在電力、水廠、化工等工業(yè)過程控制中，常需要使用大屏幕來顯示工藝流程、電機(jī)閥門的開停信號(hào)以及各類儀表的測量值等信息，以便在中央控制室直觀地監(jiān)控整個(gè)生產(chǎn)狀況。在實(shí)際應(yīng)用中，常采用“落地式模擬板”作為信息輸出設(shè)備，用于顯示系統(tǒng)中的各類遙信和遙測信號(hào)。

在早期，落地式模擬板控制通常使用一臺(tái)專用的工業(yè)電腦與可編程控制器(PLC)進(jìn)行通信、處理和顯示所需信息。這種設(shè)計(jì)在系統(tǒng)新建初期可以滿足生產(chǎn)需求，但隨著時(shí)間的推移，由于工業(yè)電腦的環(huán)境適應(yīng)能力較差以及其本身的低可靠性等限制因素的影響，會(huì)降低整個(gè)顯示系統(tǒng)的可靠性，甚至有些情況下會(huì)因?yàn)楣た貦C(jī)控制程序的丟失而導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常工作或無法進(jìn)行修復(fù)，從而影響工業(yè)生產(chǎn)。因此，直接利用PLC的編程功能來控制落地式模擬板的顯示設(shè)計(jì)方法，可以減少不必要的中間控制環(huán)節(jié)，提高整個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通過直接將落地式模擬板控制與PLC集成，可以簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高可靠性，并減少故障發(fā)生的可能性，從而確保工業(yè)生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

我將介紹一個(gè)變電站降載監(jiān)測系統(tǒng)改造的實(shí)例。在原設(shè)計(jì)中，采用了PLC控制器與一臺(tái)工控機(jī)進(jìn)行通信，再由工控機(jī)上的數(shù)據(jù)采集軟件處理信息，并在落地式模擬板上顯示各類遙測和遙信信息。然而，由于長時(shí)間的運(yùn)行以及環(huán)境因素，工控機(jī)的可靠性降低，無法正常工作，導(dǎo)致整個(gè)落地式模擬板系統(tǒng)癱瘓。因此，在這個(gè)實(shí)例的改造中，通過取消工控機(jī)中轉(zhuǎn)處理信息的中間環(huán)節(jié)，并直接在PLC上進(jìn)行編程，利用其RS232接口和落地式模擬板中的智能模塊接口進(jìn)行直接通信，將各類數(shù)據(jù)發(fā)送到落地式模擬板上顯示信息。這種改造取得了較好的實(shí)際效果，解決了原來系統(tǒng)中出現(xiàn)的問題，提高了整個(gè)監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。通過這種簡化和優(yōu)化的設(shè)計(jì)，可以減少故障發(fā)生的可能性，并確保監(jiān)測系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定地運(yùn)行。

奧普圖G4LC32控制器簡述

工業(yè)控制中使用的PLC有各種類型和品牌，常見的有日本的歐姆龍和三菱，德國的西門子，美國的GE等。在本例中，原設(shè)計(jì)采用了美國奧普圖(OPTO22)公司的產(chǎn)品，核心控制器為G4LC32。該產(chǎn)品提供的FactoryFloor控制策略開發(fā)軟件包采用直觀的流程圖編程方法，相比其他梯形圖編程方法更簡單易懂，具備良好的可讀性。在Windows NT平臺(tái)上，F(xiàn)actoryFloor還提供了RuntimePC軟件包，該軟件包能夠?qū)崿F(xiàn)模擬控制器的功能，使得可以進(jìn)行脫機(jī)編程調(diào)試，大大提高了技術(shù)人員的開發(fā)效率。在工程實(shí)施過程中，選擇適合的PLC類型和品牌，以及對應(yīng)的開發(fā)軟件，對于提高工業(yè)控制系統(tǒng)的可靠性和開發(fā)效率具有重要意義。

G4LC32 控制器自帶了兩個(gè) RS232 口、兩個(gè)RS485/422口和一個(gè) ARCNET口。在本例中使用兩個(gè) RS232 口，分別傳送遙信、遙測信號(hào)其ARCNET 通信口用于控制器數(shù)據(jù)庫服務(wù)器相連 。

落地式模擬板的通信架構(gòu)簡述

本例中的落地式模擬板主要顯示電壓、電流,有功功率、無功功率、功率因素等模擬量的遙測信息以及各種繼電器開關(guān)量的遙信信息，該落地式模擬板分別使用兩個(gè)智能驅(qū)動(dòng)盒，每個(gè)動(dòng)盒都有一個(gè) RS232接11,可以和計(jì)算機(jī)或者 PLC 控制器的 RS232 通訊，其通信波特率都是 2400 bps，為提高傳輸速率，采用將遙信和遙測分別傳送的方法,即遙測采用 COMO ，通信采用COM1 口。

落地式模擬板使用4位的發(fā)光二級管(LED)顯示器水顯示所需要的電流、電壓、功率等遙測數(shù)值,在浮點(diǎn)數(shù)的處理上，采用了小數(shù)點(diǎn)移位的方法以提高顯示精度，每個(gè)顯示器的驅(qū)動(dòng)盒自帶有地址跳線因此可以確定遙測地址,地址范圍為0～128。遙測信息按照地址遍歷的傳輸方式來掃描發(fā)送數(shù)據(jù)。

