1.2.3下位机系统程序[7-8]
下位机系统程序包括引导程序、主程序、中断程序、I/O处理程序、通信程序、功能模块控制程序、特殊寄存器和线圈、配置表格、高速部件故障处理等功能模块程序。图4为下位机程序流程图。
2 系统工作原理
该设计采用循环扫描的工作方式,每一个程序CPU都从第一条指令开始执行,按照指令步序号做周期性循环扫描,如没有跳转指令,则从第一条指令开始一条一条执行,直到结束后,再进入下一个扫描周期,如此循环往复。每一个循环称为一个扫描周期,而扫描周期的大小主要取决于:(1)CPU的主频;(2)程序中指令的多少;(3)指令周期这3个因素。
每个扫描周期有如下三个主要阶段:
(1)在输入刷新阶段,首先CPU扫描全部输入端口,读取各个端口的状态信息,并根据工作要求写入状态寄存器。完成刷新阶段的工作后,即转入程序的执行阶段,在程序执行期间,即使输入状态在不断的变化,输入寄存器的内容也不会随着发生变化,直到下一个周期的输入刷新阶段才可改变。
(2)程序执行阶段
根据用户输入的梯形图程序,从第一条指令开始逐步执行,并将相应的逻辑运算结果存入对应的内部辅助寄存器和输出状态寄存器中,当最后一条控制程序执行完成后,转入输出刷新阶段。
(3)输出刷新阶段
当所有指令执行完毕后,将状态寄存器的内容依次送到I/O对应的输出寄存器中,并通过一定的转换方式,驱动执行部件工作。
由此可见,输入刷新、程序执行、输出刷新三个阶段构成一个工作周期,并且循环往复,称为循环扫描工作方式。由于输入刷新阶段是紧接输出刷新阶段后马上进行的,所以将这两个阶段称为IO映射表刷新。当然还有自诊断功能和通信功能。综上所述整个扫描过程如图5所示。
扫描周期的长度主要取决于程序的长度,扫描周期越长,相应速度越慢,由于每个周期只进行一次I/O刷新,所以系统存在输入输出滞后现象,这在一定程度上降低了系统的响应速度,但由于其对I/O映射表的变化,每个周期限只输出更新一次,DDC在一个工作周期的大部分时间是与外部扩展模块隔离的,有利于避免工业现场脉冲的瞬时干扰,使误动作大大减少,但在快速响应的系统中就会造成滞后现象。
该设计是以网络可编程控制器DDC为核心,利用现场总线CAN、工业以太网、GPRS等相关的通信媒介,将传感器、执行电机和计算机进行远程或无线链接的硬件系统,通过对上位机进行编程,从而实现了对下位机的控制,实现了楼宇系统的控制。其特点为:
(1) 操作简单、方便并具备很强的故障诊断能力;
(2)由于采用中心控制室对不同位置的建筑进行统一管理,大大节省了能源和人力成本;
(3) 控制的精确度大大提高,从而提高了舒适度;
(4) 由于传统的DDC系统校准后会降低精度,而该系统则无需校准,减小了误差。
总之,通过该设计系统对楼宇进行控制,提高了效率,达到预期的效果。
参考文献
[1] IEC61131-3标准[S].
[2] IEC61131-5标准[S].
[3] 黎连业.智能大厦和智能小区安全防范系统的设计与实施[M]. 北京:清华大学出版社,2008.
[4] 怯肇乾. 嵌入式系统硬件体系设计[M].北京:北京航空航天大学出版社,2007.
[5] 胡汉才.单片机原理及接口技术[M].北京:清华大学出版社, 2008.
[6] PPC系列PLC中文手册[Z].2010.
[7] 陆琼文,刘传聚,曹静.浦东国际机场变空调供水温度节能运行方案分析[J]. 暖通空调,2003,33(2):123-125.
[8] 周巧航,赵加宁,施雪华.深圳市某办公楼空调系统节能潜力分析[J]. 暖通空调,2004,34(4):19-21.