隨著計算機控制技術的不斷發(fā)展，可編程控制器PLC的功能越來越強大，不僅具有各種各樣的控制功能，還具有與其他設備通信聯(lián)網(wǎng)的功能。與之相應，PLC的應用也日益普及，不僅被廣泛應用于傳統(tǒng)的邏輯控制、PID控制和變頻調(diào)速等領域，還逐漸被用于數(shù)據(jù)采集、環(huán)境監(jiān)控等領域。本方案介紹的分布式PLC監(jiān)控系統(tǒng)采用分布式的構建方案，利用基于西門子PLC的實時測量技術對各設備的監(jiān)控點數(shù)據(jù)進行采集、監(jiān)測，以達到分散連接、集中監(jiān)控的目的。在自由口模式下實現(xiàn)PLC與LCW系列數(shù)據(jù)存儲器的通信，將監(jiān)控數(shù)據(jù)完整的保存到存儲器的SD卡中，彌補了PLC存儲、管理大量數(shù)據(jù)能力不足的缺陷。通過此方案，用戶可對各設備的監(jiān)控數(shù)據(jù)和PLC的工作狀態(tài)進行長期、有效的存儲。

系統(tǒng)結構

PLC采用西門子S7-200PLC，是串行通訊方式最為豐富的小型PLC，支持多種通信協(xié)議，如點對點接口協(xié)議（PPI協(xié)議）、多點接口協(xié)議（MPI協(xié)議）和PROFIBUS協(xié)議以及自由通信協(xié)議等。其中自由通信協(xié)議又叫用戶定義協(xié)議，利用自由端口模式，可以實現(xiàn)用戶定義的通信協(xié)議，連接多種智能設備，使用起來非常方便，在第三方工程接入中取得了巨大的成功。

PLC具有一定的數(shù)據(jù)存儲功能，可防止因通信錯誤而出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的情況，然而PLC存儲、管理大量數(shù)據(jù)能力不足；另外在電源掉電或內(nèi)存丟失后，PLC的系統(tǒng)時間會被初始化,這會使數(shù)據(jù)保存時間與實際時間不符，無法對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行長期有效的保存。

數(shù)據(jù)存儲器采用廣州樂誠電子科技有限公司提供的LCA3213數(shù)據(jù)記錄儀,是一款可以替代PC機的便攜式串口數(shù)據(jù)記錄儀。采用嵌入式系統(tǒng)控制芯片，將串口RS-232/485輸入的數(shù)據(jù)透明存儲在SD卡中。數(shù)據(jù)存儲器采用模塊化設計，不需要用戶對現(xiàn)有設備進行改造，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時存儲。該產(chǎn)品已廣泛使用于系統(tǒng)集成設備、自動化采集設備、高校、研究所重要實驗裝置“黑匣子”，是具有高度集成，高可靠性，低成本優(yōu)勢的數(shù)據(jù)存儲產(chǎn)品。有如下功能：

a采用工業(yè)級高性能32位處理器，運用獨特的動態(tài)內(nèi)存分配管理算法，提高數(shù)據(jù)的處理能力，實現(xiàn)實時高速數(shù)據(jù)采集、持續(xù)數(shù)據(jù)記錄和大容量數(shù)據(jù)存儲的便攜式數(shù)據(jù)存儲記錄儀。其高達100Kb/s的數(shù)據(jù)接收及存儲能力,完全適應傾角傳感器高速的，海量的數(shù)據(jù)存儲。

b超低功耗設計，支持鋰電池供電適用野外和移動狀態(tài)下的數(shù)據(jù)存儲環(huán)境。

c具有時鐘功能，數(shù)據(jù)存儲文件以當前的年月日自動命名；可根據(jù)用戶的具體需要對接收到的每幀數(shù)據(jù)加入實時時間，方便后期數(shù)據(jù)處理。

d中文配置軟件，通過串口可修改波特率、時鐘校準等。

e可對儀器儀表采集設備發(fā)送輪詢指令（根據(jù)用戶需求定制）。

f存儲器工作用的參數(shù)可以固化到處理器內(nèi)的FLASH存儲器中，不會發(fā)生參數(shù)丟失的問

題。固化的工作參數(shù)上電時自動調(diào)出。

基本組成圖

LCW數(shù)據(jù)存儲器與PLC通訊

數(shù)據(jù)存儲器的串行口直接與S7-200PLC的RS-232/485口進行通訊,在自由端口模式下，PLC的串行通信接口由用戶來控制，PLC相當于從站，數(shù)據(jù)存儲器相當于主站。除了自發(fā)向數(shù)據(jù)存儲器發(fā)送報警信息和連接保持信息外，一般都是接收到數(shù)據(jù)返回請求后，再向數(shù)據(jù)存儲器發(fā)送數(shù)據(jù)。PLC接收完數(shù)據(jù)存儲器發(fā)送來的數(shù)據(jù)后，觸發(fā)端口0接收完成中斷對數(shù)據(jù)包進行分析。如果是巡檢命令，則將實時采樣數(shù)據(jù)存儲到巡檢數(shù)據(jù)寄存器中，然后調(diào)用PackandSend子程序，設置好寄存器地址即可按照命令返回相應數(shù)據(jù)。PLC發(fā)送完成后觸發(fā)端口0發(fā)送完成中斷，將各標志位寄存器復位，為下一次通信做準備。

a)通信程序的實現(xiàn)

（1）根據(jù)用戶的具體需求，數(shù)據(jù)存儲器可主動發(fā)送輪詢指令。采用串行口工作方式以數(shù)據(jù)存儲器作為主機，向PLC進行呼叫，定期讀取數(shù)據(jù)或者寫入數(shù)據(jù)；將PLC返回的監(jiān)控數(shù)據(jù)保存在SD卡中。其程序流程圖參見圖2。

單片機端通訊程序流程圖

（2）PLC端程序流程圖的實現(xiàn)。PLC端作為從機，采用梯形圖或者STL編程，主要是先設置通訊協(xié)議，然后按照協(xié)議把采集到的數(shù)據(jù)進行處理，再發(fā)送給主機數(shù)據(jù)存儲器，其具體的程序流程圖如圖3所示。

PLC端通訊程序流程圖

數(shù)據(jù)分析

通過讀卡器將SD卡中的監(jiān)測數(shù)據(jù)導入電腦軟件中，電腦軟件根據(jù)實際業(yè)務需要設計相應的算法，對數(shù)據(jù)進行分析，以數(shù)據(jù)報表，圖表等方式展現(xiàn)結果。

文中所述方案可以準確、可靠地測量惡劣環(huán)境下的現(xiàn)場數(shù)據(jù)并存儲。數(shù)據(jù)存儲器和PLC的采用不僅增大了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而且還可以很方便地根據(jù)實際需要適當?shù)卦黾踊蚋淖儽O(jiān)控對象，對系統(tǒng)功能進行擴展。由于都采用模塊化設計，所以對系統(tǒng)進行簡單修改后即可用于其他工業(yè)監(jiān)控應用中。實驗表明,該方法能夠穩(wěn)定可靠地采集和存儲數(shù)據(jù),為中小規(guī)模監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)檢測提供了一個可供參考的解決方案。