前言

直流电源监控系统主要用于电力系统中的发电厂、水电站和各类变电站等重要场合，它的正常与否直接影响电力系统的安全可靠运行。

直流电源监控系统主要包括降压装置、交流配电、整流器、蓄电池组、直流配电、监控装置等部分。其所要实现功能是：蓄电池电压电流监控、充电机充电方式自动控制、蓄电池-充电机系统的智能化管理、控制回路和动力回路的状态监控、绝缘监控、三相交流电源监测等。

1  总体设计方案

1.1  方案的选择

蓄电池直流电源通常使用于发电站、变电站等供电配电部门，作为不间断供电电源应用于控制、信号、保护、事故照明、直流油泵、分合闸等装置。直流电源装置是否可靠，将直接影响供电配电系统能否安全运行，而系统能否良性运行和蓄电池的使用寿命则是由直流电源装置的功能强弱决定的。

目前，直流电源监控系统在我国主要有两种基本形式：第一种是PLC+触摸屏+采样电路的形式，但这种监控系统的不足之处在于PLC编程语言有局限性，与上位机通信协议适应性较差，采样显示的精度也较低；第二种是由单片机及其外围电路组成的形式，但这种监控系统的不足之处在于当前利用单片机开发的直流电源监控系统因大多采用分散结构，即将监控系统分成不同单元分别组件安装，再与主CPU通讯，使得这种监控方式需要CPU的数目较多，而且通讯程序和组屏复杂、电磁兼容性较差、误报率也较高。

基于PLC的直流电源监控系统设计采用的是罗克韦尔公司的网络体系，主要采用的是工业现场总线DeviceNet和控制网络ControlNet，并通过RI/O将PowerMonitor3000与可编程序处理器PLC-5相连接，所有的数据通过ControlNet送入PLC-5，再由PLC-5处理转换成控制信息以后发送到各个控制单元。

1.2  工业现场总线概述

随着计算机网络技术的迅速发展，由全数字现场控制系统代替数字与模拟分散型控制系统已成为工业自动化控制系统结构发展的必然趋势。以现场总线为基础的全数字化自动控制系统是当今世界各国在工业自动化领域关注的热点课题。根据国际电工委员会IEC61158标准定义，现场总线是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间数字式、串行、多点通信的数据总线。

目前市场上正在应用的各种现场总线有数十种，主要归类在两个标准族。一个为IEC/SC65C的IEC61158标准，另一个为IEC17B的有关低压开关设备与控制设备、控制器与电气设备接口的IEC62026标准。IEC61158制订时间超过12年，先后经过9次投票表决，两次提交IEC执委会审议，直到2000年1月4日该标准才获通过。该标准容纳了八种互不兼容的协议，由美国罗克韦尔公司支持的控制网(ControlNet)成为IEC61158标准类型。2000年6月15日各国IEC委员会投票通过IEC62026。由美国罗克韦尔公司支持的DeviceNet是IEC62026标准之一[1]。

2  系统涉及的网络硬件

2.1  罗克韦尔网络体系概述

罗克韦尔自动化是一家工业自动化公司，为制造业提供一流的动力、控制和信息技术解决方案。罗克韦尔自动化公司整合了工业自动化领域的知名品牌，致力于打造全方位自动化解决方案，帮助客户提高生产力。

2.2  罗克韦尔三层网络体系

NetLinx是由罗克韦尔公司推出的一种先进的网络体系，是目前世界上最先进的开放式自动控制网络体系。它将网络服务、通用协议和开放式软件接口有机结合，保证了信息和控制数据高效率和无缝流动。在同一个网络上实现了控制、配置和采集数据三个功能。NetLinx体系是ControlNet、DeviceNet和Ethernet/IP三个开放式网络的基础。其中，ControlNet的通信速率是5Mbs，可以提供介质冗余和本安选择，可以建立热备系统。NetLinx已经安装了二百万个节点，得到了广泛应用。罗克韦尔工业网络结构图如图2.2-1所示：

图2.2-1  罗克韦尔工业网络结构图

★ 设备层（DeviceNet）：是面向现场设备的一层,也是整个自动化网络的最低层,它可以将操作信息送到现场设备,也可以将现场设备的情况反馈到操作者。

★ 控制层（ControlNet）：这是操作所在的一层,它将处理器与处理器之间的信息交流、将处理器与输入/输出接口之间的信息交流集成在这一层。

★ 以太网（Ethernet）：这是整个自动化网络的最高层,也是对现场采集到的数

据和信息进行处理和管理的一层。

A-B公司还提供其他的网络，可以更加丰富网络的结构体系，方便连接和通信。

★ DH+工业局域网。控制层，除了强大的控制网以外，还有DH+(Data High Plus)网络。DH+网是一种工业域网，其基本传输速率为57.6kb/s，最大的距离是3050m，如果缩短为762.5m，传输速率可达230.4kb/s。

