PLC教程理论篇之PLC用作数据终端三

PLC教程理论篇之PLC用作数据终端三一、数据存贮数据采集也是存储，是把I/O通道的数据存到指定的内存地址中。但它的存储区小，只是数据暂存。有了新数据，旧的将被取代。而数据存储则是新旧数据依次存储。有了新数据，旧的不被取代，而是与旧的同在。当然，这个“同在”是有限制的，与存储区的大小及每次存储的数据量有关。存储区大，数据量小，则“同在”的新旧数就多。反之，就少。而且，为了便于使用所存储的数据，一般在进行存储前，先要按一定格式，把数据组织成记录，再按一个个纪录，连续地存储在一个数据区中。此外，为了节省存贮空间，也可压缩存贮。为了安全，也可加密存贮。1．记录存储记录：是指一组有关联的数据。记录要有关键字（或多字），以区分不同记录。如电量采集数据，所存的记录就是一组数，共4个字。第1个字，存年月。第2个字，存日及时段。第3、4个字，存电量累计值（用双字长）。每天分7个时段定时存贮，每天7个记录。数据存储的记录除了定长的（固定格式），也有非定长的（非固定格式）。可按实际情况组织。后者，可节省存储空间，但程序的算法要复杂些。组织成记录之后怎么存储？存储区的地址怎么分配？方法也很多。可以是地址不固定，当数据存储时，按数据区地址升幂（或降幂）顺序依此存储。当数据满后，又回到起点，用新的纪录取代旧的纪录，继续存储。也可以是固定地址的，什么时候、存储在什么地址是固定的。但多数用的是地址不固定的。什么时候存储可按时间设定，每天有固定的存储时间，这叫定时存储。也可为事件存储，当发生所定义的事件时，才存储。数据存储方法一般用间接地址，即指针访问。这样的程序较简练。也可用在数据采集程序中用过的字移位，如图14-9、图14-19所示。只是存储区大，执行这样的移位指令，执行时间可能很长。如有不同对象的数据记录，可一个对象存储在一个存储区。也可多个对象混合存储在一个存储区。定时存贮：分时段记下监测量的当时值，有时还要记下当时的时间。图14-13示的为定时存储例子。a—OMRONPLC程序b—西门子PLC程序c—三菱PLC程序图14-13定时变地址存储图a为OMRONPLC程序。从图知，它先把“当前时分”与“时间设定”进行表比较。“当前时分”是从PLC时钟中读出，随时间而变。“时间设定”是一组数，按要存储的时段划分。如700代表7点0分。通道“时段”中的相应位是ON，还是OFF，与比较的结果有关。如“时间设定”的第一个数为700，而“当前时分”又正好7点0分，则“时段”通道的“时段1”位ON。等等。当这“时段1”等ON时，将把“当前日时”等数据，存入指针指向的地址。存1个数，修改一次指针（地址加1）。可见，它是定时，但变地址存储。图b为西门子PLC程序。它先读PLC的实时时钟，按READ_RTC指令使用的操作数VB10知，当前时值存于VB13字节中，而且是BCD码。然后把它与“时段1”等（也应是BCD码）进行比较，如相等，则进行记录存贮。把“当前日时”等数据，存入指针指向的地址。存1个数，修改一次指针。可见，它是定时，但变地址存储。图c为三菱PLC程序。从图知，它先把“当前年月”、日时”及“分秒”分别存于K4M60、K￥M40及K4M20中。然后进行时值（D8015）与“时段1”等进行表比较。如相等，则进行记录存贮。把“当前年月、日时”等数据，存入D0V0的地址。存1个数，修改一次变址器V0。可见，它是定时，但变地址存储。在上述程序的基础上，还要有进行指针控制的程序，以确保只能在在指定的数据中存贮记录。图14-14示的为这个指针控制程序。a—OMRONPLC程序b—西门子PLC程序c—三菱PLC程序图14-14指针控制程序图a为OMRONPLC程序。从图知，它始终进行“指针”与“存区起始地址”及“存区结束地址”比较。只要指针不在此区间，则用“存区起始地址”赋值给“指针”，使指针复原。对指针的这个控制，可确保数据始终在存储区中，周而复始地存储。图b为西门子PLC程序。