摘要：1746-NI16I是美國(guó)Allen-Bradley公司生產(chǎn)的基于SLC500系列PLC的模擬量輸入模塊，該模塊通過(guò)編程可設(shè)置其各項(xiàng)參數(shù)以滿(mǎn)足多種環(huán)境應(yīng)用。文中介紹了1746-NI16I的軟件資源，同時(shí)結(jié)合在油田注水自動(dòng)化SCADA系統(tǒng)中的具體應(yīng)用，描述了1746-NI16I的編程配置方法。

關(guān)鍵詞：1746-NI16I； PLC； SCADA

分類(lèi)號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1006-6977(2003)01-0009-03

1 概述
1746-NI16I是美國(guó)Allen-Bradley公司出品的基于SLC500系列PLC的模擬量輸入模塊，設(shè)計(jì)時(shí)可以通過(guò)編程靈活設(shè)定該模塊的工作方式、輸入信號(hào)類(lèi)型、數(shù)據(jù)格式、濾波頻率等參數(shù)，從而方便地應(yīng)用于各種場(chǎng)合。采用1746-NI16I作為采集模塊組態(tài)的SCADA系統(tǒng)具有擴(kuò)展方便、組態(tài)靈活、穩(wěn)定可靠、便于維護(hù)等特點(diǎn)。

1746-NI16I有兩種工作方式：CLASSl和CLASS3。其中的CLASSl方式是經(jīng)典的使用方式，該方式占用系統(tǒng)資源較少，但使用起來(lái)需要較為復(fù)雜的編程；而CLASS3方式則使用方便，編程簡(jiǎn)單，但占用系統(tǒng)資源較多。

2 1746-NI16I的軟件資源

在使用1746-NI16I之前必須先了解1746-NI16I的軟件資源，只有在對(duì)模塊的每個(gè)通道正確配置后，才能使模塊正常工作。

對(duì)1746-NI16I編程首先要了解SLC500系列PLC對(duì)內(nèi)存變量的管理方式。SLC500系列PLC以文件的方式組織內(nèi)存，即把內(nèi)存劃分為若干個(gè)區(qū)域--文件，每個(gè)文件分管不同類(lèi)型的變量，如B文件、N文件、I文件、0文件分別用于管理開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)、模擬量數(shù)據(jù)、輸人數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)等等。

1746-NI16I的CLASS3方式和CLASSl方式地址映射如表1所列。其中，O：e．i表示輸出文件中e號(hào)槽位的第i號(hào)字；I：e．i表示輸入文件中e號(hào)槽位的第i號(hào)字。

可以看出，在CLASSl方式下，系統(tǒng)將采用輸入文件中的8個(gè)字的空間來(lái)傳輸16個(gè)通道的配置字，并采用輸出文件中的8個(gè)字來(lái)傳輸16個(gè)通道的數(shù)據(jù)字及狀態(tài)字；而在CLASS3方式下，每個(gè)字都由單獨(dú)的空間對(duì)應(yīng)。因此，在CLASSl方式下，通常通過(guò)配置字的Bit0和Bitl來(lái)配置輸入或輸出文件中的8個(gè)字。

應(yīng)當(dāng)說(shuō)明：1746-NI16I中的配置字是通道配置信息存放地址；數(shù)據(jù)字是輸人數(shù)據(jù)存放地址；狀態(tài)字是通道狀態(tài)存放地址。

無(wú)論配置字、數(shù)據(jù)字還是狀態(tài)字，它們都由16位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成。

2．1通道配置字

配置字中的每一位都具有其特定的意義，通過(guò)這些配置宇可以對(duì)通道的不同參數(shù)進(jìn)行配置。這些位的定義如下：

Bit0、Bitl：分別為CLASSl方式下的數(shù)據(jù)／狀態(tài)和讀／寫(xiě)設(shè)置。Bit0和Bitl只能在CLASSl方式中使用，而在CLASS3方式中設(shè)置這兩位將出現(xiàn)錯(cuò)誤(狀態(tài)字的Bitl5、Bitl4、Bitl3被置0)。因?yàn)樵贑LASS3方式中，要用32個(gè)字的空間來(lái)傳輸各個(gè)通道的數(shù)據(jù)字和狀態(tài)字，而在CLASSl方式中只有8個(gè)字，因此用戶(hù)可通過(guò)設(shè)置BitO和Bitl來(lái)選擇這8個(gè)字的功能。具體選擇方式如表2所列。

Bit2：CLASSl握手信號(hào)，在CLASSl方式中，該模塊提供了握手信號(hào)來(lái)簡(jiǎn)化模塊的配置。這種握手的方法是設(shè)置模塊16個(gè)通道的快途徑。在配置模塊的各個(gè)通道時(shí)，Bit2必須被置1。配置完畢后，狀態(tài)字的Bit6必須被置1，以表示配置完畢。把配置字 的Bit2清零即可使?fàn)顟B(tài)字的Bit6復(fù)位。握手信號(hào)的詳細(xì)使用方法將在后面的程序中給出具體的說(shuō)明。在CLASS3方式中，并不需要這種握手協(xié)議，因?yàn)樗信渲米趾蜖顟B(tài)字的信息都可以通過(guò)32個(gè)字的空間傳遞。

Bit3：未使用，但此位必須保持為零，否則在狀態(tài)字中會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤指示。

Bit4、Bit5：輸人類(lèi)型選擇位。這兩位的設(shè)置可根據(jù)用戶(hù)輸入設(shè)備的類(lèi)型來(lái)選擇，該輸入可以是在某特定范圍內(nèi)的模擬電壓或電流。具體設(shè)置見(jiàn)表3所列。

