一種基于plc的可控數(shù)據(jù)流多點數(shù)據(jù)采集裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種可用于工業(yè)場合多點采集數(shù)據(jù)的且要求數(shù)據(jù)流可控的數(shù)據(jù)采集方法和裝置。包括一臺工控機，通過交換機連接至少一臺PLC，為每一臺PLC編號，且編號唯一，作為區(qū)分不同PLC的標志；為每一臺PLC開辟線程池，用于處理不同的PLC的數(shù)據(jù)通訊；控制工控機和PLC之間的數(shù)據(jù)流向；至少一臺PLC，每臺PLC都識別自己的編號和其他PLC的編號，在通訊時編號在PLC內(nèi)部被解析為IP地址；每臺PLC開通兩個不同的端口，一個作為數(shù)據(jù)發(fā)送端口，一個作為數(shù)據(jù)接收端口。本發(fā)明數(shù)據(jù)流向可控，具有較高的靈活性，可滿足數(shù)據(jù)采集點分布規(guī)律性較差的場合。
【專利說明】一種基于PLC的可控數(shù)據(jù)流多點數(shù)據(jù)采集裝置和方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明公開一種可用于工業(yè)場合多點采集數(shù)據(jù)的且要求數(shù)據(jù)流可控的數(shù)據(jù)采集方法和裝置。
【背景技術】
[0002]PLC是工業(yè)領域數(shù)據(jù)采集常用到的設備，PLC具有可編程、穩(wěn)定性好等特點?；赑LC的數(shù)據(jù)采集裝置或者方法也屢見不鮮。但是這些方法或裝置往往是數(shù)據(jù)流向固定，如流向控制室的主控上位機，在沒有上位機的情況下，往往流向某臺重要性高的PLC，再由這臺上位機或者PLC統(tǒng)一處理數(shù)據(jù)。這種傳統(tǒng)的方式數(shù)據(jù)流向不可控，缺乏靈活性，不能適應新的工業(yè)場合數(shù)據(jù)采集日益復雜的需求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]針對現(xiàn)有技術中存在的上述不足之處，本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種基于PLC的數(shù)據(jù)流向可控的可控數(shù)據(jù)流多點數(shù)據(jù)采集裝置和方法。
[0004]本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術方案是:一種基于PLC的可控數(shù)據(jù)流多點數(shù)據(jù)采集裝置，包括
[0005]一臺工控機，通過交換機連接至少一臺PLC，為每一臺PLC編號，且編號唯一，作為區(qū)分不同PLC的標志;為每一臺PLC開辟線程池，用于處理不同的PLC的數(shù)據(jù)通訊；控制工控機和PLC之間的數(shù)據(jù)流向；
[0006]至少一臺PLC，每臺PLC都識別自己的編號和其他PLC的編號，在通訊時編號在PLC內(nèi)部被解析為IP地址；每臺PLC開通兩個不同的端口，一個作為數(shù)據(jù)發(fā)送端口，一個作為數(shù)據(jù)接收端口。
[0007]所述PLC之間沒有主從的分別。
[0008]所述工控機顯示每一臺PLC的通訊狀態(tài)和是否出現(xiàn)故障以及故障類型。
[0009]所述工控機實時顯示所有PLC的數(shù)據(jù)值。
[0010]一種基于PLC的可控數(shù)據(jù)流多點數(shù)據(jù)采集方法，包括以下步驟:
[0011]在工控機內(nèi)輸入需要讀取數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)來源PLC編號、數(shù)據(jù)起始區(qū)地址、偏移量和目標PLC編號；
[0012]工控機根據(jù)輸入的信息向數(shù)據(jù)源PLC和目標PLC發(fā)送通訊命令；
[0013]目標PLC通過tcp/ip協(xié)議的read方法讀取數(shù)據(jù)源PLC的數(shù)據(jù)起始區(qū)至偏移量內(nèi)的數(shù)據(jù)。
[0014]所述工控機根據(jù)輸入的信息向數(shù)據(jù)源PLC和目標PLC發(fā)送通訊命令，具體為:
