《可编程设备效劳器PDS的典型应用.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《可编程设备效劳器PDS的典型应用.docx(16页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、可编程设备效劳器PDS的典型应用在产业自动化应用中,系统治理的数据源是由大量的根底设备提供,包括:传感器、二次仪表、PLC、CNC控制台、读卡器、UPS、LED看板等,而这些设备大局部均只提供RS-232和RS-422/485通讯介面。由这些设备所实现的自动化控制系统,在架构上是属于孤立的封闭的系统,在各控制系统之间,以及各控制系统与企业资源治理系统ERP之间无法实现数据的有效及时的交换,进而在传统的自动化系统中形成了大量的“信息孤岛。在当前的自动化应用中,一个重要的趋势是以太网技术的广泛采用,企业的信息层均已采用Ethernet完成通讯,并进一步地延伸至车间级和现场级。以太网进军工业自动化的
2、最主要动力是:因普遍应用所形成的硬件资源、软件资源和广泛支持。据相关统计,Ethernet是世界上应用最多的网络,超过93%的网络节点为Ethernet。由于以太网节点的广泛应用,在近十年内以太网通讯速度的进步及采购本钱的大幅降低是异常引人注目的趋势。基于TCP/IP的Ethernet构成的工厂网络的最大优点是将工厂的商务网、车间的制造网络和现场级的仪表、设备网络构成了畅通的透明网络,并与WEB功能相结合,与工厂的电子商务、物资供给链和ERP等形成整体。那么这是否意味着为了建立即时高效的以太网实时监控系统,那些缺少以太网或者TCP/IP联网才能的设备和投资都过期了,必须将成功运行多年的原有系统
3、均淘汰重建?答案是否认的!籍由串口设备联网效劳器提供的犀利功能,可以使您的串口设备立即成为具备以太网联网才能的网络设备,如图一所示:align=center图一:串口设备立即联网乃大势所趋/align考虑到大局部的现场机电工程师对TCP/IP、SocketAPI、网络通讯协议7层架构等网络技术知识都不是很熟悉;同时作为已经投入使用的SCADA系统,也不允许轻易改变I/O的读取方式。因此对于设备效劳器最初的要求是以较低的价格、较高的可靠性使串口设备实现以太网联网才能,对于SCADA系统而言,通过外挂厂家提供的设备效劳器驱动程序,使设备效劳器的串口变成PC治理终端的实端口,进而在不必重新撰写SCA
4、DA系统的I/O驱动程序的前提下实现系统的快速晋级。align=center图二泓格可编程设备效劳器方案/align但是在局部的进阶应用中,此种形式存在较大的局限性,因此业界开场提出可编程设备效劳器ProgrammableDeviceServer,PDS的概念,以解决此问题。在各厂家中,以ICPDAS泓格为得风气之先者。针对不同的应用场合,泓格提供高中低搭配的可编程设备效劳器的方案,如图二所示:在下文中笔者将就泓格PDS的定位及应用方式加以讲明,在文章的最后,将以山东某化工厂的应用为例详细讲明采用PDS与传统设备效劳器之间的区别。可编程设备效劳器PDS的应用方式align=center图三泓格
5、PDS的应用方式/align如上图,PDS可以有三种应用方式:虚拟串口VirtualCOM方式、TCP/IPSocket编程方式、WebServer方式。其中虚拟串口方式为一般设备效劳器常用的应用方式,以I-7188EN为例:该设备效劳器在出厂时即内置有VCOM3009的Firmware,用户使用泓格提供的VxComm驱动程序,可以将I-7188EN的串口映射成PC的标准串口如COM3/COM4等,一台基于Windows系统的PC最多可以治理256个串口设备,如图四所示。VCOM3009采用UDP方式发送报文,可以允很多台上位机访问该串口设备效劳器,根据网络的数据流量的不同,48台上位PC均在
6、系统的有效负荷才能之内。align=center图四虚拟串口应用方式/align第二种方式属于进阶的应用,利用泓格PDS提供的特定的TCP端口,通过Socket存取数据,这种方式可用于任何TCP/IP的连接,而不会局限于某个特殊的操纵系统,或者受限于某种特殊的设备,如图五。常用的TCP端口包括:Port502为Modbus/TCP端口Port9999为I-8000EI/O读写端口或者自行定义Port10000为设置端口或者自行定义Port10001为COM1Port10002为COM2.利用泓格
7、X-Server集成开发环境提供的强大功能,用户可以轻易地实现多种高级应用形式,如TCPServer允许串口设备被动连接到TCP网络、TCPClient允许串口设备主动发送数据、UDPServer/Client实现基于UDP协议的快速封包传送和多点数据传送等。X-Server支持的功能包括:TCP/IP函数库;虚拟串口技术;Modbus/TCP函数库等。其中TCP/IP函数库支持的以太网通讯协议包括:TCP传输控制协议UDP用户数据报文协议IPInternet协议ICMPInternet控制信息协议
