1746-NI16I及其在SCADA系統中的應用

發(fā)布時(shí)間:2010-6-25 15:49    發(fā)布者:zealot
關(guān)鍵詞: 1746-NI16I , SCADA
1 概述

1746-NI16I是美國Allen-Bradley公司出品的基于SLC500系列PLC的模擬量輸入模塊,設計時(shí)可以通過(guò)編程靈活設定該模塊的工作方式、輸入信號類(lèi)型、數據格式、濾波頻率等參數,從而方便地應用于各種場(chǎng)合。采用1746-NI16I作為采集模塊組態(tài)的SCADA系統具有擴展方便、組態(tài)靈活、穩定可靠、便于維護等特點(diǎn)。

1746-NI16I有兩種工作方式:CLASSl和CLASS3。其中的CLASSl方式是經(jīng)典的使用方式,該方式占用系統資源較少,但使用起來(lái)需要較為復雜的編程;而CLASS3方式則使用方便,編程簡(jiǎn)單,但占用系統資源較多。

2 1746-NI16I的軟件資源

在使用1746-NI16I之前必須先了解1746-NI16I的軟件資源,只有在對模塊的每個(gè)通道正確配置后,才能使模塊正常工作。

對1746-NI16I編程首先要了解SLC500系列PLC對內存變量的管理方式。SLC500系列PLC以文件的方式組織內存,即把內存劃分為若干個(gè)區域--文件,每個(gè)文件分管不同類(lèi)型的變量,如B文件、N文件、I文件、0文件分別用于管理開(kāi)關(guān)量數據、模擬量數據、輸人數據、輸出數據等等。

1746-NI16I的CLASS3方式和CLASSl方式地址映射如表1所列。其中,O:e.i表示輸出文件中e號槽位的第i號字;I:e.i表示輸入文件中e號槽位的第i號字。

可以看出,在CLASSl方式下,系統將采用輸入文件中的8個(gè)字的空間來(lái)傳輸16個(gè)通道的配置字,并采用輸出文件中的8個(gè)字來(lái)傳輸16個(gè)通道的數據字及狀態(tài)字;而在CLASS3方式下,每個(gè)字都由單獨的空間對應。因此,在CLASSl方式下,通常通過(guò)配置字的Bit0和Bitl來(lái)配置輸入或輸出文件中的8個(gè)字。

應當說(shuō)明:1746-NI16I中的配置字是通道配置信息存放地址;數據字是輸人數據存放地址;狀態(tài)字是通道狀態(tài)存放地址。


無(wú)論配置字、數據字還是狀態(tài)字,它們都由16位二進(jìn)制數構成。

2.1通道配置字

配置字中的每一位都具有其特定的意義,通過(guò)這些配置宇可以對通道的不同參數進(jìn)行配置。這些位的定義如下:

Bit0、Bitl:分別為CLASSl方式下的數據/狀態(tài)和讀/寫(xiě)設置。Bit0和Bitl只能在CLASSl方式中使用,而在CLASS3方式中設置這兩位將出現錯誤(狀態(tài)字的Bitl5、Bitl4、Bitl3被置0)。因為在CLASS3方式中,要用32個(gè)字的空間來(lái)傳輸各個(gè)通道的數據字和狀態(tài)字,而在CLASSl方式中只有8個(gè)字,因此用戶(hù)可通過(guò)設置BitO和Bitl來(lái)選擇這8個(gè)字的功能。具體選擇方式如表2所列。


Bit2:CLASSl握手信號,在CLASSl方式中,該模塊提供了握手信號來(lái)簡(jiǎn)化模塊的配置。這種握手的方法是設置模塊16個(gè)通道的最快途徑。在配置模塊的各個(gè)通道時(shí),Bit2必須被置1。配置完畢后,狀態(tài)字的Bit6必須被置1,以表示配置完畢。把配置字 的Bit2清零即可使狀態(tài)字的Bit6復位。握手信號的詳細使用方法將在后面的程序中給出具體的說(shuō)明。在CLASS3方式中,并不需要這種握手協(xié)議,因為所有配置字和狀態(tài)字的信息都可以通過(guò)32個(gè)字的空間一次傳遞。

Bit3:未使用,但此位必須保持為零,否則在狀態(tài)字中會(huì )出現錯誤指示。

Bit4、Bit5:輸人類(lèi)型選擇位。這兩位的設置可根據用戶(hù)輸入設備的類(lèi)型來(lái)選擇,該輸入可以是在某特定范圍內的模擬電壓電流。具體設置見(jiàn)表3所列。


Bit6、Bit7、Bit8:數據格式選擇位。模擬電流或電壓輸入在經(jīng)模塊內A/D轉換器轉換為不同格式的數字量后,不同格式的數據所對應的最大最小值不同,因此,用戶(hù)可根據要求選擇。在CLASS3方式中,用戶(hù)可自定義4種格式,見(jiàn)表4所列。

