三、I/O點(diǎn)數(shù)分析與統(tǒng)計(jì)
文中發(fā)酵車間的主要控制目標(biāo)為24只發(fā)酵罐，每個(gè)發(fā)酵罐的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)與性質(zhì)如下：
1、上、中、下3個(gè)冷媒開關(guān)電磁閥(3 DO)；
2、上、中、下3個(gè)溫度(3 AI)；
3、發(fā)酵罐料位信號(hào)(1 AI)；
4、發(fā)酵罐壓力信號(hào)(1 AI)；
5、一個(gè)罐頂壓力釋放電磁閥(1 DO)；
6、每個(gè)發(fā)酵罐共計(jì)9路：4路DO，5路AI；
24只發(fā)酵罐“硬”I/O點(diǎn)數(shù)為：24×9＝216點(diǎn)，理論上選購256點(diǎn)的組態(tài)軟件即可滿足要求。GFW 3.0軟件的I/O點(diǎn)數(shù)定義為上、下位機(jī)通訊參數(shù)點(diǎn)數(shù)之和，因此要購買的上位機(jī)組態(tài)軟件GFW3.0的I/O點(diǎn)數(shù)為：下位機(jī)PLC“硬”I/O點(diǎn)數(shù)(216)＋上、下位機(jī)其它通訊參數(shù)點(diǎn)數(shù)，在本例中上、下位機(jī)其它通訊參數(shù)點(diǎn)數(shù)主要為模擬信號(hào)的定標(biāo)與校正參數(shù)，簡要分析如下：
發(fā)酵罐中溫度傳感器使用Pt100鉑測溫電阻，變送器測溫范圍－50℃～130℃，實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)存在如下問題：
（1）理論上Pt100鉑測溫電阻在0℃時(shí)電阻值為100Ω，但實(shí)際上存在一定的阻值偏差，例為99.5Ω，從而給溫度測量帶來誤差，稱為鉑電阻0℃偏差，不同廠家、同一廠家不同批次的鉑電阻，偏差大小不盡相同，有必要在下位機(jī)中校正，按傳統(tǒng)做法，相當(dāng)于增加了一個(gè)上、下位機(jī)的通訊參數(shù)，應(yīng)計(jì)入上位機(jī)組態(tài)軟件的I/O點(diǎn)數(shù)；
（2）溫度變送器偏差。在冰水混合物中測量出Pt100測溫電阻的阻值，記下鉑電阻0℃偏差(轉(zhuǎn)換成溫度數(shù)值)，然后通過溫度變送器測量出此時(shí)溫度，兩個(gè)溫度間的差值即為溫度變送器0℃偏差。同理在下位機(jī)中校正這一偏差，相當(dāng)于增加了一個(gè)上、下位機(jī)的通訊參數(shù)，應(yīng)計(jì)入上位機(jī)組態(tài)軟件的I/O點(diǎn)數(shù)；
（3）非線性校正參數(shù)。在－50℃～130℃溫度范圍內(nèi)，如果對(duì)溫度測量精度要求不高，可近似認(rèn)為鉑測溫電阻特性為線性，但發(fā)酵罐為大慣性緩變系統(tǒng)，在降溫期溫度變化速率為0.1～0.2℃/h，對(duì)溫測精度要求非常高，因此引入3個(gè)校正系數(shù)，校正非線性的影響，相當(dāng)于增加了3個(gè)上、下位機(jī)的通訊參數(shù)，應(yīng)計(jì)入上位機(jī)組態(tài)軟件的I/O點(diǎn)數(shù)。
從上面可以看出，即使不計(jì)入非線性校正的3個(gè)系數(shù)，每個(gè)發(fā)酵罐的I/O通訊參數(shù)為：9(硬I/O)＋3×(1＋1)(軟I/O)＝15，上位機(jī)組態(tài)軟件的I/O點(diǎn)數(shù)為15×24＝360點(diǎn)，大大超 出256點(diǎn)。
通過進(jìn)一步的分析，可以發(fā)現(xiàn)“硬”I/O與“軟”I/O之間存在的差異。
• “硬”I/O點(diǎn)數(shù)為下位機(jī)PLC實(shí)際輸入輸出I/O點(diǎn)數(shù)。例本例中溫度、壓力、料位、開關(guān)閥等，這類I/O點(diǎn)數(shù)的數(shù)值與狀態(tài)要經(jīng)常發(fā)生變化，有必要放入上位機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中，實(shí)時(shí)地與下位機(jī)交換數(shù)據(jù)；
• “軟”I/O點(diǎn)數(shù)為各類控制策略、校正、定標(biāo)等輔助上、下位機(jī)通訊參數(shù)。這類I/O點(diǎn)數(shù)的數(shù)值與狀態(tài)平時(shí)很少發(fā)生變化，有的只是在硬件更換情況下才有必要調(diào)整，例文中更換Pt100測溫電阻。