8、8;ARP地址分析协议RARP保存的地址分析协议align=center图五TCP/IPSocket编程方式/align以下为透过泓格X-Server集成开发环境实现的以太网通讯实例,从程序中可以看出,程序员只需对BuildSocket、ReceiveSocketBinaryCmd、SendSocketBinaryCmd、KillSocket等几个简单的函数进展参数设定,即可实现网络通讯,而无需复杂编程。#include#include#include.lib8000.h#include.libVXCOMM.H#includeVsocket.h#defineSVR_PORT
9、5000/serverlinstport#defineSVR_IP192.168.0.18/serveripaddressexternintbLedControl;intiNeedConnect,iOutskt;unsignedchariTemp=1;voidUserInitvoidInstallCom1115200L,8,0;EnableWDT;/WatchdogenableTimerOpen;/adddisplayfunStopWatchStart0;/Timer0iNeedConnect=1;/tcplinkneedconnectvoidUserLoopFunvoidunsignedlo
10、ngt_value;inti;intiHour,iMin,iSec;intiRet,iSend=0;unsignedcharch,TimeBuf9,OutBuf1024,InBuf1024;RefreshWDT;/BuildTCP/IPSocket/ifiNeedConnect/TCPCennectiOutskt=BuildSocketSVR_IP,SVR_PORT,200;/buildsocketsprintCom1BuildingSockot.SKTNO:%dnr,iOutskt;ifiOutskt!=-1iNeedConnect=0;/senddata/StopWatchReadValu
11、e0,&t_value;RefreshWDT;ift_value1000StopWatchReset0;iSend=1;/sendflagGetTime&iHour,&iMin,sprintfTimeBuf,%02d:%02d:%02d,iHour,iMin,iSec;strcpyOutBuf,TimeBuf;ifiOutskt0iRet=ReceiveSocketBinaryCmdiOutskt,InBuf,100,100;ifiRet0ToCom1BufnInBuf,strlenInBuf;ToCom1Strnr;ifstrcmpInBuf,$PRINT$=0printCom1Out:%x
12、nr,iTemp;DO_83,iTemp;iTemp=iTemp多功能可编程设备效劳器上节中所涉及的PDS均是基于DOS_Like的操纵系统所建立,在详细应用中尚存在众多的局限性,例如:不能提供友善的人机界面,当Local需要显示终端时,将必须使用一台上位PC,未免有叠床架屋的嫌疑,而且在局部应用场合,PC因其设计上的缺陷,并不合适恶劣的工业环境。在编程上不能采用可视化编程技术,只能采用如TC、BC等编程方式,对程序员有一定要求。存储量有限制,不能适应大数据量存储的要求。针对此种应用上的需求,市场迫切需要一种既具备普通PC的特性,如:使用的便利性、网络通
13、讯实现方式的多样性、广泛的第三方软件支持、大容量的数据库、友善的图形人机界面等,同时又具备高可靠性的可编程设备效劳器。泓格之LinCon系列正是符合此需求的平台。align=center图七LinCon系列多功能可编程设备效劳器/alignLinCon-8000系列采用32-bitRISCCPU,提供与普通PC一样的键盘/鼠标接口、以太网接口、USB接口、标准VGA接口等,存储介质为128MBCompactFlash。由于使用RISC低功耗CPU,其整机功耗最大为20W,主机功耗为5W,及无磁盘、无风扇架构的特性,远比工业PC更能承受工业现场的恶劣环境。
14、操纵系统部份采用的是具实时内核的EmbeddedLinux,视窗画面为QT-embeddedwindowsystem。可以防止基于贸易Windows操纵系统可能带来的系统当机的困扰,同时也可以提供更高的网络平安特性。除视窗操纵画面外,LinCon也配置了DHCP、Http、FTP、Telnet、SSH和SFTPServers等功能,可以实现WEB-BasedI/OControl。内建MySQL数据库引擎,大为提升在本机处理数据库的才能。LinCon的缺省配置为128MBCompactFlash存储空间此为用户的应用程序及数据存储空间,操纵系统映像保存在独