★ 通用远程I/O链路。通用远程I/O链路(Universal Remote I/O)将SLC和PLC处理器与远程I/O机架和一批智能设备连接。I/O机架和其他设备则安装到远离SLC和PLC处理器3048m的地方。SLC和PLC处理器对远程I/O链路的存取，是通过处理器内置的扫描端口或通过的扫描器模块进行的，I/O产品在链路上与这些扫描器的通信，是通过的适配器模块或通过内置的适配器进行。

★ DH-485工业局域网。DH-485是一个工业局域网（LAN），主要用于工厂极的应用。DH-485能够连接的网络设备达32个，包括SLC 500MicroLogix 1000可编程序控制器、彩色视图系统和个人计算机。DH-485链路的辅助RS-232-C(DF1协议)链路连接起来形成DH-485网络[2]。

2.3  PLC-5可编程逻辑控制器 

可编程逻辑控制器（Programmable Logical Controller）的简称是PLC，是一种专为工业控制环境应用而设计的数字运行的电子系统，它采用可编程序的存储器，用来存储用户指令，通过数字或模拟的输入输出，完成确定的逻辑、顺序、定时、计数、运算的一些确切的功能，来控制各种类型的机械和生产过程。

二十世纪六十年代，由于小型计算机的出现和大规模生产及多机群的发展，为了适应生产工艺不断更新的需要对控制系统也提出了更新更高的要求。美国数字设备公司率先开发出了第一台可编程逻辑控制器，其后日本和德国等国家也相继引入，可编程逻辑控制器迅速发展了起来。七十年代后期，由于微电子和计算机技术的迅速发展，可编程逻辑控制器具有了计算机的某些功能，同时也增加了一些如运算、数据传输和处理等功能，而且做到了小型化，从而真正的成为了一种电子计算机工业控制装置。

PLC作为一种控制器，其优点是显而易见的：

★ PLC简单容易学习。

★ 使用和维护方便。

★ 运行稳定可靠。

★ 设计施工周期短。

PLC采用的扫描方式是循环扫描。程序按先后顺序存放在PLC中，CPU执行程序是从第一条指令开始的，直到遇到最后结束符后又返回第一条指令。这样周而复始地不断循环下去。全部过程可以分为五个部分：自诊断、与编程器等的通信、输入采样、程序执行、输出刷新。PLC工作原理图如图2.3-1所示:

图2.3-1  PLC工作原理图

PLC经过自诊断、与编程器等的通信、输入采样、程序执行、输出刷新这五个阶段的工作过程，称为一个扫描周期，完成一个周期后，又重新执行上述过程，扫描周而复始的进行。

PLC-5是罗克韦尔公司早期的产品，PLC-5技术成熟，在大型和中型应用领域是一种比较好的选择。最近几年，PLC-5又增加了DeviceNet、ConntrolNet和Ethernet/IP等功能，这大大的丰富了PLC-5的应用范围，在控制要求比较高的情况下，可以采用ConntrolNet PLC-5 热备系统。罗克韦尔公司的PLC-5可编程序控制器，除了具有一般PLC所共有的特点以外，还具有以下特性：

★ 支持多种编程语言；

★ 强有力的程序控制特性；

★ 通用指令系列；

★ 内置的通讯能力；

★ 程序执行速度达到0.5ms/k位逻辑最大2ms/k。

口令和权限对系统进行保护。

本设计采用的是PLC-5/40C处理器，支持ConntrolNet通信。PLC-5的面板示意图如图2.3-2所示：

图2.3-2  PLC-5的面板示意图

2.4  操作员终端PanalView1400e

PanalView 1400e的高端CRT图表终端是PanalView 1200系列产品的新型产品，提供VGA彩色点阵图象。另外，有一个单独的接口提供可与A-B公司的PLC和SLC控制器的DH+和增强型远程I/O通信，也可以利用ControlNet进行通信。终端有触摸屏和键盘两种选择，使操作员在输入是更加简便灵活。其特性如下：

★ VGA彩色像素图表，使屏幕上的目标尺寸和位置变化更灵活，也允许输入位图文件和AUTOCAD文件。DH+接口允许一台PanalView 1400e与多个PLC处理器或多个PanalView终端访问一个PLC处理器。

★ 基于标记的DH+界面，支持非请求的信息和8个扫描等级。扩展远程I/O接口也是基于标记的，并具有“只收听”选项。最大可达到个逻辑机架和个块传送，每个块传送包括至多个字。

