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這一種新的測控系統(tǒng)，能夠在多道工序的關(guān)鍵部位都安裝了光電檢測傳感器。僅此一項(xiàng)就可設(shè)置了近百路光電檢測信號，以確保記數(shù)的可靠。為了使操作簡單，運(yùn)行無誤,選擇了PLC作為主控單元，以彩色觸摸屏作為控制窗口的測與控相結(jié)合，單片機(jī)、PC機(jī)與各執(zhí)行器件相互關(guān)聯(lián)的一種新型測控系統(tǒng)。
1主控單元的設(shè)計(jì)與分析
1.1主控單元的工作原理
主控單元由PLC（可編程邏輯控制器）來擔(dān)任。它不僅是控制元件，也是系統(tǒng)的通訊核心。為其工作原理，如圖1所示。
在PLC的輸入端設(shè)置了實(shí)現(xiàn)7項(xiàng)檢測和監(jiān)視任務(wù)的傳感器，并由這些傳感器共同組成檢測系統(tǒng)。

PLC執(zhí)行控制的輸入端有同步信號發(fā)生器和觸摸屏。同步信號類似于系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘，PLC每收到一個(gè)同步信號，顯示和發(fā)出是否按要求的控制信號并轉(zhuǎn)入下道工序.
1.2主控單元的特性分析
在傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)中，各種按鈕和傳感器信號作為PLC輸入信號。這種體系的缺點(diǎn)是：
(1)硬件結(jié)構(gòu)多，各種連接線很多，容易出故障，且修改不方便；
(2)缺少形象直觀的顯示，雖然每個(gè)輸出點(diǎn)上都有相應(yīng)的指示燈，但PLC裝在電器柜內(nèi)，不易觀察,各個(gè)寄存器的狀態(tài)更是無以考察；
(3)沒有統(tǒng)計(jì)單元，各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作，PLC的狀態(tài)等都沒有準(zhǔn)確的記錄，對系統(tǒng)無法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)方面的工作，不利于機(jī)器長期運(yùn)行時(shí)問題的發(fā)現(xiàn)；
(4)因硬件輸入設(shè)備(如按鈕)多，造成操作人員需記憶繁瑣的操作規(guī)程，且易誤操作。在本PLC控制體系中，用觸摸屏代替了傳統(tǒng)控制面板；應(yīng)用單片機(jī)來完成復(fù)雜的計(jì)數(shù)、自檢與發(fā)訊功能；使用上位工控機(jī)對機(jī)器的運(yùn)行進(jìn)行記錄與顯示，從而克服了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的上述缺陷。
2系統(tǒng)的通訊與接口設(shè)置
2.1觸摸屏的特性
系統(tǒng)中的觸摸屏是一個(gè)比較新的控制與顯示元件。其與傳統(tǒng)意義上的計(jì)算機(jī)用的觸摸屏有所不同，它是特制的用于工業(yè)控制的觸摸屏，稱為工業(yè)級人機(jī)界面(IndustrialManMachineInterface),因它的操作方式也是通過觸摸方式來動作的，所以也稱為觸摸屏。它是一種專為PLC應(yīng)用而設(shè)計(jì)的小型工作站，是一種智慧型工業(yè)用LCD顯示器，具備與各廠牌PLC連線監(jiān)控能力，以及采用文字、數(shù)字或圖形同步顯示內(nèi)部接點(diǎn)狀態(tài)及資料的能力，基本上，它是一種互動式的工作站，配備有圖形液晶顯示器，薄膜按鍵，通訊口等。
人機(jī)界面亦可稱作智能型操作面板(IntelligentOperatePanel),它能取代大部分傳統(tǒng)控制面板的功能，使用人機(jī)界面不但可節(jié)省PLC的I/O點(diǎn)數(shù)，還可節(jié)省大量的各式按鈕開關(guān)、數(shù)字設(shè)定及指示燈等顯示裝置，且能隨時(shí)顯示重要信息，它的畫面最大可達(dá)255幅，以利操作人員正確的掌握機(jī)器狀況和避免錯(cuò)誤。工人操作時(shí)只需按觸摸屏上的按鍵就可對機(jī)器進(jìn)行操作。觸摸屏的畫面可以根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際需要來設(shè)置，即便于操作又不會引起人為誤操作，一旦硬件確定，軟件編輯不但全中文化設(shè)計(jì)，而且非常簡單明了，可以邊試車邊改變,甚至投產(chǎn)后也可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行改動。
