基于泓格I-7188的分布式塑膠機監控系統的設計與實(shí)施
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2.3 現地控制單元I-87K4的配置
2.3.1 I-87K4的特性
* COM2為RS-485，最大115.2K bps，且與16C550兼容，16字節FIFO
* 可直接驅動(dòng)256個(gè)I-7000模塊
* 最大距離4000英尺(1.2Km)
* 隔離電壓2500VDC
* 輸入/輸出擴展槽支持串行輸入/輸出模塊
2.3.2 擴展I/O模塊
* 數據采集模塊：I-87017。主要用于：
1）實(shí)時(shí)采集三個(gè)電機處導線(xiàn)的力矩變送器的輸出張力信號，用以控制確定各個(gè)電機的轉速使之相互協(xié)同工作，使電線(xiàn)的張力達到平衡；（需三路）
2）實(shí)時(shí)采集塑膠機擠制塑料后冷卻水的溫度，以使冷卻水的溫度達到恒定；（三路）
其特性為：模擬輸入通道數為8、分辨率為16bit、輸入類(lèi)型采用差分、輸入范圍為±10V、采樣方式為6通道掃描模式。
* 模擬輸出模塊：I-87024。為了使牽引電機、放線(xiàn)電機以及張力電機平穩起停、保護控制系統，采用了變頻調速技術(shù)對這三臺電機進(jìn)行控制，利用I-87024的模擬輸出信號，給變頻器提供0～10V的控制信號，使變頻器的輸出信號變?yōu)?～50Hz達到變速的目的。由于I-87024采用了光隔離方式，從而保護了控制系統，避免了電機的反電勢容易使控制系統尤其是I-8000當機的現象發(fā)生。
* 數字量輸入/輸出模塊：I-87054。主要是為了實(shí)時(shí)控制電機的起停以及監測某些連接器、斷路器、吸合器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，便于系統自檢和系統故障診斷。其數字量輸出信號通過(guò)繼電器組二次放大后啟動(dòng)三相大功率繼電器，用以控制牽引、放線(xiàn)、張力三相交流異步電機的電源的開(kāi)關(guān)，達到控制電機的目的。
* 定時(shí)/計數模塊：I-87082，為了實(shí)時(shí)反饋電線(xiàn)的長(cháng)度，便于生產(chǎn)計劃、統計，在牽引輪上的上方安裝有一計米器，導線(xiàn)在上滑動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)計米器轉動(dòng)，計米器每轉動(dòng)一周，便發(fā)送一個(gè)脈沖信號，I-87082便采集此時(shí)的脈沖數，脈沖數與計米器的周長(cháng)的乘積便是電線(xiàn)的長(cháng)度。
每個(gè)現地單元控制器I－87K4通過(guò)編碼開(kāi)關(guān)設置唯一的ID號，與I－7188的通信波特率采用19200bps的通訊速率（太高會(huì )導致通信不穩定）,誤碼低于10E-6（接收電平-110dBm時(shí)），將工業(yè)現場(chǎng)分散的點(diǎn)信號傳輸到I－7188乃至班組工藝控制服務(wù)器上，同時(shí)也可由工藝控制服務(wù)器控制遠程各點(diǎn)。I－7188具有獨特的雙看門(mén)狗安全設計，即軟件看門(mén)狗和硬件看門(mén)狗組成，當模塊萬(wàn)一當機時(shí)，可瞬間重新開(kāi)機，且和每個(gè)I/O模塊有軟件看門(mén)狗互鎖，萬(wàn)一I－87K4當機，所有的輸出模塊就進(jìn)入預設的安全狀態(tài)，符合工業(yè)的安全要求，RS－485通訊網(wǎng)路如因故障或斷線(xiàn)，主控計算機和模塊間將無(wú)法互鎖或無(wú)法通訊時(shí)，也會(huì )啟動(dòng)軟件看門(mén)狗。I－7188以及I－8000模塊的硬/軟件看門(mén)狗的設計非常巧妙，使用方便，可大幅增加系統安全性。這是泓格公司產(chǎn)品與其他公司類(lèi)似產(chǎn)品不同之處，而正因為這一獨特的性能，便可僅用一組雙絞線(xiàn)即可實(shí)現數據的高速和長(cháng)距離的發(fā)送和接收，各節點(diǎn)并行連接，模塊與模塊、模塊與網(wǎng)絡(luò )之間相互獨立，極大地提高了系統的可靠性。
3 系統軟件設計
軟件設計分為SCADA軟件與Web程序，整個(gè)系統中較為復雜的部分就是控制、通信模塊I-7188的程序編寫(xiě)部分，因為I-7188模塊負責協(xié)調其它所有I-87K4系列模塊的正常工作，以及與控制中心通訊，工作負荷比較大，所以必須考慮周到，反復調試，才能獲得較為滿(mǎn)意的結果。SCADA主要是I-7188現地單元控制模塊的控制程序，采用TC2.0編寫(xiě)，調用了I-8000相應的庫函數，主要有初始化模塊、定時(shí)采集模塊、數據通信模塊、邏輯輸出模塊（電機順序控制）等，共分為：系統配置階段、測試執行階段（完成當前測試任務(wù)的數據采集工作）、數據處理階段以及數據輸出階段。主程序首先初始化系統，包括對各串口的初始化及系統運行參數的初始化，并安裝用戶(hù)時(shí)鐘中斷。然后便是功能模塊的運行，主要完成各個(gè)工作節拍之間的協(xié)調問(wèn)題，上位機主要是Windows2000與I-7188EAD之間的通信程序。這一部分我們采用了組態(tài)軟件MSCG完成，并利用了泓格公司提供的I-7188的OPC服務(wù)器，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了編程工作，主要的程序框圖見(jiàn)圖2所示。
4 應用體會(huì )
目前該系統完成了六臺塑膠機的監控以及上位機實(shí)時(shí)監控一線(xiàn)設備運行狀態(tài)，自2002年正式投入運行以來(lái)，一直運行良好，現我們正在進(jìn)行3臺小型成纜機的實(shí)時(shí)監控，監控的過(guò)程與塑膠機相似，同樣采用I-7188EAD與I-8000配合使用，由于繼電器控制點(diǎn)數較多，還要外掛一些I-7000模塊，這對于I-7188而言，完全能勝任。
由于I-7188與I-8000系列模塊采用RS-485方式通訊，可遠距離通信，系統所有模塊只需用一條通訊線(xiàn)即可聯(lián)結，具有強抗干擾和雙看門(mén)狗設計，使系統的可靠性強。而且主機與I-7188使用TCP網(wǎng)絡(luò )連接，使設備的互換性好，維護人員的工作難度和工作量也很小，減少了設備的投資成本，同時(shí)，滿(mǎn)足了使用單位生產(chǎn)工藝要求和高性能價(jià)格比的原則,也使工廠(chǎng)的自動(dòng)化控制和管理水平上了一個(gè)新臺階。
總之，使用泓格公司的遠程I/O模塊，不僅給開(kāi)發(fā)人員以科技享受，更能給使用者帶來(lái)較大的經(jīng)濟效益，這便是泓格科技給其用戶(hù)最大的回報！
參考文獻:
[1].RS-485datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/RS-485_584821.html.
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