★ ControlNet接口综合了远程I/O的高速性DH+网络多PanalView/PLC的高性能开放系统网络结构的特性。

★ 丰富的操作员工具可供选择，包括：按钮、选择器、指示器、数字显示、数字键盘、棒状图、ASCII码输入及显示、在线趋势图以及常用图表。

★ 项目叠层功能。允许控制设备直接安放在其他项目上面，从而使操作员控制更直观。

★ 扩展的报警控制功能[3]。

2.5  I/O模块1794柔性 FLEX I/O

在PLC系统中，I/O模块分直接I/O模块和智能I/O模块两种。直接I/O模块是在模块上拥有的输入或输出通路，对应于可编程序控制器数据映象区上的位或字，这些位或字对应于相应的I/O回路上信号的值，以使用户程序可以直接存取I/O的值。直接I/O模块根据与传感器或执行机构的传输方式的不同，可以进一步分为数字量模块和模拟量模块。智能I/O模块可在模板上通过处理输入量来控制输出量，而不必由用户通过数据表来控制。

使用FLEX I/O可以的选择I/O种类以适应应用的需要。一个FLEX I/O适配器可以接8个接线基座。在需要较多的I/O或组合使用不同种类的I/O时，可以无须购买附加电源和通讯适配器即可适应系统要求。FLEX I/O是I/O接口与端子排的组合，使用接线基座上的端子排就可以直接进行现场接线。这样节省了安装和调试的时间和空间以及扩展端子的费用。采用基座接线端子，可以在底板带电的情况下拔插模块，因而无须重新接线或断开系统。只要配上合适的适配器FLEX I/O系统就可以在远程I/O，DeviceNet和ControlNet网上进行通讯，可以根据需要增减元件。FLEX I/O是适用于分布式应用场合的小型模块式I/O系统，系统由以下元件构成：

★ 适配器/电源：为多个八个I/O模块提供电源以及内部逻辑操作。

★ 段子基座：包括一个端子排作为两线或三线设备的接线终端。

★ I/O模块：包括总线接口与电路，以完成应用所需的特殊功能。

FLEX I/O模块示意图如图2.5-1所示：

图2.5-1  FLEX I/O模块示意图

3  系统的结构图

3.1  本设计中的监控对象

本设计中监控的对象是蓄电池组和硅堆。控制的目标是保证控制母线的电压保持恒压，这主要通过对硅堆的控制来实现。具体的控制是通过整流控制器和PLC共同实现。本设计依托于罗克韦尔强大的工业现场网络，实现了完善的控制算法和方便的现场、远程监控。

3.2  直流电源监控系统结构图

直流电源监控系统在实际应用中有重要意义，主要包括降压装置、交流配电、整流器、蓄电池组、直流配电等部分。直流电源监控系统结构图如图3.2-1所示：

图3.2-1  直流电源监控系统结构图

3.3  系统的网络结构图

本设计采用的是罗克韦尔公司的网络体系，主要采用的是工业现场总线DeviceNet和控制网络ControlNet，并通过RI/O将PowerMonitor3000与可编程序处理器PLC-5相连接，所有的数据通过ControlNet送入PLC-5，再由PLC-5处理转换成控制信息以后发送到个控制单元。

PanalView处于ControlNet层，在工厂级对系统进行监控。RSView32则位于上位机，通过ControlNet采集数据，监控控制单元，远程监控则是通过RSView32 Active Display System将RSView32延伸成服务器/客户模式。用户可以在远程的客户端通过客户端服务程序或通过IE浏览器来实现远程监控。系统网络结构图如图3.3-1所示：

图3.3-1 系统网络结构图

4  DeviceNet和ControlNet及其应用

4.1  DeviceNet及其应用

4.1.1 DeviceNet简介

设备网是一种开放的、柔性的网络，基于生产者/客户的网络模式，生产者/客户模式使控制数据同时到达操作的每一个单元，这样更有效的利用了网络的频带宽度。同时，生产者/客户的还可以显著的减少网络的通信量，提高响应速度和准确性。

一个集成控制网络功能费用是由简单、有效的组装系统元部件来决定的，设备网网络正是迎合这些要求而设计的，它为用户控制系统增加了灵活性，提高了效率，具体表现在：

★ 设备的相互可操作性；

★ 设备的可互换性；

★ 一种公用的网络；

★ 以一个公认的标准为基础；

★ 改善生产率；

★ 有助于减少维修费用 [4]。

DeviceNet协议分层结构沿用的是CAN协议标准，不同的报文格式、总线访问仲裁规则、故障检测和故障隔离的方法都分别定义了。应用层规范对应于ISO网络协议七层模型的第一、二、七层，并且是由厂商自主开发的。基于CAN的DeviceNet协议分层结构如图4.1.1-1所示：

图4.1.1-1  基于CAN的DeviceNet协议分层结构

☆ 网络结构。设备网的电缆系统采用的是一种主干/支线设计，它的部件始于设备与设备网的连接点，通常将设备（或节点）连接到支线或多端分接器，然后通过一个密封式或多端的分接器与主干线相连。

☆ 数据通讯方式。DeviceNet支持多种数据通讯方式，如循环（Cyclic）、状态改变（Change Of State）、选通（Strobe）、查询（Polled）等。

