基于臺達觸摸屏的SCADA系統數據采集

唐彬　顏君波　陽玉成　賴劍寶

摘 要：基于臺達DOP系列觸摸屏，對臺達系列PLC及溫控模塊之類通訊接口不足的控制系統進行數據采集，不新增設備和通訊接口的狀況下，利用觸摸屏的數據寄存和轉換以及接口的通用性，解決SCADA系統對小型控制設備的數據采集需求。

關鍵詞：智能制造;數據采集;SCADA系統;通訊接口

序言

當前各行業中，智能制造的浪潮讓各家企業對生產過程更加的關注，生產過程參數越來越受到關注，企業通過對生產數據的采集和控制能夠有效的提高產品質量，設備的生產數據的收集成為智能制造實現的基礎，各企業中的設備品種繁雜，存在各種類型的控制系統和不同的設備接口，不同的通訊協議難以兼容，導致各設備數據采集面臨復雜的接口需求和通訊協議需求，本文介紹了基于臺達DOP系列觸摸屏的數據采集方案，利用臺達DOP系列觸摸屏的接口，使用觸摸屏內部寄存器收集數據并存儲，再經RS485通訊將觸摸屏數據傳送至上位機或者SCADA系統中，觸摸屏既是人機交互界面主體，也是數據采集的轉換器。

1 系統的硬件設計

觸摸屏作為人機交互界面，通過讀取PLC及各類下位機設備的數據，進行界面設計和界面整合，將各項數據直觀的展示并提供輸入輸出功能直接控制PLC。臺達觸摸屏因其簡單的操作，豐富的通訊協議，便利的編程系統，受各廠家歡迎，作為人機界面被廣泛使用。其主要支持的通訊協議有RS-232;RS-422;RS485等，這類通用的協議可支持多種下位設備。其中臺達的多款產品（如DOP-B07SS411）支持1個COM接口實現2路通訊，經過對臺達通訊協議及內部寄存器使用的研究，基于觸摸屏與PLC連接的基礎，使用臺達觸摸屏的宏編輯器，將人機交互界面上PLC上傳的數據存入觸摸屏內部寄存器中，再通過觸摸屏的第二路COM口通訊與其他PLC或者上位機進行RS485通訊交互，可以使觸摸屏既作為人機界面，又作為數據的中轉站，完成SCDA系統對下位PLC機下位設備的數據采集，流程圖如下圖1。

臺達觸摸屏1個COM可實現2路通訊的硬件連接，系統連接步驟如下：通過使用9針的COM口連接方式，第1路RS232通訊按要求通過2，3，7，8四個引腳與溫控表及原PLC連接，第2路RS484通訊按要求通過4，9兩個引腳與西門子CM1241通訊模塊的T/RB及T/RA兩個引腳進行連接，實現1個COM接口與2路不同的通訊協議連接，針對兩路通訊在觸摸屏軟件DOPSoft2.0將接口設置不同的站地址、波特率、校驗方式，并將兩路通訊線路分別接入溫控表Modbus網絡、西門子Modbus網絡中，完成上述硬件的連接后測試通訊正常。

2 系統的軟件

2.1臺達觸摸軟件數據存儲

使用臺達觸摸屏軟件DOPSoft2.0中的Clock宏的腳本功能，將需要采集的各類溫度數據、壓力數據傳送至觸摸屏內部寄存器中（可存儲Word類型數據、bit類型數據等），該軟件宏腳本編程語言與C語言類似，語言簡單容易編寫，簡潔易讀，同時Clock宏腳本每100ms刷新一次數據，數據刷新快，準確且即時，通過腳本編寫將每個數據按指定地址存放，記錄所采集數據與內部寄存器的地址對應表，本例共采集了26個溫度及壓力等數據，成功將數據全部存入觸摸屏內部寄存器中。

2.2 西門子PLC系統讀取數據

根據上述的硬件連接基礎，將西門子PLC的CM1241通訊模塊使用雙芯屏蔽線與臺達觸摸屏的Modbus連接，并進行相應的設置，設置臺達觸摸屏的COM2口的通訊站地址為2;波特率為9600bps;校驗方式為偶校驗，同時通過TIA博途軟件設置西門子系統中的人機站地址為1，波特率及校驗方式與臺達觸摸屏相同，測試通訊連接正常，西門子PLC通過Modbus通訊讀取觸摸屏寄存器的數值后，根據數據傳輸的地址與觸摸屏寄存器的地址對應表將數據逐個一一對應，經過數據轉換處理后，將所有采集的數據分類存儲至西門子PLC系統DB數據塊中，數據至此進入到SCADA網絡中。

2.3 SCADA系統數據存儲

基于對數據曲線的查詢要求，數據進入西門子PLC的DB塊中后，需通過WINCC7.0軟件對數據進行分類歸檔存儲并制作實時曲線供查詢。通過TCP網絡建立西門子PLC1500的OPC系統與WINCC7.0系統的連接，將數據通過OPC系統傳輸至WINCC中，調用WINCC軟件中的變量管理及變量歸檔功能，將采集的數據進行逐一存儲并歸檔入WINCC的數據庫中，采集和歸檔周期為1s，利用WINCC軟件的圖形編輯器編輯歷史曲線功能，分別建立溫度曲線、壓力曲線，并提供數據存儲回查功能。數據流向如圖2所示。

通過觸摸屏的數據寄存功能，在不增加現場設備和接口的情況下將數據采集至SCADA系統中，有效的完成了數據的采集、存儲和歸檔。

3 應用案例

本例通過臺達觸摸屏數據寄存所采集的井式高壓氧化爐各項數據，該設備無多余可用的通訊接口，按上述方法，使用臺達觸摸屏1個COM接口實現2路通訊，經過觸摸屏數據寄存后利用Modbus通訊將數據傳輸至西門子PLC中，最終有效的將采集至SCADA系統，并完成WINCC界面的參數顯示及歷史曲線的記錄功能，經確認數據與現場相符，方案可行。

4 結語

通過觸摸屏將現場PLC及溫控表數據進行寄存，再由內部寄存器輸出的方法，讓原來通訊接口不足的設備系統也能夠通過簡單且低成本的改造并入SCADA系統中，保留并存儲生產過程的各項數據，降低了系統的改造成本和改造難度，同時設備運行數據得到有效的收集與運用，為提高產品生產穩定性和質量穩定性提供數據基礎，同時為企業的智能制造轉型服務。

參考文獻：

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