CN112631194A - 单台触摸屏与多台可编程控制器的通讯系统及其控制方法 - Google Patents

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景兆杰
江龙
蔡常群
杜思涛
王若愚
李淑惠
李云龙
陈立新
李运昌
徐�明
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Henan Jingrui Cooling Technology Co Ltd
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Henan Jingrui Cooling Technology Co Ltd
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    • G—PHYSICS
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/05—Programmable logic controllers, e.g. simulating logic interconnections of signals according to ladder diagrams or function charts
    • G05B19/054—Input/output
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/10—Plc systems
    • G05B2219/11—Plc I-O input output
    • G05B2219/1103—Special, intelligent I-O processor, also plc can only access via processor

Abstract

本发明涉及一种单台触摸屏与多台可编程控制器的通讯系统及其控制方法，通讯系统，包括：一台触摸屏和两台以上可编程控制器，触摸屏与PLC通过串行总线通讯连接；各可编程控制器均通过自身的以太网接口连接DCS中控系统；所述触摸屏为主站，可编程控制器为从站。本发明可以将多个可编程控制器(PLC)通过通讯方式连接到一台触摸屏(HMI)上进行显示及操作，避免增加多个触摸屏或者增加人力进行监控，能够节省设备的投入成本、人力投入成本。

Description

单台触摸屏与多台可编程控制器的通讯系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及工业场景中触摸屏与可编程控制器的通讯系统，特别是单台触摸屏与多台可编程控制器的通讯系统及其控制方法。
背景技术
西门子PLC和HMI通信有多种通讯方式，其中常见的有PROFIBUS-DP、MPI和以太网三种。其中，PROFIBUS-DP是一种国际化的、开放的和不依赖于设备生产商的现场总线标准,可用于有严格时间要求、高速数据传输的场合,也可用于大范围复杂通信的场合。既适用于工业自动化中离散加工过程的应用,也适用于流程自动化中连续和批处理过程的应用,现已广泛应用于制造自动化、流程工业自动化、楼宇自动化以及交通、电力等其他自动化领域。但是近年来，单机、单站的自动化设备已不能满足生产需要，因此，实现多台PLC的通信联网、集中控制逐渐成为自动化设备发展的趋势。
发明内容
本申请的目的在于提供一种单台触摸屏与多台可编程控制器的通讯系统及其控制方法，用以满足现有技术的需求。
为实现上述目的，本发明提出了一种单台触摸屏与多台可编程控制器的通讯系统，包括：
一台触摸屏和两台以上可编程控制器，触摸屏与PLC通过串行总线通讯连接；各可编程控制器均通过自身的以太网接口连接DCS中控系统；所述触摸屏为主站，可编程控制器为从站。
进一步的，所述可编程控制器还连接有相应的仪表。
进一步的，所述触摸屏与可编程控制器通过PROFIBUS-DP总线通讯连接。
进一步的，所述可编程控制器与DCS中控系统通过Profinet方式连接。
进一步的，所述触摸屏为TP700 Comfort。
进一步的，所述可编程控制器为315-2PN/DP。
本发明还提供了一种基于上述通讯系统的控制方法，步骤如下：
触摸屏实时监测被连接从站的运行情况，显示某一从站的系统时间；
当监测到所述从站通讯异常时，根据设定的顺序检测下一个从站的通讯状态；
若下一个从站的通讯状态正常，则显示该从站的系统时间；若下一个从站的通讯状态异常则继续检测下下一个从站。
进一步的，在各个从站中建立震荡信号，用于表示各个从站的心跳信号，触摸屏通过检测所述震荡信号判断从站的通讯状态是否正常。
本发明的有益效果是：可以将多个可编程控制器(PLC)通过通讯方式连接到一台触摸屏(HMI)上进行显示及操作，避免增加多个触摸屏或者增加人力进行监控，能够节省设备的投入成本、人力投入成本。
附图说明
图1是本发明单台触摸屏与多台可编程控制器的通讯系统结构图；
图2是本发明单台触摸屏与多台可编程控制器的通讯系统的控制方法逻辑图；
图3是本发明的控制方法HMI脚本设计代码。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
从系统框架设计上，本发明所述的单台HMI与多台PLC包括一台触摸屏作为主站，三台PLC为从站的小型集散系统，HMI通过PROFIBUS-DP通讯连接三个PLC，可以用HMI实现操作站的功能。另外，三个PLC通过自身的以太网接口连接DCS中央控制系统，实现对时、报文传输等功能。
如图1所示为触摸屏(HMI)与多台可编程控制器(PLC)构成的通讯系统。其中包括一台HMI(型号为TP700 Comfort)和三台PLC(型号为315-2PN/DP)。HMI作为主站，三台PLC作为从站(分别记为#1站，#2站，#3站)，形成了一个小型集散系统；HMI作为操作站，与对从站进行控制操作。
HMI与PLC通过PROFIBUS-DP总线通讯连接。三台PLC通过自身的以太网接口连接DCS中控系统。PLC与DCS中控系统通过Profinet方式通讯，用于实现对时、报文传输等功能。
本实施例中，采用了PROFIBUS-DP总线方式。PROFIBUS-DP传输最常用使用的是RS-485传输技术，采用的是带屏蔽的双绞铜线，总线型的网络拓扑结构，两端配有源总线终端电阻，使用D型插头连接。数据传输速率为9.6K-12Mbps，在使用1.5Mbps速率通讯情况下，每段距离可以达到200m。在不带中继器的情况下，可支持32个站；若使用中继器，最多可扩展到127个站。其传输介质可以是双绞线，也可以是光缆，最多可挂接127个站点。为了消除因通信电缆中发生的信号反射而造成的通讯中断等干扰，需要将首端和末端PROFIBUS-DP总线连接器处终端电阻达到ON的位置。
HMI为主站，而PLC为从站，每个PLC分别处理各自连接的仪表设备，同时接受主站发出的控制命令。主站实时监测被连接从站的运行情况，并根据检测的数据进行逻辑分析，当发现从站不可用时，及时的在界面上进行反馈并通过自身控制逻辑选择可用的从站进行时间数据显示。
上述HMI的自身控制逻辑包括，如图2所示：当HMI监测到#1从站PLC通讯正常时，优先显示#1从站PLC的系统时间，若检测到#1从站PLC通讯异常时，将顺延检测#2从站PLC通讯状态，若通讯正常则显示#2从站PLC的系统时间，若检测到#2从站PLC通讯同样存在异常时，则顺延检测#3从站PLC的通讯状态，同理，若通讯正常则显示#3从站PLC的系统时间，若也检测到#3从站PLC通讯异常，则切换至显示#1从站PLC的时间。
也就是说，从站中有任意一台出现不可用现象时，HMI能及时发现并显示在界面上，并通过在HMI上进行脚本编辑，实现当HMI监测到被连接从站PLC出现不可用时，切换至另外可用的从站PLC并进行数据显示。
如图3所示为HMI脚本设计代码，在西门子触摸屏编程软件TIA Portal V15.1软件里新建三个链接，对应三个PLC地址，并在相应的PLC从站内通过编程建立三个变量为1Hz震荡时钟，HMI检测此变量，从而判断PLC连接是否正常的心跳信号，若有正常的心跳信号，则说明当前连接正常，否则为出现故障。若正常则继续保持连接，若出现故障，则切换至其他两个站。