☆ 对象模型与设备描述。应用层的协议由DeviceNet使用的对象的概念来描述。模型为每个属性提供了由4个数字组成的寻址方案。它们分别是节点地址（MAC ID），对象类标识符，实例编号和属性编号。各个对象组件的范围如表4.1.1-1所示：

表4.1.1-1  各个对象组件的范围

表4.1.1-2  I/O通讯的格式

4.1.2  DeviceNet的硬件连接和网络组态

A-B公司为设备网网络的连接和通信需要，提供了完整的物理介质产品，包括主干线、支线、终端、快速拆卸的插件和分接器，用于设备网网络的连接和通信。主要的物理介质有：

★ DeviceBox分接器；

★ DevicePort分接器；

★ Power Tag电源分接器；

★ T型分接器；

★ 粗缆；

★ 细缆；

★ 密封式端接器。

RSNetWorx for DeviceNet是由罗克韦尔公司提供的一个基于Windows平台的软件产品，它提供一种项目树结构来管理设备网网络，可以用来组织数据，执行在线或下线配置，存储网络信息，将数据以方便用户的方式存储，以逻辑的方式管理组群仪器，添加网络和仪器的名称和认证标签等功能。RSNetWorx for DeviceNet需要RSlinx的支持，以实现对设备网通讯的要求。用户可以利用设备网管理软件来识别所有的网络装置的销售商、网络设备类型、软件版本修改和系列号，也可以在设备网网络上和A-B公司的WinDNet扫描器数据表进行设备组态，设备网管理软件还可以对用户设备网网络和设备进行网络故障诊断。

4.1.3  DeviceNet在本设计中的应用

本设计采用的方式为：每一个蓄电池直接连接到1794-IF2XDF21模块，冲放电电流，变换成电压信号之后，也通过该模块输入。对于控制母线电压的控制，是通过降压硅堆来实现的。硅堆接在1794－OWB继电器输出模块，通过PLC来进行控制。所有的FLEX I/O通过1794－AND适配器，接入DeviceNet。将网络连接好之后，还要进行网络组态，使蓄电池电压电流信号、动母电压，控母电压能够和FLEX I/O进行数据的的交换，并将需要的数据通过设备网传输给PLC。

利用RSNetWorx for DeviceNet组态DeviceNet的过程如下：

首先，新建立一个工程项目,利用在线检测按钮就可以找到DeviceNet中所有被激活的仪器，可以在在线或者下线的状态下对网络和仪器进行配置。本设计采用的DeviceNet网络结构图如图4.1.3-1所示：

图4.1.3-1  DeviceNet网络结构图

在本设计中，对DeviceNet的配置主要是对扫描模块和FLEX I/O模块的配置。扫描模块的配置工作包括两个方面：对扫描器的配置和对扫描列表的配置。

其次，对FLEX I/O的配置工作体现在对其输入输出数据格式的配置。

最后，对所有的设备的配置完成之后，很方便的完成了对DeviceNet的组态工作，进而就可以利用DeviceNet进行数据的传输和通讯了[5]。

4.2  ControlNet及其应用

4.2.1  ControlNet简介

控制网是一种高速确定性网络，作为控制器，控制网和I/O设备之间的一条高速通信线路，综合体现了各种网络的能力。ControlNet的技术特点如下：

★ 强大的网络能力

★ 简化了编程和组态

★ 结构灵活

控制网基于开放网络技术，采用生产者/客户（Producer/Consumer Model）模式。

控制网的通信方式包括主从通信、多主通信、对等通信和这些通信的任意混合形式，并且可以组态选择。要传送的控制信息即使时间上有苛刻要求，其它的信息也能同时传输，这是控制网链路最重要的功能。

控制网是通过时间存取算法来控制对网络的介质存取，即用“并行时域多路存取”方法，来控制各个节点在网络刷新时间内传送信息的机会。用户通常选择ms级别的刷新时间，最小可达2ms。目前，现场总线可以从DCS的PID调节次数由每秒2～5次增加到每秒10～20次，控制网可以将PID调节次数提高很多。网络刷新时间划分成三个部分，即预定信息传送时间、非预定信息传送时间和网络维护时间。

控制网传送的是连续的预定数据，异步于与逻辑程序的扫描，以一个用户在编程软件ControlNet I/O映像屏幕中所设定的通信速率传送。处理器输入映像文件中存放的输入映像，它由专门的内存的缓冲区传送，以供下次逻辑扫描时使用；专用的内存缓冲区存放输出映像文件，以在下次预定信息时传送出去。

4.2.2   ControlNet的组态

ControlNet网络的主要物理介质是同轴电缆。一个ControlNet物理网络是由这种电缆和连接器、接收器和端子设备组成的，每一网段可达1000m，还可通过中继器延长。第二种介质是光纤，具有本征安全特性，与电缆组合使用可构成长达25km的系统。