從控制角度看沒有必要將這類I/O點(diǎn)放入上位機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，但這類數(shù)據(jù)也存在變化的可能，需要提供修改手段。一般可通過如下方法修改：
1、購買較多I/O點(diǎn)數(shù)的上位機(jī)軟件。將“軟”I/O點(diǎn)放入上位機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，由于這類數(shù)據(jù)較重要，有必要建立一定的安全保護(hù)措施；缺點(diǎn)為成本較高；
2、停機(jī)啟動(dòng)另一數(shù)據(jù)庫。要修改這類參數(shù)時(shí)，退出正常運(yùn)行程序，通過另一數(shù)據(jù)庫啟動(dòng)組態(tài)軟件，修改參數(shù)；缺點(diǎn)為要停機(jī)(上位機(jī))處理，有時(shí)實(shí)際情況不允許；
3、直接修改下位機(jī)程序。這是最全面的解決手段，缺點(diǎn)為對(duì)操作人員有較高素質(zhì)要求，存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，不滿足程序保密需要，同時(shí)需要停機(jī)(上、下位機(jī))處理；
4、自編程序處理。
正是基于上面的分析，筆者針對(duì)文中控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成與特點(diǎn)，開發(fā)了上、下位機(jī)的通訊程序，不僅降低了上位機(jī)軟件的I/O通訊點(diǎn)數(shù)，節(jié)省了工程費(fèi)用，同時(shí)還可作為上位機(jī)組態(tài)軟件故障時(shí)應(yīng)急處理程序。
四、網(wǎng)絡(luò)尋址
控制系統(tǒng)上位機(jī)網(wǎng)絡(luò)為Modbus Plus，通過BM85網(wǎng)橋與下位機(jī)用Modbus協(xié)議交換數(shù)據(jù)，各裝置在網(wǎng)絡(luò)中地址分配見圖2-1。

Modbus Plus網(wǎng)絡(luò)尋址路由路徑由5個(gè)字節(jié)構(gòu)成，通過BP85網(wǎng)橋可以聯(lián)接多個(gè)Modubs Plus網(wǎng)，構(gòu)成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)尋址方式，從其它車間可得到發(fā)酵車間下位機(jī)數(shù)據(jù)。本例中從上位機(jī)2尋址下位機(jī)1數(shù)據(jù)的尋址字節(jié)見圖4—1，表示為91100，同理，91200為上位機(jī)1或2尋址下位機(jī)2中數(shù)據(jù)的尋址字節(jié)表示。
每個(gè)下位機(jī)PLC作為一個(gè)Modbus Slave裝置，有一個(gè)Slave號(hào)，在每一個(gè)下位機(jī)中，還相應(yīng)定義了通訊速率、奇偶位、停止位、超時(shí)時(shí)間等參數(shù)。本文下位機(jī)中有3種類型的Modbus表：①Register類型，為16 bit的模擬量；②Digital類型，為1 bit的開關(guān)量；③Diagnostic類型，用來診斷下位機(jī)Database在運(yùn)行過程中的狀況，為16 bit的模擬量。下位機(jī)最多支持16個(gè)Modbus表，表中的地址用戶可定義。在同一個(gè)Modbus表中不能混用這3種類型。

知道了怎樣在網(wǎng)絡(luò)中尋址及下位機(jī)Modbus表，就可以編寫通訊程序。
五、結(jié)束語
上位機(jī)組態(tài)軟件的I/O點(diǎn)數(shù)可分為“硬”I/O點(diǎn)數(shù)與“軟”I/O點(diǎn)數(shù)兩大類，上、下位機(jī)通訊總I/O點(diǎn)數(shù)為兩者之和，在工程中可通過多種方法降低上位機(jī)組態(tài)軟件的I/O點(diǎn)數(shù)，既可節(jié)省工程費(fèi)用，又可方便用戶使用。用文中介紹的方法和方案開發(fā)的程序經(jīng)過較長時(shí)間運(yùn)行，證明其穩(wěn)定、可靠，達(dá)到了預(yù)期目的。