它先根据“初始地址”及“结束地址”计算“初始指针”及“结束指针”。然后也是通过比较控制“指针”，使其始终处在“初始指针”与“结束指针”之间。图c为三菱PLC程序。它用比较控制变址器V0，使其始终处于“起始地址”与“结束地址”之间。这即可确保所存贮的记录始终在指定的D区中。事件存贮：发生某个事件，如监测量超限、监测量变化（对开关量），或变化超过某范围（对模拟量），就进行存贮。存贮时，不仅记下监测量的当时值，还要记下当时的时间。图14-15示的为超限存储梯形图程序。但该图未把全部程序画出。a—OMRONPLC程序b—西门子PLC程序c—三菱PLC程序图14-16固定地址存储图a为OMRONPLC程序。从图知，它先把当前实时时钟的分值除以5。其商存于HR0中，余数存于HR1中。接着，判断HR1是否等于0。如相等，即为“整5分”，则LR11.00ON。进而，启动数据存储。但在存储数据前，先根据“当前时分”计算指针值，然后，再按“指针”指向的地址存储“存储数据”。所有的计算与存储指令，都是微分执行的。目的是确保是在进入“整5分”0秒时，存数据。从程序计算情况可知，当时间从0点0分到23点55分之间变化时，“指针”的值将在0到287之间变化。即“存储数据”将存储在DM0到DM287之间的数据区中，而且，不同的存储时间，有自身的固定DM地址。图b为三菱PLC程序。从图知，它先把当前实时时钟的分值（D8014）除以5。其商存于D1000中，余数存于D1001中。接着，判断D1001是否等于0。如相等，即为“整5分”。进而，启动数据存储。但在存储数据前，先根据“当前时分”计算指针值，然后，再按“指针”指向的地址存储“存储数据”。所有的计算与存储指令，都是微分执行的。目的是确保是在进入“整5分”0秒时，存数据。从程序计算情况可知，当时间从0点0分到23点55分之间变化时，“指针”的值将在0到287之间变化。即“存储数据”将存储在D0到D287之间的数据区中，而且，不同的存储时间，有自身的固定D区地址。图c为西门子PLC程序。从图知，它先读PLC的实时时钟，按READ_RTC指令使用的操作数VB10知，当前分值存于VB14字节中，而且是BCD码。所以，要转换为字，并译成16进制码，然后进行带余数的除5运算。本例余数存于VW30中，商存于VW32中。接着，判断VW30等于0否？等。如相等，即为“整5分”，。进而，启动数据存储。但在存储数据前，先根据“当前时分”计算指针值，然后，再按“指针”指向的地址存储“存储数据”。所有的计算与存储指令，都是微分执行的。目的是确保是在进入“整5分”0秒时，存数据。从程序计算情况可知，当时间从0点0分到23点55分之间变化时，“指针”的值将在0到574之间变化。即“存储数据”将存储在VW0到VWD574之间的数据区中，而且，不同的存储时间，有自身的固定D区地址。固定地址存储时，时间值可不存。因从地址，即可知道它是什么时间的“存储数据”。也很节省存储空间。多对象存储：非固定地址存储，可存储多个对象。用统一的存储指针存储。但不同的数据，有不同的关键字，用关键字区分它们的记录。多对象存储把存储区连成一片，较节省存储空间。而且，上位机读此数据时，也简单，发一个读命令，等着接收与应答即可。上位机读取数据后，可按标志的不同，把数据分开，并进行处理及存储。2.压缩存储为了节省数据的存储空间，可对数据编码长度进行压缩。数据压缩后，再行存贮，即压缩存贮。读取压缩存贮的数据要解压缩，才能清楚它的含义。一般讲，这是上位计算机要作的事。只要清楚数据是怎么压缩的，解压缩是不难的。压缩存储不仅节省存储空间，而且，也节省数传输的开销。数据压缩分为两种：一种和语义无关，压缩时只从数据的形式出发，不涉及数据信息内容，这种技术适用于任何数据。另一种与语义相关，压缩时考虑数据信息内容和语义，去掉其中一些冗余的信息。计算机常用的压缩技术有模式替代、压缩重复字符、免写空字域、编码替代、不等长编码、相邻数据利用、消除冗余信息等。