ABB SDCS-PIN-51-COAT
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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(guò)程現(xiàn)場(chǎng)、強(qiáng)大的聯(lián)網(wǎng)功能等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用?？蓪?shí)現(xiàn)順序控制、PID回路調(diào)節(jié)、高速數(shù)據(jù)采集分析、計(jì)算機(jī)上位管理，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的重要手段和發(fā)展方向。但PLC無(wú)法單獨(dú)構(gòu)成完整的控制系統(tǒng)，無(wú)法進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算和顯示各種實(shí)時(shí)控制圖表和曲線，無(wú)良好的用戶界面，不便于監(jiān)控。將個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)與PLC結(jié)合起來(lái)使用，可以使二者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，充分利用個(gè)人計(jì)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(jià)格優(yōu)勢(shì)，組成高性能價(jià)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(jì)算機(jī)。它是整個(gè)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(kāi)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(yùn)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(chǎng)高速數(shù)據(jù)采集(控制手柄的位置)，實(shí)現(xiàn)邏輯、定時(shí)、計(jì)數(shù)、PID調(diào)節(jié)等功能，通過(guò)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(shí)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(shí)現(xiàn)PC機(jī)對(duì)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(gè)系統(tǒng)成為集散控制系統(tǒng)。
2.通訊協(xié)議
計(jì)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(gè)通信系統(tǒng)采用上位機(jī)主動(dòng)的通信方式，PLC內(nèi)部不需要編寫(xiě)專(zhuān)門(mén)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(gè)數(shù)據(jù)寄存器都有相應(yīng)的物理通信地址，通信時(shí)計(jì)算機(jī)直接對(duì)物理通信地址進(jìn)行操作。通信過(guò)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(duì)應(yīng)關(guān)系。
計(jì)算機(jī)與PLC進(jìn)行通訊時(shí)，計(jì)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(shí)都是由字符STX、命令字、數(shù)據(jù)、字符ETX以及和校驗(yàn)5部分組成。
校驗(yàn)和在信息幀的尾部用來(lái)判斷傳輸?shù)恼_與否，和校驗(yàn)碼的計(jì)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(jì)里面還會(huì)提到。進(jìn)行差錯(cuò)檢驗(yàn)的方法很多，常用的有奇偶校驗(yàn)碼，水平垂直冗余校驗(yàn)LRC，目前廣泛使用的是CRC校驗(yàn)碼，它能查處99%以上18位或更長(zhǎng)的突出錯(cuò)誤，而在計(jì)算機(jī)與PLC點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的短距離通訊時(shí)，出錯(cuò)的幾率較小，因而采用校驗(yàn)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(shí)現(xiàn)
在Windows的一個(gè)進(jìn)程內(nèi)，包含一個(gè)或多個(gè)線程，每個(gè)線程共享所有的進(jìn)程資源，包括打開(kāi)的文件、信號(hào)標(biāo)識(shí)及動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存等等。
一個(gè)進(jìn)程內(nèi)的所有線程使用同一個(gè)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(gè)線程可執(zhí)行和什么時(shí)候執(zhí)行線程。線程有優(yōu)先級(jí)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(gè)線程放到不同的處理器上運(yùn)行，這樣可以使處理器的任務(wù)平衡，也提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。
Windows內(nèi)部的搶先調(diào)度程序在活動(dòng)的線程之間分配CPU時(shí)間，Windows區(qū)分兩種不同類(lèi)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(méi)有消息循環(huán)，用于執(zhí)行后臺(tái)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(lái)處理的，它用CreateFile()打開(kāi)串口，并獲得一個(gè)串口句柄，用SetCommState()進(jìn)行端口配置，包括緩沖區(qū)設(shè)置，超時(shí)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(xiě)，用WaitForSingleObject()監(jiān)視通信事件。在用ReadFile()和WriteFile()讀寫(xiě)串口時(shí)，一般采用重疊方式。因?yàn)橥絀/O方式是當(dāng)程序執(zhí)行完畢才返回，這樣會(huì)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(tái)進(jìn)行，這樣線程就可以處理其他事務(wù)，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了線程在同一串口句柄上實(shí)現(xiàn)讀寫(xiě)操作。
使用重疊I/O方式時(shí)，線程要?jiǎng)?chuàng)建OVERLAPPED結(jié)構(gòu)供讀寫(xiě)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(duì)象使用，讀寫(xiě)函數(shù)完成時(shí)hEvent處于有信號(hào)狀態(tài)，表示可進(jìn)行讀寫(xiě)操作;讀寫(xiě)函數(shù)未完成時(shí)，hEvent被置為無(wú)信號(hào)。
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(shí)依靠事件驅(qū)動(dòng)，讀入數(shù)據(jù)并向主線程報(bào)告;并且，依靠重疊讀寫(xiě)操作，讓串口讀寫(xiě)操作在后臺(tái)運(yùn)行。
4.上位計(jì)算機(jī)通信程序設(shè)計(jì)
以讀取PLC輸出線圈Y0為首的2個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)為例，編寫(xiě)一個(gè)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(gè)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(shí)的狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)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(duì)PLC發(fā)請(qǐng)求訊號(hào)ENQ，然后讀PLC的響應(yīng)訊號(hào)。如果讀到的響應(yīng)訊號(hào)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(shì)產(chǎn)品：
l Invensys Foxboro（福克斯波羅）：I/A Series系統(tǒng)，F(xiàn)BM（現(xiàn)場(chǎng)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(hào)處理、數(shù)據(jù)通信及處理等。
l Invensys Triconex: 冗余容錯(cuò)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(cuò)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(mén)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(dòng)器等各類(lèi)備件。
l Yaskawa（安川）：伺服控制器、伺服馬達(dá)、伺服驅(qū)動(dòng)器。
l Bosch Rexroth（博世力士樂(lè)）：Indramat，I/O模塊,PLC控制器,驅(qū)動(dòng)模塊等。
l Woodward（伍德沃德）：SPC閥位控制器、PEAK150數(shù)字控制器。
MKS 1479
MKS 6115
MKS 111402
MKS 114931
MKS 1006035
MKS 9980351
MKS 100001686
MKS 100312703
MKS 100312705
MKS 100312705
MKS 100314416
MKS 100314505
MKS 100314606
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