該文主要介紹了新型可編程計(jì)算機(jī)控制器(PCC)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并在外圍硬件的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了一個(gè)小型三級(jí)地磅遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)用以太網(wǎng)通訊來(lái)實(shí)現(xiàn)其遠(yuǎn)程控制功能。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，該系統(tǒng)運(yùn)行正常，教據(jù)在現(xiàn)場(chǎng)與遠(yuǎn)程端之閭可 正確傳輸，達(dá)到了通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的目的。

1.引言

現(xiàn)代化先進(jìn)的大型制造企業(yè)，由于其生產(chǎn)能力高，所以物流 和信息量都非常龐大。傳統(tǒng)的計(jì)量模式人員數(shù)量多,效率低，易 產(chǎn)生漏洞，不便于管理，在很大程度上影響了企業(yè)的生產(chǎn)，這種 模式巳不適合現(xiàn)代化先進(jìn)的大型制造企業(yè)的物流和信息管理。

為了不影響現(xiàn)代化企業(yè)的生產(chǎn)，特別需要一種全新的計(jì)量 模式來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的計(jì)量模式。地磅遠(yuǎn)程控制計(jì)_模式正好能 夠滿足現(xiàn)代化先進(jìn)的大型制造企業(yè)的計(jì)量需求和系統(tǒng)控制，并 且能在很大程度上減少傳統(tǒng)計(jì)量模式的弊端。

地磅遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的4現(xiàn)方式很多,經(jīng)過(guò)調(diào)研，決定采用 以貝加萊(B&R、)公司的可編程計(jì)算機(jī)控制器(PCC)為主控器,管 理現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備并利用以太網(wǎng)與上位PC機(jī)數(shù)據(jù)交互的方式，該方式 有開(kāi)發(fā)周期短，維護(hù)方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。

2.PCC的特點(diǎn)

貝加萊的PCC是綜合了 PLC和工業(yè)計(jì)算機(jī)優(yōu)點(diǎn)的新一代可 編程計(jì)算機(jī)控制器，其功能可完成從簡(jiǎn)單的邏輯控制到復(fù)雜的 集散控制(DCS)。硬件采用了可以靈活配置的模塊化結(jié)構(gòu)，能帶 電插撥，可靠性高。支持多任務(wù)分時(shí)操作系統(tǒng),提供了 8個(gè)分別 具有不同循環(huán)時(shí)間不同優(yōu)先權(quán)的任務(wù)等級(jí)。

PCC使用開(kāi)放式總線結(jié)構(gòu)，與各種系統(tǒng)通信方便，提供支持 CAN BUS的硬件模塊并自帶CAN接口。幀驅(qū)動(dòng)器(Frame Driver) 是為實(shí)現(xiàn)與第三方設(shè)備通信而設(shè)計(jì)的軟件工具箱。由于Fmme Drivei是一個(gè)自由通信協(xié)議，編寫串行接口（如RS- 232、RS- 485/ 422、TTY等）的通信協(xié)議非常方便。

在PCC系列產(chǎn)品中，X20系列模塊是三位一體，即模塊分為 三個(gè)部分:總線模塊、電子模塊、端子模塊。每個(gè)X20模塊最多有 12個(gè)通道，模塊間的通信通過(guò)X2X Link分布式底板實(shí)現(xiàn)，其設(shè) 計(jì)為用戶使用提供了極大的靈活性。

Automation Studio(AS)是一種集成軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，也是支持 用戶開(kāi)發(fā)PCC應(yīng)用程序的軟件包。Automation Studio提供的編程 語(yǔ)言非常豐富,有梯形圖LAD、指令表IL、結(jié)構(gòu)文本STJi序功 能圖 SFC 等IEC61131 標(biāo)準(zhǔn)編程語(yǔ)言和 Automation Bask-,ANSI C 兩種高級(jí)語(yǔ)言，根據(jù)需要可以在項(xiàng)目中采用多種語(yǔ)言進(jìn)行混合 編程，同時(shí)，編程環(huán)境中包含豐富的函數(shù)庫(kù)及功能塊供用戶調(diào) 用，大大減輕了開(kāi)發(fā)人員的工作量。

