（柳州工學院，廣西柳州 545600）

1 引言

在現(xiàn)代工業(yè)，空壓機作為除電力之外的第二大動力源，其應用非常廣泛。但對于大型工廠用戶，特別是設備分布零散的工廠，需要較高的設備管理水平和較多的資源。監(jiān)控組態(tài)軟件的出現(xiàn)，可以將眾多設備，集中收集其運行狀態(tài)至控制室，進行統(tǒng)一監(jiān)控，這大大地提升了設備監(jiān)控的效率，通過監(jiān)控軟件，操作人員可以及時發(fā)現(xiàn)故障設備，并指引維護人員進行故障處理和設備修復，大大地提升了工廠運營效率。

對于同一個設備用戶來說，所使用的空壓機可能不是同一廠商供應的；即使是同一廠商供應的空壓機，如果是不同型號的也可能使用不同的控制器，這使得如何統(tǒng)一監(jiān)控這些空壓機設備，變得異常困難，迫切需要設計一種監(jiān)控方式能方便實現(xiàn)對用戶現(xiàn)場的空壓機設備進行統(tǒng)一監(jiān)控。

目前各大廠商的空壓機設備如美國壽力品牌主要用MCC、SCN、SMC、EC2000等型號的控制器，其輸入輸出信息端口定義雖然不太一樣，但基本都具備Modbus通信端口，可以讓設備與外界進行通信。本文將分析主要控制器和通信協(xié)議，研究開發(fā)一種空壓機多種控制器統(tǒng)一監(jiān)控方式，包括硬件連接通信和軟件編寫等方面，以實現(xiàn)用戶的監(jiān)控需求。

2 監(jiān)控工具準備及調試

2.1 通信工具

為了實現(xiàn)與控制器的連接通信，需要一個RS585轉RJ45的串口轉換器。此串口轉換器輸入端是RS485接口，利用雙絞線能與控制器上的485通信端口（即Modbus端口）相連接；其輸出端是RJ45接口，連接計算機的網(wǎng)絡通信口，進行數(shù)據(jù)傳輸。

串口轉換器一般都配套有相應的驅動和配置軟件，按照其操作說明書完成其驅動及相應配置軟件的安裝。以一款型號為BT-2000RS串口服務器為例，其基本配置如下：

（1）打開其配置軟件如NetModuleConfig_BJTDHJ.exe，檢查適配器/網(wǎng)卡選擇是否下確，然后點擊“搜索設備”按鈕，等待10 s，雙擊搜索到的串口轉換器IP地址，在基礎設置框設置串口轉換器的IP地址。注意：計算機的IP地址需與串口轉換器IP地址在同一網(wǎng)段內(nèi)。

（2）設置串口轉換器網(wǎng)絡模式、端口號以及串口參數(shù)，配置完成點擊“配置設備參數(shù)”按鈕，串口轉換器自動重啟。注意：要根據(jù)通信方式勾選相應的端口，這里使用RS485通信方式因此勾選“啟用端口2”。

2.2 硬件連接通信

監(jiān)控硬件連接包括多個控制器、串口轉換器和計算機，在計算機中安裝有易控（INSPEC）監(jiān)控組態(tài)軟件，其連接示意圖如圖1所示。

2.2.1 Modbus 調試工具

提前準備好Modbus 調試工具MODSCAN32，modscan32是一個運行在windows下，作為在RTU或ASCII傳輸模式下的Modbus協(xié)議主設備的連接測試程序。利用modscan32可以測試計算機與控制器的連接通信情況。以EC2000型號的控制器為例，連接調試方法如下：

（1）打開MODSCAN32工具，按照EC2000的通信參數(shù)：波特率=9600、數(shù)據(jù)位=8、停止位=1、校驗=偶、流控制=無、串口=COM 2，設置好主要通信參數(shù)。

