查詢以及節(jié)點信息修改查詢等功能。 　　上位機PC與PLC通訊時，按應答方式進行，由上位計算機發(fā)給PLC一組ASCⅡ碼字符數(shù)據(jù)，這一數(shù)據(jù)稱為命令塊。PLC收到命令塊后經(jīng)分析認為命令正常，則按照命令進行操作，將操作結(jié)果返回給上位計算機，PLC返回給上位計算機的這一組數(shù)據(jù)稱為響應塊。若PLC收到命令后經(jīng)分析確認命令不正常，則返回給上位計算機錯誤命令響應塊。上位計算機和PLC通訊時，PLC是被動的，必須由上位計算機給PLC發(fā)出命令塊，PLC作出響應發(fā)還給上位計算機響應塊。 　　本程序采用多重通訊方式，多重通訊時首幀以單元號（即HOST LINK的機號）開始，然后為報頭、報文、校驗碼、結(jié)束符（只有一幀時）或分隔符（多幀時）。中間幀以報文開始，然后為校驗碼、分隔符，中間幀報文每幀最多125個字符。尾幀以報文開始，然后為校驗碼、結(jié)束符，尾幀報文最多124個字符。 　　校驗碼FCS（Frame Check Sequence）是8位（bit）二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成的2位字符。這8位二進制數(shù)是一幀中校驗碼前的所有字符的ASCⅡ碼按位異或的結(jié)果。轉(zhuǎn)換成字符時按照2位十六進制數(shù)字轉(zhuǎn)換成對應的數(shù)字字符。 　　PLC收到上位計算機發(fā)出的命令塊后，經(jīng)分析操作返回給上位計算機響應塊，在響應塊中含有響應碼。如果PLC正常完成上位計算機的命令，則響應碼為00，否則，響應碼中含有出錯信息。 　　上位機PC與PLC的串口通信部分： 　　Timer2的值設(shè)為2000，即每隔2s上位機PC向PLC發(fā)送一次讀取命令，讀取信息。 　　Private Sub Timer2_Timer（） 　　Dim a（10） As String 　　a（0） = "@00RR00200004" ’單元號和報頭報文 　　a（1） = FCS（a（0）） ’命令格式中的校驗位 　　a（2） = a（0） + a（1） + "＊" + Chr$（13） ’命令碼 　　MSComm1.Output = a（2） ’向PLC發(fā)送命令 　　a（3） = MSComm1.Input 　　a（4） = Mid$（a（3）, 6, 2） ’響應碼 　　Call Message（a（4）） ’調(diào)用響應碼的錯誤信息 　　If errortime > 3 Then 　　Timer2.Enabled = False 　　intr = MsgBox（“通訊錯誤，是否退出檢查連接?”, vbYesNoCancel + vbExclamation, “通訊連接中”） 　　If intr = vbYes Then 　　。。。。。。。。。 　　Else 　　。。。。。。。。。 　　End If 　　End If 　　’如果通訊連接正常則讀取數(shù)據(jù)： 　　a（6） = Mid$（a（3）, 24, 2） ’響應塊中的校驗碼 　　a（7） = Mid$（a（3）, 1, 23） 　　a（8） = FCS（a（7）） ’計算校驗碼 　　If a（8） = a（6） Then ’比較校驗碼是否相同 　　a（9） = Mid$（a（3）, 8, 16） 　　a（10） = Hex2Bin$（a（9）） 　　z = a（10） ’得到PLC內(nèi)部通道數(shù)據(jù) 　　Else 　　MsgBox （“校驗碼不正確”） 　　。。。。。。。 　　