基于泓格I-7188EAD/8410的分布式平板硫化机组的监控系统设计

　1 开发需求与背景
　　橡塑制品在我国工业中的应用越来越普遍，尤其是耐油性的橡塑制品，更受欢迎，湖北嘉德橡塑制品有限公司是专业生产潜油泵、油田泵、输油管等用的专业型橡塑制品厂家，由于橡胶硫化需要在一定的时间、温度以及压力下才能硫化，传统的硫化控制方法靠挡车工人凭经验确定，存在着许多弊端，导致橡胶欠硫、过硫，极大影响了橡塑制品的质量，2002年我们为该公司采用泓格嵌入式网络控制器I-7188以及嵌入式受控型I-8410以及I-7000远程控制模块集成了一套分布式橡塑硫化机的监控系统，并且将控制信息与生产信息集成到公司的MIS管理系统中，利于公司计划、分析，取得了较好的经济效益。现将系统设计概述如下。
2 系统架构与组成
2.1 方案选择

图2：分布式平板硫化机组控制系统的架构图
　　I-7188EAD与I-8410、I-7000采用RS-485通信，波特率设为19200bps，其中，I-7188EAD为现地控制单元的主控制器、I-7000以及I-8410均为受控器。I-7188EAD与控制服务器采用TCP/IP通信方式。
2.3  系统配置
2.3.1  I-7188EAD
　　I-7188EAD为一具有PC功能的嵌入式网络控制器，也可以说是网络协议转换器，它有512KB FLASH，512KB SRAM，2KB EEPROM，31B NVSRAM，内置实时时钟，看门狗定时器、内置MiniOS7操作系统、具有64位硬件唯一序列号，支持用户程序加密、含有与NE-2000兼容的10BASE-T网络控制器、支持TCP/IP协议。它具有独特的双看门狗安全设计，即软件看门狗和硬件看门狗组成，万一主控计算机当机，所有的输出模块就进入预设的安全状态，符合工业的安全要求，使用方便，可大幅增加系统安全性。
2.3.2　I-8410配置
　　I-8410是一款PC-Based嵌入式控制器(受控型)，能扩展4个并行控制I/O模块，有256KB Flash ROM以及128KB SRAM、2KB EEPROM、内置看门狗定时器利于系统安全可靠运行、且内置专用MiniOS7操作系统，适合用TC编写控制程序，具有3个COM口，其中COM2为RS-485通信口。它同样具有独特的双看门狗安全设计，当程序当机时，可瞬间重新开机，且和每个I/O模块有软件看门狗互锁，大幅提高系统安全性。所采用的模块及其特性、作用见表1所示。

表1：I－8000功能模块的选用、特性、作用
2.3.2  I-7000模块的选用
　　主要模块为：I-7011PD可编程带显示的热电偶输入模块、I-7012F快速模拟量输入模块、I-7041隔离开关量输入模块、I-7042隔离O.C.门输出模块、I-7080频率/计数输入模块，其作用与I-8410选用的同类模块相同，在此不再赘述。
3　软件设计
3.1  I-7188EAD与I-8410之间的通信
　　由于I-7188EAD与I-8410均具有控制功能，两者之间必须相互配合，协调运行才能使系统的可靠性提高，因此，本系统软件设计的关键便是I-7188EAD与I-8410之间的通信程序。需定义两者之间的通信方式、协议等，由于I-7188EAD与I-8410各自有RAM、ROM以及EEPROM，利于系统编程和存储一定的数据，在程序设计时，其通信的心跳信号是I/O信号，相互之间仅传送必要的控制信息并加以存储。在MiniOS7操作系统下、利用TC2.0以及各自的库函数编写。其流程图见图3所示。

图3：I-7188EAD与I-8410之间的通信
3.2  I-8410的控制程序
　　I-8410的控制程序比较简单，由于泓格提供了大量的对相应模块控制的库函数，在用TC2.0编写时可以直接通用，给用户极大的方便。主要分为：模块初始化、数据采集与控制、数据分析、系统故障判断与提示（通过DO信号输出给外部指示灯）、数据通信等。
3.3  工艺控制服务器程序
    在控制程序设计过程中，工艺控制服务器主要与I-7188EAD进行通信，我们采用了泓格提供的OPC服务器以及ActiveX控件，并采用了组态王组态软件，极大方便了上位机的编程过程。在服务器上安装有Windows2000操作系统、Microsoft SQL6.5，便于控制信息存放到企业管理MIS系统中，利于生产管理人员计划、统计。该段程序主要有人机交互界面设计、数据库存取方式设计、IE的发布与浏览设计、系统故障诊断设计、系统组态设计、数据库设计以及安全性设计（防火墙的设计）、报表设计、文件系统管理设计、文件输出管理设计（报表输出、打印、管理）等。
4　应用体会与心得
　　由于泓格的I-7188嵌入式网络控制器与I-8000嵌入式控制模块均有具有独特的双看门狗安全设计，且和每个I/O模块有软件看门狗互锁，并有专用的稳定的MiniOS7操作系统，大幅提高系统运行的安全性和可靠性，同时系统采用控制器冗余、控制执行器复用，节约了投资成本，提高了企业和系统开发者的经济效益。本系统运行一年有余，一直比较稳定运行，使生产的橡塑制品质量提高、且次品率和废品率大幅度下降，提高了生产效率，降低了劳动强度，深受使用单位好评。总之，泓格的产品使系统集成者和系统使用者均可获得了良好的经济效益。