一、前言： 于自控界PLC、DCS可說是最主要的控制器，所有的信號進出、控制邏輯的執(zhí)行及數(shù)據(jù)交換的通信功能等都是由PLC、DCS等處理。但是最近數(shù)幾年來由于PC產(chǎn)業(yè)科技的發(fā)展長，無論是CPU速度、內(nèi)存容量或者網(wǎng)絡(luò)相連等技術(shù)都有關(guān)鍵性的發(fā)展。另一方面各種應(yīng)用系統(tǒng)的功能規(guī)格必須更有彈性更容易整合，使得原本各種廠牌的PLC、DCS都提供自己的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，也都必須具備PC的主流網(wǎng)絡(luò)通信規(guī)格：Ethernet。 由自控系統(tǒng)的使用觀點來看，DCS是以制程過程控制為主，故對于PID Loop控制及各種Advance Control較為專精，且包含專屬的監(jiān)控系統(tǒng)。PLC是用于電路的順序控制，故以電路方式的Ladder程序設(shè)計為主，監(jiān)控系統(tǒng)則搭配使用PC版或?qū)Ｓ糜|控屏幕等。因為工業(yè)界對于自動控制的功能要求越來越復(fù)雜，以往單純的PLC、DCS等系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足各種設(shè)計系統(tǒng)需求。對于如何善用PC Base controller此種產(chǎn)品，以補足PLC、DCS所達不到的功能，又是另一種新的發(fā)展方向。筆者使用泓格I-7188系列產(chǎn)品開發(fā)許多種應(yīng)用系統(tǒng)，特地整理出一些心得報告，提供業(yè)界先進參考。 泓格I-7188系列產(chǎn)品配備80188 CPU，256K或512K內(nèi)存，數(shù)個COM Port以及Ethernet網(wǎng)絡(luò)Port。操作系統(tǒng)為MiniOS7，此與DOS極為類似，執(zhí)行單一Task，但是設(shè)計者可以完全掌控所有相關(guān)硬設(shè)備，反而不會有類似MS Windows系統(tǒng)的復(fù)雜性而影響應(yīng)用系統(tǒng)的穩(wěn)定性。所以將I-I-7188加上特定功能的應(yīng)用系統(tǒng)，就會變成一種全新的產(chǎn)品，此為軟件附加價值典型的應(yīng)用，也是自控應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計者一種最新的利器。以下筆者提出數(shù)種應(yīng)用系統(tǒng)例，以及設(shè)計此種系統(tǒng)的注意要點，希望與同業(yè)間有興趣者相互切磋此方面的應(yīng)用。 二、應(yīng)用例說明： 1.大型冰機系統(tǒng)的連接

主要功能： * I/O及內(nèi)部點數(shù)共計：Relay: 1024點， Register: 1204點。 * RS485連接多臺多型式的冰水主機，York專屬冰機通信規(guī)約。 * 多埠RS232C架構(gòu)可同時連接PC監(jiān)控系統(tǒng)及多臺觸控式人機接口(Modbus通信規(guī)約)。 * 監(jiān)控系統(tǒng)以 InduSoft Studio 及 Modbus OPC 做系統(tǒng)整合。 * 提供 user define 數(shù)學(xué)及邏輯公式，以計算各種冰水主機運轉(zhuǎn)效率。例如： 1.D100= (D101  10.0) * SIN(D20)。 2.R10= (R1 and R2)  or ( D0 >= D1)。 * 提供PID Loop control以控制檔板。 2.通信轉(zhuǎn)換器應(yīng)用(1)：Modbus Serial/TCP Protocol Gateway

主要功能： * Modbus為自控業(yè)界最主流的通信規(guī)約，目前通信技術(shù)已經(jīng)發(fā)展至Ethernet。Modbus也提供ModbusTCP的通信規(guī)約，但是許多自控設(shè)備還是提供Modbus Serial方式，通信規(guī)約的轉(zhuǎn)換Modbus Gateway成為必要的設(shè)備。 * Modbus Gateway對通信數(shù)據(jù)處理，采取完全transparent mode保證轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的完整性。 * 可變成一對多方式，增加使用的便利性。 * 通信系數(shù)設(shè)定后，正式使用不需操作，只要Power ON即可。 3.通信轉(zhuǎn)換器應(yīng)用(2)：PLC one port to Multi-port Gateway

主要功能： * PLC的Serial通信模塊只能接一個監(jiān)控系統(tǒng)，接第二個監(jiān)控系統(tǒng)必須再另一片通信模塊，又要接外部Modbus設(shè)備時，必須專屬的Modbus模塊，如此整體系統(tǒng)價位增加。可用Multi-Gateway設(shè)備將一個通信埠以time sharing方式分成三個埠使用。 * 對每個通信埠都可單獨設(shè)定其通信系數(shù)，及所要通信的PLC Protocol或Modbus Protocol。 * 通信數(shù)據(jù)處理，采取完全transparent mode保證轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的完整性。 * 通信系數(shù)設(shè)定后，正式使用不需操作，只要Power ON即可。 4.通信轉(zhuǎn)換器應(yīng)用(3)：特殊控制器聯(lián)機與PLC交換數(shù)據(jù)

