工控机与PLC的通信设计
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通用PLC应用于专用设备时可以认为它就是一个嵌入式控制器,但PLC相对一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的稳定性｡实际工作中碰到的一些用户原来采用嵌入式控制器,现在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器｡
[关键字]自动化､PLC､过程
The design of communication
硬件系统一般有运行操作台,可放计算机､CRT､外设､主机柜､I/O机柜(机箱､电源､接线端子板､接地保护装置等)｡
软件系统由实时操作系统､实时数据库及应用软件､数据采集与处理软件､各类控制软件(PID)直接数字控制､先进控制软件组成｡其结构如下图1所示:
图1工业控制计算机的组成
与商用及个人机比较,工业控制机的特点是强大的过程输入输出能力,高可靠性与实时性｡
有一定市场规模和发展前景的产品主要有:IPC､PC/104或PC/104-plus､VME/VXI､AT96､CompactPCI以及其它专用单板计算机(包括基于RISC､DSP和单片机的嵌入式专用计算机)等｡
PC/104凭借小尺寸优势,在小型军事和医疗设备领域还有进一步扩大市场的可能｡PC/104通过PC/104-plus兼容PCI总线,向高性能应用拓展｡
图2工业控制计算机系统的原理图
不论哪种以工控机系统,设计者无非是从以下几个方面来考虑设计的:
1､对工业生产过程工艺参数进行调节控制(直接数字控制DDC､监督控制SPC及先进控制)｡
2､对工业生产设备､工艺装备进行测量与控制(如冷轧机､热连轧机分布式控制系统DCS)｡
3､单片机､单板机､微控制器等嵌入到家用电器､机电设备内部,提高机电设备数字化及智能化,如数控机床配套的数控､微电子控制电冰箱､洗衣机等｡
VME/VXI总线,继续在军事设备和大型测试系统方面占有很大的市场份额,但已经受到CompactPCI/PXI产品强有力的冲击｡目前还不会在大范围内被CompactPCI/PXI产品所取代｡标准AT96总线工控机在军事装备和工业现场得到进一步应用｡
CompactPCI总线工控机,随着CompactPCI总线冗余设计技术､热插拔技术､自诊断技术的成熟,构造高可用性系统的简化,CompactPCI总线工控机技术将得到迅速普及和广泛应用,成为国内继STD总线工控机､IPC工控机之后最具普及前景的新一代高性能工控机｡
10､可配置实时操作系统,便于多任务的调度和运行｡
11､可采用无源母板(底板),方便系统升级｡
1.2工控机的种类
1.2.1主要产品
随着集成电路的发展,工业控制机及其OEM产品的应用越来越广泛,应用领域也延伸至工行各业,主要产品及应用领域集中表现在一下几个方面:
包括单片机智能部件,模糊控制器8位､16位､32位CISC､RISC嵌入式计算机及其板级产品｡
1.1.2工控机的特点
由于工控机是应用在大规模工业生产中,因此工控机的性能相对普通பைடு நூலகம்算机更为可靠,它也有自己的特点,工控机的主要特点表现在以下方面:
1采用符合“EIA”标准的全钢化工业机箱,增强了抗电磁干扰能力｡
2､采用总线结构和模块化设计技术｡CPU及各功能模块皆使用插板式结构,并带有压杆软锁定,提高了抗冲击､抗振动能力｡
工控机与PLC的通信设计
1绪论
1.1工控机概述
1.1.1工控机的概念及组成
工业控制机是指对工业生产过程及其机电设备､工艺装备进行测量与控制用的计算机,简称工控机(Industrial Personal Computer)｡工业控制机由计算机基本系统和过程I/O系统组成,计算机基本系统由系统总线､主机模板､存储器板､人机接口板与CRT､磁盘机､打印机等通用外设组成｡过程I/O系统由输入信号调理板和A/D转换器,将现场传感器测量的物理信号转变为电信号,模拟量经模数转换(A/D转换器),变成数字量输入计算机,计算机输出信号经数模(D/A)转换和输出调理(隔离放大)成执行机构的功率驱动信号控制执行机构｡
1.3工控机的应用
工控机系统是指以工控机为核心的控制系统,工控机系统包括硬件系统和软件系统｡硬件系统有执行器､仪器仪表､信号转换器以及计算机,软件系统包括组态软件或上位机软｡工控机系统要完成的任务是对生产过程的监测与控制｡
随着电子技术的发展,工控机在生产中应用越来越广泛,如今已有了以工控机为中心的远程监控系统和实时就地控制系统,比如石油行业应用较多的SCADA系统｡在将来工控机发展的更高峰,它在工业生产中的作用将更为突出｡以工控机为核心的监控系统的原理框图如下:
[Keywords]automation systems control PLC functions communication network
前言
可编程控制器是综合了计算机技术､自动控制技术和通信技术的一种通用自动控制装置｡它集顺序控制､过程控制和数据处理于一身,具有功能强大､可靠性高､使用灵活方便､易于编程､维护简单以及适于在工业环境下应用等一系列优点,在工业自动化､机电一体化､传统产业技术改造等方面得到了广泛的应用,已经成为现代工业控制的支柱之一｡
There has been many steps in automation systems devellopment. During the 1960s and throughout the 1970s, the machine control industry made the transformation from relay-based logic to programmable logic controllers, commonly referred to as PLC controllers. This transformation let the control engineer create systems with extremely high productivity, flexibility and reliability, and revolutionized the machine control market. PLC controller changed the way standard machine control logic was accomplished.