ControlNet支持总线型、树型、星型等拓扑结构。ControlNet网络提供在节点间安装第二条电缆的选择，通过介质冗余，节点可在两条的总线段上传输数据。ControlNet的网络介质组成图如图4.2.2-1所示：

图4.2.2-1  ControlNet的网络介质组成图

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在连接好ControlNet的硬件设备之后，还不能马上就实现对ControlNet的通信，必须经过软件组态，使设备之间的通信建立起来之后，才可以实现正常的网络设备之间的信息传递。RSNetWorx for ControlNet提供一个图形化的网络视图，改善带宽利用率的调度，并具有在线和离线组态功能。其提供的主要功能有：

★ 组态网络各种参数，例如网络刷新时间（NUT）和最大预定节点地址。

★ 预定I/O数据传送和对等通信的报文发送。

★ 提供与PLC-5控制网通道无缝接口，由Rslinx5和Rslinx Framework完成组态。

★ 提供一个带宽利用的反馈信息。

4.2.3  ControlNet在本设计中的应用

本设计采用的ControlNet网络结构中，处理器采用的是PLC-5/40C,它本身提供ControlNet接口；人机界面采用PanalView1400e触摸屏,实现现场控制；同时将ControlNet与个人计算机相连，实现数据的上位监控。ControlNet网络结构图如图4.2.3-1所示：

图4.2.3-1  ControlNet网络结构图

按照网络结构连接好硬件设备之后，需要用RSNetWorx for ControlNet实现网络的软件组态，RSNetWorx for ControlNet的主画面如图4.2.3-2所示：

图4.2.3-2  RSNetWorx for ControlNet的主画面

可以通过启动在线检测来检测到在线的设备型号和类型，接下来，需要设置PLC的扫描列表属性，这也可以通过RSNetWorx for ControlNet提供的扫描列表控制界面来控制。

接下来可以看看监视器（Keeper）和扫描器（Scanner）的状态，是否处在正常的工作状态，如果正常，则组态工作就算完成了。

5  上位机监控和远程监控

5.1  监控组件概述

5.1.1  上位机简介

上位机是一种理想的人机接口。上位机能自动监视生产过程的运行情况，自动采集现场的各种运行参数，如过程变量、设定值、控制参数、工作运行方式、报警状态及系统信息等，用数字、符号及图形方式实时显示出来，特别是以流程图、趋势图、模拟仪表盘的形式将各种运行参数直观、清楚地表示出来，实现自动记录、统计、报警等，提高监视的可靠性和准确性，使操作人员能够迅速而全面地掌握整个系统的运行状况。

上位机能实现的功能如下所示：

★ 能够采集多点参数；

★ 数据处理迅速； 

★ 记录显示方式多样；

★ 报警时能够实时记录和追忆；

★ 修改参数能够在线进行；

★ 能够定时或随机打印报表。

5.1.2  监控软件RSView32简介

本设计采用的监控软件是美国罗克韦尔自动化公司的工控组态软件RSView32。RSView32是一种基于Microsoft Windows NT和Windows95设计的MMI系统，它易用，可集成，是把ActiveX控制嵌入画面的MMI软件包。RSView32采用了ODBC、OLB和DDE三种开放的技术，它提供了先进且功能齐全的工具从而允许现场设备的在线修改。在利用Microsoft Windows操作系统的多任务环境基础上，RSView32加上自己功能完善的多形式数据记录，实时与历史趋势、报警监视和时间检测等来完成监控系统的控制要求。RSView32的主要特点如下：

★ 采用非语言方式进行编程，可视化界面，简单易学，即使不是有经验的程序员也能迅速入门。

★ 组态灵活方便，效率高，开发的产品占用空间小，运行速度快。

★ 图形功能丰富，可开发出良好的人机界面。

★ 与其它系统接口功能丰富，利用ODBC、DDE和OPC技术可以快速的与其它应用  软件交换实时数据，内嵌的VBA是模块级RSView32与微软的Office产品的内部互操作性，可用于多个子系统中，以构成复杂的控制系统。

