1、中断调用与信号处理技术在水厂 PLC 中的应用摘要 本文从工程应用的角度，探讨了中断调用与信号处理技术在工业自动化领域中的一个实用技巧和方法。 关键词：中断调用,通讯判断,信号,可靠性,PLC,工程应用 Abstract In tems of the project application,this paper discussed one practical skill and method about the technology of cut off transferring and signal treatmention the industry automatic field. Key
2、words:cut off transferring,the communication judging,signal,dependability,project application 中图分类号： TN911.6 文献标识码： A 采用中断调用与信号处理技术，能有效的判断利用网络进行数据交换的终端设备通讯状态，从而确保传输数据的可靠性与实时性。本文根据水厂实际应用提供了一个可供推广的工程应用实例。 如图 1 系统组成，给出了传统方法的结构图，工控机 1、工控机 2 等与 PLC 和一个计算 机通讯网络连接起来，PLC 必须对工控机 1 不断发送的信号进行检测，从而判断工控机是 否在网络中并
3、工作正常，以确认其发来数据的 可靠性，以保障数据与过程控制的安全。 通讯网络可以是工业以太网，PROFBUS、MPI 等，从工控机连续发给PLC 的波形信号， 因网络传输时间与信息量大小不同而容易发生波形失真，PLC 对这种信号进行分析，其可靠性与实时性会受到影响。在工程应用中，可 靠性与实时性至关重要，关系到设备与生产安全。 图 1 系统组成 实现方法 工控机具有与 PLC 进行数据交换的功能，并具备基本的函数软件，PLC 具备基本的定时器与中断调用程序块及结构化编程功能。 工控机编程中利用函数软件编一个方波信号连续发给 PLC，经过 PLC处理后通信正常时输出“1”信号，表示工控机及其网络
4、工作正常，当方波信号中断，PLC 就自动输出一个“0”信号，表示工控机及其网络工作失常，从而使系统按预定的安全控制策略自动执行。 工控机产生的方波信号是标准“1” 、 “0”交替变化的信号， “1”与“0”的长度一致。但经过网络传输使 PLC 检测到的该方波信号可能发生了畸变，即“1” 、 “0”两种信号交替变化的长度不均等。 通过 PLC 的基本软件对该方波信号进行处理，能够简单可靠地判断出工控机在网络上的通讯状态是否正常。PLC 中程序流程图 2 “0” “1” 图 2 程序流程图 （1） 、主要程序 采用 OB35 对波形信号按时间中断调用，减少波形采样失真，通过对采样信号进行取反、延时
5、、逻辑处理产生“1” 、 “0”信号分别表示“正常” 、 “异常” 。 1）OB35 中断调用组织块（0.1s 调用周期） DB200 Segment1： 打开 DB200 数据块 FC231 Segment2： 调用 FC231 块 2）FC231 M900.1- DBX57.4 Segment1：DBX104.6- DBX102.0 DBX103.2 检测工控机 1 送来的状态数据 M900.1 3）FC250T1 Segment1： #SWJ-OP - S5T#3S500MS-M800.0 对方波信号取反后进行扩展脉冲延时处理。 T2 Segment2： #SWJ-OP- S5T#3S5
6、00MS- M800.1 对方波信号直接进行扩展脉冲延时处理。 M800.2 DBX110.0 M800.0 Segment2： M800.1 PLC 输出的通讯状态信息 M800.2 与 DBX110.0 定义： AddressDec1NameTypelnitalComment Value 0.0lnSWF-OPBOOL 工控机 1 产生的方波信号 0.1lnSWF-OFF BOOL 工控机 2 的数据 2.0 OutMAN-OP BOOL 手动方式 2.1 OutA-OP BOOL 自动方式 2.2 OutR-OP BOOL 远控方式 （2） 、信号分析 工控机从网络上发送到 PLC 的方
7、波信号不是标准的方波信号，而是接近于标准的方波信号，假定为 SWJ-OP，如图 2 所示。 从以上波形图分析，从工控机 1 收到的方波信号如果在 3.5 秒周期内发生了状态变化，则状态输出 M800.2 为高电平，说明此时工控机 1 在网络上通讯正常；从工控机 1 收到的方波信号如果在 3.5 秒周期后仍无状态变化，则状态输出 M800.2 为低电平，说明工控机 1 不在网络上或通讯中断，从而可利用 M800.2 的状态变化去自动触发 PLC 的控制策略。例如：M800.2 为高电平时，将工控机 1 送来的数据作远给定值，参与自动调节；M800.2 为低电平时，将工控机 1 送来的数据不作为自
8、动调节的给定值，而将自动调节方式切换到手动状态，输出报警与提示信息，人工干扰过程控制。对于波形分析中，检测的非标准方波信号，处理结果相同，其中周期为 1s 的方波，可根据工程实际来约定，其周期范围可适当的调整到 0.2s。这与 PLC 的采样周期、程序扫描周期等因素无关。另外，还要结合应用中对状态相应时间的要求来决定。当方波周期为 0.2s 时，程序状态相应时间为 0.35s（程序中可设置该时间参数） 。 图 3 波形图 （3） 、中断调用分析 PLC 中的组织块由操作系统直接调用，其中 OB35 定义为 0.1s 周期时间中断程序调用，可以在应用程序执行过程中，严格按照 0.1s 周期进行中
9、断处理，用于接收方波信号可以消除程序实际扫描时间不均等而引起的信号失真，尽可能降低信号的失真率，但无法直接解决。中断调用与程序的关系如图 4 所示。 CPU 扫描周期 图 4 程序中断调用 2、实际应用 中断调用主要解决应用程序扫描时间不实际恒等引起的方波信号失真，信号处理主要解决方波信号在网络上传输失真而引起的通讯状态判断的不确定性。 在工程应用中，应结合通信状态在系统中的响应时间要求与安全性要求来具体确定软件中的参数的设定，具体遵循: （1） 、中断调用时间标准方波半周期时间； （2） 、延时周期设定值=标准方波半周期时间3.5; （3） 、程序响应时间=方波信号网上传输时间+延时周期设定
10、值； （4） 、系统响应时间=硬件驱动时间+程序响应时间。 3、结束语 此方法与程序片段来自哈尔滨市松北供排水公司水厂的实际工程，工控机 1 向 PLC 发送自动调节的一系列给定值，由 PLC 实现对现场设备的过程控制，以保证产品的质量与工艺设备的安全。由于给定值通过网络传输，而工控机 1 与网络通讯的可靠性在实际生产中不易确保万无一失，而 PLC 的可靠性极高。因此，对工控机 1 及其网络通讯状态的判断极其重要。采用以上方法较好的解决了准确判断通讯状态并作出实时相应的要求。 参考文献： 1.杨全胜，胡友斌.现代微机原理与接口技术.电子工业出版社，2002 2.张龙祥.UML 与系统分析设计.北京：人民邮电出版社，2001