[0015]工控機將需要讀取數(shù)據(jù)的PLC編號與該PLC的IP地址對應；
[0016]工控機通過以太網(wǎng)通訊的方法將目標PLC的編號傳送給數(shù)據(jù)源PLC。
[0017]所述目標PLC通過tcp/ip協(xié)議的read方法讀取數(shù)據(jù)源PLC的數(shù)據(jù)起始區(qū)至偏移量內(nèi)的數(shù)據(jù)，具體為:[0018]數(shù)據(jù)源PLC通過解析以太網(wǎng)通訊方法數(shù)據(jù)包含義的方法獲得欲讀取數(shù)據(jù)起始地址區(qū)和偏移量；
[0019]工控機指定數(shù)據(jù)起始地址區(qū)至偏移量內(nèi)的數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)源PLC流向目標PLC ；
[0020]工控機和目標PLC嘗試建立連接；如果連接成功，則工控機向目標PLC發(fā)送數(shù)據(jù)流控制命令，如果連接不成功則重新嘗試連接；
[0021]目標PLC通過tcp/ip協(xié)議的read方法讀取數(shù)據(jù)源PLC的數(shù)據(jù)起始區(qū)至偏移量內(nèi)的數(shù)據(jù)。
[0022]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0023]1.數(shù)據(jù)流向可控，具有較高的靈活性，可滿足數(shù)據(jù)采集點分布規(guī)律性較差的場合；
[0024]2.工控機可顯示所有終端設備的實時數(shù)據(jù)，方便觀測者隨時掌握各點數(shù)據(jù)采集情況和數(shù)據(jù)值；
[0025]3.可采集以太網(wǎng)類型數(shù)據(jù)、串口類型數(shù)據(jù)等，可連接各種類型的傳感器，能夠滿足大多數(shù)數(shù)據(jù)采集要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明裝置電路原理圖；
[0027]圖2是數(shù)據(jù)流控制方法。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明。
[0029]如圖1-2所示，本發(fā)明一種基于PLC的可控數(shù)據(jù)流多點數(shù)據(jù)采集裝置，包括:一臺工控機和若干臺PLC，PLC掛接數(shù)字量輸入模塊、模擬量輸入模塊、計數(shù)器模塊、脈沖發(fā)生器模塊、RS232模塊、RS485模塊。為每一臺PLC編號，且編號唯一，在工控機內(nèi)為每一臺PLC開辟線程池用于處理不同的PLC的數(shù)據(jù)通訊，將這些編號記錄在工控機內(nèi)作為區(qū)分不同PLC的標志。每臺PLC都識別自己的編號和其他PLC的編號，在通訊時編號在PLC內(nèi)部被解析為IP地址。每臺PLC開通兩個不同的端口，一個作為數(shù)據(jù)發(fā)送端口，一個作為數(shù)據(jù)接收端口。每臺PLC地位相同，沒有主從的分別，以便不同PLC之間的數(shù)據(jù)互傳。工控機作為通訊的狀態(tài)顯示和控制設備，可以顯示每一臺PLC的通訊狀態(tài)和是否出現(xiàn)故障以及故障類型等，還可以通過工控機控制數(shù)據(jù)流向，如A點的PLC需要讀取B點數(shù)據(jù)時，就可以通過工控機進行控制，使A點數(shù)據(jù)傳向B點，工控機還可以實時顯示所有點的數(shù)據(jù)值。
[0030]直流穩(wěn)壓電源選用上海穩(wěn)華電源設備有限公司的WYJ600直流穩(wěn)壓電源。
[0031]工控機選用西門子SIMATIC IPC847C工控機，SIMATIC IPC847C是一款堅固和極具擴展性的工業(yè)PC，采用19英寸的設計(4HM)。它具有突出的長期可用性，因此可以提供高投資保護，尤其是可以確保在惡劣的工業(yè)環(huán)境(例如具有高粉塵濃度、高溫和高撞擊荷載的環(huán)境)中的可靠操作。
[0032]網(wǎng)線采用普通雙頭RJ45網(wǎng)線，網(wǎng)線長度小于100米。