（2）設置通信設備EC2000的ID、每次讀取寄存器數(shù)，選擇讀取的寄存器類型為03 holding register。

（3）通信正常時，則在頁面中顯示控制器EC2000中的參數(shù)。

注意：請檢查EC2000控制器的通信模式，是否為從機，若為廣播模式，則無法正常通信監(jiān)測。

3 實施方案及步驟

3.1 易控監(jiān)控組態(tài)軟件

易控（INSPEC）是完全基于.NET平臺開發(fā)的新一代組態(tài)軟件，實現(xiàn)大量最新IT技術和設計理念（如WPF、WCF、XAML、SOA、SaaS、Webservices）在自動化軟件領域的同步應用，引領了新一代組態(tài)軟件的技術趨勢。軟件基于分布式和開放式架構設計，穩(wěn)定可靠，其無與倫比的圖形系統(tǒng)、多語言和C#用戶程序等眾多功能給客戶帶來人機體驗的卓越提升，幫助提高效率，輕松實現(xiàn)工廠自動化和信息化的融合。

從易控官網(wǎng)下載INSPEC組態(tài)軟件，按軟件操作說明完成其安裝。

3.2 監(jiān)控程序設計

（1）打開易控組態(tài)軟件，新建一個工程。

點擊文件/新建工程，在彈出的對話框中輸入工程名稱，存放地址為默認，點擊“確認”按鈕生成新工程項目，雙擊窗口中的工程名即可打開此工程進行具體設計。

（2）配置串口。在“工程”欄中“IO通信/新建（N）”上右鍵選擇“新建”，彈出新建“IO通信”對話框，進行設置要與計算機通信的設備信息。在對話框中通道名稱默認為“串口1”，通道類型選擇“串口”。

（a）點擊對話框中“下一步”，進行“第二步配置通道”操作。協(xié)議類型選擇“RS422/RS485（M）”，在參數(shù)設置中端口號選擇“COM2”即串口轉換器連接計算機后虛擬成的串口號。其它要按照當前連接的EC2000控制器相關通信參數(shù)進行設置，波特率選擇“9600”，校驗位選擇“偶校驗”，流控制選擇“無”，數(shù)據(jù)位選擇“8”，停止位選擇“1”。

（b）點擊對話框中“下一步”，進行“第三步選擇RS485設備”操作。在對話框中選擇與計算機通信的RS485設備類型，當前是EC2000控制器它是Modbus-RTU協(xié)議，因此選擇“PLC/施耐德/Modbus”，在設備名稱中輸入自定義名稱如EC2000。

（3）設置完成后點擊對話框中“完成”按鈕，在工程欄的“IO通信”下的串口1中顯示相應的連接設備如EC2000。重復以上操作，可以創(chuàng)建多個要連接的控制器設備。

（4）創(chuàng)建控制器設備中寄存器數(shù)據(jù)地址行，這些地址行即需要讀取展示的數(shù)據(jù)信息。由于不同控制器的通信協(xié)議內(nèi)容不同，其傳送的信息代碼中每一段地址所代表的意義也相應不同，因此需要根據(jù)具體設備的通信協(xié)議進行相應設置。對于EC2000控制器的設置方法如下。

（a）在工程窗口的串口1下雙擊“EC2000”設備，彈出其寄存器數(shù)據(jù)地址行，然后右鍵選擇“新建”命令，在“寄存器類型”選擇“Holding register”，“起始地址”為1，“單元長度”為1，“數(shù)據(jù)類型”為整型，“讀寫方式”為只讀，“數(shù)據(jù)變量”暫時為空，其它默認。

（b）同樣的方法，分別創(chuàng)建其它要讀取的地址行，注意起始地址、單元長度、數(shù)據(jù)類型等要根據(jù)其協(xié)議內(nèi)容相應填寫。

（c）部分地址行數(shù)據(jù)創(chuàng)建。

（5）創(chuàng)建參數(shù)變量。變量是程序中儲存從控制器設備寄存器中讀取到的數(shù)據(jù)，每一個寄存器地址行都需要定義一個不同變量，且其類型要一致，名稱盡量直觀方便識別。

