发布日期：2025/5/2

      随着计算机控制技术的不断发展，可编程控制器PLC的功能越来越强大，不仅具有各种各样的控制功能，还具有与其他设备通信联网的功能。与之相应，PLC的应用也日益普及，不仅被广泛应用于传统的逻辑控制、PID控制和变频调速等领域，还逐渐被用于数据采集、环境监控等领域。

      本方案介绍的分布式PLC监控系统采用分布式的构建方案，利用基于西门子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。在自由口模式下实现PLC与LCW系列数据存储器的通信，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。

系统结构

      PLC采用西门子S7-200 PLC，是串行通讯方式最为丰富的小型PLC，支持多种通信协议，如点对点接口协议（PPI协议）、多点接口协议（MPI协议）和PROFIBUS协议以及自由通信协议等。其中自由通信协议又叫用户定义协议，利用自由端口模式，可以实现用户定义的通信协议，连接多种智能设备，使用起来非常方便，在第三方工程接入中取得了巨大的成功。

     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。

     数据存储器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；可根据用户的具体需要对接收到的每帧数据加入实时时间，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（根据用户需求定制）。

   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。

 基本组成图

        

 

LCA3213数据记录仪与PLC通讯

     数据存储器的串行口直接与S7-200 PLC的RS-232/485口进行通讯,在自由端口模式下，PLC的串行通信接口由用户来控制，PLC相当于从站，数据存储器相当于主站。除了自发向数据存储器发送报警信息和连接保持信息外，一般都是接收到数据返回请求后，再向数据存储器发送数据。PLC接收完数据存储器发送来的数据后，触发端口0接收完成中断对数据包进行分析。如果是巡检命令，则将实时采样数据存储到巡检数据寄存器中，然后调用PackandSend子程序，设置好寄存器地址即可按照命令返回相应数据。PLC发送完成后触发端口0发送完成中断，将各标志位寄存器复位，为下一次通信做准备。   

a) 通信程序的实现

   （1）根据用户的具体需求，数据存储器可主动发送轮询指令。采用串行口工作方式以数据存储器作为主机，向PLC进行呼叫，定期读取数据或者写入数据；将PLC返回的监控数据保存在SD卡中。其程序流程图参见图2。

 

单片机端通讯程序流程图

    （2）PLC端程序流程图的实现。PLC端作为从机，采用梯形图或者STL编程，主要是先设置通讯协议，然后按照协议把采集到的数据进行处理，再发送给主机数据存储器，其具体的程序流程图如图3所示。

 

PLC端通讯程序流程图

 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。