[0033]網(wǎng)絡交換機選用思科Express500交換機,Cisco Catalyst Express500交換機提供雙層網(wǎng)絡管理，可管理快速以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)，提供無阻塞的線速性能以及一個專為數(shù)據(jù)、無線和IP通信而優(yōu)化的安全網(wǎng)絡平臺。Cisco Catalyst Express500還提供了多個以太網(wǎng)供電(PoE)選項，來幫助降低IP通信的成本和復雜度，并支持以太網(wǎng)的新用途。
[0034]PLC選用WAGO現(xiàn)場總線控制器，該現(xiàn)場總線控制器適合lO/lOOMbits/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，符合IEC61131-3編程標準。該控制器提供512KB程序內(nèi)存、256KB數(shù)據(jù)內(nèi)存和24KB保持內(nèi)存。32位CPU具有多任務處理功能及后備電池實時時鐘。該控制器提供多種不同的應用協(xié)議，用于數(shù)據(jù)采集及控制(MODBUS，ETHERNET/IP)或用于系統(tǒng)管理及診斷(HTTP，BootP, DHCP, DNS, SNTP, FTP, SNMP及SMTP)。PLC現(xiàn)場總線控制器需要掛接數(shù)據(jù)功能模塊，包括模擬量輸入模塊、數(shù)字量輸入模塊、RS232通訊模塊、RS485模塊。
[0035]具體連接如下:
[0036]西門子工控機IPC847C和思科Express500交換機通過雙頭RJ45網(wǎng)線鏈接，交換機通過網(wǎng)線和遠端的PLC相連，PLC控制器包括控制器750-881，模擬量輸入模塊750-476，數(shù)字量輸入模塊750-400，計數(shù)器模塊750-638，脈沖發(fā)生器模塊750-635，RS232通訊模塊750-650，RS485通訊模塊750-653，終端模塊750-600，上述各模塊一次連接。這些模塊分別連接各類傳感器，采集所需數(shù)據(jù)。數(shù)字量輸入模塊750-400可檢測24VDC的上升沿電壓，將其和溫度報警器連接，溫度報警器當溫度達到預設溫度時發(fā)出報警；模擬量輸入模塊750-476可采集模擬量輸入信號，連接壓力計，壓力計將壓力數(shù)值轉(zhuǎn)換成(TlOVDC電壓輸出；計數(shù)器模塊750-638連接計數(shù)器，脈沖發(fā)生器模塊750-635連接脈沖發(fā)生器，RS232通訊模塊750-650連接RS232類型的串行通訊設備，RS485通訊模塊750-653連接RS485類型的通訊設備。
[0037]控制數(shù)據(jù)流是通過工控機和PLC共同實現(xiàn)的。首先在工控機內(nèi)輸入需要讀取數(shù)據(jù)的PLC編號、數(shù)據(jù)起始區(qū)地址、偏移量、目標PLC編號。輸入這寫信息后，工控機根據(jù)輸入的信息向數(shù)據(jù)源PLC和目標PLC發(fā)送通訊命令，目標PLC通過tcp/ip協(xié)議的read方法讀取據(jù)起始區(qū)至偏移量內(nèi)的數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)流控制。數(shù)據(jù)流控制還可以通過定時器周期性的控制某臺PLC的數(shù)據(jù)定期的傳向另一臺PLC。
[0038]本發(fā)明的數(shù)據(jù)流控制方法:在工控機內(nèi)將PLC編號與IP地址對應；指定數(shù)據(jù)源PLC編號；指定數(shù)據(jù)源PLC欲讀取數(shù)據(jù)的起始地址和偏移量；指定數(shù)據(jù)流向目標PLC ;工控機和目標PLC嘗試建立連接；如果連接成功，則工控機向目標PLC發(fā)送數(shù)據(jù)流控制命令，如果連接不成功則重新嘗試連接；目標PLC通過tcp/ip協(xié)議的read方法讀取數(shù)據(jù)；重新等待數(shù)據(jù)流控制命令。
【權利要求】
