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1 引言
在電網(wǎng)供電系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的供電故障報(bào)警一般采用報(bào)警烽鳴器、故障指示燈等硬件方式報(bào)警。這種方式對于量大面廣的供電網(wǎng)存在明顯的弊端。例如故障報(bào)警分散，人工巡邏檢查造成人力資源浪費(fèi)，且報(bào)警、維修不及時(shí)；故障報(bào)警點(diǎn)太多則需要大量報(bào)警器，且造成線路復(fù)雜化；硬件報(bào)警得到的故障信息太少等等。隨著計(jì)算機(jī)和自動化技術(shù)在工廠中的大量應(yīng)用，可以將故障信息通過PLC進(jìn)行初步監(jiān)控，然后再由PLC上傳到計(jì)算機(jī)中，由計(jì)算機(jī)處理故障信息，進(jìn)行報(bào)警、記錄、顯示故障信息。具有可進(jìn)行集中監(jiān)控，節(jié)省人力，故障信息直觀、豐富，便于分析等優(yōu)點(diǎn)。

2 系統(tǒng)介紹
本項(xiàng)目系統(tǒng)由PLC檢測48個(gè)故障繼電器的狀態(tài)變化，上位機(jī)PC定時(shí)查詢并讀取PLC內(nèi)部4個(gè)通道61位的狀態(tài)信息（包括48個(gè)輸入點(diǎn)和13個(gè)歸類輸出點(diǎn)），進(jìn)行分析并用數(shù)據(jù)庫加以管理和記錄。程序采用VisualBasic6.0開發(fā)，數(shù)據(jù)庫采用Microsoft的Access2003。

圖1 報(bào)警監(jiān)控畫面（正常狀態(tài)）

如圖1所示，每個(gè)故障點(diǎn)按照對應(yīng)的位置標(biāo)識于車間電路分布圖上。程序運(yùn)行進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)以后，PC將檢測與PLC的通信連接。如果通訊連接正常，程序?qū)z測現(xiàn)場信號變化。如果信號由正常變?yōu)閳?bào)警，對應(yīng)指示燈及總狀態(tài)指示燈將閃爍并聲音報(bào)警，右上方顯示故障信息，運(yùn)行狀態(tài)信息及故障信息將存入數(shù)據(jù)庫。單擊閃爍指示燈，將停止閃爍，并顯示當(dāng)前狀態(tài)，報(bào)警為紅色，正常為淺黃色；如果信號由報(bào)警變正常，對應(yīng)指示燈停止閃爍，運(yùn)行狀態(tài)信息及故障修復(fù)信息將存入數(shù)據(jù)庫。當(dāng)前狀態(tài)由紅色變?yōu)闇\黃色。如果要查看各個(gè)節(jié)點(diǎn)信息，則單擊指示燈，右上方圖框會顯示該節(jié)點(diǎn)的位號，對應(yīng)PLC位以及該報(bào)警點(diǎn)名稱和觸點(diǎn)狀態(tài)。右上方文本框顯示當(dāng)前系統(tǒng)總運(yùn)行狀態(tài)，有相應(yīng)的指示燈標(biāo)示，分為“正常”和“報(bào)警”兩種狀態(tài)，紅色為報(bào)警綠色為正常。
報(bào)警時(shí)畫面如圖2所示。

圖2 報(bào)警監(jiān)控畫面（報(bào)警狀態(tài)）

3 監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成
3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)配置如圖3所示。

