三、I/O點數(shù)分析與統(tǒng)計
文中發(fā)酵車間的主要控制目標為24只發(fā)酵罐，每個發(fā)酵罐的輸入、輸出點數(shù)與性質(zhì)如下：
1、上、中、下3個冷媒開關電磁閥(3 DO)；
2、上、中、下3個溫度(3 AI)；
3、發(fā)酵罐料位信號(1 AI)；
4、發(fā)酵罐壓力信號(1 AI)；
5、一個罐頂壓力釋放電磁閥(1 DO)；
6、每個發(fā)酵罐共計9路：4路DO，5路AI；
24只發(fā)酵罐“硬”I/O點數(shù)為：24×9＝216點，理論上選購256點的組態(tài)軟件即可滿足要求。GFW 3.0軟件的I/O點數(shù)定義為上、下位機通訊參數(shù)點數(shù)之和，因此要購買的上位機組態(tài)軟件GFW3.0的I/O點數(shù)為：下位機PLC“硬”I/O點數(shù)(216)＋上、下位機其它通訊參數(shù)點數(shù)，在本例中上、下位機其它通訊參數(shù)點數(shù)主要為模擬信號的定標與校正參數(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℃時電阻值為100Ω，但實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，有必要在下位機中校正，按傳統(tǒng)做法，相當于增加了一個上、下位機的通訊參數(shù)，應計入上位機組態(tài)軟件的I/O點數(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溫度，兩個溫度間的差值即為溫度變送器0℃偏差。同理在下位機中校正這一偏差，相當于增加了一個上、下位機的通訊參數(shù)，應計入上位機組態(tài)軟件的I/O點數(shù)；
（3）非線性校正參數(shù)。在－50℃～130℃溫度范圍內(nèi)，如果對溫度測量精度要求不高，可近似認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，對溫測精度要求非常高，因此引入3個校正系數(shù)，校正非線性的影響，相當于增加了3個上、下位機的通訊參數(shù)，應計入上位機組態(tài)軟件的I/O點數(shù)。
從上面可以看出，即使不計入非線性校正的3個系數(shù)，每個發(fā)酵罐的I/O通訊參數(shù)為：9(硬I/O)＋3×(1＋1)(軟I/O)＝15，上位機組態(tài)軟件的I/O點數(shù)為15×24＝360點，大大超 出256點。
通過進一步的分析，可以發(fā)現(xiàn)“硬”I/O與“軟”I/O之間存在的差異。
• “硬”I/O點數(shù)為下位機PLC實際輸入輸出I/O點數(shù)。例本例中溫度、壓力、料位、開關閥等，這類I/O點數(shù)的數(shù)值與狀態(tài)要經(jīng)常發(fā)生變化，有必要放入上位機實時數(shù)據(jù)庫中，實時地與下位機交換數(shù)據(jù)；
• “軟”I/O點數(shù)為各類控制策略、校正、定標等輔助上、下位機通訊參數(shù)。這類I/O點數(shù)的數(shù)值與狀態(tài)平時很少發(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點放入上位機實時數(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點數(shù)的上位機軟件。將“軟”I/O點放入上位機實時數(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措施；缺點為成本較高；
2、停機啟動另一數(shù)據(jù)庫。要修改這類參數(shù)時，退出正常運行程序，通過另一數(shù)據(jù)庫啟動組態(tài)軟件，修改參數(shù)；缺點為要停機(上位機)處理，有時實際情況不允許；
3、直接修改下位機程序。這是最全面的解決手段，缺點為對操作人員有較高素質(zhì)要求，存在一定的風險，不滿足程序保密需要，同時需要停機(上、下位機)處理；
4、自編程序處理。
正是基于上面的分析，筆者針對文中控制系統(tǒng)網(wǎng)絡的構(gòu)成與特點，開發(fā)了上、下位機的通訊程序，不僅降低了上位機軟件的I/O通訊點數(shù)，節(jié)省了工程費用，同時還可作為上位機組態(tài)軟件故障時應急處理程序。
四、網(wǎng)絡尋址
控制系統(tǒng)上位機網(wǎng)絡為Modbus Plus，通過BM85網(wǎng)橋與下位機用Modbus協(xié)議交換數(shù)據(jù)，各裝置在網(wǎng)絡中地址分配見圖2-1。

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

知道了怎樣在網(wǎng)絡中尋址及下位機Modbus表，就可以編寫通訊程序。
五、結(jié)束語
上位機組態(tài)軟件的I/O點數(shù)可分為“硬”I/O點數(shù)與“軟”I/O點數(shù)兩大類，上、下位機通訊總I/O點數(shù)為兩者之和，在工程中可通過多種方法降低上位機組態(tài)軟件的I/O點數(shù)，既可節(jié)省工程費用，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)過較長時間運行，證明其穩(wěn)定、可靠，達到了預期目的。