工业控制计算机的优点是在工业控制计算机系统中得以体现的｡一种工业计算机系统包括硬件和软件｡硬件有上位机即工业计算机､信号转换器､仪器仪表､终端控制设备如电磁阀;而软件的种类是根据该系统控制对象的规模或仪器仪表的种类来选择的,常用的有组态软件,如力控､亚控等,比较普遍的就是给予Windows操作环境自己编写的上位机软件｡在Windows下编写上位机软件的工具有Visual basic､Visual C++等软件｡用它们编写的上位机软件具有可移植性强､性价比高､只要有一台装有Windows操作系统的计算机随时随地都可以运行控制系统,这相对于要依附组态软件控制系统才能运行的工业控制计算机系统更方便､简介,省去了花巨资去购买组态软件的麻烦｡
3､机箱内装有双风扇,正压对流排风,并装有滤尘网用以防尘｡
4､配有高度可靠的工业电源,并有过压､过流保护｡
5､电源及键盘均带有电子锁开关,可防止非法开､关和非法键盘输入｡
6､具有自诊断功能｡
7､可视需要选配I/O模板｡
8､设有“看门狗”定时器,在因故障死机时,无需人的干预而自动复位｡
9､开放性好,兼容性好,吸收了PC机的全部功能,可直接运行PC机的各种应用软件｡
Distributed devices interconnected bymeans of a communication network. Earlier generations of digital control systems have beencombinations of existing automationIn an industrial plant, physicalprocess systems consist of machinesand process equipment. They areindividual devices or largersubsystems of their own.
between IPC and PLC
abstract
Student: Fengdong Electronics&Information College
Supervisor: Tang Taobo Electronics&Information College
[abstract]Manufacturing systems are inherently distributed and heterogeneous. Products are designed and manufactured by a range of people with different skills using a variety of systems specialized for different functions. More recently, significant effort has gone into bridging the islands of automation to a single large systems. In such an environment, system reliability is of utmost importance. One weak link can interrupt the entire chain of events and delay the delivery of the product. Manufacturers have traditionally planned down time for preventive maintenance of machines and had back up machines for those in need of repair.
“工控机于PLC的通信设计”这一课题主要解决的是自动完成输油管的静水压测试实验,并对管道对压力的相应状态即P=f(t)进行记录,包括实时曲线､历史曲线､各阀门的开关状态､测试结果等｡该系统的硬件包括普通计算机､以单片机为核心的数据采集器､FX0N型PLC以及TTL/RS-232/RS-485信号转换器｡上位机软件采用基于Windows Xp环境下用VB6.0编写的通信控制软件｡
工业计算机的用途广泛,它主要用于工业控制､测试等方面｡一个工业计算机的典型应用是通过标准的串行口(RS232/485等串口)获得外部的数据,通过计算机内部的微处理器的计算,最后通过显示屏或者通过串行口输出,这样,在工业计算机上,我们就实现了一个计算的过程｡很明显,这和普通的计算机的娱乐､办公､编程方面的应用是完全不同的｡
由于中国大陆工业控制计算机的研究起步很晚,直到1997年,以研祥为代表的厂商开始进行工控机的研制､开发､生产,彻底解决了制约我国工控机发展的因素,工控机的应用水平和应用行业发生了极大变化,尤其近一两年来,是工控机发展及应用的快速期,工控机市场也从台湾品牌的一统天下演变为台湾品牌和以研祥“EVOC”为代表的内地工控机品牌并行市场的竞争态势｡目前研祥IPC产品是目前国内市场占有率前五位品牌中唯一的内地公司｡
工控机与PLC的通信设计
[摘要]控制系统应用的程度在一定程度上体现出生产力发展的水平｡现代工业生产过程自动化水平的高低决定着这个企业的前途｡可编程逻辑控制器的广泛应用,它已逐渐成为工业控制领域的核心｡
自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)取代传统继电器控制装置以来,PLC得到了快速发展,在世界各地得到了广泛应用｡同时,PLC的功能也不断完善｡随着计算机技术､信号处理技术､控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高,PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能｡今天的PLC不 再局限于逻辑控制,在运动控制､过程控制等领域也发挥着十分重要的作用｡
