PC和PLC與現(xiàn)場儀器儀表通信的對比研究

1、    pc和plc與現(xiàn)場儀器儀表通信的對比研究    周永輝【摘要】隨著微電子技術(shù)和大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器芯片的處理功能不斷提高，價格不斷下降，這拓展了計算機技術(shù)一個新的廣闊應(yīng)用領(lǐng)域，即嵌入式應(yīng)用。這種應(yīng)用的特點是將微處理芯片嵌入到各種設(shè)備、儀表中。而工業(yè)生產(chǎn)過程的控制系統(tǒng)正向智能化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。以某醇胺法高壓脫硫自控系統(tǒng)，對sr93溫控儀表的通信方式進行改變，以plc作為與現(xiàn)場儀器儀表modbus通信的主設(shè)備，利用其成熟的通信功能實現(xiàn)與現(xiàn)場儀器儀表和上位機軟件之間的數(shù)據(jù)通信，同時還降低了開發(fā)難度?！娟P(guān)鍵詞】通信；溫控儀表；

2、plc；pc以plc為核心的工控系統(tǒng)，一般皆由現(xiàn)場儀器儀表、plc和pc機構(gòu)成，三者之間需組成網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)相互間的信息交互，而且經(jīng)常會遇到不同廠商生產(chǎn)的儀器儀表或plc之間需要完成通信。modbus協(xié)議即為應(yīng)此需求而開發(fā)出的主-從式通信協(xié)議，在無需進行通信編程的前提下，實現(xiàn)pc對plc內(nèi)部存儲區(qū)域的直接讀、寫操作。通過modbus協(xié)議，plc與plc、plc與其他設(shè)備之間，即可方便地實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。一、醇胺法高壓脫硫自控系統(tǒng)介紹某醇胺法高壓脫硫自控系統(tǒng)采用兩極監(jiān)控方式：上位機以標準工業(yè)控制計算機ark5260作為主要人機界面，完成對下位機的監(jiān)控及管理等功能；下位機以s7-300plc為控制核心，構(gòu)成

3、基礎(chǔ)測控層，完成現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集和過程控制。為了提高通信質(zhì)量，改為以plc作為與sr93溫控儀表通信的主設(shè)備，相較于pc，雖然plc有支持modbus協(xié)議的通信接口，但一般都需要用來與pc通信，為了與現(xiàn)場儀器儀表組成modbus通信網(wǎng)絡(luò)，就需要購買包含有多個支持modbus通信接口的plc或加入專門的通信模塊。以plc作為通信網(wǎng)絡(luò)的主設(shè)備，不但提高了通信質(zhì)量，而且上位機軟件只需實現(xiàn)pc和plc的通信協(xié)議，避免了多協(xié)議并存的現(xiàn)象。更重要的是，plc只需要調(diào)用其內(nèi)部通信命令就可以便捷地實現(xiàn)與現(xiàn)場儀器儀表的通信。二、通信程序設(shè)計以plc作為sr93溫控儀表modbus通信的主設(shè)備，不但要改變通信硬件和

4、現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)的布線，還需編寫plc和sr93溫控儀表的通信程序，以及pc和plc的通信程序，才能夠?qū)r93溫控儀表加入控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)。（1）plc和sr93溫控儀表的通信程序。與sr93溫控儀表通信，plc程序的設(shè)計是一個重要環(huán)節(jié)。根據(jù)控制要求，plc程序包括讀取數(shù)據(jù)程序和寫數(shù)據(jù)程序。在plc與多個現(xiàn)場儀器儀表的通信過程中，讀取現(xiàn)場儀器儀表數(shù)據(jù)的過程是連續(xù)的，而往現(xiàn)場儀器儀表中寫數(shù)據(jù)僅在需要時才進行。（2）讀取數(shù)據(jù)程序。在s7-300plc系統(tǒng)，調(diào)用cp341的功能塊fb8和fb7，就能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。執(zhí)行完fb8后，調(diào)用fb7接收sr93溫控儀表的應(yīng)答命令，根據(jù)儀表地址為sr9

5、3溫控儀表分別分配db1、db2、db3和db4存儲應(yīng)答命令。讀取數(shù)據(jù)的最高一位的處理方法為：將讀取到的ascii碼數(shù)據(jù)減去30，得到的結(jié)果與9比較，如果結(jié)果大于9則說明為af中的數(shù)值，再將結(jié)果減去1，然后左移12位，與f000進行按位與運算，得到高位的數(shù)據(jù)。其他位的數(shù)據(jù)處理與此類似，只是左移位數(shù)和按位與運算不同，將所得到的4個數(shù)值相加后得到最終讀取的數(shù)值。將分解出來的數(shù)據(jù)存儲在分配好的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)后，上位機程序便可以讀取到這些數(shù)據(jù)。三、采用plc實現(xiàn)通信設(shè)計的優(yōu)勢在另一例醇胺砜胺水溶液平衡溶解度測量裝置控制系統(tǒng)中，直接采用plc作為與現(xiàn)場儀器儀表通信的主設(shè)備，不僅為設(shè)計人員節(jié)省了大量的編程工作

6、量，而且系統(tǒng)穩(wěn)定，通信質(zhì)量高。plc強大的通信功能，使其穩(wěn)定性高，抗干擾能力強，特別是編程簡單，不需要進行通信編程，而且不需要rs232/485轉(zhuǎn)換器，降低了系統(tǒng)對硬件、軟件方面的要求。對比分析的結(jié)論是：在以plc為控制核心的工業(yè)控制系統(tǒng)中，與現(xiàn)場儀器儀表的modbus通信上具有更多優(yōu)勢。在醇胺法高壓脫硫自控系統(tǒng)中采用plc取代pc作為與現(xiàn)場儀器儀表通信的主設(shè)備，就近與現(xiàn)場儀器儀表連接，實現(xiàn)了基于modbus協(xié)議，并通過plc的高速實時網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對現(xiàn)場儀器儀表的遠程監(jiān)控，很好地克服了pc直接與現(xiàn)場儀器儀表通信的缺點，顯著增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時通信速率和成功率明顯提高。參考文獻1舒永勝，萬獻君.s7-300中modbus協(xié)議接收方式的應(yīng)用j.紙和造紙，2012，28（11）：6366.2梁汝軍.modbus協(xié)議在銀催化劑中試評價裝置