1 概述

1746-NI16I是美國Allen-Bradley公司出品的基于SLC500系列PLC的模擬量輸入模塊，設計時可以通過編程靈活設定該模塊的工作方式、輸入信號類型、數(shù)據(jù)格式、濾波頻率等參數(shù)，從而方便地應用于各種場合。采用1746-NI16I作為采集模塊組態(tài)的SCADA系統(tǒng)具有擴展方便、組態(tài)靈活、穩(wěn)定可靠、便于維護等特點。

1746-NI16I有兩種工作方式：CLASSl和CLASS3。其中的CLASSl方式是經(jīng)典的使用方式，該方式占用系統(tǒng)資源較少，但使用起來需要較為復雜的編程；而CLASS3方式則使用方便，編程簡單，但占用系統(tǒng)資源較多。

2 1746-NI16I的軟件資源

在使用1746-NI16I之前必須先了解1746-NI16I的軟件資源，只有在對模塊的每個通道正確配置后，才能使模塊正常工作。

對1746-NI16I編程首先要了解SLC500系列PLC對內(nèi)存變量的管理方式。SLC500系列PLC以文件的方式組織內(nèi)存，即把內(nèi)存劃分為若干個區(qū)域--文件，每個文件分管不同類型的變量，如B文件、N文件、I文件、0文件分別用于管理開關量數(shù)據(jù)、模擬量數(shù)據(jù)、輸人數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)等等。

1746-NI16I的CLASS3方式和CLASSl方式地址映射如表1所列。其中，O：e．i表示輸出文件中e號槽位的第i號字；I：e．i表示輸入文件中e號槽位的第i號字。

可以看出，在CLASSl方式下，系統(tǒng)將采用輸入文件中的8個字的空間來傳輸16個通道的配置字，并采用輸出文件中的8個字來傳輸16個通道的數(shù)據(jù)字及狀態(tài)字；而在CLASS3方式下，每個字都由單獨的空間對應。因此，在CLASSl方式下，通常通過配置字的Bit0和Bitl來配置輸入或輸出文件中的8個字。

應當說明：1746-NI16I中的配置字是通道配置信息存放地址；數(shù)據(jù)字是輸人數(shù)據(jù)存放地址；狀態(tài)字是通道狀態(tài)存放地址。

無論配置字、數(shù)據(jù)字還是狀態(tài)字，它們都由16位二進制數(shù)構成。

2．1通道配置字

配置字中的每一位都具有其特定的意義，通過這些配置宇可以對通道的不同參數(shù)進行配置。這些位的定義如下：

Bit0、Bitl：分別為CLASSl方式下的數(shù)據(jù)／狀態(tài)和讀／寫設置。Bit0和Bitl只能在CLASSl方式中使用，而在CLASS3方式中設置這兩位將出現(xiàn)錯誤（狀態(tài)字的Bitl5、Bitl4、Bitl3被置0）。因為在CLASS3方式中，要用32個字的空間來傳輸各個通道的數(shù)據(jù)字和狀態(tài)字，而在CLASSl方式中只有8個字，因此用戶可通過設置BitO和Bitl來選擇這8個字的功能。具體選擇方式如表2所列。

Bit2：CLASSl握手信號，在CLASSl方式中，該模塊提供了握手信號來簡化模塊的配置。這種握手的方法是設置模塊16個通道的最快途徑。在配置模塊的各個通道時，Bit2必須被置1。配置完畢后，狀態(tài)字的Bit6必須被置1，以表示配置完畢。把配置字 的Bit2清零即可使狀態(tài)字的Bit6復位。握手信號的詳細使用方法將在后面的程序中給出具體的說明。在CLASS3方式中，并不需要這種握手協(xié)議，因為所有配置字和狀態(tài)字的信息都可以通過32個字的空間一次傳遞。

Bit3：未使用，但此位必須保持為零，否則在狀態(tài)字中會出現(xiàn)錯誤指示。

Bit4、Bit5：輸人類型選擇位。這兩位的設置可根據(jù)用戶輸入設備的類型來選擇，該輸入可以是在某特定范圍內(nèi)的模擬電壓或電流。具體設置見表3所列。

