摘 要：供電系統(tǒng)是工廠的重要組成部分，對(duì)其可能發(fā)生的故障及生產(chǎn)故障進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)控和報(bào)警是生產(chǎn)運(yùn)作順利進(jìn)行的有力保障。本文介紹了歐姆龍PLC和PC上位機(jī)在石油化工廠的電路監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，詳細(xì)介紹了該系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計(jì)，以及通訊連接。 關(guān)鍵詞：PLC、PC上位機(jī)、串口通信 Abstract：This paper setting out from an actual problem introduces a circuit-alarm monitoring system of petrochemical factory based on PLC and PC. It introduces the system’s design of hardware, software and the connection of network in detail. KEYWORDS：PLC、PC、Serial communication 一、引言 　　在復(fù)雜的電網(wǎng)供電系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的故障報(bào)警一般采用報(bào)警烽鳴器、故障指示燈等硬件方式報(bào)警。這種方式存在很多缺點(diǎn)，例如如果電網(wǎng)分布分散，則故障報(bào)警點(diǎn)也分散，需要安排一定人力巡邏檢查，造成人力資源浪費(fèi)，且報(bào)警、維修不及時(shí);故障報(bào)警點(diǎn)太多則需要大量報(bào)警器，且造成線路復(fù)雜化;硬件報(bào)警得到的故障信息太少等等。隨著計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)在工廠中的大量應(yīng)用，可以將故障信息通過(guò)PLC進(jìn)行初步監(jiān)控，然后再由PLC上傳到計(jì)算機(jī)中，由計(jì)算機(jī)處理故障信息，進(jìn)行報(bào)警、記錄、顯示故障信息。具有可進(jìn)行集中監(jiān)控，節(jié)省人力，故障信息直觀、豐富，便于分析等優(yōu)點(diǎn)。 二、系統(tǒng)介紹 　　系統(tǒng)由PLC檢測(cè)48個(gè)故障繼電器的狀態(tài)變化，上位機(jī)PC定時(shí)查詢并讀取PLC內(nèi)部4個(gè)通道61位的狀態(tài)信息（包括48個(gè)輸入點(diǎn)和13個(gè)歸類(lèi)輸出點(diǎn)），進(jìn)行分析并用數(shù)據(jù)庫(kù)加以管理和記錄。程序采用VisualBasic6.0開(kāi)發(fā)，數(shù)據(jù)庫(kù)采用Microsoft的Access2003。 　　每個(gè)故障點(diǎn)按照對(duì)應(yīng)的位置標(biāo)識(shí)于車(chē)間電路分布圖上，如圖1所示。程序運(yùn)行進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)以后，PC將檢測(cè)與PLC的通信連接。如果通訊連接正常，程序?qū)z測(cè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)變化。如果信號(hào)由正常變?yōu)閳?bào)警，對(duì)應(yīng)指示燈及總狀態(tài)指示燈將閃爍并聲音報(bào)警，右上方顯示故障信息，運(yùn)行狀態(tài)信息及故障信息將存入數(shù)據(jù)庫(kù)。單擊閃爍指示燈，將停止閃爍，并顯示當(dāng)前狀態(tài)，報(bào)警為紅色，正常為淺黃色;如果信號(hào)由報(bào)警變正常，對(duì)應(yīng)指示燈停止閃爍，運(yùn)行狀態(tài)信息及故障修復(fù)信息將存入數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)前狀態(tài)由紅色變?yōu)闇\黃色。如果要查看各個(gè)節(jié)點(diǎn)信息，則單擊指示燈，右上方圖框會(huì)顯示該節(jié)點(diǎn)的位號(hào)，對(duì)應(yīng)PLC位以及該報(bào)警點(diǎn)名稱(chēng)和觸點(diǎn)狀態(tài)。