遙信信息根據(jù)盒號(hào)驅(qū)動(dòng)，一個(gè)COM口驅(qū)動(dòng)16 個(gè)驅(qū)動(dòng)盒，每個(gè)驅(qū)動(dòng)盒可驅(qū)動(dòng) 512 個(gè)遙信燈其遙信采用一種三色指示燈,分別為紅色綠色和黃色，紅色表示運(yùn)行,綠色表示停止,黃色表示檢修狀態(tài)。根據(jù)現(xiàn)場工況在落地式模擬板上顯示各種開關(guān)量信息的狀態(tài) 確立通信規(guī)約以及驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)策略 獎(jiǎng)建立控制器與落地式模擬板間的通信,首先要了解各自的通信規(guī)約,然后確定較終的通信規(guī)約，以使得控制器的指令能得以在落地式模擬板上得到實(shí)現(xiàn)。在本例中確定了信號(hào)燈驅(qū)動(dòng)的報(bào)文格式格式如下：

起始碼1 90 H

起始碼2 EBH

地址碼 0~255：驅(qū)動(dòng)器地址（每個(gè)信號(hào)燈的物理固定地址）

命令碼 80H

報(bào)文長度低位 03H：報(bào)文長度

循環(huán)字 0～FFH：循環(huán)顯示花式

信息體循環(huán)速度 0～FF：光帶速率

LPC 0～FFH：報(bào)文檢驗(yàn)碼

其中:報(bào)文第七字節(jié)“循環(huán)字”代表一組發(fā)光光帶燈位發(fā)光情況，“00”為燈熄，“01”為綠燈亮“02”為紅燈亮通過改變循環(huán)字可以變化顯示花報(bào)文第八字節(jié)為循環(huán)速度,改變它可以變化式光帶運(yùn)行速度，其值為”01”時(shí)速度較快,值為“FF”時(shí)速度較慢 。

例如:現(xiàn)有一個(gè)開關(guān)信號(hào)處于OFF下狀態(tài)，應(yīng)該在落地式模擬板上顯示紅燈亮。這個(gè)燈對應(yīng)固定地址假定為1那么發(fā)送的報(bào)文信息是:90H EBH O1H80H 00H 03H 02H 01H 00H，把整個(gè)數(shù)據(jù)都放到一個(gè)名為 red (String Variable)的變量中,然后把這個(gè)變量的值通過 COM 口發(fā)送到落地式模擬板那么落地式模擬板上的該指示燈燈即被驅(qū)動(dòng)，它會(huì)根據(jù)報(bào)文顯示紅色。

在本例中，系統(tǒng)要求能實(shí)時(shí)反映工業(yè)現(xiàn)場的各種遙信遙測信號(hào)的變化,以使控制室人員能及時(shí)了解現(xiàn)場工況。但由于其早期設(shè)計(jì)的落地式模擬板由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)原因限制了其通信傳輸速率,其落地式模擬板的通信接口速率被限制在較大 2 400 bps,如果把遙信遙測信號(hào)通過一個(gè)通信口傳輸?shù)脑?勢必會(huì)導(dǎo)致控制室顯示信息的延遲，因此,在本案重新設(shè)計(jì)時(shí),將遙信和遙測信號(hào)分別利用 PLC的兩個(gè) COM 口分別傳送,把不常變的信號(hào)如“年、月、日、時(shí)鐘、安全日期”每天發(fā)送一次,在遙信信號(hào)的處理上,在系統(tǒng)初始化后,系統(tǒng)只發(fā)送開關(guān)量有變化的信號(hào)。通過這種方式基本解決了現(xiàn)況數(shù)據(jù)延遲的問題。

在實(shí)際編寫發(fā)送程序時(shí)，針對遙信信號(hào)燈（開關(guān)量信號(hào)燈），采用了一種簡單的方法。首先編寫一個(gè)名為02H的子程序，該子程序可以根據(jù)工程量對應(yīng)的數(shù)據(jù)表和地址來驅(qū)動(dòng)每個(gè)對應(yīng)地址的信號(hào)燈顯示特定的顏色。例如，讀取一個(gè)實(shí)際開關(guān)信號(hào)，并判斷其狀態(tài)（開啟或關(guān)閉），然后根據(jù)判斷結(jié)果運(yùn)行該子程序，并根據(jù)地址發(fā)送信號(hào)。這樣，當(dāng)每個(gè)燈對應(yīng)的工程量狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，相應(yīng)的信號(hào)燈將點(diǎn)亮，并顯示指定的顏色（例如紅色、綠色、黃色）。通過這種方法，可以靈活控制遙信信號(hào)燈的顯示狀態(tài)，實(shí)時(shí)反映工程量的變化情況，并協(xié)助操作人員進(jìn)行準(zhǔn)確的監(jiān)控和判斷。

對于遙測(LED 顯示器)顯示處理，先設(shè)定--個(gè)integer 變量 Index,讓這個(gè)變量根據(jù) LED 地址的變化,依次發(fā)送每個(gè) LED 顯示的數(shù)據(jù)、如編寫一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子程序?yàn)锳nalog_write,按照Index的地址順序依次發(fā)送每個(gè)工程量數(shù)據(jù)上 LED顯示器。

通過利用落地式模擬板的智能可控性和PLC控制器的靈活編程能力，掌握彼此之間的通信規(guī)約，采用PLC直接控制落地式模擬板的方法可以提高整體控制系統(tǒng)的可靠性。這種方法具有成本低廉、易于維護(hù)的明顯優(yōu)勢。因此，在設(shè)計(jì)控制、監(jiān)測等智能系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)盡量避免中間過渡環(huán)節(jié)，以提高系統(tǒng)的整體可靠性，確保工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化得到有效保障。通過直接控制落地式模擬板，可以簡化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，減少故障風(fēng)險(xiǎn)，提高響應(yīng)速度，并降低系統(tǒng)維護(hù)和運(yùn)維的工作量。這種集成的設(shè)計(jì)方法可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，確保工業(yè)生產(chǎn)的正常運(yùn)行和高效運(yùn)行。