隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，可編程控制器PLC的功能越來(lái)越強(qiáng)大，不僅具有各種各樣的控制功能，還具有與其他設(shè)備通信聯(lián)網(wǎng)的功能。與之相應(yīng)，PLC的應(yīng)用也日益普及，不僅被廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)的邏輯控制、PID控制和變頻調(diào)速等領(lǐng)域，還逐漸被用于數(shù)據(jù)采集、環(huán)境監(jiān)控等領(lǐng)域。本方案介紹的分布式PLC監(jiān)控系統(tǒng)采用分布式的構(gòu)建方案，利用基于西門(mén)子PLC的實(shí)時(shí)測(cè)量技術(shù)對(duì)各設(shè)備的監(jiān)控點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、監(jiān)測(cè)，以達(dá)到分散連接、集中監(jiān)控的目的。在自由口模式下實(shí)現(xiàn)PLC與LCW系列數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的通信，將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)完整的保存到存儲(chǔ)器的SD卡中，彌補(bǔ)了PLC存儲(chǔ)、管理大量數(shù)據(jù)能力不足的缺陷。通過(guò)此方案，用戶可對(duì)各設(shè)備的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和PLC的工作狀態(tài)進(jìn)行長(zhǎng)期、有效的存儲(chǔ)。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

PLC采用西門(mén)子S7-200PLC，是串行通訊方式最為豐富的小型PLC，支持多種通信協(xié)議，如點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口協(xié)議（PPI協(xié)議）、多點(diǎn)接口協(xié)議（MPI協(xié)議）和PROFIBUS協(xié)議以及自由通信協(xié)議等。其中自由通信協(xié)議又叫用戶定義協(xié)議，利用自由端口模式，可以實(shí)現(xiàn)用戶定義的通信協(xié)議，連接多種智能設(shè)備，使用起來(lái)非常方便，在第三方工程接入中取得了巨大的成功。

PLC具有一定的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，可防止因通信錯(cuò)誤而出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的情況，然而PLC存儲(chǔ)、管理大量數(shù)據(jù)能力不足；另外在電源掉電或內(nèi)存丟失后，PLC的系統(tǒng)時(shí)間會(huì)被初始化,這會(huì)使數(shù)據(jù)保存時(shí)間與實(shí)際時(shí)間不符，無(wú)法對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行長(zhǎng)期有效的保存。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器采用廣州樂(lè)誠(chéng)電子科技有限公司提供的LCA3213數(shù)據(jù)記錄儀,是一款可以替代PC機(jī)的便攜式串口數(shù)據(jù)記錄儀。采用嵌入式系統(tǒng)控制芯片，將串口RS-232/485輸入的數(shù)據(jù)透明存儲(chǔ)在SD卡中。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器采用模塊化設(shè)計(jì)，不需要用戶對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)。該產(chǎn)品已廣泛使用于系統(tǒng)集成設(shè)備、自動(dòng)化采集設(shè)備、高校、研究所重要實(shí)驗(yàn)裝置“黑匣子”，是具有高度集成，高可靠性，低成本優(yōu)勢(shì)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)產(chǎn)品。有如下功能：

a采用工業(yè)級(jí)高性能32位處理器，運(yùn)用獨(dú)特的動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配管理算法，提高數(shù)據(jù)的處理能力，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)高速數(shù)據(jù)采集、持續(xù)數(shù)據(jù)記錄和大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的便攜式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)記錄儀。其高達(dá)100Kb/s的數(shù)據(jù)接收及存儲(chǔ)能力,完全適應(yīng)傾角傳感器高速的，海量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

b超低功耗設(shè)計(jì)，支持鋰電池供電適用野外和移動(dòng)狀態(tài)下的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)環(huán)境。

c具有時(shí)鐘功能，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)文件以當(dāng)前的年月日自動(dòng)命名；可根據(jù)用戶的具體需要對(duì)接收到的每幀數(shù)據(jù)加入實(shí)時(shí)時(shí)間，方便后期數(shù)據(jù)處理。

d中文配置軟件，通過(guò)串口可修改波特率、時(shí)鐘校準(zhǔn)等。

e可對(duì)儀器儀表采集設(shè)備發(fā)送輪詢指令（根據(jù)用戶需求定制）。

f存儲(chǔ)器工作用的參數(shù)可以固化到處理器內(nèi)的FLASH存儲(chǔ)器中，不會(huì)發(fā)生參數(shù)丟失的問(wèn)

題。固化的工作參數(shù)上電時(shí)自動(dòng)調(diào)出。

基本組成圖

LCW數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與PLC通訊

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的串行口直接與S7-200PLC的RS-232/485口進(jìn)行通訊,在自由端口模式下，PLC的串行通信接口由用戶來(lái)控制，PLC相當(dāng)于從站，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器相當(dāng)于主站。除了自發(fā)向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器發(fā)送報(bào)警信息和連接保持信息外，一般都是接收到數(shù)據(jù)返回請(qǐng)求后，再向數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器發(fā)送數(shù)據(jù)。PLC接收完數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)后，觸發(fā)端口0接收完成中斷對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行分析。如果是巡檢命令，則將實(shí)時(shí)采樣數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到巡檢數(shù)據(jù)寄存器中，然后調(diào)用PackandSend子程序，設(shè)置好寄存器地址即可按照命令返回相應(yīng)數(shù)據(jù)。PLC發(fā)送完成后觸發(fā)端口0發(fā)送完成中斷，將各標(biāo)志位寄存器復(fù)位，為下一次通信做準(zhǔn)備。

a)通信程序的實(shí)現(xiàn)

（1）根據(jù)用戶的具體需求，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可主動(dòng)發(fā)送輪詢指令。采用串行口工作方式以數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器作為主機(jī)，向PLC進(jìn)行呼叫，定期讀取數(shù)據(jù)或者寫(xiě)入數(shù)據(jù)；將PLC返回的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)保存在SD卡中。其程序流程圖參見(jiàn)圖2。

單片機(jī)端通訊程序流程圖

（2）PLC端程序流程圖的實(shí)現(xiàn)。PLC端作為從機(jī)，采用梯形圖或者STL編程，主要是先設(shè)置通訊協(xié)議，然后按照協(xié)議把采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，再發(fā)送給主機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其具體的程序流程圖如圖3所示。

PLC端通訊程序流程圖

數(shù)據(jù)分析

通過(guò)讀卡器將SD卡中的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)入電腦軟件中，電腦軟件根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的算法，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以數(shù)據(jù)報(bào)表，圖表等方式展現(xiàn)結(jié)果。

文中所述方案可以準(zhǔn)確、可靠地測(cè)量惡劣環(huán)境下的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和PLC的采用不僅增大了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而且還可以很方便地根據(jù)實(shí)際需要適當(dāng)?shù)卦黾踊蚋淖儽O(jiān)控對(duì)象，對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行擴(kuò)展。由于都采用模塊化設(shè)計(jì)，所以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單修改后即可用于其他工業(yè)監(jiān)控應(yīng)用中。實(shí)驗(yàn)表明,該方法能夠穩(wěn)定可靠地采集和存儲(chǔ)數(shù)據(jù),為中小規(guī)模監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)檢測(cè)提供了一個(gè)可供參考的解決方案。