右上方文本框顯示當(dāng)前系統(tǒng)總運(yùn)行狀態(tài)，有相應(yīng)的指示燈標(biāo)示，分為“正?！?和“報(bào)警”兩種狀態(tài)，紅色為報(bào)警綠色為正常。 [align=center] 圖1 報(bào)警監(jiān)控畫(huà)面（正常狀態(tài)）[/align] 　　報(bào)警時(shí)畫(huà)面如圖2所示。 [align=center] 圖2 報(bào)警監(jiān)控畫(huà)面（報(bào)警狀態(tài)）[/align] 三、監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成 　　1.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 　　系統(tǒng)配置如圖3所示。本系統(tǒng)主要由上位機(jī)PC和下位機(jī)PLC組成，監(jiān)控48個(gè)故障點(diǎn)并將其分為13大類(lèi)，然后將故障信息顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上。PLC使用的是歐姆龍的C200H，采用3個(gè)輸入模塊，一個(gè)輸出模塊，一個(gè)通訊模塊。將故障繼電器兩端引出作為PLC的干接點(diǎn)，通過(guò)輸入模塊將故障信息轉(zhuǎn)化為開(kāi)關(guān)量輸入PLC，并由PLC對(duì)故障進(jìn)行分類(lèi)，然后PLC通過(guò)RS232-422轉(zhuǎn)換器和RS232C串口與上位機(jī)通信，由上位機(jī)讀取并處理故障信息進(jìn)行監(jiān)控報(bào)警。 [align=center] 圖 3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[/align] 　　2.軟件設(shè)計(jì) 　　本系統(tǒng)PLC的編程使用CX-ProgrammerV3.1編寫(xiě)，實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)故障繼電器的初步監(jiān)控;上位機(jī)監(jiān)控使用VisualBasic6.0編寫(xiě)主監(jiān)控程序，實(shí)現(xiàn)故障實(shí)時(shí)監(jiān)控報(bào)警、顯示、記錄、故障點(diǎn)信息查詢修改以及運(yùn)行狀態(tài)查詢等功能。 　?。?）PLC程序：該程序包括三個(gè)輸入模塊和一個(gè)輸出模塊，用于對(duì)48個(gè)故障信息的采集和分類(lèi)，并對(duì)PLC后備電池狀態(tài)監(jiān)控。 　　將故障信息轉(zhuǎn)存到20通道： 　　將故障分類(lèi)： 　　PLC后備電池狀態(tài)轉(zhuǎn)存至23通道： 　?。?）上位機(jī)程序：主要負(fù)責(zé)與PLC進(jìn)行串口通信，讀取PLC內(nèi)部通道狀態(tài)加以分析，在主界面上實(shí)現(xiàn)故障報(bào)警、顯示、故障點(diǎn)信息查詢、故障信息記錄查詢以及節(jié)點(diǎn)信息修改查詢等功能。 　　上位機(jī)PC與PLC通訊時(shí)，按應(yīng)答方式進(jìn)行，由上位計(jì)算機(jī)發(fā)給PLC一組ASCⅡ碼字符數(shù)據(jù)，這一數(shù)據(jù)稱(chēng)為命令塊。PLC收到命令塊后經(jīng)分析認(rèn)為命令正常，則按照命令進(jìn)行操作，將操作結(jié)果返回給上位計(jì)算機(jī)，PLC返回給上位計(jì)算機(jī)的這一組數(shù)據(jù)稱(chēng)為響應(yīng)塊。若PLC收到命令后經(jīng)分析確認(rèn)命令不正常，則返回給上位計(jì)算機(jī)錯(cuò)誤命令響應(yīng)塊。上位計(jì)算機(jī)和PLC通訊時(shí)，PLC是被動(dòng)的，必須由上位計(jì)算機(jī)給PLC發(fā)出命令塊，PLC作出響應(yīng)發(fā)還給上位計(jì)算機(jī)響應(yīng)塊。 　　本程序采用多重通訊方式，多重通訊時(shí)首幀以單元號(hào)（即HOST LINK的機(jī)號(hào)）開(kāi)始，然后為報(bào)頭、報(bào)文、校驗(yàn)碼、結(jié)束符（只有一幀時(shí)）或分隔符（多幀時(shí)）。中間幀以報(bào)文開(kāi)始，然后為校驗(yàn)碼、分隔符，中間幀報(bào)文每幀最多125個(gè)字符。