1.一種基于PLC的可控數(shù)據(jù)流多點數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，包括 一臺工控機，通過交換機連接至少一臺PLC，為每一臺PLC編號，且編號唯一，作為區(qū)分不同PLC的標志;為每一臺PLC開辟線程池，用于處理不同的PLC的數(shù)據(jù)通訊；控制工控機和PLC之間的數(shù)據(jù)流向； 至少一臺PLC，每臺PLC都識別自己的編號和其他PLC的編號，在通訊時編號在PLC內(nèi)部被解析為IP地址；每臺PLC開通兩個不同的端口，一個作為數(shù)據(jù)發(fā)送端口，一個作為數(shù)據(jù)接收端口。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于PLC的可控數(shù)據(jù)流多點數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述PLC之間沒有主從的分別。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于PLC的可控數(shù)據(jù)流多點數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述工控機顯示每一臺PLC的通訊狀態(tài)和是否出現(xiàn)故障以及故障類型。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于PLC的可控數(shù)據(jù)流多點數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述工控機實時顯示所有PLC的數(shù)據(jù)值。
5.一種基于PLC的可控數(shù)據(jù)流多點數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，包括以下步驟: 在工控機內(nèi)輸入需要讀取數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)來源PLC編號、數(shù)據(jù)起始區(qū)地址、偏移量和目標PLC編號； 工控機根據(jù)輸入的信息向數(shù)據(jù)源PLC和目標PLC發(fā)送通訊命令； 目標PLC通過tcp/ip協(xié)議的read方法讀取數(shù)據(jù)源PLC的數(shù)據(jù)起始區(qū)至偏移量內(nèi)的數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種基于PLC的可控數(shù)據(jù)流多點數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，所述工控機根據(jù)輸入的信息向數(shù)據(jù)源PLC和目標PLC發(fā)送通訊命令，具體為: 工控機將需要讀取數(shù)據(jù)的PLC編號與該PLC的IP地址對應； 工控機通過以太網(wǎng)通訊的方法將目標PLC的編號傳送給數(shù)據(jù)源PLC。
7.根據(jù)權利要求5所述的一種基于PLC的可控數(shù)據(jù)流多點數(shù)據(jù)采集方法，其特征在于，所述目標PLC通過tcp/ip協(xié)議的read方法讀取數(shù)據(jù)源PLC的數(shù)據(jù)起始區(qū)至偏移量內(nèi)的數(shù)據(jù)，具體為: 數(shù)據(jù)源PLC通過解析以太網(wǎng)通訊方法數(shù)據(jù)包含義的方法獲得欲讀取數(shù)據(jù)起始地址區(qū)和偏移量； 工控機指定數(shù)據(jù)起始地址區(qū)至偏移量內(nèi)的數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)源PLC流向目標PLC ； 工控機和目標PLC嘗試建立連接；如果連接成功，則工控機向目標PLC發(fā)送數(shù)據(jù)流控制命令，如果連接不成功則重新嘗試連接； 目標PLC通過tcp/ip協(xié)議的read方法讀取數(shù)據(jù)源PLC的數(shù)據(jù)起始區(qū)至偏移量內(nèi)的數(shù)據(jù)。
【文檔編號】G05B19/418GK103853121SQ201210512299
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年11月30日 優(yōu)先權日:2012年11月30日
【發(fā)明者】孫凱, 李智剛, 秦寶成 申請人:中國科學院沈陽自動化研究所