★ 可靠性高，维护方便。

★ RSView32提供丰富的I/O指令，能够和各种类型的PLC通过不同方式灵活而快速方便的通信。

5.2  上位机监控的实现

5.2.1  通讯的建立

通讯是RSView32的一个重要的环节，因此使用RSLinx来实现上下位机之间的通讯问题。RSLinx是一个完全的通讯服务程序提供对于不同的罗克韦尔软件工厂最低层的器件连接，例如RSLogix 5/500/5000, RSView32和RSSql等。除此之外，RSLinx还提供人机界面来实现三方通信，数据采集，数据包分析和客户端软件组态。RSLinx可以支持多种应用软件通过不同的网络连接到不同的设备上。可以利用RSLinx建立任何的网络通讯。RSLinx提供一种友好的图形界面来实现网络导航。这包括利用办公室局域网通过ControlLogix网关来控制工厂级的网络和设备。选择设备点击之后就可以获得不同的配置和监控工具。RSLinx提供网络所需的完整的通讯驱动程序，无论是A-B公司的网络体系还是更新的、更实用的ControlLogix网关。同样，RSLinx也支持例如PCMCIA和个人计算机网卡。在本设计中，要实现的通讯有两个，一个是DeviceNet的通讯，另一个是ControlNet的通讯，这都需要RSLinx来提供。在DeviceNet网络，是通过1770-KFD来和上位机实现通讯的，因此在RSLinx中要配置好驱动器为1770-KFD的网络，同样，在ControlNet网络里,也需要配置好网络的驱动程序。

5.2.2  利用RSView32实现上位机监控

RSView32分开发版和运行版两个版本，开发版包括创建完整人机界面应用程序所需的编辑器，并且包括运行用户所创建应用程序的软件。使用编辑器可以按照需要穿件简单或高级的应用程序。完成开发应用程序后，切换到运行模式或使用运行版（包含在RSView32开发版之中并使用较少的内存），然活运行应用程序。

首先要创建项目，项目由一个文件夹组成，它至少要包括一下内容：

★ 项目文件（*.RSV）

★ 标记文件夹

★ conprf（通信配置文件）文件夹

★ 高速缓冲存储器文件夹

其次就可以打开RSView32项目主窗口，RSView32的主界面如图5.2.2-1所示：

图5.2.2-1  RSView32的主界面

使用项目管理器来进行项目的设置，项目管理器的主要部分及其功能如下：

★ 选项卡

“项目管理器”的选项卡可在编辑和运行模式之间轻松的切换。“编辑模式” 选项卡包括开发项目所需的编辑器。“运行模式”选项卡包括项目运行是能提供的组件，可以在两个模式之间切换达到快速测试的目的。

★ 文件夹

“项目管理器”用文件夹安排组织编辑器，可以打开和关闭文件夹。

★ 编辑器

编辑器用于创建或设置项目组件，单击鼠标右键可以查看内容菜单，然后可以创建或显示项目组件。

★ 组件

组件出现在“项目管理器”的右窗格里。一个组建对应一个具体的文件。组件可以引用项目目录下某个文件夹里的文件、项目目录外的文件或另一个计算机上的文件。项目管理器窗口如图5.2.2-2所示：

图5.2.2-2  项目管理器窗口

主要编辑器组件说明：

★ Channel（通道）：为使用的装置指定直接驱动程序通信的通道。为直接驱动程序装置配置节点前，必须先设置通道。

★ Node（节点）为将与RSView32通信的直接驱动程序装置、OPC服务器或DDE服器指定名称及定义属性。

★ Scan Class（扫描类型）：为与直接驱动程序装置通信的编辑设定扫描速率。

★ Tag Database（标签数据库）：建立标记并设置报警。

★ Tag Monitor（标签监视器）：显示标记或一组标记的实时值。

★ Startup（启动）：指定启动项目是该项目的外观，以及运行那些组件。

★ Display（显示）：创建图形显示。

★ Alarm Setup（报警设置）：实际在何处何时及如何记录报警信息。

本设计中项目的设置过程如下：

通道设置，实现PLC-5通过ControlNet与上位机RSView32通信。

节点设置，使得节点与上位机之间正常通信。

通道设置窗口如图5.2.2-3所示：

图5.2.2-3 通道设置窗口

节点设置窗口如图5.2.2-4所示：

图5.2.2-4  节点设置窗口

标签数据库是由所有需要监视或显示的数据组成，主要包括数据类型，最大最小值，数据位，获取的地址和警报的设定等信息。标签数据库的设置窗口如图5.2.2-5所示：

图5.2.2-5  标签数据库的设置窗口

下面的工作主要就是编制界面了，可以双击Display来创建一个新绘图窗口，在库文件中找到符合条件的图形（也可以自己绘制）后，添加到新窗口中，同时也可以使用许多控件来输入和输入数据，切换画面，制作动画效果等。设计的主画面如图5.2.2-6所示：

图5.2.2-6  设计的主画面

至此，基本上完成了RSView32的上位机监控，通过高速的ControlNet来监控工业现场级的数据，实现数据与上位机的快速交换，同时可以使用数据输入控件来改变特定的参数，趋势图来显示历史趋势，通过设置在标签数据库警报来实时报警等等。动态数据显示画面如图5.2.2-7所示：