Bit6、Bit7、Bit8：數(shù)據(jù)格式選擇位。模擬電流或電壓輸入在經(jīng)模塊內(nèi)A／D轉換器轉換為不同格式的數(shù)字量后，不同格式的數(shù)據(jù)所對應的最大最小值不同，因此，用戶可根據(jù)要求選擇。在CLASS3方式中，用戶可自定義4種格式，見表4所列。

Bit9、BitlO、Bitll：校準模式選擇位。要進入校準模式，必須把Bit9置1。進行校準時，必須先進行零校準，再進行滿量程校準。零校準時需把Bitl0置1，Bitll清0，滿量程校準時需把Bitll置1，Bitl0清零。把這三位全部清零即可進入運行狀態(tài)。

Bitl2、Bitl3、Bitl4：通道濾波頻率選擇位。1746-NI16I提供有8種濾波頻率，每個模塊的16個通道可分為4組（0-3、4-7、8-11、12-15），模塊中的4個A／D轉換芯片分別負責4組通道的A／D轉換。在選擇通道濾波頻率時，只需對4組通道中每組的第一個通道（0、4、8、12）進行配置即可，也就是說，每組通道只能使用一個濾波頻率，且只能對每組的第一個通道進行配置。濾波頻率的高低決定了降噪特性的好壞。但是太低的濾波頻率在降低噪聲干擾的同時，也提高了模塊的刷新速度。

Bitl5：通道使能選擇位。當該位被清零時，通道被禁止，此通道的數(shù)據(jù)字和狀態(tài)字也同時被清零，直至通道使能位被置1，且通道狀態(tài)字的Bitl5、Bit 14、Bit 13都為1時，通道才能繼續(xù)工作。具體的位操作組合見表5所列。

2．2通道狀態(tài)字

通道狀態(tài)字中的每一位都可以被用來判斷通道的狀態(tài)。表6是CLASS3方式狀態(tài)字各個位的功能。

CLASSl方式與CLASS3方式狀態(tài)字的區(qū)別在于：CLASSl方式的狀態(tài)字中Bit6為握手信號。Bit6為0表示模塊準備就緒，可以向其寫入配置字；Bit6為1表示配置結束，可以進入采集工作狀態(tài)。

3 在SCADA系統(tǒng)中的應用及編程

在油田注水自動化系統(tǒng)中，往往需對系統(tǒng)各處的壓力、流量、溫度、濁度等工程量進行實時監(jiān)控，而現(xiàn)場儀表輸出一般都為4-20mA輸出，因此可采用1746-NI16I來采集信號和進行A／D轉換，并采用帶DH+接口的SLC5／04作為主CPU來與DH+網(wǎng)絡中的其它PLC以及上位監(jiān)控計算機組成SCADA系統(tǒng)。其系統(tǒng)框圖如圖1所示。

本系統(tǒng)須采集148路信號，其中模擬電流信號占132路，因此需要9塊1746-NI16I模塊，若用CLASS3方式，輸出及輸入文件需包含32X9=288個字，而SLC500系列PLC的輸入輸出文件的最大長度為256字，因此在CLASS3方式下最多只能使用8塊1746-NI16I模塊，故本系統(tǒng)只能使用CLASSl方式。

在程序運行后，首先需對9塊1746-NI16I進行配置，配置完畢，才能進入采集狀態(tài)。限于篇幅，本文只給出一個通道的配置程序，見圖2所示。

從圖2所示的配置程序看出，配置的開始與完成是由配置字的Bit2和狀態(tài)字的Bit6通過握手協(xié)議來實現(xiàn)的。每個模塊的每個通道需單獨配置。程序上電時，配置字的Bit2和狀態(tài)字的Bit6都為零，狀態(tài)字的Bit6為零表示模塊已準備好，可以接收配置字，并可向配置字單元寫入配置字，此時需把配置字的Bit2置1，表示開始配置。當配置完畢后，模塊會把狀態(tài)字的Bit6置1，表示配置完成。此時可把狀態(tài)字保存，以備后用。

CLASS3的配置和采集程序相對比較簡單，它只需向?qū)膯卧獙懭肱渲米旨纯?，在此不再贅述。詳細資料可參考有關文獻。

4 結論

在油田注水自動化項目中，基于1746-NI16I的SCADA系統(tǒng)已投入運行半年，實際運行證明：該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，運行良好，提高了油田注水的自動化程度，減輕了工人負擔，同時也增加了數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。

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