關(guān)于監(jiān)控計(jì)算機(jī)與PLC數(shù)據(jù)通信的研究的論文

　　【摘要】

　　通過(guò)對(duì)監(jiān)控計(jì)算機(jī)與PLC數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的研究，對(duì)PCL的概念進(jìn)行簡(jiǎn)述，如何的融入監(jiān)控計(jì)算機(jī)，對(duì)裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，以汽車(chē)行車(chē)的電氣控制系統(tǒng)為例，對(duì)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(duì)使用PLC數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。

　　【關(guān)鍵詞】監(jiān)控計(jì)算機(jī)；PLC數(shù)據(jù)通信；微處理器

　　前言

　　隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)的控制技術(shù)在現(xiàn)代化的企業(yè)中功不可沒(méi)，通過(guò)監(jiān)控計(jì)算機(jī)與PLC的數(shù)據(jù)通信技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合。對(duì)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(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)成了PLC的以及網(wǎng)絡(luò)的超級(jí)終端，對(duì)于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)階段的PLC對(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)操作和管理的技術(shù)。根據(jù)PLC的基本理論進(jìn)行構(gòu)建工業(yè)地控制系統(tǒng)對(duì)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(duì)整個(gè)PLC的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)的配置。通過(guò)介紹個(gè)人計(jì)算機(jī)與PLC的連網(wǎng)通信的必要條件和個(gè)人計(jì)算機(jī)中的異步通信的適配器、運(yùn)用高級(jí)的語(yǔ)言編寫(xiě)個(gè)人計(jì)算機(jī)的PLC通信的接口程序的原理。

　　1PLC控制系統(tǒng)的概述

　　PLC控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是以一個(gè)微處理器為核心，利用微機(jī)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有著功能性強(qiáng)、適應(yīng)能力強(qiáng)、可靠性高、結(jié)構(gòu)模塊化等特點(diǎn)，在現(xiàn)階段的工業(yè)控制中有著十分廣泛的使用。通過(guò)計(jì)算機(jī)將PLC連入控制網(wǎng)絡(luò)，能夠產(chǎn)生十分有效地?cái)?shù)據(jù)處理效果和規(guī)范的管理，還能夠?yàn)槭褂谜咛峁┦�分精美且�?jiǎn)便的操作界面，還能夠通過(guò)這種方式對(duì)系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行修改以及控制，控制圖表中進(jìn)行相對(duì)應(yīng)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(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)情況。通過(guò)對(duì)上位機(jī)的通信與PLC的功能相結(jié)合，可以達(dá)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(jì)算機(jī)和PLC都屬于數(shù)字設(shè)備的一種，通過(guò)交換0、1的數(shù)字信號(hào)。數(shù)據(jù)信息指的是符合規(guī)定的編碼、位長(zhǎng)、格式的數(shù)字信號(hào)。而數(shù)據(jù)通信指的是通過(guò)適當(dāng)?shù)膫鬏數(shù)穆窂綄?duì)一臺(tái)機(jī)器的數(shù)據(jù)信息傳送到另一臺(tái)機(jī)器上。機(jī)器的范圍可以是計(jì)算機(jī)或者是PCL，也可以是其他帶有通信功能的設(shè)備。通信的方式按照不同數(shù)字代表的不同的數(shù)字信號(hào)，通過(guò)順序的調(diào)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?shù)乃俣瓤臁⒂脮r(shí)較短的特點(diǎn)，因?yàn)椴⑿械膫鬏斁�的成本較高，所以用數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞侥軌蜻_(dá)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足通信的需求了。點(diǎn)對(duì)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(duì)某一個(gè)方向的數(shù)據(jù)接收發(fā)送，比如：我們身邊的廣播、遙控和尋呼機(jī)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(duì)講機(jī)、發(fā)報(bào)機(jī)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)行雙線的同時(shí)的傳輸。最常見(jiàn)的就是我們身邊的電話和手機(jī)。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(nèi)。在串行的通信中，使用者可以根據(jù)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?shù)拇�行的異步通信，通過(guò)對(duì)信息發(fā)送的起始標(biāo)志和同步標(biāo)志進(jìn)行通信的完成。當(dāng)發(fā)送方和接收方的頻率出現(xiàn)偏差的時(shí)候，也不會(huì)對(duì)通信造成錯(cuò)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(shù)據(jù)的前后標(biāo)注位置，傳輸?shù)倪^(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一少部分空檔，傳輸?shù)男�率沒(méi)有相應(yīng)的保證，傳輸?shù)男�率低。同步通信指的是將每一個(gè)數(shù)據(jù)都能夠按照一定的順序進(jìn)行連接，以某一個(gè)數(shù)據(jù)塊為單位，對(duì)其中的每一個(gè)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行一到兩個(gè)同步的字符，傳輸結(jié)束前進(jìn)行校驗(yàn)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(duì)時(shí)鐘的信號(hào)和數(shù)據(jù)的發(fā)送端與接收端能夠嚴(yán)格的進(jìn)行同步，且對(duì)時(shí)鐘的信號(hào)也嚴(yán)格的要求一致。使用了這類(lèi)方式的傳輸硬件設(shè)備比較繁瑣，能夠?qū)⑿畔⑾拗瞥蔀椴煌�的速度�?/p>