圖 3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)主要由上位機(jī)PC和下位機(jī)PLC組成，監(jiān)控48個(gè)故障點(diǎn)并將其分為13大類，然后將故障信息顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上。PLC使用的是歐姆龍的C200H，采用3個(gè)輸入模塊，一個(gè)輸出模塊，一個(gè)通訊模塊。將故障繼電器兩端引出作為PLC的干接點(diǎn)，通過輸入模塊將故障信息轉(zhuǎn)化為開關(guān)量輸入PLC，并由PLC對故障進(jìn)行分類，然后PLC通過RS232-422轉(zhuǎn)換器和RS232C串口與上位機(jī)通信，由上位機(jī)讀取并處理故障信息進(jìn)行監(jiān)控報(bào)警。
3.2 軟件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)PLC的編程使用CX-ProgrammerV3.1編寫，實(shí)現(xiàn)PLC對故障繼電器的初步監(jiān)控；上位機(jī)監(jiān)控使用VisualBasic6.0編寫主監(jiān)控程序，實(shí)現(xiàn)故障實(shí)時(shí)監(jiān)控報(bào)警、顯示、記錄、故障點(diǎn)信息查詢修改以及運(yùn)行狀態(tài)查詢等功能。
（1）PLC程序：該程序包括三個(gè)輸入模塊和一個(gè)輸出模塊，用于對48個(gè)故障信息的采集和分類，并對PLC后備電池狀態(tài)監(jiān)控。
將故障信息轉(zhuǎn)存到20通道：

將故障分類：

PLC后備電池狀態(tài)轉(zhuǎn)存至23通道：

（2）上位機(jī)程序：主要負(fù)責(zé)與PLC進(jìn)行串口通信，讀取PLC內(nèi)部通道狀態(tài)加以分析，在主界面上實(shí)現(xiàn)故障報(bào)警、顯示、故障點(diǎn)信息查詢、故障信息記錄查詢以及節(jié)點(diǎn)信息修改查詢等功能。上位機(jī)PC與PLC通訊時(shí)，按應(yīng)答方式進(jìn)行，由上位計(jì)算機(jī)發(fā)給PLC一組ASCⅡ碼字符數(shù)據(jù)，這一數(shù)據(jù)稱為命令塊。PLC收到命令塊后經(jīng)分析認(rèn)為命令正常，則按照命令進(jìn)行操作，將操作結(jié)果返回給上位計(jì)算機(jī)，PLC返回給上位計(jì)算機(jī)的這一組數(shù)據(jù)稱為響應(yīng)塊。若PLC收到命令后經(jīng)分析確認(rèn)命令不正常，則返回給上位計(jì)算機(jī)錯誤命令響應(yīng)塊。上位計(jì)算機(jī)和PLC通訊時(shí)，PLC是被動的，必須由上位計(jì)算機(jī)給PLC發(fā)出命令塊，PLC作出響應(yīng)發(fā)還給上位計(jì)算機(jī)響應(yīng)塊。
本程序采用多重通訊方式，多重通訊時(shí)首幀以單元號（即HOST bbbb的機(jī)號）開始，然后為報(bào)頭、報(bào)文、校驗(yàn)碼、結(jié)束符（只有一幀時(shí)）或分隔符（多幀時(shí)）。中間幀以報(bào)文開始，然后為校驗(yàn)碼、分隔符，中間幀報(bào)文每幀最多125個(gè)字符。尾幀以報(bào)文開始，然后為校驗(yàn)碼、結(jié)束符，尾幀報(bào)文最多124個(gè)字符。
校驗(yàn)碼FCS（Frame Check Sequence）是8位（bit）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成的2位字符。這8位二進(jìn)制數(shù)是一幀中校驗(yàn)碼前的所有字符的ASCⅡ碼按位異或的結(jié)果。轉(zhuǎn)換成字符時(shí)按照2位十六進(jìn)制數(shù)字轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的數(shù)字字符。
PLC收到上位計(jì)算機(jī)發(fā)出的命令塊后，經(jīng)分析操作返回給上位計(jì)算機(jī)響應(yīng)塊，在響應(yīng)塊中含有響應(yīng)碼。如果PLC正常完成上位計(jì)算機(jī)的命令，則響應(yīng)碼為00，否則，響應(yīng)碼中含有出錯信息。