2.2系統(tǒng)的通訊與接口設(shè)置
系統(tǒng)中PLC不僅是控制元件，也是通訊的核心。PLC不僅要與工控機(jī)通訊，還要與觸摸屏通訊，工控機(jī)與觸摸屏不直接對話，但可通過寫入和讀取PLC寄存器進(jìn)行間接的通訊"對PLC的基本要求是有兩個(gè)通訊口，除此之外沒有特殊要求。王控機(jī)主要用于數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)生各種報(bào)表，記錄各種事件發(fā)生類型及發(fā)生的時(shí)間，有利于設(shè)備的改造和對•設(shè)備的運(yùn)行情況有進(jìn)一步的了解，并給出語音報(bào)警信號，有利于工人的操作。本系統(tǒng)通訊是最根本的問題，下面對通訊協(xié)議作進(jìn)一步的說明。
許多工業(yè)上用的設(shè)備使用EIA標(biāo)準(zhǔn)RS232,RS422或RS485來互相連接或與計(jì)算機(jī)連接，關(guān)于這些規(guī)范有一個(gè)普遍的誤解，即它們定義了特定的軟件通訊協(xié)議。事實(shí)上,ANSI/EIA的RS標(biāo)準(zhǔn)只定義了電氣特性，而不是通訊協(xié)議。表1總結(jié)了這3種串行接口的主要特性

RS-232(ANSI/E1A-RS232)是建立在IBM-PC機(jī)上的串行連接，它有許多用途，如連接鼠標(biāo)，調(diào)制解調(diào)器以及工業(yè)儀表，如果對在線發(fā)送器和電纜進(jìn)行改善,RS-232的通汛距離和速度能比表中所列的數(shù)據(jù)提高一些，RS-232被定義為串行口和外設(shè)之間的點(diǎn)對點(diǎn)連接。
RS-422(EIARS-422-A)是應(yīng)用在蘋果公司Macintosh計(jì)算機(jī)上的串行連接°RS-422應(yīng)用差分電信號，而不是RS-232所用的對地失衡信號，在差分傳輸中使用兩根線分別用于發(fā)送和接收，這樣的結(jié)構(gòu)極大地提高了抗干擾性能和長距離傳輸?shù)哪芰?。工業(yè)環(huán)境中強(qiáng)的抗干擾能力和長的傳輸能力具有極大的優(yōu)越性。
RS-485(EIA-485)是改善了的RS-422,因?yàn)樗呀邮赵O(shè)備數(shù)目從10提高到32,并且定義了在最大負(fù)荷下為保證正確的電壓信號所必需的電氣特性，抗干擾能力和多主點(diǎn)能力使RS-485在要求多個(gè)分布設(shè)備與PC機(jī)或其他控制器組成的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集時(shí)尤其有利。
現(xiàn)在只有很少的幾個(gè)傳輸協(xié)議被制造廠商所廣泛應(yīng)用，最普通的通訊協(xié)議的方法是使用ASCII字符串組成命令，這些通訊協(xié)議中最常用的是異步串行通訊，所謂異步是因?yàn)榘l(fā)送端和接收端沒有任何緊密耦合的同步器。這樣的網(wǎng)絡(luò)通常是主從網(wǎng)絡(luò)，即一個(gè)設(shè)備(通常是計(jì)算機(jī))為主，其他設(shè)備為從。許多串行設(shè)會制造商為他們的設(shè)備制訂了自己的通訊協(xié)議,這樣我們就面臨著一個(gè)問題，即怎樣才能理解這些字符，'相對來說，使用語言(如VisualBasic)內(nèi)部所帶的標(biāo)準(zhǔn)串行功能是比較容易的事，但前提是你必須懂得怎樣使用字符組成命令和串行功能。OptoMux和ModbusASCII是使用標(biāo)準(zhǔn)串行口通訊協(xié)議的例子,并且它們已經(jīng)被許多廠商所認(rèn)可和采納。是使用Modbus通訊協(xié)議設(shè)備的一覽表，如表2所示。
