6M25往复式压缩机状态监测系统研究 - 图文 (5)

中南大学硕士学位论文第四章监测系统软件设计统是固化在ＣＰＵ中的程序，它提供了一套系统运行和调度的机制。操作系统主要完成的工作包括：处理启动（暖启动和热启动），刷新输入的过程映像表和输出的过程映像表，调用用户程序，检测中断并调用中断程序，检测并处理错误，管理存储区域，与编程设备和其他通讯设备的通讯。操纵系统处理的是底层的系统级任务，它为ＰＬＣ应用搭建了一个平台，提供了一套用户程序的调用机制；而用户程序则在这个平台上，完成用户自己的自动化任务。用户程序是为了完成特定的自动化任务，由用户自己编写的程序。一般来说，用户程序需要完成的工作包括：暖启动和热启动时的初始化工作，处理过程数据（数字信号、模拟信号），对中断的响应，对异常和错误的处理。图４．７显示了这种平台的结构。可以看出这种操作系统平台有如下所述的特点。ｌ、循环执行用户主程序操作系统在上电后首先执行启动程序，然后就进入一个主循环，在每次循环中执行的是用户的主程序。只要ＣＰＵ在正常运行，这个循环就会一直进行下去。２、事件驱动的程序结构把所有的控制任务都放在用户主程序里处理是非常不经济的。对于一些出现次数相对较少的信号（例如某个液位传感器达到上限值的报警信号），合理的做法是，只在需要的时候才处理，这就是事件驱动的程序结构的思想。事件驱动的程序结构通过中断来实现。当一个事件发生时，会产生一个中断（例如硬件中断、时钟中断／错误中断等１，操作系统会自动调用这个中断的处理程序。摊作菘境嗣户程芹图４—７操作系统平台结构（３）结构化的用户程序用户程序由启动程序、主程序和各种中断响应程序等不同的程序模块构成，操作系统已经搭好了调用这些模块的结构框架，用户要做的就足向这些结构框架中填写内容，因此，Ｓ７的用户程序是一种结构化的程序嗍。中南大学硕士学位论文第四章监测系统软件设计在ＳＴＥＰ７软件中，结构化的用户程序是以“模块”的形式实现的。模块是由边界元素限定的相邻的程序元素的序列，而且有一个总体标识符来代表它。模块化就是把程序划分成独立命名且可独立访问的模块，每个模块完成１个子功能，把这些模块集成起来构成一个整体，可以完成指定的功能，满足用户需求。在ＳＴＥＰ７中主要有以下几种类型的块Ｉ蛐】：ｌ、组织块ＯＢ（ＯｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎＢｌｏｃｋ）在ＣＰＵ中。用户程序由启动程序、主程序和各种中断响应程序等不同的程序模块构成，这些模块在ＳＴＥＰ７中的实现形式就是ＯＢ。ＯＢ是直接被操作系统调用的用户程序块，ＯＢｌ是对应于循环执行的主程序的程序块，它是ＳＴＥＰ７程序的主干。其他大多数ＯＢ则对应于不同的中断处理程序，如ＯＢｌ００为暖启动块，在ＰＬＣ每次上电的瞬间执行块中的程序，用来进行初始化。２、功能ＦＣ（Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）、功能块ＦＢ（ＦｕｎｃｔｉｏｎＢｌｏｃｋ）ＦＣ和ＦＢ都是由用户自己编写的程序模块，可以被其他程序块（ＯＢ、ＦＣ和ＦＢ）调用。与其他编程语言中的“函数”相似，ＦＣ／ＦＢ也带有参数，以名称的方式给出的参数称作形式参数（形参），在调用时给形式参数赋的具体值就是实际参数（实参）。