基于臺達(dá)觸摸屏的SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集

唐彬　顏君波　陽玉成　賴劍寶

摘 要：基于臺達(dá)DOP系列觸摸屏，對臺達(dá)系列PLC及溫控模塊之類通訊接口不足的控制系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集，不新增設(shè)備和通訊接口的狀況下，利用觸摸屏的數(shù)據(jù)寄存和轉(zhuǎn)換以及接口的通用性，解決SCADA系統(tǒng)對小型控制設(shè)備的數(shù)據(jù)采集需求。

關(guān)鍵詞：智能制造;數(shù)據(jù)采集;SCADA系統(tǒng);通訊接口

序言

當(dāng)前各行業(yè)中，智能制造的浪潮讓各家企業(yè)對生產(chǎn)過程更加的關(guān)注，生產(chǎn)過程參數(shù)越來越受到關(guān)注，企業(yè)通過對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集和控制能夠有效的提高產(chǎn)品質(zhì)量，設(shè)備的生產(chǎn)數(shù)據(jù)的收集成為智能制造實現(xiàn)的基礎(chǔ)，各企業(yè)中的設(shè)備品種繁雜，存在各種類型的控制系統(tǒng)和不同的設(shè)備接口，不同的通訊協(xié)議難以兼容，導(dǎo)致各設(shè)備數(shù)據(jù)采集面臨復(fù)雜的接口需求和通訊協(xié)議需求，本文介紹了基于臺達(dá)DOP系列觸摸屏的數(shù)據(jù)采集方案，利用臺達(dá)DOP系列觸摸屏的接口，使用觸摸屏內(nèi)部寄存器收集數(shù)據(jù)并存儲，再經(jīng)RS485通訊將觸摸屏數(shù)據(jù)傳送至上位機或者SCADA系統(tǒng)中，觸摸屏既是人機交互界面主體，也是數(shù)據(jù)采集的轉(zhuǎn)換器。

1 系統(tǒng)的硬件設(shè)計

觸摸屏作為人機交互界面，通過讀取PLC及各類下位機設(shè)備的數(shù)據(jù)，進行界面設(shè)計和界面整合，將各項數(shù)據(jù)直觀的展示并提供輸入輸出功能直接控制PLC。臺達(dá)觸摸屏因其簡單的操作，豐富的通訊協(xié)議，便利的編程系統(tǒng)，受各廠家歡迎，作為人機界面被廣泛使用。其主要支持的通訊協(xié)議有RS-232;RS-422;RS485等，這類通用的協(xié)議可支持多種下位設(shè)備。其中臺達(dá)的多款產(chǎn)品（如DOP-B07SS411）支持1個COM接口實現(xiàn)2路通訊，經(jīng)過對臺達(dá)通訊協(xié)議及內(nèi)部寄存器使用的研究，基于觸摸屏與PLC連接的基礎(chǔ)，使用臺達(dá)觸摸屏的宏編輯器，將人機交互界面上PLC上傳的數(shù)據(jù)存入觸摸屏內(nèi)部寄存器中，再通過觸摸屏的第二路COM口通訊與其他PLC或者上位機進行RS485通訊交互，可以使觸摸屏既作為人機界面，又作為數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)站，完成SCDA系統(tǒng)對下位PLC機下位設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，流程圖如下圖1。

臺達(dá)觸摸屏1個COM可實現(xiàn)2路通訊的硬件連接，系統(tǒng)連接步驟如下：通過使用9針的COM口連接方式，第1路RS232通訊按要求通過2，3，7，8四個引腳與溫控表及原PLC連接，第2路RS484通訊按要求通過4，9兩個引腳與西門子CM1241通訊模塊的T/RB及T/RA兩個引腳進行連接，實現(xiàn)1個COM接口與2路不同的通訊協(xié)議連接，針對兩路通訊在觸摸屏軟件DOPSoft2.0將接口設(shè)置不同的站地址、波特率、校驗方式，并將兩路通訊線路分別接入溫控表Modbus網(wǎng)絡(luò)、西門子Modbus網(wǎng)絡(luò)中，完成上述硬件的連接后測試通訊正常。