另外還有許多通訊協(xié)議使用標(biāo)準(zhǔn)串行接口，但它們使用更加復(fù)雜的數(shù)據(jù)打包方法，這些通訊協(xié)議使用特殊的結(jié)構(gòu)來確保可靠的通訊。許多這樣的通訊協(xié)議是某個(gè)特定廠商的專賣品，它需要特殊的軟件驅(qū)動和硬件接口，比較典型的如Allen-Bradley的DataHighway+和Modicon的Modbus+。
在新型控制系統(tǒng)中，PLC輸入端只接傳感器信號，輸出只接固態(tài)繼電器，通過固態(tài)繼電器去驅(qū)動執(zhí)行器件。PLC釆用Modicon公司984系列中的A145型,A145可擴(kuò)充至512個(gè)點(diǎn),可接數(shù)字和模擬輸入輸出模塊，且擁有兩個(gè)通訊口，Modbus和Modbusplus口。Modbus口是標(biāo)準(zhǔn)的RS-232串行口，用于與觸摸屏通訊。Modbusplus是Modicon公司推出的實(shí)現(xiàn)其PLC與其他設(shè)備互連的網(wǎng)絡(luò)。它是一種高速對等工業(yè)局域網(wǎng)，允許多臺PLC通過雙絞線對等通訊。Modbusplus采用令牌總線結(jié)構(gòu)，遵循IEEE802.4標(biāo)準(zhǔn)，通訊速率為1Mbps。為了與計(jì)算機(jī)通訊，工控機(jī)內(nèi)需插一塊SA85卡。釆用Modbusplus與工控機(jī)通訊而不用modbus通訊的原因是Modbusplus通訊速率塊,且組網(wǎng)容易。

在系統(tǒng)中對工控機(jī)沒有任何特殊要求，軟件選用Intoucho工控Intouch是一個(gè)在國內(nèi)外享有很高聲譽(yù)并擁有很多用戶的工控軟件，有很好的界面環(huán)境，功能強(qiáng)大,用它與PLC通訊非常容易。工控機(jī)是專為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，它的各項(xiàng)性能指標(biāo)都是為在工業(yè)現(xiàn)場運(yùn)行而定的，因此它有很好的防磁、防塵、防沖擊的能力。為此，工控機(jī)有幾個(gè)區(qū)別于與普通計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)，首先，它的ALL-1N-ONEK板是它與普通臺式機(jī)的最主要的區(qū)別，工控機(jī)把臺式機(jī)的幾乎所有主要部件（聲卡不屬于必備品，需另用插槽）集中到一塊卡上面，提高了它的抗干擾性能,工控機(jī)所用的CPU、內(nèi)存、硬盤等主要部件與臺式機(jī)是通用的。此外，工控機(jī)除了臺式機(jī)電源所用的風(fēng)扇外，還有專門用于排風(fēng)的風(fēng)扇，此風(fēng)扇向外吹風(fēng)以使工控機(jī)內(nèi)部形成負(fù)壓，把機(jī)內(nèi)的灰塵排出機(jī)箱外，使機(jī)箱保持干凈。工控機(jī)的另一個(gè)特點(diǎn)是機(jī)箱內(nèi)插槽很多，一般都在10個(gè)以上，這主要是考慮到工控機(jī)內(nèi)有可能插很多的插卡，如通訊卡、數(shù)據(jù)釆集卡、聲卡等。
3結(jié)論
這一新型測控系統(tǒng)具有普通控制系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，控制系統(tǒng)硬件配置簡單，僅需幾根通訊線即可，沒有別的引線和需要固定的元件。軟件功能強(qiáng)大，且全部通過編程實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能，這樣可以縮短硬件配置時(shí)間，可以在調(diào)試甚至正常運(yùn)行時(shí)隨時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的不足之處，隨時(shí)修改，不需硬件的任何改動。操作界面友好,形象生動等等。通過該系統(tǒng)的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了測與控相結(jié)合，多種高新器件的通訊與相關(guān)運(yùn)行。

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