ＦＣ不具备自己的储存区，而ＦＢ拥有自己的储存区——背景ＤＢ。ＦＢ是一种“带记忆”的逻辑功能块，在调用ＦＢ时需要有一个数据结构与功能块的变量声明完全相同的背景数据块附属与它，该数据块随ＦＢ的调用而打开，随ＦＢ的结束而关闭，数据可保存于ＤＢ背景数据块中。３、系统功能ＳＦＣ（ＳｙｓｔｅｍＦｕｎｃｔｉｏｎ）、系统功能块ＳＦＢ（ＳｙｓｔｅｍＦｕｎｅｔｉｏｎＢｌｏｃｋ）ＳＦＣ和ＳＦＢ是预先编写好的可供用户程序调用的ＦＣ和ＦＢ，它们已经固化在Ｓ７的ｃＰＵ中，因此称为“系统功能”和“系统功能块”。通常ＳＦＣ和ＳＦＢ提供一些系统级的功能调用，例如通讯功能块等。４、背景数据块ＤＢ（ＩｎｓｔａｎｃｅＤａｔａＢｌｏｃｋ）、共享数据块ＤＢ（ＳｈａｒｅＤａｔａＢｌｏｃｋ）ＤＢ分为背景ＤＢ和共享ＤＢ两种类型。背景ＤＢ是和ＦＢ相关联的，在创建背景ＤＢ时，必须指定它所属的ＦＢ。主要区别在于使用目的；背景ＤＢ的用途是为某一个ＦＢ提供数据；共享ＤＢ是为用户程序提供一个可保存的数据区。４．３．２ＰＬＯ模块信号通道定义ＰＬＣ共采集６９路传感器模拟量信号，采用１块６ＥＳ７３３１．ＩＫＦ０１．０ＡＢ０模拟量输入模块，采集６个电阻和２个电压信号。７块６ＥＳ７３３１－７ＫＦ０２－０ＡＢ０模拟量输入模块，接受现场的共５６路传感器电压信号。信号通道的定义目的是确定每～路传感器进入ＰＬＣ输入模块的模块号和通道号，并定义符号名，每信号通道采集数据存放的数据块和地址。模块信号通道定义表如表４．１４ｌ中南大学硕士学位论文表４－ｌ序号ｌ２３４５６７８９１０ｌｌ１２１３１４１５１６１７１８１９２０２１２２２３２４２５２６２７２８２９３０３ｌ３２３３３４３５３６３７３８３９４０４１４２４３４４４５４６４７第四章监测系统软件设计模块信号通道定义信号说明一级气缸进气温度二级气缸进气温度三级气缸进气温度四级气缸进气温度五级气缸进气温度六级气缸进气温度一级气缸出气温度二级气缸出气温度三级气缸出气温度四级气缸出气温度五级气缸出气温度六级气缸出气温度ｌ级活塞杆位移ｘ向１级活塞杆位移Ｙ向２级活塞杆位移Ｙ向２级活塞杆位移ｘ向３级活塞杆位移Ｙ向３级活塞杆位移Ｘ向４级活塞杆位移Ｙ向４级活塞杆位移Ｘ向５级活塞杆位移Ｙ向５级活塞杆位移Ｘ向６级活塞杆位移Ｙ向６级活塞杆位移Ｘ向ｌ＃轴承座温度２＃轴承座温度３＃轴承座温度４＃轴承座温度５＃轴承座温度６＃轴承座温度７＃轴承座温度８＃轴承座温度１＃轴承座振动加速度Ｘ向ｌ＃轴承库振动加速度Ｙ向ｌ＃轴承座振动加速度Ｚ向２＃轴承座振动加速度Ｘ向２＃轴承座振动加速度Ｙ向２＃轴承座振动加速度Ｚ向３＃轴承座振动加速度ｘ向３＃轴承座振动加速度Ｙ向模块号ＳＭ１ＳＭｌ地址２５６２５８２６０２６２２６４２６６２６８２７０２７２２７４２７６２７８２８０２８２２８４２８６２８８２９０２９２２９４２９６２９８３００３０２３０４３０６３０８３１０３１２３１４３１６３１８３２０３２２３２４３２６３２８３３０３３２３３４３３６３３８３４０３４２３４４３４６３４８符号名１＇ＪＫｌＴＪＫ２ＴＪＫ３ＴＪＫ４ＴＪＫ５ＴＪＫ６ＴＣＫｌＴＣＫ２ＴＣＫ３ＴＣＫ４ＴＣＫ５ＴＣＫ６ＳＨｌＳＶｌＳＨ２ＳＶ２ＳＨ３ＳＶ３ＳＨ４数据块ＤＢ】ＯＤＢｌＯＤＢｌＯＤＢｌＯＤＢｌＯＤＢｌＯＤＢｌ０ＤＢｌＯＤＢｌＯＤＢｌＯＤＢｌＯＤＢｌＯＤＢ２０ＤＢ２０ＤＢ２０ＤＢ２０ＤＢ２０ＤＢ２０ＤＢ２０ＤＢ２０ＤＢ２０ＤＢ２０ＤＢ２０ＤＢ２０ＤＢｌ０ＤＢｌ０ＤＢｌ０ＤＢｌ０ＤＢｌ０ＤＢｌ０ＤＢｌＯＤＢｌ０ＤＢ３０ＤＢ３０ＤＢ３０ＤＢ３０ＤＢ３０ＤＢ３０ＤＢ３０ＤＢ３０ＤＢ３０ＤＢ３０ＤＢ３０ＤＢ３０ＤＢ３０ＤＢ３０ＤＢ３０地址ＤＢＷ０ＤＢＷ２ＤＢＷ４ＤＢＷ６ＤＢＷ８ＤＢＷｌ０ＤＢＷｌ２ＤＢＷｌ４ＤＢＷｌ６ＤＢＷｌ８ＤＢＷ２０ＳＭＳＭＳＭｌＳＭｌｌＳＭｌｌＳＭｌＳＭ２ＳＭ２ＳＭ２ＳＭ２ＳＭ２ＳＭ２ＳＭＳＭ２２ＤＢＷ２２ＤＢＷＯＤＢＷ２ＤＢＷ４ＤＢＷ６ＤＢＷ８ＳＭ３ＳＭ３ＳＭ３ＳＭ３ＳＭ３ＳＭ３ＤＢＷｌ０ＤＢＷｌ２ＤＢＷｌ４ＳＷＳＨ５ＳＶ５ＳＨ６Ｓｖ６ＴＺｌＴＺ２ＴＺ３Ｔｚ４ＴＺ５Ｔｚ６ＴＺ７ＴＺ８ＸｌＹｌＺ１Ｘ２Ｙ２Ｚ２Ｘ３Ｙ３Ｚ３Ｘ４Ｙ４２，４Ｘ５Ｙ５Ｚ５ＤＢＷｌ６ＤＢＷｌ８ＤＢＷ２０ＳＭ３ＳＭ３ＳＭ４ＳＭ４ＳＭ４ＳＭ４ＳＭ４ＳＭ４ＳＭ４ＳＭ４ＳＭ５ＳＭ５ＤＢＷ２２ＤＢＷ３８ＤＢＷ４０ＤＢＷ４２ＤＢＷ４４ＤＢＷ４６ＤＢＷ４８ＤＢＷ５０ＤＢＷ５２ＤＢＷＯＤＢＷ２ＤＢＷ４ＤＢＷ６ＤＢＷ８ＤＢＷｌＯＤＢＷｌ２ＤＢＷｌ４ＤＢＷｌ６ＤＢＷｌ８ＤＢＷ２０ＤＢＷ２２ＤＢＷ２４ＤＢＷ２６ＤＢＷ２８ＳＭ５ＳＭ５ＳＭ５ＳＭ５ＳＭ５ＳＭ５ＳＭ６３衅自承座振动加速度Ｚ向４＃轴承座振动加速度ｘ向４＃轴承库振动加速度Ｙ向４＃轴承座振动加速度Ｚ向５＃轴承座振动加速度ｘ向５＃轴承摩振动加速度Ｙ向５＃轴承座振动加速度Ｚ向ＳＭ６ＳＭ６ＳＭ６ＳＭ６ＳＭ６ＳＭ６中南大学硕士学位论文４８４９５０５ｌ５２５３５４５５５６５７５８５９６０６ｌ６２６３６４６５６６６７６８６９第四章监测系统软件设计ＳＭ６ＳＭ７３５０３５２３５４３５６３５８３６０３６２３６４３６６３７８３６８３７０３７２３７４３７６３８０３８２７５２７５４７５６７５８７６０Ｘ６Ｙ６Ｚ６Ｘ７Ｙ７Ｚ７Ｘ８Ｙ８Ｚ８ＤＢ３０ＤＢ３０ＤＢ３０ＤＢ３０ＤＢ３０ＤＢ３０ＤＢ３０ＤＢ３０ＤＢ３０ＤＢｌ０ＤＢｌ０ＤＢｌ０ＤＢｌ０ＤＢｌ０ＤＢｌ０ＤＢｌ０ＤＢｌ０ＤＢｌ０ＤＢ３０ＤＢ３０ＤＢ３０ＤＢｌＯ６＃轴承座振动加速度ｘ向６＃轴承座振动加速度Ｙ向６＃轴承座振动加速度Ｚ向７＃轴承座振动加速度Ｘ向７＃轴承座振动加速度Ｙ向７＃轴承座振动加速度Ｚ向８＃轴承座振动加速度ｘ向８＃轴承座振动加速度Ｙ向８＃轴承座振动加速度Ｚ向冷却水总进口温度１段冷却水出口温度２段冷却水出口温度ＤＢＷ３０ＤＢＷ３２ＤＢＷ３４ＤＢＷ３６ＤＢＷ３８ＤＢＷ４０ＤＢＷ４２ＤＢＷ４４ＤＢＷ４６ＤＢＷ２４ＤＢ、Ｖ２６ＳＭ７ＳＭ７ＳＭ７ＳＭ７ＳＭ７ＳＭ７ＳＭ７ＳＭ８ＳＭ８ＴＬＱＳＺＴＬＱＩＴＬＱ２ＴＬＱ３ＴＬＱ４ＴＬＱ５Ｐ５Ｐ６Ｔｚ９Ｘ９Ｙ９Ｚ９ＳＭ８ＳＭ８ＤＢＷ２８ＤＢＷ３０ＤＢＷ３２ＤＢｗ３４ＤＢＷ５６ＤＢＷ５８ＤＢＷ５４ＤＢＷ４８ＤＢＷ５０ＤＢＷ５２ＤＢＷ３６３段冷却水出口温度４段冷却水出口温度ＳＭ８ＳＭ８ＳＭ８ＳＭ８ＣＰＵＣＰＵＣＰＵＣＰＵＣＰＵ５段冷却水出口温度５＃回气管气压６＃回气管气压９＃轴承座温度９＃轴承座振动加速度Ｘ向９＃轴承座振动加速度Ｙ向９＃轴承座振动加速度Ｚ向６段冷却水出口温度ＴＬＱ６４．３．３结构化的ＰＩ．