由于不同控制器的寄存器地址數(shù)據(jù)不同，為了區(qū)分不同控制器，需要先創(chuàng)建相應的變量組，在新建相應的變量，如對應EC2000控制器的變量組命名為EC_1。然后在變量組中再創(chuàng)建相應的變量。

（6）變量創(chuàng)建后，需要與設備寄存器地址行進行關聯(lián)，才能存儲顯示相應的數(shù)據(jù)，以便在程序中引用到。雙擊工程窗口中的某個控制器設備，顯示出寄存器地址列表，點擊相應地址行的“數(shù)據(jù)庫變量”列按鈕，彈出“變量瀏覽器”窗口，選擇對應變量組中的變量，分別將其關聯(lián)好。

（7）對已經(jīng)完成變量關聯(lián)的寄存器地址，可以測試讀取控制器設備中的參數(shù)，將顯示在“當前值”列中；可對照該控制器的通信協(xié)議文件，檢查判斷各參數(shù)是否顯示正確。

3.3 前端界面設計

監(jiān)控前端界面用于展示控制器中寄存器地址數(shù)據(jù)、報警提示信息和操作按鈕，其中地址數(shù)據(jù)要增加中文名稱辨識，直觀展示。在界面中分別設計相應控制器如EC2000、MCC的顯示信息，并設計好相應標簽、文本框或單選框，再進行各參數(shù)變量的關聯(lián)設置。

（1）設置文本框的關聯(lián)變量參數(shù)。點擊要設置的文本框，在右下角屬性和動畫窗口，選擇“顯示值”，在引出窗口中點擊“…”后彈出變量選擇窗口，選擇相應控制器變量值下的變量參數(shù)，將其關聯(lián)顯示在此文本框中。按此方法，依次設置其它文本框的關聯(lián)變量參數(shù)。

（2）報警類的開關量關聯(lián)：關聯(lián)方法與模擬參數(shù)的關聯(lián)相似，不同的是，需設定相應報警位值為無窮大、0（False）和1（True）時相應的顯示狀態(tài)，以區(qū)分正常狀態(tài)和報警狀態(tài)。

（3）計算機控制操作的關聯(lián)：如果要通過計算機來控制設備啟動、卸載、加載或停止等操作，需要改變該控制器中相應寄存器地址的值來實現(xiàn)。

例如對于啟動操作，其對應寄存器地址為A10，需要通過程序改變此地址的值為1；對于停止、卸載或加載操作，則相應改變其數(shù)值。

3.4 設備監(jiān)控情況

按照以上步驟進行監(jiān)控程序、前端界面設計，各變量參數(shù)、控制信號的關聯(lián)設置，即完成整個工程的設計。點擊工具欄的“編譯”按鈕，對該工程進行編譯，在編譯過程中可能會有錯誤或警告，按照提示檢查修改好。編譯完成后，點擊工具欄中的“運行”按鍵，進行控制器設備的監(jiān)控聯(lián)機。

4 結論

以上方法可以實現(xiàn)這兩款空壓機控制器在計算機系統(tǒng)中進行統(tǒng)一監(jiān)控，并進行聯(lián)機操作控制。聯(lián)機監(jiān)控后能夠實時讀取到控制器中的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸快捷穩(wěn)定，能夠滿足日常監(jiān)控需求。按照以上方法可以實現(xiàn)各種帶有Modbus通信接口的空壓機控制器的監(jiān)控需求，這些控制器可以是不同廠商、不同型號的，均可以在此系統(tǒng)中進行統(tǒng)一監(jiān)控。

當前硬件連接通信是通過有線形式，進一步擴展后可以實現(xiàn)無線連接通信，更加方便地實現(xiàn)對用戶現(xiàn)場空壓機設備的統(tǒng)一監(jiān)控需求，實時獲取被監(jiān)控設備的運行狀態(tài)及數(shù)據(jù)。