　　2.1.2串行通信的接口標(biāo)準(zhǔn)

　　（1）RS232CRS232C指的是在1969年美國(guó)的電子工業(yè)協(xié)會(huì)提出的串行的通信接口標(biāo)準(zhǔn)，在現(xiàn)階段的計(jì)算機(jī)和可編程的控制器中得到了廣泛的使用。PLC數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)之間也需要RS232C的標(biāo)準(zhǔn)接口實(shí)現(xiàn)的，具有十分強(qiáng)大的抗干擾能力。對(duì)單端的驅(qū)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(biāo)準(zhǔn)基本為9/25針，PCL數(shù)據(jù)通信一般使用九針的連接器就足夠了。

　　（2）RS422/RS485對(duì)于RS232來(lái)說(shuō)，RS422和RS485采用的是差分傳輸?shù)姆绞綄?duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行傳輸，也可以叫平衡傳輸，可以達(dá)到最大為1.219KM的傳輸距離，也能夠達(dá)到10MB/S。并且允許在一個(gè)相同的傳輸線上進(jìn)行連接多個(gè)接受的節(jié)點(diǎn)。

　　2.2PLC局域網(wǎng)基礎(chǔ)

　　網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：PLC數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，可以實(shí)現(xiàn)ISO模型所需要的大部分功能。計(jì)算機(jī)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(nèi)，PLC自身對(duì)工業(yè)的工作要求就比較特殊，通信數(shù)據(jù)要有極速響應(yīng)的能力，對(duì)信息的傳輸具有一定的可靠性，能夠在工廠惡劣的環(huán)境下工作。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也叫拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)主要是由物理節(jié)點(diǎn)組成的，經(jīng)常使用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)種類(lèi)為，聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)和鏈接結(jié)構(gòu)。聯(lián)網(wǎng)機(jī)構(gòu)指的是通過(guò)多個(gè)節(jié)點(diǎn)的連接，利用星形、總線形或是環(huán)形形式的方式進(jìn)行連接。相對(duì)來(lái)說(shuō)，連接結(jié)構(gòu)就沒(méi)有那么復(fù)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(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接。而正是因?yàn)檫@樣的原因，當(dāng)兩個(gè)PLC之間相連接或者一個(gè)PLC與計(jì)算機(jī)相連接時(shí)，稱(chēng)作鏈接，不是聯(lián)網(wǎng)。一般情況下，工廠所使用的自動(dòng)化系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，為了維持正常的工作，一般都會(huì)選擇多級(jí)通信進(jìn)行工作，組成了復(fù)合型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)不同級(jí)別的子網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行不同通信協(xié)議的配置，才能夠滿足各個(gè)層次對(duì)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(jì)算機(jī)的性質(zhì)相仿，都是有各種數(shù)字設(shè)備之間與終端的設(shè)備，都屬于一種復(fù)合型的系統(tǒng)，其中包含了多個(gè)節(jié)點(diǎn)。在這個(gè)復(fù)合系統(tǒng)中，由于幾個(gè)節(jié)點(diǎn)之間所針對(duì)的設(shè)備都有所不同，其形式，方式都有很大的差異。而針對(duì)對(duì)不同型號(hào)、不同系列系列的計(jì)算機(jī)，PLC數(shù)據(jù)通信的通信方式也會(huì)產(chǎn)生一定的不同，要根據(jù)通信軟件的基本要求對(duì)軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)。在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，通過(guò)自動(dòng)地進(jìn)行通信從而確保雙方數(shù)據(jù)通信正常的操作，還可以對(duì)通信之間出現(xiàn)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(guī)程。按照功能分類(lèi)可以分為識(shí)別和同步的通信，傳輸正確的保證、檢測(cè)和修正的信息傳輸。