尾幀以報(bào)文開(kāi)始，然后為校驗(yàn)碼、結(jié)束符，尾幀報(bào)文最多124個(gè)字符。 　　校驗(yàn)碼FCS（Frame Check Sequence）是8位（bit）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成的2位字符。這8位二進(jìn)制數(shù)是一幀中校驗(yàn)碼前的所有字符的ASCⅡ碼按位異或的結(jié)果。轉(zhuǎn)換成字符時(shí)按照2位十六進(jìn)制數(shù)字轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的數(shù)字字符。 　　PLC收到上位計(jì)算機(jī)發(fā)出的命令塊后，經(jīng)分析操作返回給上位計(jì)算機(jī)響應(yīng)塊，在響應(yīng)塊中含有響應(yīng)碼。如果PLC正常完成上位計(jì)算機(jī)的命令，則響應(yīng)碼為00，否則，響應(yīng)碼中含有出錯(cuò)信息。 　　上位機(jī)PC與PLC的串口通信部分： 　　Timer2的值設(shè)為2000，即每隔2s上位機(jī)PC向PLC發(fā)送一次讀取命令，讀取信息。 　　Private Sub Timer2_Timer（） 　　Dim a（10） As String 　　a（0） = "@00RR00200004" ’單元號(hào)和報(bào)頭報(bào)文 　　a（1） = FCS（a（0）） ’命令格式中的校驗(yàn)位 　　a（2） = a（0） + a（1） + "＊" + Chr$（13） ’命令碼 　　MSComm1.Output = a（2） ’向PLC發(fā)送命令 　　a（3） = MSComm1.Input 　　a（4） = Mid$（a（3）, 6, 2） ’響應(yīng)碼 　　Call Message（a（4）） ’調(diào)用響應(yīng)碼的錯(cuò)誤信息 　　If errortime > 3 Then 　　Timer2.Enabled = False 　　intr = MsgBox（“通訊錯(cuò)誤，是否退出檢查連接?”, vbYesNoCancel + vbExclamation, “通訊連接中”） 　　If intr = vbYes Then 　　。。。。。。。。。 　　Else 　　。。。。。。。。。 　　End If 　　End If 　　’如果通訊連接正常則讀取數(shù)據(jù)： 　　a（6） = Mid$（a（3）, 24, 2） ’響應(yīng)塊中的校驗(yàn)碼 　　a（7） = Mid$（a（3）, 1, 23） 　　a（8） = FCS（a（7）） ’計(jì)算校驗(yàn)碼 　　If a（8） = a（6） Then ’比較校驗(yàn)碼是否相同 　　a（9） = Mid$（a（3）, 8, 16） 　　a（10） = Hex2Bin$（a（9）） 　　z = a（10） ’得到PLC內(nèi)部通道數(shù)據(jù) 　　Else 　　MsgBox （“校驗(yàn)碼不正確”） 　　。。。。。。。 　　End If 　　校驗(yàn)碼計(jì)算函數(shù)： 　　Function FCS（ByVal inputstr As String） As String 　　Dim slen, n, xorresult As Integer 　　Dim tempfcs As String 　　slen = Len（inputstr） 　　xorresult = 0 　　For n = 1 To slen 　　xorresult = xorresult Xor Asc（Mid$（inputstr, n, 1）） 　　Next n 　　tempfcs = Hex$（xorresult） 　　If Len（tempfcs） = 1 Then 　　tempfcs = "0" + tempfcs 　　End If 　　FCS = tempfcs 　　End Function 　　將響應(yīng)碼中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)據(jù)： 　　Function Hex2Bin$（HexValue$） 　　Const BinTbl = "0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111" 　　Dim X, Work$ 　　Work$ = "" 　　For X = 1 To Len（HexValue$） 　　Work$ = Work$ + Mid$（BinTbl, Val（"&h" + Mid$（HexValue$, X, 