活用泓格I-7188系列 PC-Based 控制器产品
叶宏材
一、 前言：
于自控界PLC、DCS可说是最主要的控制器，所有的信号进出、控制逻辑的执行及数据交换的通信功能等都是由PLC、DCS等处理。但是最近数几年来由于PC产业科技的发展长，无论是CPU速度、内存容量或者网络相连等技术都有关键性的发展。另一方面各种应用系统的功能规格必须更有弹性更容易整合，使得原本各种厂牌的PLC、DCS都提供自己的网络系统，也都必须具备PC的主流网络通信规格：Ethernet。
由自控系统的使用观点来看，DCS是以制程过程控制为主，故对于PID Loop控制及各种Advance Control较为专精，且包含专属的监控系统。PLC是用于电路的顺序控制，故以电路方式的Ladder程序设计为主，监控系统则搭配使用PC版或专用触控屏幕等。因为工业界对于自动控制的功能要求越来越复杂，以往单纯的PLC、DCS等系统已经无法满足各种设计系统需求。对于如何善用PC Base controller此种产品，以补足PLC、DCS所达不到的功能，又是另一种新的发展方向。笔者使用泓格I-7188系列产品开发许多种应用系统，特地整理出一些心得报告，提供业界先进参考。
泓格I-7188系列产品配备80188 CPU，256K或512K内存，数个COM Port以及Ethernet网络Port。操作系统为MiniOS7，此与DOS极为类似，执行单一Task，但是设计者可以完全掌控所有相关硬设备，反而不会有类似MS Windows系统的复杂性而影响应用系统的稳定性。所以将I-I-7188加上特定功能的应用系统，就会变成一种全新的产品，此为软件附加价值典型的应用，也是自控应用系统设计者一种最新的利器。以下笔者提出数种应用系统例，以及设计此种系统的注意要点，希望与同业间有兴趣者相互切磋此方面的应用。
一、
应用例说明：
1. 大型冰机系统的连接
HMI and OPC sever
Touch Screen
PC Based controller
York冰水主机
主要功能：
l
I/O及内部点数共计：Relay: 1024点， Register: 1204点。
RS485连接多台多型式的冰水主机，York专属冰机通信规约。
多埠RS232C架构可同时连接PC监控系统及多台触控式人机接口(Modbus通信规约)。
监控系统以 InduSoft Studio 及 Modbus OPC 做系统整合。
l
提供 user define 数学及逻辑公式，以计算各种冰水主机运转效率。例如：
1.
D100=
(D101 +10.0) * SIN(D20)。
2.
R10=
(R1 and R2) or ( D0 >= D1)。
l
提供PID Loop control以控制档板。
2. 通信转换器应用(1)：Modbus Serial/TCP Protocol Gateway
HMI System Touch Screen
RS232C
Modbus Gateway
Ethernet
RS232C
PLC with ModbusTCP Modbus电流表
主要功能：
l
Modbus为自控业界最主流的通信规约，目前通信技术已经发展至Ethernet。Modbus也提供ModbusTCP的通信规约，但是许多自控设备还是提供Modbus Serial方式，通信规约的转换Modbus Gateway成为必要的设备。
l
Modbus
Gateway对通信数据处理，采取完全transparent mode保证转换数据的完整性。
l
可变成一对多方式，增加使用的便利性。
l
通信系数设定后，正式使用不需操作，只要Power ON即可。
3.
通信转换器应用(2)：PLC one port to Multi-port Gateway
监控系统 人机系统 Modbus电流表
PLC
PLC Protocol
Multi-Gateway
主要功能：
l
PLC的Serial通信模块只能接一个监控系统，接第二个监控系统必须再另一片通信模块，又要接外部Modbus设备时，必须专属的Modbus模块，如此整体系统价位增加。可用Multi-Gateway设备将一个通信埠以time sharing方式分成三个埠使用。
l
对每个通信埠都可单独设定其通信系数，及所要通信的PLC Protocol或Modbus Protocol。
l
通信数据处理，采取完全transparent mode保证转换数据的完整性。
l
通信系数设定后，正式使用不需操作，只要Power ON即可。
4. 通信转换器应用(3)：特殊控制器联机与PLC交换数据
A厂PLC B厂PLC
Multi-Gateway
特殊控制器
主要功能：
l
特殊控制器使用特有的通信规约，一般PLC都无此通信模块，使用Multi-Gateway设计通信规约转换系统。
l
主动方式对特殊控制器做数据读出，然后写入PLC。或读取PLC所要输出的数据转写入特殊控制器上。
l
另外再提供标准Modbus Protocol作为另一种数据交换的标准。
二、
泓格I-7188系列产品的特点：
1
具有多个Serial Port的通信功能，如此可控制较多数的外围设备。一般PLC都只提供BASIC模块，而且程序设计上比较受限制。
2
具有网络Ethernet的通信功能：此为PC架构设备，较先进的网络系统可以很快结合使用，例如：TCP/IP、UDP等功能。一般PLC于原有架构下要延伸此方面技术，则有较多的困难。
3
有float计算能力，可做许多复杂计算。PLC方面绝大部分都无此功能，对于DI/O使用one bit方式，AI/O使用 16 bit word方式，只能整数运算。所以当要做复杂公式计算或者趋势预测推定，PC Base Controller就是最佳的选择。
4
有数据储存功能：当应用方面趋于复杂化时，基本的I/O信号已经无法满足系统设计的要求，必须有数据储存的功能，例如：配方数据，生产在线的半成品规格等等。
5
单独系统运作，随插随用方式：PC Based操作系统较为单纯，应用系统都针对特定功能而设计，讲求的是初期设定完成后，即可随插随用，当现场断电再复电后，系统马上恢复正常运作。与一般PC的使用理念有所不同，设计理念上必须有所区隔。
三、
PC Based Controller应用系统设计要点：
I-7188为MiniOS7与DOS类似的操作系统。所以要熟悉PC系统的设计人员。又因为要设计自控系统，所以必须具备此方面知识的人员，使得开发应用系统难度大于一般的信息系统。兹将开发系统时，我所体会到的要点，就技术面、应用面等说明如下：
1
操作系统深入认识的必要性：设计自控应用系统，一般都需要使用到操作系统较低阶的功能，有时候也需要直接驱动各种硬件，对于硬设备的掌握度必须远大于一般数据处理的程序。