基于PLC的实时测量技术对设备监控点数据采集

　　本方案介绍的分布式PLC监控系统采用分布式的构建方案，利用基于PLC的实时测量技术对各设备的监控点数据进行采集、监测，以达到分散连接、集中监控的目的。利用PLC的MODBUS协议实现PLC与LCA系列数据记录仪的通信，将监控数据完整的保存到存储器的SD卡中，弥补了PLC存储、管理大量数据能力不足的缺陷。通过此方案，用户可对各设备的监控数据和PLC的工作状态进行长期、有效的存储，方便后期对设备运行事件追溯。

　　系统结构

　　PLC具有一定的数据存储功能，可防止因通信错误而出现数据丢失的情况，然而PLC存储、管理大量数据能力不足； 另外在电源掉电或内存丢失后，PLC的系统时间会被初始化，这会使数据保存时间与实际时间不符，无法对监测数据进行长期有效的保存。

　　数据记录仪采用乐诚信息科技有限公司提供的LCA3213数据记录仪， 是一款可以替代PC机的便携式串口数据记录仪。采用嵌入式系统控制芯片，将串口RS-232/485输入的数据透明存储在SD卡中。数据存储器采用模块化设计，不需要用户对现有设备进行改造，实现数据实时存储。该产品已广泛使用于系统集成设备、自动化采集设备、高校、研究所重要实验装置“黑匣子”，是具有高度集成，高可靠性，低成本优势的数据存储产品。 有如下功能：

　　a 采用工业级高性能32位处理器，运用独特的动态内存分配管理算法，提高数据的处理能力，实现实时 高速数据采集、持续数据记录和大容量数据存储的便携式数据存储记录仪。其高达100Kb/s的数据接收及存储能力，完全适应倾角传感器高速的，海量的数据存储。

　　b 超低功耗设计，支持锂电池供电适用野外和移动状态下的数据存储环境。

　　c 具有时钟功能，数据存储文件以当前的年月日自动命名；对接收到的每帧数据加入实时时间戳，方便后期数据处理。

　　d 中文配置软件，通过串口可修改波特率、时钟校准等。

　　e 可对仪器仪表采集设备发送轮询指令。

　　f 存储器工作用的参数可以固化到处理器内的FLASH 存储器中，不会发生参数丢失的问题。固化的工作参数上电时自动调出。

　　应用案例

　　由数据记录仪向PLC发送4条轮询指令，4条轮询指令为一个循环，每条指令发送的时间间隔为1秒，每隔4秒钟发完四条指令，完成一次参数采集过程；每隔一分钟进行一次参数采集。

　　数据记录仪向PLC推送的第一条指令：01 03 13 88 00 10 C0 A8

　　返回：01 03 20 00 01 00 01 00 01 B1 9F 01 22 00 01 00 13 00 05 00 09 00 0E 00 2F 00 13 00 05 00 09 00 0E 00 2E 03 E1

　　数据解析格式：

　　01 -------- 地址

　　03 ------- 功能码

　　20 ------- 数据长度，固定不变；根据数据长度值确定数据内容的解析方式；

　　00 01 -------- 客户名称：00 01=1； 1---一步，其他待定

　　00 01 -------- 制造商： 00 01=1； 1----柯特瑞，其他待定

　　00 01 -------- 机台名称：00 01=1； 1----印墨机，其他待定

　　B1 9F 01 22 -------- 设备序列号：01 22 B1 9F= 19050911 （低位在前，高位在后）

　　00 01 ------- 操作员序号：00 01=1；

　　00 13 ------- 开机时间—年：00 13=19：；

　　00 05 ------- 开机时间---月：00 05=5；

　　00 09 ------- 开机时间---日：00 09=9；

　　00 0E ------- 开机时间---时：00 0E=14；

　　00 2F ------- 开机时间---分：00 2F=47；

　　00 13 ------- 关机时间---年：00 13=19；

　　00 05 ------ 关机时间---月：00 05=5；

　　00 09 ------ 关机时间---日：00 09=9；

　　00 0E ------- 关机时间---时：00 0E=14；

　　00 2E ------- 关机时间---分：00 2E=46；

　　03 E1 ------ 16位 CRC；接收到数据后先进行CRC 验证，确定数据是否完整，正确。

　　数据分析

　　通过读卡器将SD卡中的监测数据导入电脑软件中，电脑软件根据实际业务需要设计相应的算法，对数据进行分析，以数据报表，图表等方式展现结果。

　　文中所述方案可以准确、可靠地测量恶劣环境下的现场数据并存储。数据存储器和PLC的采用不仅增大了系统的稳定性，而且还可以很方便地根据实际需要适当地增加或改变监控对象，对系统功能进行扩展。由于都采用模块化设计，所以对系统进行简单修改后即可用于其他工业监控应用中。实验表明，该方法能够稳定可靠地采集和存储数据，为中小规模监测系统的数据检测提供了一个可供参考的解决方案。
责任编辑：YYX