3.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.1硬件構(gòu)成及配置

根據(jù)地磅遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的管理特點(diǎn)，選用（B&R )PCC-X20 系列緊湊型CPU(X20CP0292)作為工業(yè)以太網(wǎng)控制器，采集現(xiàn)場(chǎng) 紅外對(duì)射設(shè)備的狀態(tài)以確定汽車是否完全上衡，實(shí)時(shí)讀取重量 數(shù)據(jù)和司機(jī)的卡號(hào)數(shù)據(jù)，控制紅綠燈及擋車器的狀態(tài)，接收上位 機(jī)(計(jì)量監(jiān)控中心)命令并語(yǔ)音播報(bào)重量數(shù)據(jù)整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成如 圖1所示。

 CPU(X20CP0292)配有電源模塊(X20PS9500)、數(shù)字輸人模 塊（X20DI4371 )、數(shù)字輸出模塊（X20D09322)、RS485通信模塊 (X20CS1030)底座（X20B22)。整個(gè)系統(tǒng)中有以太網(wǎng)Ethernet、 RS232接口、RS485接口供現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備使用。

外圍設(shè)備中，紅綠燈和擋車器由數(shù)字輸出模塊驅(qū)動(dòng)，紅外對(duì) 射管接人數(shù)字輸入模塊,地磅儀表通過(guò)RS232接口與控制器 通信，讀卡器和語(yǔ)音液晶屏通過(guò)RS485接口與控制器通信,控制 器通過(guò)以太網(wǎng)與交換機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)小型的三級(jí)控制系統(tǒng)。

3.2系統(tǒng)工作原理介紹

計(jì)量監(jiān)控中心的PC機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)接口接人交換機(jī),與控制 器交互地磅儀表的重量數(shù)據(jù)和每個(gè)司機(jī)唯一的卡號(hào)數(shù)據(jù)，并 能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況作出現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的動(dòng)作調(diào)整，比如控制紅綠燈狀 態(tài)、擋車器狀態(tài)和語(yǔ)音屏的信息播報(bào)等。整個(gè)系統(tǒng)的外圍設(shè)備控 制可由控制器自動(dòng)完成，也可由計(jì)量監(jiān)控中心管理人員手動(dòng)完 成，兩種工作方式可自由切換。在入衡口有一個(gè)紅綠燈及一個(gè)紅外探頭，出衡口處有一個(gè) 紅綠燈和兩個(gè)紅外探頭’在探頭中間安裝擋車器，人衡口和出衡 口之間是秤體，即汽車衡儀表。旁邊有LED顯示屏及讀卡器,磅 房中配置以太網(wǎng)工業(yè)控制器及交換機(jī)。地磅遠(yuǎn)程控制設(shè)備現(xiàn) 場(chǎng)布置如圖2所示。

工作流程如下：

A)當(dāng)入衡口處為綠燈、出衡口處為紅燈、擋車器落下時(shí)，汽 車可以上衡，汽車經(jīng)過(guò)入衡口處時(shí)車輪遮擋紅外探頭的對(duì)射狀 態(tài)，控制器通過(guò)DI模塊接收到探頭的狀態(tài)改變信號(hào)后，馬上開(kāi) 啟人衡口處紅燈，不允許下一輛汽車上衡，向計(jì)量監(jiān)控中心上傳 啟動(dòng)視頻錄像信號(hào),此時(shí)如有汽車再上衡，計(jì)量監(jiān)控中心可通過(guò) 視頻錄像監(jiān)控到，并通過(guò)語(yǔ)音方揮汽車倒退下衡。

B)汽車完,上衡后，以人衡口處的紅外探頭以及出衡口處 的第一個(gè)紅外探頭k有被觸發(fā)為準(zhǔn)。控制器讀取地磅儀表的 數(shù)據(jù)和司機(jī)卡號(hào),數(shù)據(jù)處理后上傳計(jì)量監(jiān)控中心,等待計(jì)量監(jiān)控 中心的確認(rèn)倍號(hào):

C)計(jì)量監(jiān)控中心對(duì)此次稱重?cái)?shù)據(jù)是否有效進(jìn)行確認(rèn)并向控 制器下發(fā)無(wú)效命令或者有效重量數(shù)據(jù)，如果無(wú)效則手動(dòng)抬起擋 車器,指揮汽車完全下衡后給控制器下發(fā)自動(dòng)命令,如果有效則 向控制器下發(fā)有效重量數(shù)據(jù),控制器自動(dòng)抬起擋車器、開(kāi)啟出衡 口處的綠燈、轉(zhuǎn)發(fā)有效重量數(shù)據(jù)給LED語(yǔ)音屏進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)重 量數(shù)據(jù),提示司機(jī)下衡。

