基于数传电台的组态王控制实现远程采集控制器PLC
「物联网应用案例」基于数传电台的组态王控制
一．案例介绍
采用亚控科技组态王结合亿佰特E90系列数传电台实现远程采集控制PLC。在这里主要介绍通信环境的搭建，故不采用过于复杂的控制程序，但为了体现控制效果，使用我们最熟悉的点灯系统作为测试工程，并引入一个保持寄存器测试MODBUS 03功能码的工作情况。
工作原理
组态王使用莫迪康的MODBUS RTU接口协议通过RS485串口连接E90数传电台，并作为主机使用。顾美CX3G-PLC（以下称为PLC）的2号串口作为MODBUS RTU从机，处理组态王的查询和控制指令。
图1 通信拓扑
使用PLC的第七路离散输入（X06）口作为开灯的就地控制点，使用第八路离散输入口（X07）作为关灯的就地控制点，使用M2作为组态王远程开灯控制点，使用M3作为组态王远程关灯控制点。
利用PLC特殊寄存器的秒寄存器（D8013）自动为组态王读取寄存器（D0）赋值。
方案优势
中控室与PLC控制柜之间一般都有较远的距离，使用数传电台可以减少布线和后期故障查询的时间成本和施工成本，同时也能方便后期功能拓展。除此之外还具有以下优点。
1. 能够解决难以布线的环境（山地、港口和开阔地等）采用有线的施工周期长，甚至根本无法实现的问题。
2. 配网方便灵活，可扩展性良好。花费较小的时间成本就能实现设备组态。
3. 维护和故障查询方便快捷。
4. 可以方便地实现多点控制。
5. RTU设备都可以通过这种方式进行拓展。
二．PLC程序设计
使用GX Works2编程软件采用梯形图进行编程；
1、首先要配置PLC串口参数，MODBUS地址。
n 通过运行触发继电器（M8002）进行参数配置使能信号。
图2 PLC串口配置寄存器
n PLC的串口参数配置寄存器（D8120），通过图2的配置表将串口设定为H0E0D1（115200-无校验-1个停止位-8个数据位-RTU模式），B13-b15默认都配置为1。
n 配置MODBUS地址寄存器（D8121）设置为地址1。
n 配置MODBUS功能继电器（M8125）和启用协议传输继电器（M8196）。
图3 CX3G-PLC串口参数配置
2、模拟一组保持寄存器数据
使用CX3G-PLC特殊寄存器的秒寄存器（D8013）模拟变化数据传输给保持寄存器（D0）,用于组态王读取。
图4 模拟保持寄存器数据
3、设置控制点
配置一个控制点位，可以通过离散输入点位X006、X007进行就地控制，也可通过M2、M3利用组态王上位机进行远程控制。
图5 控制点位
三．组态王配置
首先创建一个基本组态王工程，设备组态与直接连接设备时方法相同，数传电台只有代替在原来RS485线缆的作用，不影响工程的配置。
1、组态王设备配置
这里我采用通用的MODEBUS RTU协议来配置组态王设备，如图6所示。采用PLC选项下的莫迪康公司的MODBUS RTU协议。
图6 组态王设备配置
点击下一步后选择对应的端口号，在上一节中我将PLC的MODBUS地址设为1，组态王的通信设备地址也设置为1，否则将无法正常通信。
2、组态王变量配置
从功能设计出发组态王需要配置2个控制点位、2个离散量采集点位、1个线圈采集点位和1个保持寄存器采集。如有不明之处可参考组态王寄存器配置帮助。
图7 变量配置
变量配置表为本次案例所需的采集控制点位表。
|
变量名 |
变量类型 |
寄存器 |
数据类型 |
读写属性 |
|
开灯 |
I/O离散 |
00003 |
Bit |
只写 |
|
关灯 |
I/O离散 |
00004 |
Bit |
只写 |
|
Y00 |
I/O离散 |
013057 |
Bit |
只读 |
|
X06 |
I/O离散 |
113319 |
Bit |
只读 |
|
X07 |
I/O离散 |
113320 |
Bit |
只读 |
|
D0 |
I/O整数 |
40001 |
USHORT |
只读 |
表1 变量配置表
3、界面制作
制作一个包含离散量输入提示、线圈状态提示、线圈控制、保持寄存器读取的简单组态王界面，如图8所示。
图8 组态王界面
四．设备配置
我以E90-DTU（2G4HD12）数传电台为例，使用其他E90系列电台也可以，电台只是作为传输介质使用，与我所使用的电台只在配置电台连接时有少许差异。
|
工作模式 |
M1（输入引脚） |
模式介绍 |
|
透传模式 |
0（低电平） |
无线处于收发状态，透明传输 |
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配置模式 |
1（高电平） |
用户可通过串口查询配置模块参数，无线关闭 |
表2 数传电台模式配置
进入配置模式，使用上位机配置软件将两台数传电台的波特率、校验位、流控、链路设置配置为相同参数，这里我使用115200-无校验-无流控-12链路。由于PLC将串口参数固定，电台所使用的串口参数应与其保持一致。
图9 数传电台上位机配置
五．设备连接
PLC与电台之间使用RS485电缆连接，如图10所示。
图10 PLC连接图
PC（组态王）使用USB转RS48转换器与电台连接，如图11所示。
图11 PC连接图
X006与X007分别接上SB1、SB2用于就地控制Y00连接的LED有源电灯，如下图10所示。
给各设备通上对应的电压，待PLC启动完成，案例系统开始运行。
六．效果展示
1、就地控制
按下SB1按键LED亮起，组态王收到X06触发信号以及Y00线圈吸合信号，按下SB2按键LED熄灭，组态王收到X07触发信号以及Y00线圈释放信号。
图12 就地控制关灯
2、组态王控制
按下开灯按键Y00吸合LED亮起，按下关灯按键Y00释放LED熄灭。
图13 组态王开灯控制
总结
以上便是本次案列测试环境搭建以及控制逻辑实现方式。采用此种控制方式，不只是方便布线，更是为后期升级提供更为方便的可能，减少布线能使工厂环境更加美观，故障查找更加方便。
