[发明专利]一种通过PLC与上位机实现高速数据采集与存储的方法

说明书

技术领域

本发明涉及数据采集和存储方法，尤其涉及一种通过PLC与上位机实现高速数据采集与存储的方法。

背景技术

数据采集是进行数字信号处理的不可缺少的环节，在实际生产中，经常需要实现数据的即时采集，以便完成数据的监控与处理，因此，数据采集在整个自动化系统中起到的作用越来越关键，它的应用已经深入到信号处理的各个领域中。高速度、高精度的数据采集逐渐成为自动化控制领域的应用趋势。

常用的数据采集方法是上位机给出采集指令，PLC(可编程逻辑控制器)将读入的即时数据传递给上位机，上位机一个扫描周期存储一个数据，该方法缺点是上位机每个扫描周期都要对数据进行处理，过多时间花费在上位机与PLC的数据传送与处理上，很难实现高速数据采集。目前，高速数据采集主要利用数据采集卡来实现，该方法优点是数据采集可达较高频率，缺点是采集卡价格较高，其缓冲区大小不易自定义，且采集卡占用多余硬件空间；另外，由于采集卡采集数据依赖于上位机程序，上位机工作不稳定时易导致数据溢出，获得无效数据。

对现有的专利及文献进行检索后研究发现，公告号为102413035的专利公开了“一种实现快速数据采集的方法”，该发明对PLC数据缓冲区内数据进行基本数据类型的压缩，通过以太网接收PLC周期发送的数据包，缺点在于需对数据块格式和顺序进行定义，开发专用服务，增加了上位机存储数据的难度；刘悦音发表在《工业控制计算机》(2008年21卷第6期)上的论文“基于S7-400PLC及WinCC的高速数据采集系统的设计”及程伟晶发表在《电气应用》(2011年30卷第4期)上的论文“基于S7—400PLC的高速数据采集系统”都介绍了采用专业组态软件WinCC配合PLC实现数据高速采集，由于WinCC价格昂贵，且操作系统重装时，需重新安装WinCC监控系统，不便于用户使用。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术存在的问题，提供一种数据采集与存储的方法，该方法通过PLC与上位机实现数据高速采集和存储，方便用户使用。

技术方案：本发明所述的通过PLC与上位机实现高速数据采集的方法包括：

(1)PLC选取内部寄存器I作为指示位I，内部寄存器II作为指示位II，内部寄存器III作为指示位III，内部寄存器IV作为指示位IV，内部寄存器U作为缓冲区大小设置位，内部寄存器V作为采样周期参数设置位，内部寄存器Z作为当前采样信号存储位，内部定时器T1、T2作为定时器；

(2)上位机分别将0、1、0、0写入指示位I、指示位II、指示位III、指示位IV，将缓冲区大小n写入内部寄存器U，确定PLC内部寄存器X1、X2、X3、…、Xn作为第一缓冲区，内部寄存器Y1、Y2、Y3、…、Yn作为第二缓冲区，将采样周期参数k写入内部寄存器V，确定T1、T2的定时时间为k与T1、T2最小定时时间的乘积；

(3)上位机将1写入指示位I，PLC开始采集数据；

(4)PLC将采集到的模拟量信号转化为数字量后，读入内部寄存器Z；

(5)以T1作为定时器，定时将内部寄存器Z的数据依次采集到第一缓冲区的内部寄存器中，并将指示位II的值置为2；

(6)若此时指示位III的值为2，则将指示位IV的值置为1；否则将指示位III的值置为1；

(7)以T2作为定时器，定时将内部寄存器Z的数据依次采集到第二缓冲区的内部寄存器中，并将指示位II的值置为1；

(8)若此时指示位III的值为1，则将指示位IV的值置为1；否则将指示位III的值置为2；返回执行(5)进行循环数据采集；

(9)循环数据采集的同时，上位机以时间t为间隔扫描一次各指示位的值；当上位机扫描到指示位III的值为1时，一次性存储第一缓冲区采集的数据，然后将0写入指示位III；当上位机扫描到指示位III的值为2时，一次性存储第二缓冲区采集的数据，然后将0写入指示位III；当所述上位机扫描到IV的值为1时发出数据溢出警告；若要停止采集数据，则上位机将0写入指示位I。

进一步的，步骤(5)具体包括：

(51)T1开始工作，T2不工作；

(52)当T1定时时间到时，PLC将内部寄存器Z读入的数据采集到内部寄存器X1，T1复位并重新计时；

(53)当T1定时时间到时，PLC将内部寄存器Z读入的数据采集到内部寄存器X2，T1复位并重新计时；

(54)依此循环，直到将内部寄存器Z读入的数据采集到内部寄存器Xn；