D)出衡口處兩個(gè)紅外探頭從遮擋到正常后，汽車巳完全下 衡,此時(shí)控制器控制擋車器落桿,開(kāi)啟人衡口處綠燈和出衡口處 紅燈，上傳關(guān)閉視頻錄像信號(hào)’準(zhǔn)備下一車計(jì)量。

4.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

4.1上位機(jī)管理

上位機(jī)采用Webserver，用網(wǎng)頁(yè)的方式讀取控制器的數(shù)據(jù)以 及下發(fā)控制命令，該方式非常直觀、方便3 4.2 PCC的軟件設(shè)計(jì)

該遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中有外圍設(shè)備控制、數(shù)據(jù)處理、RS232接口 通信、RS485接口通信等多種功能，需要注意的是控制器為緊湊 型CPU,RS485通信需要自己寫底層程序，下面著重對(duì)RS232和 RS485的程序進(jìn)行介紹。

4.2.1 幀驅(qū)動(dòng)器 Frame Driver

15驅(qū)動(dòng)器Frame Driver,是一種介于應(yīng)用程序與硬件接口之 間的軟件工具箱,系統(tǒng)中采用RS-232與地磅儀表進(jìn)行通訊。

幀驅(qū)動(dòng)器的命令格式的書寫比傳統(tǒng)的通信編程方法要容易 得多,對(duì)幀驅(qū)動(dòng)器的操作主要有以下幾個(gè)函數(shù)：

FRM.xopen：初始化接口，為幀驅(qū)動(dòng)器分配緩存，安裝相關(guān)的 中斷處理程序；

FRM.read ：讀數(shù)據(jù)并將其放在讀緩存區(qū)；

FRM_rbuf:釋放讀緩存區(qū)；

FRM_gbuf:申請(qǐng)寫緩存區(qū)；

FRM_writ ：將數(shù)據(jù)寫人寫緩存區(qū)；

FRM_robuf：釋放寫緩存區(qū)；

FRM_cl0Se:接口通信結(jié)束；

FRM_ctri:控制接口。

緩存區(qū)是用來(lái)存放幀驅(qū)動(dòng)器的一小塊內(nèi)存，每個(gè)接口都對(duì) 應(yīng)著幾個(gè)緩存區(qū)以便存儲(chǔ)待讀寫的幀。每個(gè)要使用的接口都必 須初始化，為了定義用戶進(jìn)行接口操作所使用的參數(shù)，需要用 FRM_xopen函數(shù),對(duì)于FRM_xopen函數(shù)只初始化一次，通常在初 始化程序塊里面，系統(tǒng)上電后只執(zhí)行一次。

4.2.2 RS-485 通信

系統(tǒng)中采用通信模塊X20CS1030與語(yǔ)音屏和讀卡器實(shí)現(xiàn)數(shù) 據(jù)的交互，其中語(yǔ)音屏只接收控制器發(fā)送的數(shù)據(jù),而讀卡器需要 控制器先發(fā)送讀數(shù)據(jù)命令才發(fā)送卡號(hào)數(shù)據(jù)或者空數(shù)據(jù)，所以程 序設(shè)計(jì)時(shí)必須確定485總線空閑的時(shí)候才能與其中之一通訊。

系統(tǒng)中采用的是緊湊型CPU，而通信模塊X20CS1030在該 CPU下的功能模式只能是flat模式，需要編寫底層程序驅(qū)動(dòng)其正 常通訊。通信模塊的工作模式和配置如圖3和圖4。

其中模塊中的OutputSequence和TxBytel中的變量是發(fā)送 數(shù)據(jù)時(shí)的控制字，InputSequence和RxByte 1中的變量是接收數(shù) 據(jù)時(shí)的控制字,需要特別說(shuō)明的是，在標(biāo)準(zhǔn)CPU中該通信模塊可 以采用Stream模式而不必采用Flat模式。

5.結(jié)束語(yǔ)

該系統(tǒng)巳成功運(yùn)行在某大型鋼鐵企業(yè)，性能穩(wěn)定，工作正 常，該計(jì)量模式避免了傳統(tǒng)計(jì)量模式的弊端。如果系統(tǒng)硬件稍作 修改還可應(yīng)用在其它物流和信息量龐大的企業(yè)中，能進(jìn)行多點(diǎn) 控制,并實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的DCS系統(tǒng)功能。也可采用標(biāo)準(zhǔn)型CPU,配備 數(shù)據(jù)記錄模塊，自動(dòng)保存物流和信息數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)另一種全新的無(wú) 人值守的計(jì)量模式。