对PLC，最基本数据压缩技术有：用16进制码取代BCD码BCD码中每一位都用4位二进制数存放，表达的数字仅是0到9，10个数码。其实，4位二进制数可表达16个数码。所以，用BCD码存数存在资源浪费。一个字（16位二进制数），用以表达（或存）BCD码数，最大只能到9999。而用以表达（或存）16位二进制数,最大可达65535。如果预先将它转换成二进制就能节省很多存储空间，而且还便于算术运算。合并数据代替单独数据日期数据，有年、月、日，要用两个字，4个字节，表示。如2004年6月30日，则写成2004（一个字），06（一个字节），30（一个字节）。当然，如千年不考虑，用3个字节也可，如上例，用04，06，30也可表示。如把这数据合并，合并后再存储，就不要3个字节了。合并数据的方法是，各合并数先加权，后相加。如本例月的先乘40（一个月最多31天，为了好算），年先乘400（年最多366天、考虑润年，为了好算），日不乘。这样，2004，06，30的日期，合成的值将是1690。如果计算到2099年12月31日，则此值为44431。用16进制格式存储这个数，两个字节就够了。存储长度压缩了3份之1。数据还元也不难，如1690，先被400整除，得4，即2004年。再把它的余数，270，被40整除，得6，即6月。而后者的余数，30，即30日。处理时、分、秒，也可用类似方法。但为了充分利用内存，最好把年（只考虑80年）、日、时，分在一组，用一个字存，而月、分、秒，分在一组，也用一个字存。两个字，即可把本应用3个字才能存的年、月、日、时、分、秒，进行存储。存相对值而不存绝对值：对数值数据可以采取求差法，例如电量，存增量，一个字节就够了。需得知月累计值，可在读出数据后计算。但，这么做，数据不太安全。万一有一次存储数据丢失，累计值就不对了。故一般不用。以位（BIT）计算存贮单位每个记录不以字或字节为单位，而二进制位（BIT）为单位，计算存储长度。这可充分利用剩余的二进制位，提高存储效率。只是算法复杂些。高级数据压缩技术：原则上说，数据压缩技术与数据的语义有关。合理的压缩是去掉数据中的无关信息，而保存有关信息。数据的形式虽有变化，但它所保存的有关语义信息没有变化。具体的方法很多。在此不多介绍了。问题：数据压缩也带来一些问题。数据压缩会增加程序系统的复杂性；被压缩后的数据可能会失掉原有的良好的标准形式，降低它的通用性、可移植性及可靠性。因此，是否采用压缩技术需要根据具体问题来决定。2．安全存储数据安全：是指，数据不能丢失，即使丢失，最好也能找回来；不能被没有授权的人读写，即使把数据读取了，也令其无法使用。对PLC，做到数据不丢失是不难的。因为它的数据存贮区都是，或都可是掉电保护的。即使停电了，其所存的数据也不会丢失。再就是，在程序上，要使用好地址及控制好指针，确保存贮区的数据不被误改写也是可能的。能把丢失的数据找回来，就要作数据备份。数据备份可使用内存卡。这对PLC也是很容易实现的。读写保护：为了数据安全，作好写保护是需要的。OMRONPLC进入运行方式，其数据只能由指令写，人工或通讯，都不能写。这也是很好的数据保护。有的PLC为防止在联网中，或外设操作中，数据丢失，或不宜被别人访问，设有相应的管理指令或设定。执行了这类指令，或作了这些设定，数据将不会被读写。可确保数据安全。数据加密：如果读写保护不好实现，也可对数据加密，这样，即使数据被人读取了，但他如不知是怎么加密的，则也无法理解其含义，也可保证数据安全。加密是对数据进行混乱的拼凑或者隐藏信息的过程，从而使数据难以理解，除非进行解密或者破译，把它转换成原始的样子。加密是防止非法使用数据的最后一道防线。在使用这些数据和文件之前再将其还原成原来样子，称为解密。密码数据被第三者截获，探知其真实内容，称为破译。其实，数据压缩后，如不知加压的算法，也无法解压。这样的数据也等于是加密的数据。被读走，也无妨。数据加密的方法通常是用一个通用的算法再加上一个密钥。算法可以是公开的，但密钥是