（3）上位機(jī)PC與PLC的串口通信程序設(shè)計(jì)。
Timer2的值設(shè)為2000，即每隔2s上位機(jī)PC向PLC發(fā)送一次讀取命令，讀取信息。
Private Sub Timer2_Timer()
Dim a(10) As bbbbbb
a(0)="@00RR00200004" ’單元號和報(bào)頭報(bào)文
a(1)=FCS(a(0)) ’命令格式中的校
驗(yàn)位
a(2)=a(0)+a(1)+"*"+Chr$(13)
’命令碼
MSComm1.Output=a(2) ’向PLC發(fā)送命令
a(3)=MSComm1.bbbbb
a(4)=Mid$(a(3),6,2) ’響應(yīng)碼
Call Message(a(4)) ’調(diào)用響應(yīng)碼的錯
誤信息
If errortime > 3 Then
Timer2.Enabled=False
intr=MsgBox(“通訊錯誤，是否退出檢查連接？”,vbYesNoCancel+vbExclamation,“通訊連接中”)
If intr=vbYes Then
………
Else
………
End If
End If
’如果通訊連接正常則讀取數(shù)據(jù)：
a(6)=Mid$(a(3),24,2) ’響應(yīng)塊中的校驗(yàn)碼
a(7)=Mid$(a(3),1,23)
a(8)=FCS(a(7)) ’計(jì)算校驗(yàn)碼
If a(8)=a(6) Then ’比較校驗(yàn)碼是否相同
a(9)=Mid$(a(3),8,16)
a(10)=Hex2Bin$(a(9))
z=a(10) ’得到PLC內(nèi)部通道數(shù)據(jù)
Else
MsgBox (“校驗(yàn)碼不正確”)
………
End If
（4）校驗(yàn)碼計(jì)算函數(shù)設(shè)計(jì)
Function FCS(ByVal bbbbbstr As bbbbbb) As bbbbbb
Dim slen, n, xorresult As Integer
Dim tempfcs As bbbbbb
slen=Len(bbbbbstr)
xorresult=0
For n=1 To slen
xorresult=xorresult Xor Asc(Mid$(bbbbbstr, n, 1))
Next n
tempfcs=Hex$(xorresult)
If Len(tempfcs)=1 Then
tempfcs=“0”+tempfcs
End If
FCS=tempfcs
End Function
將響應(yīng)碼中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)據(jù)：
Function Hex2Bin$(HexValue$)
Const BinTbl=“0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111”
Dim X,Work$
Work$=“”
For X=1 To Len(HexValue$)
Work$=Work$+Mid$(BinTbl,Val(“&h”+Mid$(HexValue$, X, 1))*4+1,4)
Next
Hex2Bin$=Work$
End Function

4 監(jiān)控程序完成的功能
4.1 監(jiān)控程序功能
故障信息及節(jié)點(diǎn)查詢參見圖4。PLC電池故障顯示參見圖5。數(shù)據(jù)庫將記錄系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，記錄故障發(fā)生的時(shí)間及相關(guān)信息，故障修復(fù)的時(shí)間及相關(guān)信息并提供查詢功能參見圖7?？梢圆榭粗鹘缑嫔衔惶査鶎?yīng)的PLC位、名稱、觸點(diǎn)狀態(tài)等信息以便于故障分析，參見圖8。系統(tǒng)運(yùn)行總狀態(tài)指示如圖6所示。

圖 4 故障點(diǎn)信息顯示

圖 5 PLC后備電池故障顯示

圖 6 系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)指示

圖 7 數(shù)據(jù)庫查詢

圖 8 位號對應(yīng)信息查詢

5 結(jié)束語
本系統(tǒng)是為齊魯石化氯堿廠生產(chǎn)車間設(shè)計(jì)的電路故障報(bào)警系統(tǒng)，現(xiàn)已投入運(yùn)行。在實(shí)際應(yīng)用中提供了真實(shí)可靠的生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，運(yùn)行情況良好。為企業(yè)減少了人力資源浪費(fèi)，化工廠生產(chǎn)車間環(huán)境較差，改善了工人的工作環(huán)境降低了工作強(qiáng)度，并實(shí)現(xiàn)了集中監(jiān)控。本系統(tǒng)的可擴(kuò)展性也很好的適應(yīng)了車間改良的需求，可根據(jù)用戶的要求增加監(jiān)控點(diǎn)并將本車間故障分類輸出到上一級監(jiān)控站，受到了用戶的好評。