2 系統(tǒng)的軟件

2.1臺達(dá)觸摸軟件數(shù)據(jù)存儲

使用臺達(dá)觸摸屏軟件DOPSoft2.0中的Clock宏的腳本功能，將需要采集的各類溫度數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)傳送至觸摸屏內(nèi)部寄存器中（可存儲Word類型數(shù)據(jù)、bit類型數(shù)據(jù)等），該軟件宏腳本編程語言與C語言類似，語言簡單容易編寫，簡潔易讀，同時Clock宏腳本每100ms刷新一次數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)刷新快，準(zhǔn)確且即時，通過腳本編寫將每個數(shù)據(jù)按指定地址存放，記錄所采集數(shù)據(jù)與內(nèi)部寄存器的地址對應(yīng)表，本例共采集了26個溫度及壓力等數(shù)據(jù)，成功將數(shù)據(jù)全部存入觸摸屏內(nèi)部寄存器中。

2.2 西門子PLC系統(tǒng)讀取數(shù)據(jù)

根據(jù)上述的硬件連接基礎(chǔ)，將西門子PLC的CM1241通訊模塊使用雙芯屏蔽線與臺達(dá)觸摸屏的Modbus連接，并進行相應(yīng)的設(shè)置，設(shè)置臺達(dá)觸摸屏的COM2口的通訊站地址為2;波特率為9600bps;校驗方式為偶校驗，同時通過TIA博途軟件設(shè)置西門子系統(tǒng)中的人機站地址為1，波特率及校驗方式與臺達(dá)觸摸屏相同，測試通訊連接正常，西門子PLC通過Modbus通訊讀取觸摸屏寄存器的數(shù)值后，根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡刂放c觸摸屏寄存器的地址對應(yīng)表將數(shù)據(jù)逐個一一對應(yīng)，經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理后，將所有采集的數(shù)據(jù)分類存儲至西門子PLC系統(tǒng)DB數(shù)據(jù)塊中，數(shù)據(jù)至此進入到SCADA網(wǎng)絡(luò)中。

2.3 SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲

基于對數(shù)據(jù)曲線的查詢要求，數(shù)據(jù)進入西門子PLC的DB塊中后，需通過WINCC7.0軟件對數(shù)據(jù)進行分類歸檔存儲并制作實時曲線供查詢。通過TCP網(wǎng)絡(luò)建立西門子PLC1500的OPC系統(tǒng)與WINCC7.0系統(tǒng)的連接，將數(shù)據(jù)通過OPC系統(tǒng)傳輸至WINCC中，調(diào)用WINCC軟件中的變量管理及變量歸檔功能，將采集的數(shù)據(jù)進行逐一存儲并歸檔入WINCC的數(shù)據(jù)庫中，采集和歸檔周期為1s，利用WINCC軟件的圖形編輯器編輯歷史曲線功能，分別建立溫度曲線、壓力曲線，并提供數(shù)據(jù)存儲回查功能。數(shù)據(jù)流向如圖2所示。

通過觸摸屏的數(shù)據(jù)寄存功能，在不增加現(xiàn)場設(shè)備和接口的情況下將數(shù)據(jù)采集至SCADA系統(tǒng)中，有效的完成了數(shù)據(jù)的采集、存儲和歸檔。

3 應(yīng)用案例

本例通過臺達(dá)觸摸屏數(shù)據(jù)寄存所采集的井式高壓氧化爐各項數(shù)據(jù)，該設(shè)備無多余可用的通訊接口，按上述方法，使用臺達(dá)觸摸屏1個COM接口實現(xiàn)2路通訊，經(jīng)過觸摸屏數(shù)據(jù)寄存后利用Modbus通訊將數(shù)據(jù)傳輸至西門子PLC中，最終有效的將采集至SCADA系統(tǒng)，并完成WINCC界面的參數(shù)顯示及歷史曲線的記錄功能，經(jīng)確認(rèn)數(shù)據(jù)與現(xiàn)場相符，方案可行。

4 結(jié)語

通過觸摸屏將現(xiàn)場PLC及溫控表數(shù)據(jù)進行寄存，再由內(nèi)部寄存器輸出的方法，讓原來通訊接口不足的設(shè)備系統(tǒng)也能夠通過簡單且低成本的改造并入SCADA系統(tǒng)中，保留并存儲生產(chǎn)過程的各項數(shù)據(jù)，降低了系統(tǒng)的改造成本和改造難度，同時設(shè)備運行數(shù)據(jù)得到有效的收集與運用，為提高產(chǎn)品生產(chǎn)穩(wěn)定性和質(zhì)量穩(wěn)定性提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，同時為企業(yè)的智能制造轉(zhuǎn)型服務(wù)。

參考文獻：

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