图5.2.2-7  动态数据显示画面

5.3  远程监控的实现

RSView32除了能够实现上位机的实时监控以外，它还提供了很多的扩展功能，这需要安装不同的扩展软件，如RSView32 Massager 、RSView32 Trandx等。RSView32也提供了实现交互式远程监控的扩展软件RSView32 Active Display System。RSView32 Active Display System可以将RSView32的监控延伸成客户/服务器结构。用户可以在远程的客户端实时地看到监控画面，并且可以控制。这是一个完全互动的远程监控，用户可以在任何网络上不同的客户端上都看到相同的监控画面，并根据权限的许可进行控制。通过这种方案，可以将监控延伸到工厂的任何需要的地方，包括办公室。RSView32 Active Display System充分利用了微软的分布式组件对象模型-DCOM和ActiveX技术，让远程的客户端得到快速的，实时的监控画面，就如在本地一样。RSView32 Active Display System包含以下组成部分：

★ Active Display Server 安装并运行在装有RSView32开发版或者运行版的计算机中。不需要单独开发，直接和RSView32集成，向网络中客户机提供ADS服务。 

★ Active Display Station 客户端专用软件，可以自动安装。

★ Active Display Browser 浏览器客户。可以通过微软的IE浏览器浏览并控制实时的监控画面。

RSView32 Active Display System支持多种RSView32的运行功能。通过它，你可以在客户端上： 

★ 查看并且可控制实时的监控画面；

★ 查看并管理报警； 

★ 可以从RSView32 Messenger接收音频等的报警信息；

★ 查看和控制历史数据和实时趋势； 

★ 改变设定值，输入参数； 

本设计中，采用了用IE来浏览并控制实时监控的画面，实现的方法如下：

选择好主机和客户机，主机需安装Active Display Server，客户机可以安装IE4＋以上的版本，也可以安装好Active Display Station。

首先，应该在作为服务器的主机上安装Microsoft Internet Information Server-IIS ，将主机做成服务器的形式，同时连接好局域网Ethernet，配置好客户机与主机的通讯联系，使主机与客户机之间通信正常。

其次，将主机上的RSView32打开，选择好要运行的项目（Project），在命令行输入命令DisplayServerOn，这时会启动主机的服务器程序，最下角会有RSView32服务器运行的图标显示。

接着，在客户机这边先登陆主机服务器，打开IE后键入登陆地址，例如主机的名称为aaa，则登陆的地址为http://aaa ，如果成功，则说明主机和客户机之间的通信正常，然后可以键入http://aaa/RSView32，就可以看到登陆界面，要求填入登陆名和密码，填入正确的名称和密码之后，可以登陆到主机的RSView32服务程序，然后系统会提示需要下载的页面和信息，按照提示完成之后，就可以实现通过IE与主机的RSView32交互监控，可以修改数据，进行控制。需注意的是，如果使用的是Windows NT，并且RSView32使用的是Windows NT的域，则NT中的用户也可以作为RSView32中的用户，而不用再在RSView32中设置用户信息就可以直接登陆。

最后，如果要停止主机的RSView32的服务器，在主机的命令行键入DisplayServerOff后，就可以停止服务。

另外，也可以采取在客户机端使用Active Display Station来登陆主机，打开Active Display Station之后，通过提示步骤，选择要登陆的主机，然后键入登陆名和密码，就可以和主机之间交互通信了。但是，前提是主机的RSView32服务程序必须已经打开[7]。 

6  人机界面PanalView和电源管理

6.1  PanalView监控实现

PanelView操作员终端是罗克韦尔公司的一种人机操作界面（HMI），可用来使连接的处理器上的操作状态、当前过程值和故障可视化，并且能以用户友好的方式来操作希望监控的机器或系统。PanelView分按键和触摸式两种，被广泛应用在汽车制造、冶金、矿山、石油化工的过程控制和现场实时控制中。

本设计采用的是PanalView1400e触摸屏，通过ControlNet与PLC相连，组态软件是PanalBuilder1400e。PanalBuilder1400e组态软件是为PanalView1200e和PanalView1400e而设计的，PanalBuilder1400e软件利用Microsoft windows操作系统的图形界面，简化了应用程序的设计，降低了开发成本。采用组态符号库和动态目标的方法，使屏幕组态更快更加容易。

本设计的触摸屏PanalView1400e监控画面的制作过程如下：

首先,新建立一个应用程序（Application），建立的过程中要求选择触摸屏的大小和选择的网络，在本设计中，使用的是ControlNet网络。

其次,建立通讯（Communication Setup），这主要是确定PanalView1400e在网络中的节点地址和传输的文件号，在本设计中地址选择是2。

接着,进行节点（Node）的配置，节点的配置主要是在触摸屏与PLC之间通过ControlNet建立通讯，之后就可以通过ControlNet完成数据与指令的传输。节点配置界面如图6.1-1所示：

图6.1-1  节点配置界面

接下来,标签数据库的建立：在下来可以建立标签数据库，通过建立它，将所有采集进来的数据都存进数据库中，可以在应用程序中随时调用，显示或更改，方便的实现现场监控。标签数据库界面如图6.1-2所示：