[关键字]自动化､PLC､过程
The design of communication
硬件系统一般有运行操作台,可放计算机､CRT､外设､主机柜､I/O机柜(机箱､电源､接线端子板､接地保护装置等)｡
软件系统由实时操作系统､实时数据库及应用软件､数据采集与处理软件､各类控制软件(PID)直接数字控制､先进控制软件组成｡其结构如下图1所示:
图1工业控制计算机的组成
与商用及个人机比较,工业控制机的特点是强大的过程输入输出能力,高可靠性与实时性｡
有一定市场规模和发展前景的产品主要有:IPC､PC/104或PC/104-plus､VME/VXI､AT96､CompactPCI以及其它专用单板计算机(包括基于RISC､DSP和单片机的嵌入式专用计算机)等｡
PC/104凭借小尺寸优势,在小型军事和医疗设备领域还有进一步扩大市场的可能｡PC/104通过PC/104-plus兼容PCI总线,向高性能应用拓展｡
图2工业控制计算机系统的原理图
不论哪种以工控机系统,设计者无非是从以下几个方面来考虑设计的:
1､对工业生产过程工艺参数进行调节控制(直接数字控制DDC､监督控制SPC及先进控制)｡
2､对工业生产设备､工艺装备进行测量与控制(如冷轧机､热连轧机分布式控制系统DCS)｡
3､单片机､单板机､微控制器等嵌入到家用电器､机电设备内部,提高机电设备数字化及智能化,如数控机床配套的数控､微电子控制电冰箱､洗衣机等｡
VME/VXI总线,继续在军事设备和大型测试系统方面占有很大的市场份额,但已经受到CompactPCI/PXI产品强有力的冲击｡目前还不会在大范围内被CompactPCI/PXI产品所取代｡标准AT96总线工控机在军事装备和工业现场得到进一步应用｡
CompactPCI总线工控机,随着CompactPCI总线冗余设计技术､热插拔技术､自诊断技术的成熟,构造高可用性系统的简化,CompactPCI总线工控机技术将得到迅速普及和广泛应用,成为国内继STD总线工控机､IPC工控机之后最具普及前景的新一代高性能工控机｡
10､可配置实时操作系统,便于多任务的调度和运行｡
11､可采用无源母板(底板),方便系统升级｡
1.2工控机的种类
1.2.1主要产品
随着集成电路的发展,工业控制机及其OEM产品的应用越来越广泛,应用领域也延伸至工行各业,主要产品及应用领域集中表现在一下几个方面:
包括单片机智能部件,模糊控制器8位､16位､32位CISC､RISC嵌入式计算机及其板级产品｡
1.1.2工控机的特点
由于工控机是应用在大规模工业生产中,因此工控机的性能相对普通பைடு நூலகம்算机更为可靠,它也有自己的特点,工控机的主要特点表现在以下方面:
1采用符合“EIA”标准的全钢化工业机箱,增强了抗电磁干扰能力｡
2､采用总线结构和模块化设计技术｡CPU及各功能模块皆使用插板式结构,并带有压杆软锁定,提高了抗冲击､抗振动能力｡
工控机与PLC的通信设计
1绪论
1.1工控机概述
1.1.1工控机的概念及组成
工业控制机是指对工业生产过程及其机电设备､工艺装备进行测量与控制用的计算机,简称工控机(Industrial Personal Computer)｡工业控制机由计算机基本系统和过程I/O系统组成,计算机基本系统由系统总线､主机模板､存储器板､人机接口板与CRT､磁盘机､打印机等通用外设组成｡过程I/O系统由输入信号调理板和A/D转换器,将现场传感器测量的物理信号转变为电信号,模拟量经模数转换(A/D转换器),变成数字量输入计算机,计算机输出信号经数模(D/A)转换和输出调理(隔离放大)成执行机构的功率驱动信号控制执行机构｡
1.3工控机的应用
工控机系统是指以工控机为核心的控制系统,工控机系统包括硬件系统和软件系统｡硬件系统有执行器､仪器仪表､信号转换器以及计算机,软件系统包括组态软件或上位机软｡工控机系统要完成的任务是对生产过程的监测与控制｡
随着电子技术的发展,工控机在生产中应用越来越广泛,如今已有了以工控机为中心的远程监控系统和实时就地控制系统,比如石油行业应用较多的SCADA系统｡在将来工控机发展的更高峰,它在工业生产中的作用将更为突出｡以工控机为核心的监控系统的原理框图如下:
[Keywords]automation systems control PLC functions communication network
前言
可编程控制器是综合了计算机技术､自动控制技术和通信技术的一种通用自动控制装置｡它集顺序控制､过程控制和数据处理于一身,具有功能强大､可靠性高､使用灵活方便､易于编程､维护简单以及适于在工业环境下应用等一系列优点,在工业自动化､机电一体化､传统产业技术改造等方面得到了广泛的应用,已经成为现代工业控制的支柱之一｡
There has been many steps in automation systems devellopment. During the 1960s and throughout the 1970s, the machine control industry made the transformation from relay-based logic to programmable logic controllers, commonly referred to as PLC controllers. This transformation let the control engineer create systems with extremely high productivity, flexibility and reliability, and revolutionized the machine control market. PLC controller changed the way standard machine control logic was accomplished.