End If 　　校驗碼計算函數(shù)： 　　Function FCS（ByVal inputstr As String） As String 　　Dim slen, n, xorresult As Integer 　　Dim tempfcs As String 　　slen = Len（inputstr） 　　xorresult = 0 　　For n = 1 To slen 　　xorresult = xorresult Xor Asc（Mid$（inputstr, n, 1）） 　　Next n 　　tempfcs = Hex$（xorresult） 　　If Len（tempfcs） = 1 Then 　　tempfcs = "0" + tempfcs 　　End If 　　FCS = tempfcs 　　End Function 　　將響應碼中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)據(jù)： 　　Function Hex2Bin$（HexValue$） 　　Const BinTbl = "0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111" 　　Dim X, Work$ 　　Work$ = "" 　　For X = 1 To Len（HexValue$） 　　Work$ = Work$ + Mid$（BinTbl, Val（"&h" + Mid$（HexValue$, X, 1）） ＊ 4 + 1, 4） 　　Next 　　Hex2Bin$ = Work$ 　　End Function 　　監(jiān)控程序功能：故障信息及節(jié)點查詢?nèi)鐖D4;PLC電池故障顯示如圖5;數(shù)據(jù)庫將記錄系統(tǒng)運行狀態(tài)，記錄故障發(fā)生的時間及相關(guān)信息，故障修復的時間及相關(guān)信息并提供查詢功能如圖7;可以查看主界面上位號所對應的PLC位、名稱、觸點狀態(tài)等信息以便于故障分析，如圖8;系統(tǒng)運行總狀態(tài)指示如圖6所示。 [align=center] 圖 6 系統(tǒng)運行狀態(tài)指示 圖 7 數(shù)據(jù)庫查詢 圖 8 位號對應信息查詢[/align] 四、監(jiān)控程序完成的功能 　　1.故障指示：有報警時，對應指示燈及總狀態(tài)指示燈將閃爍并聲音報警，右上方顯示故障信息，單擊閃爍指示燈，將停止閃爍，并顯示當前狀態(tài)，報警為紅色，正常為淺黃色;如果故障修復，則對應指示燈停止閃爍，當前狀態(tài)由紅色變?yōu)闇\黃色。單擊指示燈，則可以查看各個節(jié)點信息，右上方圖框會顯示該節(jié)點的位號，對應PLC位以及該報警點名稱和觸點狀態(tài)。右上方文本框有相應的指示燈顯示當前系統(tǒng)總運行狀態(tài)，紅色為報警綠色為正常。 　　2.歷史記錄：數(shù)據(jù)庫記錄系統(tǒng)運行狀態(tài)，記錄報警的位號、名稱、PLC位、觸點狀態(tài)、以及報警時間等內(nèi)容，當故障解除后同樣記錄解除的位號、名稱、PLC位、觸點狀態(tài)、以及故障解除時間。數(shù)據(jù)庫中有位號名稱對應表，以方便查詢每個點的對應關(guān)系。 　　3.通訊連接：用于重新連接上位機和下位機間的通訊，當單擊工具欄中連接按鈕時，程序檢測通信連接。 　　4.聲音測試：用于測試聲音報警是否正常。若正常，點擊此按鈕時系統(tǒng)發(fā)出報警聲音。 　　5.消音：用于消除系統(tǒng)報警時的聲音，不影響指示燈閃爍報警。 五、結(jié)束語 　　本系統(tǒng)是為齊魯石化氯堿廠生產(chǎn)車間設(shè)計的電路故障報警系統(tǒng)，現(xiàn)已投入運行。在實際應用中提供了真實可靠的生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)，運行情況良好。為企業(yè)減少了人力資源浪費，化工廠生產(chǎn)車間環(huán)境較差，改善了工人的工作環(huán)境降低了工作強度，并實現(xiàn)了集中監(jiān)控。本系統(tǒng)的可擴展性也很好的適應了車間改良的需求，可根據(jù)用戶的要求增加監(jiān)控點并將本車間故障分類輸出到上一級監(jiān)控站，受到了用戶的好評。 參考文獻： 　　1.徐德 孫同景 《可編程序控制器（PLC）應用技術(shù)》 山東科技出版社 2000 　　2.李勇帆 《Visual Basic 6.0程序設(shè)計與應用》 人民郵電出版社 2006 　　3.李長林 《Visual Basic串口通信技術(shù)與典型實例》 清華大學出版社 2006