1）） ＊ 4 + 1, 4） 　　Next 　　Hex2Bin$ = Work$ 　　End Function 　　監(jiān)控程序功能：故障信息及節(jié)點(diǎn)查詢?nèi)鐖D4;PLC電池故障顯示如圖5;數(shù)據(jù)庫(kù)將記錄系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，記錄故障發(fā)生的時(shí)間及相關(guān)信息，故障修復(fù)的時(shí)間及相關(guān)信息并提供查詢功能如圖7;可以查看主界面上位號(hào)所對(duì)應(yīng)的PLC位、名稱(chēng)、觸點(diǎn)狀態(tài)等信息以便于故障分析，如圖8;系統(tǒng)運(yùn)行總狀態(tài)指示如圖6所示。 [align=center] 圖 6 系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)指示 圖 7 數(shù)據(jù)庫(kù)查詢 圖 8 位號(hào)對(duì)應(yīng)信息查詢[/align] 四、監(jiān)控程序完成的功能 　　1.故障指示：有報(bào)警時(shí)，對(duì)應(yīng)指示燈及總狀態(tài)指示燈將閃爍并聲音報(bào)警，右上方顯示故障信息，單擊閃爍指示燈，將停止閃爍，并顯示當(dāng)前狀態(tài)，報(bào)警為紅色，正常為淺黃色;如果故障修復(fù)，則對(duì)應(yīng)指示燈停止閃爍，當(dāng)前狀態(tài)由紅色變?yōu)闇\黃色。單擊指示燈，則可以查看各個(gè)節(jié)點(diǎn)信息，右上方圖框會(huì)顯示該節(jié)點(diǎn)的位號(hào)，對(duì)應(yīng)PLC位以及該報(bào)警點(diǎn)名稱(chēng)和觸點(diǎn)狀態(tài)。右上方文本框有相應(yīng)的指示燈顯示當(dāng)前系統(tǒng)總運(yùn)行狀態(tài)，紅色為報(bào)警綠色為正常。 　　2.歷史記錄：數(shù)據(jù)庫(kù)記錄系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，記錄報(bào)警的位號(hào)、名稱(chēng)、PLC位、觸點(diǎn)狀態(tài)、以及報(bào)警時(shí)間等內(nèi)容，當(dāng)故障解除后同樣記錄解除的位號(hào)、名稱(chēng)、PLC位、觸點(diǎn)狀態(tài)、以及故障解除時(shí)間。數(shù)據(jù)庫(kù)中有位號(hào)名稱(chēng)對(duì)應(yīng)表，以方便查詢每個(gè)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 　　3.通訊連接：用于重新連接上位機(jī)和下位機(jī)間的通訊，當(dāng)單擊工具欄中連接按鈕時(shí)，程序檢測(cè)通信連接。 　　4.聲音測(cè)試：用于測(cè)試聲音報(bào)警是否正常。若正常，點(diǎn)擊此按鈕時(shí)系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警聲音。 　　5.消音：用于消除系統(tǒng)報(bào)警時(shí)的聲音，不影響指示燈閃爍報(bào)警。 五、結(jié)束語(yǔ) 　　本系統(tǒng)是為齊魯石化氯堿廠生產(chǎn)車(chē)間設(shè)計(jì)的電路故障報(bào)警系統(tǒng)，現(xiàn)已投入運(yùn)行。在實(shí)際應(yīng)用中提供了真實(shí)可靠的生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，運(yùn)行情況良好。為企業(yè)減少了人力資源浪費(fèi)，化工廠生產(chǎn)車(chē)間環(huán)境較差，改善了工人的工作環(huán)境降低了工作強(qiáng)度，并實(shí)現(xiàn)了集中監(jiān)控。本系統(tǒng)的可擴(kuò)展性也很好的適應(yīng)了車(chē)間改良的需求，可根據(jù)用戶的要求增加監(jiān)控點(diǎn)并將本車(chē)間故障分類(lèi)輸出到上一級(jí)監(jiān)控站，受到了用戶的好評(píng)。 參考文獻(xiàn)： 　　1.徐德 孫同景 《可編程序控制器（PLC）應(yīng)用技術(shù)》 山東科技出版社 2000 　　2.李勇帆 《Visual Basic 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