Bit6、Bit7、Bit8：數(shù)據(jù)格式選擇位。模擬電流或電壓輸入在經(jīng)模塊內(nèi)A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為不同格式的數(shù)字量后，不同格式的數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的值不同，因此，用戶(hù)可根據(jù)要求選擇。在CLASS3方式中，用戶(hù)可自定義4種格式，見(jiàn)表4所列。

Bit9、BitlO、Bitll：校準(zhǔn)模式選擇位。要進(jìn)入校準(zhǔn)模式，必須把Bit9置1。進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，必須先進(jìn)行零校準(zhǔn)，再進(jìn)行滿(mǎn)量程校準(zhǔn)。零校準(zhǔn)時(shí)需把Bitl0置1，Bitll清0，滿(mǎn)量程校準(zhǔn)時(shí)需把Bitll置1，Bitl0清零。把這三位全部清零即可進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。

Bitl2、Bitl3、Bitl4：通道濾波頻率選擇位。1746-NI16I提供有8種濾波頻率，每個(gè)模塊的16個(gè)通道可分為4組(0-3、4-7、8-11、12-15)，模塊中的4個(gè)A／D轉(zhuǎn)換芯片分別負(fù)責(zé)4組通道的A／D轉(zhuǎn)換。在選擇通道濾波頻率時(shí)，只需對(duì)4組通道中每組的個(gè)通道(0、4、8、12)進(jìn)行配置即可，也就是說(shuō)，每組通道只能使用一個(gè)濾波頻率，且只能對(duì)每組的個(gè)通道進(jìn)行配置。濾波頻率的高低決定了降噪特性的好壞。但是太低的濾波頻率在降低噪聲干擾的同時(shí)，也提高了模塊的刷新速度。

Bitl5：通道使能選擇位。當(dāng)該位被清零時(shí)，通道被禁止，此通道的數(shù)據(jù)字和狀態(tài)字也同時(shí)被清零，直至通道使能位被置1，且通道狀態(tài)字的Bitl5、Bit 14、Bit 13都為1時(shí)，通道才能繼續(xù)工作。具體的位操作組合見(jiàn)表5所列。

2．2通道狀態(tài)字

通道狀態(tài)字中的每一位都可以被用來(lái)判斷通道的狀態(tài)。表6是CLASS3方式狀態(tài)字各個(gè)位的功能。

CLASSl方式與CLASS3方式狀態(tài)字的區(qū)別在于：CLASSl方式的狀態(tài)字中Bit6為握手信號(hào)。Bit6為0表示模塊準(zhǔn)備就緒，可以向其寫(xiě)入配置字；Bit6為1表示配置結(jié)束，可以進(jìn)入采集工作狀態(tài)。

3 在SCADA系統(tǒng)中的應(yīng)用及編程

在油田注水自動(dòng)化系統(tǒng)中，往往需對(duì)系統(tǒng)各處的壓力、流量、溫度、濁度等工程量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，而現(xiàn)場(chǎng)儀表輸出一般都為4-20mA輸出，因此可采用1746-NI16I來(lái)采集信號(hào)和進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換，并采用帶DH+接口的SLC5／04作為主CPU來(lái)與DH+網(wǎng)絡(luò)中的其它PLC以及上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)組成SCADA系統(tǒng)。其系統(tǒng)框圖如圖1所示。

本系統(tǒng)須采集148路信號(hào)，其中模擬電流信號(hào)占132路，因此需要9塊1746-NI16I模塊，若用CLASS3方式，輸出及輸入文件需包含32X9=288個(gè)字，而SLC500系列PLC的輸入輸出文件的長(zhǎng)度為256字，因此在CLASS3方式下多只能使用8塊1746-NI16I模塊，故本系統(tǒng)只能使用CLASSl方式。

在程序運(yùn)行后，首先需對(duì)9塊1746-NI16I進(jìn)行配置，配置完畢，才能進(jìn)入采集狀態(tài)。限于篇幅，本文只給出一個(gè)通道的配置程序，見(jiàn)圖2所示。

從圖2所示的配置程序看出，配置的開(kāi)始與完成是由配置字的Bit2和狀態(tài)字的Bit6通過(guò)握手協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)的。每個(gè)模塊的每個(gè)通道需單獨(dú)配置。程序上電時(shí)，配置字的Bit2和狀態(tài)字的Bit6都為零，狀態(tài)字的Bit6為零表示模塊已準(zhǔn)備好，可以接收配置字，并可向配置字單元寫(xiě)入配置字，此時(shí)需把配置字的Bit2置1，表示開(kāi)始配置。當(dāng)配置完畢后，模塊會(huì)把狀態(tài)字的Bit6置1，表示配置完成。此時(shí)可把狀態(tài)字保存，以備后用。

CLASS3的配置和采集程序相對(duì)比較簡(jiǎn)單，它只需向?qū)?yīng)的單元寫(xiě)入配置字即可，在此不再贅述。詳細(xì)資料可參考有關(guān)文獻(xiàn)[1]。

4 結(jié)論

在油田注水自動(dòng)化項(xiàng)目中，基于1746-NI16I的SCADA系統(tǒng)已投入運(yùn)行半年，實(shí)際運(yùn)行證明：該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，運(yùn)行良好，提高了油田注水的自動(dòng)化程度，減輕了工人負(fù)擔(dān)，同時(shí)也增加了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。
  

參考文獻(xiàn):

[1]. PLC datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/PLC_1248813.html.
[2]. 4-20mA datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/4-20mA_1763534.html.
[3]．Allen-Bradley．SLC500 Analog lnput Modules User Manual