15、立的32MBFlash中,用户可晋级至1GB,也可通过USB外接USB硬盘,实现海量数据存储。系统开发工具用户可选C或者JAVA,LinCon内建JVM,在应用程序开发方面LinCon提供多种SDK,如:用于GUI开发的SDK,MicrosoftdesktopOSCrossplatformSDK,ModbusTCP/IPSDK,DCONI/OSDK等。可编程设备效劳器在化工厂关键消费线紧急停车系统中的典型应用工程背景:该应用为山东某化工厂之关键消费线紧急停车系统,本来只是用一台iFix工作站与HonyWellFCS2004D系统联结,后来iFix工作站增加到三台,而该Hon
16、yWell从站设备只提供一个RS-232串口。一般来讲,RS-232只能一对一联结两端即一台PC和一台HoneyWell,无法一个串口同时连接三台PC。方案一:通过RS-232至RS-485的隔离转换器将HoneyWell2004D的RS-232转换为RS-485,由于RS-485具有播送的特性,允许在一条总线上有多个设备同时工作。这一方案实现了多个iFix客户端同时对一台从机,但是还是有问题。如图八:Request是由第二台送出的,应该只有第二台收到Response,可是其它两台会由于RS-485的播送特性,也都收到这个Response。这样,会把另外两台PC搞混淆了。所以这是一个不可行的解
17、决方案。align=center图八不可行的解决方案/align方案二:所以解决的方法应该是在iFix工作站和HoneyWell2004D之间加上一个通讯控制器,来实现PC和从站设备间的通讯流量控制,实现分时通讯。最简便的方式是在3台iFix工作站和HoneyWell2004D之间加一颗Ethernet/RS-232的串口设备效劳器,采用虚拟串口的方式实现iFix工作站的分时访问。这个方式实现最轻易,可以知足系统晋级的设定,实现iFix工作站对从站设备的同时访问;同时工作站与串口设备效劳器间采用以太网方式,通讯速度大为进步。但是由于HoneyWell2004D的波特率最快只能调到38400Kb
18、ps,对于此架构而言,每台iFix工作站的通讯恳求该设备效劳器都需要进展转发,整个系统的效率会由于串口设备效劳器和HoneyWell2004D之间通讯时间过长的瓶颈而降低。所以这是一个不具效率的解决方案。align=center图九不具效率的解决方案之一/align方案三:将上述之通用型串口设备效劳器换成Modbus/TCP至Modbus/RTU的GatewayI-7188EX-MTCP,粗看上去也许会带来效率的进步,但是其结果与方案三一样。只要该设备效劳器和HoneyWell2004D间的数据量无法减少,整个系统在扫描时间上的的瓶颈就无法解决。所以这仍然是一个不具效率的解决方案。方案四:综上
19、所述,问题的核心是怎样将设备效劳器和HoneyWell2004D之间的通讯量减到最低以提升系统的效率。我们还是采用方案三的设备效劳器,由于I-7188EX-MTCP提供用户编程的设定,可以透过修改ModbusFirmware的核心,将HoneyWell2004D的数据全部采集到I-7188EX-MTCP内的分享内存ShareMemory中,而3台iFix工作站都直接以Modbus/TCP的协议透过分享内存获得HoneyWell2004D的所有数据。align=center图十完美的解决方案/align这种方式,对于iFix工作站而言,它们随时可以来I-7188EX-MTCP的分享内存抓数据,而
20、且抓了就走。这局部,纯粹只有Ethernet的通讯,速度很快,iFix工作站花在通讯上面的时间,会比原来通过串口直接以Modbus/RTU的方式和HoneyWell2004D通讯,节省更多时间。而I-7188EX-MTCP的分享内存和HoenyWell2004D之间的数据交换、更新,是属于在后台处理,iFix工作站在获得分享内存中的数据时,根本不需要关心这一局部是否完成了。而且I-7188EX-MTCP和HoneyWell2004D之间的通讯量,不管Ethernet端有几个客户端,RS-232端都只会有一次的通讯量,这就给将来的系统晋级留下了充分的余量,而且可以进一步定制各客户端与I-7188
21、EX-MTCP之间数据交换的内容,以更充分地发挥系统的效在程序修改的局部,因该ModbusFirmware已经提供与Modbus客户端通讯德才能,同时也提供现成的库函数实现I-7188E-MTCP和其它Modbus/RTU设备间的数据交换。所以程序员只要修改Firmware中与HoneyWell2004D设备通讯的代码,将数据存入分享内存中就可以了。所以这一方案是一个完美的解决方案。用最小的本钱和最少的程序开发时间完成了系统设计的最初设想,并为系统将来的晋级留下了充分的想象空间。事实上PDS可编程设备效劳器的应用领域还非常的多,有待大家在详细的应用中进一步发挥其效能,例如以下的所列的一些领域:门禁控制和安防治理系统建筑自动化LED状态显示设备SCADA、测量仪器及监控系统工厂自动化PLC控制与治理CNC治理医疗/化工自动化电力监视系统POS终端机远端图像传输其它RS-232/422/485设备联网应用0
限制150内