　　3監(jiān)控計(jì)算機(jī)和PLC數(shù)據(jù)通信與行車(chē)控制設(shè)備

　　3.1行車(chē)電氣控制設(shè)備

　　根據(jù)不同的要求，可以對(duì)電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行不同的改進(jìn)，比如汽車(chē)行車(chē)的電氣控制設(shè)備，就需要根據(jù)加工過(guò)程的比較柔性，預(yù)批量生產(chǎn)的需要相結(jié)合，從而提高電氣控制設(shè)備的使用程度，針對(duì)汽車(chē)行車(chē)對(duì)電氣控制設(shè)備的需要對(duì)其進(jìn)行不同的工藝的流程的改進(jìn)。要注意設(shè)計(jì)設(shè)備的結(jié)構(gòu)要與行車(chē)結(jié)構(gòu)相類(lèi)似，二者之間的差距不能過(guò)大，要求做到準(zhǔn)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(shè)備工作的過(guò)程中，能夠控制大車(chē)的移動(dòng)，對(duì)吊籃上下、左右、前后的運(yùn)動(dòng)，以及小車(chē)的移動(dòng)。上極為的數(shù)據(jù)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(zhuǎn)、停止、反轉(zhuǎn)進(jìn)行啟動(dòng)時(shí)，會(huì)引發(fā)CLICK事件指令的出現(xiàn)，通過(guò)對(duì)事件單機(jī)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(shù)據(jù)通信設(shè)備對(duì)字符進(jìn)行識(shí)別處理，按照指令進(jìn)行工作。

　　（2）進(jìn)行實(shí)時(shí)的查詢。在表單的設(shè)計(jì)過(guò)程中添加一個(gè)控件TIMER，預(yù)定時(shí)間到達(dá)，就會(huì)開(kāi)始對(duì)預(yù)先設(shè)定的指令進(jìn)行操作，通過(guò)對(duì)已經(jīng)上傳到接收數(shù)據(jù)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(jī)界面

　　當(dāng)一個(gè)PCL數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)能夠具有人機(jī)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(chǔ)上方便了人們的使用過(guò)程，更加快捷的進(jìn)行指令下達(dá)。人機(jī)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(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作。人們可以根據(jù)人機(jī)界面的提示進(jìn)行相關(guān)的操作，達(dá)到使用的目的，在整個(gè)通訊數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)中，能夠通過(guò)命令的下達(dá)進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入、相關(guān)信息的查詢輸入以及對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，PCL控制系統(tǒng)也是如此，能夠進(jìn)行操作。一般情況下，設(shè)計(jì)者都會(huì)將操作界面設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單一些，更加方便人們使用，還要具有一定的引導(dǎo)功能，通過(guò)人機(jī)界面能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制和收集需要的參數(shù)數(shù)據(jù)等功能。PLC數(shù)據(jù)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(duì)需要的數(shù)據(jù)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(biāo)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(shù)，這類(lèi)子程序主要針對(duì)的是SMB87/88/89的控制字符。

　　（3）校驗(yàn)子程序。根據(jù)本文中提到的相關(guān)的知識(shí)來(lái)說(shuō)，校驗(yàn)子程序就是指BCC的校驗(yàn)碼，對(duì)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(duì)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(shù)據(jù)子程序。讀寫(xiě)子程序和數(shù)據(jù)子程序指的是在PLC中的數(shù)據(jù)通過(guò)整理發(fā)送給計(jì)算機(jī)，再將計(jì)算機(jī)傳來(lái)的數(shù)據(jù)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(duì)RCV進(jìn)行禁止程序，再進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程，最后將信息反饋給系統(tǒng)。

　　（5）接受、發(fā)送完成數(shù)據(jù)的中斷程序。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行接受的中斷程序會(huì)將接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行技術(shù)還原并將數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，最后進(jìn)行校驗(yàn)，對(duì)正確的指令進(jìn)行執(zhí)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(yùn)行的過(guò)程中先要對(duì)標(biāo)志位進(jìn)行正確的服務(wù)指令，系統(tǒng)使用寄存器將數(shù)據(jù)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(tǒng)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(shè)置成接收的狀態(tài)。PCL設(shè)備的主要部件較多，這就造成了在PCL設(shè)備使用的過(guò)程中，PCL的主機(jī)會(huì)因?yàn)檩斎朐O(shè)備和輸出設(shè)備的干擾信號(hào)造成使用過(guò)程中出現(xiàn)很多的問(wèn)題。

　　4結(jié)語(yǔ)

　　綜上所述，對(duì)于一些自行開(kāi)發(fā)的監(jiān)控系統(tǒng)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(tǒng)中，這種數(shù)據(jù)通信具有一定的指向性，設(shè)備建成使用的成本低，設(shè)計(jì)技術(shù)的靈活性比較好。隨著控制系統(tǒng)的不斷擴(kuò)大，相關(guān)的參數(shù)的數(shù)量也會(huì)增加，在操作過(guò)程中控制的參數(shù)也會(huì)增加，導(dǎo)致設(shè)備沒(méi)有辦法正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，就需要借助外力來(lái)進(jìn)行控制，能夠在運(yùn)行的過(guò)程中達(dá)到目的，更好更快地運(yùn)行。監(jiān)控計(jì)算機(jī)與PLC數(shù)據(jù)通信結(jié)合的軟件的編程量相對(duì)來(lái)說(shuō)比較大，整個(gè)軟件的調(diào)試的過(guò)程消耗的時(shí)間比較長(zhǎng)，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(xiàn)

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