Ｃ程序设计ｌ、结构化ＰＬＣ程序设计思想结构化设计其目的是降低软件开发费用及维护费用，其最大好处是极大地增加了代码的复用能力。结构化设计的关键思想就是通过划分独立模块来减少程序的设计复杂性，并且增加软件的可重用性，以减少开发和维护程序的维护和人力。结构化设计具有如下优点：（１）减少设计复杂性。它通过将一些大目标的实现转化为一些相对独立的小目标来实现。结构化设计是一种减少设计复杂性的技术。（２）结构独立。结构化设计是将功能性程序划分成多个相对独立的程序模块，可以保证在解决被划分的问题时能够花费较小的开销。（３）单一的功能模块。可以使得软件设计获得最大的益处。（４）易于进行软件的修改。（５）易于开发和维护。（６）加强了可重用代码的能力。结构化设计的最重要优点就是它大大加强了可重用代码的能力。按结构化编程的思想，应将针对不同对象的多次出现的相同或相似的功能编制成一个模块，供程序对它的多次调用，每次调用时只要为它配置相应的输入输出实参即可用该模块完成对多个对象的相同功能。如此以来，各程序模块具有较中南大学硕士学位论文第四章监测系统软件设计高的模块独立性，模块间相互耦合性低。各程序模块功能明确，模块间的组织结构关系清晰，使得程序的可读性好，程序编制的效率较高，修改调试方便。下位机￥７－－３００ＣＰＵ３１４．ＰｔＰ中各程序块的名称和功能１４１１如表４－２：表４－２种类组模块名ｏＢｌｏＢ８２ｏＢ８４ＯＢｌＯＯ下位机ＰＬＣ中各程序块的名称和功能功能注释用于循环程序处理的组织块当检测到模块故障时输出诊断中断ＭＰＩ网络接口故障时ＣＰＵ操作系统调用ＯＢ８４进行故障处理初始化采集Ｉ－－６级气缸的“进气温度”和“出气温度”、１－－６段的冷却器的“出水温度”、３级和６级回气管的排气压力主循环执行程序诊断中断ＣＰＵ硬件故障启动初始化织块ＦＣｌ０采集温度、压力传感器信号ＦＣ２０采集位移传感器信号采集１“级的活塞杆的水平、垂直方ＦＣ３０采集加速度传感器信号连续采集并存储１０２４个数据连续采集并存储１０２４个数据连续采集并存储１０２４个数据采集机身ｌＭ＃轴承座和电机端的８＃、鲥轴承座的振动（加速度）信号连续采集并存储１０２４个１＃加速度传感器信号连续采集并存储１０２４个别加速度传感器信号向的径向跳动位移ＦＣ５１逻辑功能块ＦＣ５２ＦＣ５３连续采集并存储１０２４个３＃Ｎ速度传感器信号Ｆｃ５４连续采集并存储１０２４个数据连续采集并存储１０２４个数据连续采集并存储１０２４个数据连续采集并存储１０２４个数据连续采集并存储１０２４个４勒Ⅱ速度传感器信号ＦＣ５５连续采集并存储１０２４个５＃加速度传感器信号ＦＣ５６连续采集并存储１０２４个酬加速度传感器信号ＦＣ５７连续采集并存储１０２４个硎加速度传感器信号连续采集并存储１０２４个８＃加速度传感器信号连续采集并存储１０２４个９＃Ｎ速度传感器信号ＦＣ５８连续采集并存储１０２４个数据连续采集并存储１０２４个数据系统设置数据块温度压力数据存储块振动位移数据存储块ＦＣ５９ＤＢｌＤＢｌ０ＤＢ２０数据块ＤＢ３０ＤＢ４０振动加速度数据存储块连续存储１０２４个加速度传感器ｘ向数据块连续存储１０２４个加速度传感器Ｙ向数据块连续存储１０２４个加速度传感器ｚ向数据块ＤＢ４ｌＤＢ４２

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