主要功能： * 特殊控制器使用特有的通信規(guī)約，一般PLC都無此通信模塊，使用Multi-Gateway設(shè)計通信規(guī)約轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。 * 主動方式對特殊控制器做數(shù)據(jù)讀出，然后寫入PLC?；蜃x取PLC所要輸出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)寫入特殊控制器上。 * 另外再提供標準Modbus Protocol作為另一種數(shù)據(jù)交換的標準。 三、泓格I-I-7188系列產(chǎn)品的特點： 1、具有多個Serial Port的通信功能，如此可控制較多數(shù)的外圍設(shè)備。一般PLC都只提供BASIC模塊，而且程序設(shè)計上比較受限制。 2、具有網(wǎng)絡(luò)Ethernet的通信功能：此為PC架構(gòu)設(shè)備，較先進的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以很快結(jié)合使用，例如：TCP/IP、UDP等功能。一般PLC于原有架構(gòu)下要延伸此方面技術(shù)，則有較多的困難。 3、有float計算能力，可做許多復(fù)雜計算。PLC方面絕大部分都無此功能，對于DI/O使用one bit方式，AI/O使用 16 bit word方式，只能整數(shù)運算。所以當(dāng)要做復(fù)雜公式計算或者趨勢預(yù)測推定，PC Base Controller就是最佳的選擇。 4、有數(shù)據(jù)儲存功能：當(dāng)應(yīng)用方面趨于復(fù)雜化時，基本的I/O信號已經(jīng)無法滿足系統(tǒng)設(shè)計的要求，必須有數(shù)據(jù)儲存的功能，例如：配方數(shù)據(jù)，生產(chǎn)在線的半成品規(guī)格等等。 5、單獨系統(tǒng)運作，隨插隨用方式：PC Based操作系統(tǒng)較為單純，應(yīng)用系統(tǒng)都針對特定功能而設(shè)計，講求的是初期設(shè)定完成后，即可隨插隨用，當(dāng)現(xiàn)場斷電再復(fù)電后，系統(tǒng)馬上恢復(fù)正常運作。與一般PC的使用理念有所不同，設(shè)計理念上必須有所區(qū)隔。 四、PC Based Controller應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計要點： I-I-7188為MiniOS7與DOS類似的操作系統(tǒng)。所以要熟悉PC系統(tǒng)的設(shè)計人員。又因為要設(shè)計自控系統(tǒng)，所以必須具備此方面知識的人員，使得開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)難度大于一般的信息系統(tǒng)。茲將開發(fā)系統(tǒng)時，我所體會到的要點，就技術(shù)面、應(yīng)用面等說明如下： 1、操作系統(tǒng)深入認識的必要性：設(shè)計自控應(yīng)用系統(tǒng)，一般都需要使用到操作系統(tǒng)較低階的功能，有時候也需要直接驅(qū)動各種硬件，對于硬設(shè)備的掌握度必須遠大于一般數(shù)據(jù)處理的程序。 2、設(shè)計語言的選擇：自控系統(tǒng)都有一定復(fù)雜度，C語言為最佳的選擇，如此才可以靈活運用操作系統(tǒng)所提供的低階功能。 3、實時系統(tǒng)的設(shè)計：自控系統(tǒng)大都是實時檢查現(xiàn)場各種I/O信號，然后經(jīng)過邏輯處理，將需要控制的命令及時輸出。Timing對自控系統(tǒng)是必須第一優(yōu)先處理的事情。 4、系統(tǒng)穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)：用于自控系統(tǒng)的設(shè)備，都是長時間24小時運轉(zhuǎn)，除了硬件本身要符合現(xiàn)場較差環(huán)境的條件外，所設(shè)計的應(yīng)用系統(tǒng)也必須考慮到承受各種不正常操作，或則通信線斷線、臨時跳電等因素干擾下，系統(tǒng)還是可以正常運作。系統(tǒng)不穩(wěn)定最常出現(xiàn)的問題就是，不定期當(dāng)機，此種狀況通常是因為應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計不良，可能通信異常處理，數(shù)據(jù)格式異常，設(shè)定值錯誤等等狀況，程序未有效因應(yīng)而造成當(dāng)機。所以此種系統(tǒng)的邏輯嚴密不容許考慮不周之處。 五、結(jié)語： 筆者從事自控應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)十年，由早期的Mini-Computer、DOS、UNIX、至Windows都有開發(fā)的實務(wù)經(jīng)驗。以往都必須使用PC以上的計算機系統(tǒng)，但是自從接觸到泓格I-I-7188產(chǎn)品后，發(fā)覺可以將以往工廠的大型自控系統(tǒng)功能，拆解成許多特定功能，然后更廣泛使用于各種領(lǐng)域。硬件產(chǎn)品size精巧，很適合安裝于現(xiàn)場控制盤內(nèi)，宛如一臺小PC執(zhí)行特定的應(yīng)用功能，此為以前很難想象的事情。如今泓格今年（2003）下半年，又發(fā)表另一款WinCE的新產(chǎn)品：WinCON 8000。此種具備Windows系統(tǒng)功能的設(shè)備，將會觸發(fā)更先進的應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)，筆者期盼使用此種新產(chǎn)品后，再次為文與讀者分享經(jīng)驗。