一、前言
事件记录在自动控制系统中,特别是在联锁保护系统中是必不可少的功能,它将控制系统发生的所有事件,如报警信息和操作信息分别按时间顺序进行记录,形成报表,以便进行系统运行状况及事故原因的分析。在PLC控制系统中,事件记录一般由上位机实现,要记录的信息由PLC通过通讯总线发送给上位机,上位机运行特定的软件对信息进行整理、记录,形成可打印的报表。若没有上位机,就无法进行事件的记录。
PCM是美国GE公司PLC系统中的可编程智能模件,它本身含有一个高性能的协处理器,既可独立运行程序,也可与PLC的主CPU协同工作。本文作者充分利用此模件的特点对其进行编程,在模件中实现了事件的记录功能,并可将打印机直接挂在该模件上,脱离上位计算机进行实时打印。下文分析了其硬件连接和软件设计思想。
二、硬件实现方案
图1为PLC系统结构图。图中PCM位于PLC的主机架内,它有两个通讯口,其中COM1与上位机相连,COM2与打印机的串行口相连。
图1 PLC系统结构
PCM是一种功能强大的可编程智能模件,它集CCM通讯模件和ASCII/BASIC模件的功能于一身,实现高性能的通讯与编程。PCM通过主机架后背板与PLC的CPU进行通讯,并可使用MegaBasic语言对用户数据和系统数据进行访问,将CPU中的数据读入自己的内存或将自己内存中的数据写入MegaBasic程序和存储大量的数据。由于模件本身带有长寿命的锂电池,所以在系统断电时可长时间保存已编辑好的程序和存储的数据。
上位计算机兼有编程器和监控站两方面的作用。作为编程器使用时,可对PCM进行在线或离线编程。在线编程需与PCM进行联机,进入PCM内部的BASIC编辑环境进行用户程序的编辑,编辑好的程序就已直接存在PCM内存中了;离线编程可脱离PCM,用MegaBasic语言进行程序编辑后,再与PCM联机,将生成的文件下装到PCM的内存中。系统在初始上电或PCM复位后开始运行程序。上位计算机作为监控站使用时,可以图形或列表的方式显示PCM内存中存储的数据,并将这些数据存储到硬盘中,以便永久保存重要的历史数据。
打印机与PCM以串行通讯方式进行联机,可按程序的要求打印PCM内存中的数据。计算机与打印机分别与PCM进行通讯,在功能上它们之间相互独立,互不依赖。
三、软件设计
该系统的软件编程设计包括两个方面,一个是事件记录的程序设计,另一个是上位机监控软件的设计。
1、事件记录程序设计
这部分程序要实现两个功能,一是将事件记录到PCM的内存文件中,二是将事件即时输出到打印机。程序框图如图2所示。
图2 事件记录程序流程图
PCM只与CPU进行数据交换,它不直接采集I/0模块上的数据,I/0模块上各个输入/输出点状态的变化和数据均被映象到CPU的数据表中。程序中采用PCM不断扫描数据表的方法对所有的I/0点状态进行监视,一旦发现某点的状态发生变化(由0变为1或由1变为0),即将该点的特征信息和状态变化瞬间的时间按一定的顺序记录到内存文件中。该内存文件在程序初始化阶段建立,是一种二进制格式的文件,其数据存储的结构依所记录的I/0点的特征信息而定,一般每条记录占11~15个字节,记录的条数由PCM的内存大小决定,当内存文件记录满时,设计为自动更新最老记录。
打印功能可设计为即时打印、分段打印和存满打印。即时打印是当有事件发生时,该事件的信息被存入内存文件的同时,输出到打印机进行打印;分段打印指当内存文件中存入固定条数的记录时才进行打印;存满打印指当内存文件记录满时,一次性打印全部记录。本系统中采用了即时打印方案。
2、上位机监控软件设计
这部分程序也要实现两个功能,一是将PCM内存文件中的事件记录显示到CRT上,二是将所有这些记录存储到硬盘文件中。程序框图如图3所示。
图3 上位机监控软件流程图
从PCM内存文件中提取的事件记录和从CPU数据表中扫描的I/0状态以一定的屏幕格式显示在CRT上。为便于监视与查阅,程序中按照功能和I/0类别的不同设计了若干菜单选项,每一菜单下均以列表方式显示数据。
(1)事件记录查阅。按照PCM内存文件存储时的数据结构,提取完整的事件记录信息,逐条显示在屏幕上。程序设计了完善的浏览功能,可以方便地查阅任意一条记录信息。
(2)I/0状态监视。按照模块号和地址的顺序显示所有I/0点当前的状态及其变化。
程序设计在以下两种情况下需将PCM中的事件记录存储到硬盘文件中:
(1)PCM内存文件满时。这时PCM的内存记录作为一页存入硬盘文件,下一页可续存入相同的文件中,也可另存文件。存储文件名以一定的规则和顺序进行设置,便于查找与处理。
(2)退出监控状态时。这时若PCM内存记录不足一页,程序仍以一页存入硬盘。
四、结束语
本文所实现的系统具有如下特点:记录的信息既可在CRT上即时显示,也可在打印机上即时打印,并可存储于硬盘之中。事件的记录在下位机PLC中进行,既可脱离上位机CRT和打印机独立工作,也可与它们协同工作,增强了系统的灵活性和适应能力。该系统已实现了在工业控制中的应用,且运行良好。
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