在電力、水廠、化工等工業(yè)過程控制中，常需要使用大屏幕來顯示工藝流程、電機閥門的開停信號以及各類儀表的測量值等信息，以便在中央控制室直觀地監(jiān)控整個生產狀況。在實際應用中，常采用“落地式模擬板”作為信息輸出設備，用于顯示系統(tǒng)中的各類遙信和遙測信號。

在早期，落地式模擬板控制通常使用一臺專用的工業(yè)電腦與可編程控制器(PLC)進行通信、處理和顯示所需信息。這種設計在系統(tǒng)新建初期可以滿足生產需求，但隨著時間的推移，由于工業(yè)電腦的環(huán)境適應能力較差以及其本身的低可靠性等限制因素的影響，會降低整個顯示系統(tǒng)的可靠性，甚至有些情況下會因為工控機控制程序的丟失而導致系統(tǒng)無法正常工作或無法進行修復，從而影響工業(yè)生產。因此，直接利用PLC的編程功能來控制落地式模擬板的顯示設計方法，可以減少不必要的中間控制環(huán)節(jié)，提高整個控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通過直接將落地式模擬板控制與PLC集成，可以簡化系統(tǒng)結構，提高可靠性，并減少故障發(fā)生的可能性，從而確保工業(yè)生產的順利進行。

我將介紹一個變電站降載監(jiān)測系統(tǒng)改造的實例。在原設計中，采用了PLC控制器與一臺工控機進行通信，再由工控機上的數(shù)據(jù)采集軟件處理信息，并在落地式模擬板上顯示各類遙測和遙信信息。然而，由于長時間的運行以及環(huán)境因素，工控機的可靠性降低，無法正常工作，導致整個落地式模擬板系統(tǒng)癱瘓。因此，在這個實例的改造中，通過取消工控機中轉處理信息的中間環(huán)節(jié)，并直接在PLC上進行編程，利用其RS232接口和落地式模擬板中的智能模塊接口進行直接通信，將各類數(shù)據(jù)發(fā)送到落地式模擬板上顯示信息。這種改造取得了較好的實際效果，解決了原來系統(tǒng)中出現(xiàn)的問題，提高了整個監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。通過這種簡化和優(yōu)化的設計，可以減少故障發(fā)生的可能性，并確保監(jiān)測系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定地運行。

奧普圖G4LC32控制器簡述

工業(yè)控制中使用的PLC有各種類型和品牌，常見的有日本的歐姆龍和三菱，德國的西門子，美國的GE等。在本例中，原設計采用了美國奧普圖(OPTO22)公司的產品，核心控制器為G4LC32。該產品提供的FactoryFloor控制策略開發(fā)軟件包采用直觀的流程圖編程方法，相比其他梯形圖編程方法更簡單易懂，具備良好的可讀性。在Windows NT平臺上，F(xiàn)actoryFloor還提供了RuntimePC軟件包，該軟件包能夠實現(xiàn)模擬控制器的功能，使得可以進行脫機編程調試，大大提高了技術人員的開發(fā)效率。在工程實施過程中，選擇適合的PLC類型和品牌，以及對應的開發(fā)軟件，對于提高工業(yè)控制系統(tǒng)的可靠性和開發(fā)效率具有重要意義。

G4LC32 控制器自帶了兩個 RS232 口、兩個RS485/422口和一個 ARCNET口。在本例中使用兩個 RS232 口，分別傳送遙信、遙測信號其ARCNET 通信口用于控制器數(shù)據(jù)庫服務器相連 。

落地式模擬板的通信架構簡述

本例中的落地式模擬板主要顯示電壓、電流,有功功率、無功功率、功率因素等模擬量的遙測信息以及各種繼電器開關量的遙信信息，該落地式模擬板分別使用兩個智能驅動盒，每個動盒都有一個 RS232接11,可以和計算機或者 PLC 控制器的 RS232 通訊，其通信波特率都是 2400 bps，為提高傳輸速率，采用將遙信和遙測分別傳送的方法,即遙測采用 COMO ，通信采用COM1 口。

落地式模擬板使用4位的發(fā)光二級管(LED)顯示器水顯示所需要的電流、電壓、功率等遙測數(shù)值,在浮點數(shù)的處理上，采用了小數(shù)點移位的方法以提高顯示精度，每個顯示器的驅動盒自帶有地址跳線因此可以確定遙測地址,地址范圍為0～128。遙測信息按照地址遍歷的傳輸方式來掃描發(fā)送數(shù)據(jù)。