Bit9、BitlO、Bitll:校準模式選擇位。要進(jìn)入校準模式,必須把Bit9置1。進(jìn)行校準時(shí),必須先進(jìn)行零校準,再進(jìn)行滿(mǎn)量程校準。零校準時(shí)需把Bitl0置1,Bitll清0,滿(mǎn)量程校準時(shí)需把Bitll置1,Bitl0清零。把這三位全部清零即可進(jìn)入運行狀態(tài)。

Bitl2、Bitl3、Bitl4:通道濾波頻率選擇位。1746-NI16I提供有8種濾波頻率,每個(gè)模塊的16個(gè)通道可分為4組(0-3、4-7、8-11、12-15),模塊中的4個(gè)A/D轉換芯片分別負責4組通道的A/D轉換。在選擇通道濾波頻率時(shí),只需對4組通道中每組的第一個(gè)通道(0、4、8、12)進(jìn)行配置即可,也就是說(shuō),每組通道只能使用一個(gè)濾波頻率,且只能對每組的第一個(gè)通道進(jìn)行配置。濾波頻率的高低決定了降噪特性的好壞。但是太低的濾波頻率在降低噪聲干擾的同時(shí),也提高了模塊的刷新速度。

Bitl5:通道使能選擇位。當該位被清零時(shí),通道被禁止,此通道的數據字和狀態(tài)字也同時(shí)被清零,直至通道使能位被置1,且通道狀態(tài)字的Bitl5、Bit 14、Bit 13都為1時(shí),通道才能繼續工作。具體的位操作組合見(jiàn)表5所列。

2.2通道狀態(tài)字

通道狀態(tài)字中的每一位都可以被用來(lái)判斷通道的狀態(tài)。表6是CLASS3方式狀態(tài)字各個(gè)位的功能。

CLASSl方式與CLASS3方式狀態(tài)字的區別在于:CLASSl方式的狀態(tài)字中Bit6為握手信號。Bit6為0表示模塊準備就緒,可以向其寫(xiě)入配置字;Bit6為1表示配置結束,可以進(jìn)入采集工作狀態(tài)。

3 在SCADA系統中的應用及編程

在油田注水自動(dòng)化系統中,往往需對系統各處的壓力、流量、溫度、濁度等工程量進(jìn)行實(shí)時(shí)監控,而現場(chǎng)儀表輸出一般都為4-20mA輸出,因此可采用1746-NI16I來(lái)采集信號和進(jìn)行A/D轉換,并采用帶DH+接口的SLC5/04作為主CPU來(lái)與DH+網(wǎng)絡(luò )中的其它PLC以及上位監控計算機組成SCADA系統。其系統框圖如圖1所示。


本系統須采集148路信號,其中模擬電流信號占132路,因此需要9塊1746-NI16I模塊,若用CLASS3方式,輸出及輸入文件需包含32X9=288個(gè)字,而SLC500系列PLC的輸入輸出文件的最大長(cháng)度為256字,因此在CLASS3方式下最多只能使用8塊1746-NI16I模塊,故本系統只能使用CLASSl方式。

在程序運行后,首先需對9塊1746-NI16I進(jìn)行配置,配置完畢,才能進(jìn)入采集狀態(tài)。限于篇幅,本文只給出一個(gè)通道的配置程序,見(jiàn)圖2所示。


從圖2所示的配置程序看出,配置的開(kāi)始與完成是由配置字的Bit2和狀態(tài)字的Bit6通過(guò)握手協(xié)議來(lái)實(shí)現的。每個(gè)模塊的每個(gè)通道需單獨配置。程序上電時(shí),配置字的Bit2和狀態(tài)字的Bit6都為零,狀態(tài)字的Bit6為零表示模塊已準備好,可以接收配置字,并可向配置字單元寫(xiě)入配置字,此時(shí)需把配置字的Bit2置1,表示開(kāi)始配置。當配置完畢后,模塊會(huì )把狀態(tài)字的Bit6置1,表示配置完成。此時(shí)可把狀態(tài)字保存,以備后用。


CLASS3的配置和采集程序相對比較簡(jiǎn)單,它只需向對應的單元寫(xiě)入配置字即可,在此不再贅述。詳細資料可參考有關(guān)文獻。

4 結論

在油田注水自動(dòng)化項目中,基于1746-NI16I的SCADA系統已投入運行半年,實(shí)際運行證明:該系統穩定可靠,運行良好,提高了油田注水的自動(dòng)化程度,減輕了工人負擔,同時(shí)也增加了數據的準確性和可靠性。
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