工业控制计算机的优点是在工业控制计算机系统中得以体现的｡一种工业计算机系统包括硬件和软件｡硬件有上位机即工业计算机､信号转换器､仪器仪表､终端控制设备如电磁阀;而软件的种类是根据该系统控制对象的规模或仪器仪表的种类来选择的,常用的有组态软件,如力控､亚控等,比较普遍的就是给予Windows操作环境自己编写的上位机软件｡在Windows下编写上位机软件的工具有Visual basic､Visual C++等软件｡用它们编写的上位机软件具有可移植性强､性价比高､只要有一台装有Windows操作系统的计算机随时随地都可以运行控制系统,这相对于要依附组态软件控制系统才能运行的工业控制计算机系统更方便､简介,省去了花巨资去购买组态软件的麻烦｡
3､机箱内装有双风扇,正压对流排风,并装有滤尘网用以防尘｡
4､配有高度可靠的工业电源,并有过压､过流保护｡
5､电源及键盘均带有电子锁开关,可防止非法开､关和非法键盘输入｡
6､具有自诊断功能｡
7､可视需要选配I/O模板｡
8､设有“看门狗”定时器,在因故障死机时,无需人的干预而自动复位｡
9､开放性好,兼容性好,吸收了PC机的全部功能,可直接运行PC机的各种应用软件｡
Distributed devices interconnected bymeans of a communication network. Earlier generations of digital control systems have beencombinations of existing automationIn an industrial plant, physicalprocess systems consist of machinesand process equipment. They areindividual devices or largersubsystems of their own.
between IPC and PLC
abstract
Student: Fengdong Electronics&Information College
Supervisor: Tang Taobo Electronics&Information College
[abstract]Manufacturing systems are inherently distributed and heterogeneous. Products are designed and manufactured by a range of people with different skills using a variety of systems specialized for different functions. More recently, significant effort has gone into bridging the islands of automation to a single large systems. In such an environment, system reliability is of utmost importance. One weak link can interrupt the entire chain of events and delay the delivery of the product. Manufacturers have traditionally planned down time for preventive maintenance of machines and had back up machines for those in need of repair.
“工控机于PLC的通信设计”这一课题主要解决的是自动完成输油管的静水压测试实验,并对管道对压力的相应状态即P=f(t)进行记录,包括实时曲线､历史曲线､各阀门的开关状态､测试结果等｡该系统的硬件包括普通计算机､以单片机为核心的数据采集器､FX0N型PLC以及TTL/RS-232/RS-485信号转换器｡上位机软件采用基于Windows Xp环境下用VB6.0编写的通信控制软件｡
工业计算机的用途广泛,它主要用于工业控制､测试等方面｡一个工业计算机的典型应用是通过标准的串行口(RS232/485等串口)获得外部的数据,通过计算机内部的微处理器的计算,最后通过显示屏或者通过串行口输出,这样,在工业计算机上,我们就实现了一个计算的过程｡很明显,这和普通的计算机的娱乐､办公､编程方面的应用是完全不同的｡
由于中国大陆工业控制计算机的研究起步很晚,直到1997年,以研祥为代表的厂商开始进行工控机的研制､开发､生产,彻底解决了制约我国工控机发展的因素,工控机的应用水平和应用行业发生了极大变化,尤其近一两年来,是工控机发展及应用的快速期,工控机市场也从台湾品牌的一统天下演变为台湾品牌和以研祥“EVOC”为代表的内地工控机品牌并行市场的竞争态势｡目前研祥IPC产品是目前国内市场占有率前五位品牌中唯一的内地公司｡
工控机与PLC的通信设计
[摘要]控制系统应用的程度在一定程度上体现出生产力发展的水平｡现代工业生产过程自动化水平的高低决定着这个企业的前途｡可编程逻辑控制器的广泛应用,它已逐渐成为工业控制领域的核心｡
自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)取代传统继电器控制装置以来,PLC得到了快速发展,在世界各地得到了广泛应用｡同时,PLC的功能也不断完善｡随着计算机技术､信号处理技术､控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高,PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能｡今天的PLC不 再局限于逻辑控制,在运动控制､过程控制等领域也发挥着十分重要的作用｡