遙信信息根據(jù)盒號驅動，一個COM口驅動16 個驅動盒，每個驅動盒可驅動 512 個遙信燈其遙信采用一種三色指示燈,分別為紅色綠色和黃色，紅色表示運行,綠色表示停止,黃色表示檢修狀態(tài)。根據(jù)現(xiàn)場工況在落地式模擬板上顯示各種開關量信息的狀態(tài) 確立通信規(guī)約以及驅動設計策略 獎建立控制器與落地式模擬板間的通信,首先要了解各自的通信規(guī)約,然后確定較終的通信規(guī)約，以使得控制器的指令能得以在落地式模擬板上得到實現(xiàn)。在本例中確定了信號燈驅動的報文格式格式如下：

起始碼1 90 H

起始碼2 EBH

地址碼 0~255：驅動器地址（每個信號燈的物理固定地址）

命令碼 80H

報文長度低位 03H：報文長度

循環(huán)字 0～FFH：循環(huán)顯示花式

信息體循環(huán)速度 0～FF：光帶速率

LPC 0～FFH：報文檢驗碼

其中:報文第七字節(jié)“循環(huán)字”代表一組發(fā)光光帶燈位發(fā)光情況，“00”為燈熄，“01”為綠燈亮“02”為紅燈亮通過改變循環(huán)字可以變化顯示花報文第八字節(jié)為循環(huán)速度,改變它可以變化式光帶運行速度，其值為”01”時速度較快,值為“FF”時速度較慢 。

例如:現(xiàn)有一個開關信號處于OFF下狀態(tài)，應該在落地式模擬板上顯示紅燈亮。這個燈對應固定地址假定為1那么發(fā)送的報文信息是:90H EBH O1H80H 00H 03H 02H 01H 00H，把整個數(shù)據(jù)都放到一個名為 red (String Variable)的變量中,然后把這個變量的值通過 COM 口發(fā)送到落地式模擬板那么落地式模擬板上的該指示燈燈即被驅動，它會根據(jù)報文顯示紅色。

在本例中，系統(tǒng)要求能實時反映工業(yè)現(xiàn)場的各種遙信遙測信號的變化,以使控制室人員能及時了解現(xiàn)場工況。但由于其早期設計的落地式模擬板由于當時的技術原因限制了其通信傳輸速率,其落地式模擬板的通信接口速率被限制在較大 2 400 bps,如果把遙信遙測信號通過一個通信口傳輸?shù)脑?勢必會導致控制室顯示信息的延遲，因此,在本案重新設計時,將遙信和遙測信號分別利用 PLC的兩個 COM 口分別傳送,把不常變的信號如“年、月、日、時鐘、安全日期”每天發(fā)送一次,在遙信信號的處理上,在系統(tǒng)初始化后,系統(tǒng)只發(fā)送開關量有變化的信號。通過這種方式基本解決了現(xiàn)況數(shù)據(jù)延遲的問題。

在實際編寫發(fā)送程序時，針對遙信信號燈（開關量信號燈），采用了一種簡單的方法。首先編寫一個名為02H的子程序，該子程序可以根據(jù)工程量對應的數(shù)據(jù)表和地址來驅動每個對應地址的信號燈顯示特定的顏色。例如，讀取一個實際開關信號，并判斷其狀態(tài)（開啟或關閉），然后根據(jù)判斷結果運行該子程序，并根據(jù)地址發(fā)送信號。這樣，當每個燈對應的工程量狀態(tài)發(fā)生變化時，相應的信號燈將點亮，并顯示指定的顏色（例如紅色、綠色、黃色）。通過這種方法，可以靈活控制遙信信號燈的顯示狀態(tài)，實時反映工程量的變化情況，并協(xié)助操作人員進行準確的監(jiān)控和判斷。

對于遙測(LED 顯示器)顯示處理，先設定--個integer 變量 Index,讓這個變量根據(jù) LED 地址的變化,依次發(fā)送每個 LED 顯示的數(shù)據(jù)、如編寫一個數(shù)據(jù)轉換子程序為Analog_write,按照Index的地址順序依次發(fā)送每個工程量數(shù)據(jù)上 LED顯示器。

通過利用落地式模擬板的智能可控性和PLC控制器的靈活編程能力，掌握彼此之間的通信規(guī)約，采用PLC直接控制落地式模擬板的方法可以提高整體控制系統(tǒng)的可靠性。這種方法具有成本低廉、易于維護的明顯優(yōu)勢。因此，在設計控制、監(jiān)測等智能系統(tǒng)時，應盡量避免中間過渡環(huán)節(jié)，以提高系統(tǒng)的整體可靠性，確保工業(yè)生產的自動化得到有效保障。通過直接控制落地式模擬板，可以簡化控制系統(tǒng)的結構，減少故障風險，提高響應速度，并降低系統(tǒng)維護和運維的工作量。這種集成的設計方法可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，確保工業(yè)生產的正常運行和高效運行。