图6.1-2  标签数据库界面

然后，编辑报警信息，对所有的可能产生损害设备和产生危险的数据，都应该设置报警条件，以保护设备和人身安全。

最后，编辑触摸屏人机界面，可以设置不同的屏幕属性，将所有需要在现场监控的数据反映出来，当然，这必须通过设置控件的属性，而且所对应的数据必须在标签数据库中有所定义，这是所有数据显示的基础。触摸屏界面编辑画面如图6.1-3所示：

图6.1-3  触摸屏界面编辑画面

所有这些都完成之后，只要配置好触摸屏状态，然后把应用程序下载到触摸屏终端，就可以正常的工作了。

6.2  电源管理

Powermonitor3000电力监控模块是专为供电和用电部门使用，适用于各种场合的电力监视及控制装置。Powermonitor3000是传统电力计量及监控装置的替换产品，该模块只需连接电压和电流输入，模块即能检测、记录及显示、包括能对电力质量进行分析的各种电力数据，并能通过各种通讯网络与PLC或计算机工作站连接，构成完整的电力能源自动化管理监控系统。

RSPower32是一种基于Windows操作系统的软件，可以通过Bulietin 1400 PowerMonitor，Bulietin 1403 PowerMonitorII和Bulietin 1404 PowerMonitor3000配置和传送数据。RSPower32包括两种版本：RSPower32开发版和RSPower32运行版，RSLinx提供电源监控硬件和RSPower32之间的通信。RSPower32是一种完善的工具，可以将电源监控数据存入硬盘、打印数据、谐波分析、波形显示和电源监控配置。用RSPower32监控和管理电源监控设备是一种对RSView32很强的功能扩展。

本设计中，是直接将PowerMonitor3000通过Remote I/O与PLC-5相连，其中的数据是通过PLC后传递到上位机上，然后通过RSPower32来进行组态和配置，显示电源的波形，进行谐波分析等功能。RSPower32主界面如图6.2-1所示：

图6.2-1  RSPower32主界面

在PLC-5的编程软件RSLogix5中，通过将通道A或者B配置成为Remote I/O扫描接口，可以将PowerMonitor3000的数据送入上位机，在RSView32中经过节点的配置后，就可以在RSView32中得到应用，RSPower32在RSView32中的应用如图6.2-2所示：

图6.2-2  RSPower32在RSView32中的应用

7  总结 

直流电源监控系统适用于一些使用电源要求很高的场合，如邮电部门、电力系统的后备电源等，其目的是保证输出电压的稳定。本设计采用的是罗克韦尔自动化公司提供的产品，通过建立现场总线ControlNet和DeviceNet来进行数据的传输，以PLC为核心，实现对工厂级设备的现场监控。对所做的工作现在总结如下：

★ 完成了系统的组建工作，建成了以DeviceNet和ControlNet为主体的网络体系。

★ 完成了上位机监控的实现，制作了RSView32的监控画面。

★ 对触摸屏PanalView1400e进行了编程和组态。

★ 实现了以PLC为核心的远程监控。

通过这些工作，基本上实现了控制母线电压的稳定，输出电压稳定在18V左右。

不足之处在于：

★ 没有很好体现网络的特性，ControlNet和DeviceNet的快速特点没有得到体现。

★ 整流器电路板的可调性没有得到很好的控制，输出电压无法调整。

★ 由于不是实际的工业环境，使实际输出电压的功率没有得到控制。

总之，在本设计中，尽管有这样那样的不足之处，但我的收获还是很大的。首先，我获得了网络和计算机方面的很多知识，对以后的工作和学习都会很有帮助；其次，我学会了自己思考和解决问题，这在以前很少有机会来体会，遇到自己不懂的问题，除了可以向同学请教之外，最主要的还是要自己来琢磨，通过自己查阅资料，自己的思考来解决，这无疑提高了我的实际动手能力和钻研的精神；最后，我还懂得了和人相处的道理，在设计的过程中，要和同学一起合作，要请教同学很多的问题，在这个过程中，学习做人，学习生活。

参考文献：    

[1] 张万忠、刘明芹：电器与PLC控制技术，机械工业出版社，2009.6，P31-P42

[2] 白忠敏：电力工程直流系统设计手册，中国电力出版社,2009.9，P34-P55

[3] 张宝贵、张  旭：通信用直流供电系统，人民邮电出版社，2008.6，P67-P88

[4] 王永华：现代电气控制及PLC 应用，北京航空航天大学出版社，2007.6，P21-P30 

[5] 周美兰、周  封、忘岳宇：PLC电气控制与组态设计，科学出版社，2005.2，P7-P10

[6] 吴中俊、黄永红：可编程序控制器原理及应用，机械工业出版社，2008.8 ，P52-P57

[7] 郭宗仁：可编程序控制器应用系统设计及通信网络技术，人民邮电出版社，2005.6，P25-P37

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