Claims (8)

1.一种单台触摸屏与多台可编程控制器的通讯系统，其特征在于，包括：
一台触摸屏和两台以上可编程控制器，触摸屏与PLC通过串行总线通讯连接；各可编程控制器均通过自身的以太网接口连接DCS中控系统；所述触摸屏为主站，可编程控制器为从站。
2.根据权利要求1所述的单台触摸屏与多台可编程控制器的通讯系统，其特征在于，所述可编程控制器还连接有相应的仪表。
3.根据权利要求1所述的单台触摸屏与多台可编程控制器的通讯系统，其特征在于，所述触摸屏与可编程控制器通过PROFIBUS-DP总线通讯连接。
4.根据权利要求1所述的单台触摸屏与多台可编程控制器的通讯系统，其特征在于，所述可编程控制器与DCS中控系统通过Profinet方式连接。
5.根据权利要求1所述的单台触摸屏与多台可编程控制器的通讯系统，其特征在于，所述触摸屏为TP700 Comfort。
6.根据权利要求1所述的单台触摸屏与多台可编程控制器的通讯系统，其特征在于，所述可编程控制器为315-2PN/DP。
7.一种基于权利要求1所述通讯系统的控制方法，其特征在于，步骤如下：
触摸屏实时监测被连接从站的运行情况，显示某一从站的系统时间；
当监测到所述从站通讯异常时，根据设定的顺序检测下一个从站的通讯状态；
若下一个从站的通讯状态正常，则显示该从站的系统时间；若下一个从站的通讯状态异常则继续检测下下一个从站。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，在各个从站中建立震荡信号，用于表示各个从站的心跳信号，触摸屏通过检测所述震荡信号判断从站的通讯状态是否正常。
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