1 概述 　　在當今控制系統中，PLC是發展最快、應用范圍最大的控制系統，但在其問世初期，除了在開關量I/O卡件上有ON/OFF信號燈可以看到開關量I/O的輸入輸出狀態外，沒有其它可以在操作員與PLC設備進行人機交流的界面。而最新型的PLC，可以直接與PC機相連，在由PC 機構成的操作員站上進行人機交流。在規模較小的PLC系統里或在生產現場，也可采用另外一些尺寸較小的可編程終端，如西門子公司的TD200、歐姆龍公司的NT620、Digital公司的GP等型號的操作面板上進行人機交流。以色列Unitronics Industrial Automation Systems是一家從事可編程控制器（PLC）科研設計、生產制造、市場銷售的公司，Unitronics公司成立于1989年，近年來，該公司率先制造了一種擁有一體化HMI(Human Machine Interface,人機操作界面)的PLC，因此我們可以看到PLC中一類新產品的產生：OPLC (Operator panel and Programmable Logic Controller)。所謂一體化就是指這類PLC將控制器、I/O組件、操作面板合而為一，這種PLC+HMI獨特的觀念節省了配線、降低了價格、減少了尺寸，因而給用戶帶來了極大的方便。 2 M90/M91微型OPLC的特點 　　一體化結構，主機為帶可操作顯示面板的微型PLC，主機本身可帶的I/O點數從14點到24點； 　　加I/O擴展模塊后，可連接最多8個I/O模塊，可擴展最多64個I/O點； 　　多達63臺M90/M91可通過總線連接成一個網絡； 　　部分型號可接受1～2個模擬量輸入信號，1個模擬量輸出信號，可實現PID回路控制； 　　在PC機上進行梯級圖編程、操作顯示面板編程； 　　帶RS232串行端口，支持GSM功能； 　　可接受高速脈沖開關量輸入，可帶高速脈沖開關量輸出。 3 M90/M91微型OPLC功能的詳細介紹 3.1 一體化結構 圖1所示為M90/M91微型OPLC的外觀圖 　　由圖1可見，M90/M91微型OPLC的外形類似一臺小尺寸的數字顯示儀，其尺寸為96*96*64mm3，在這個可以放在掌心的袖珍形設備內集成了14～24個I/O點的微型PLC和一個帶鍵盤的操作顯示面板，因而被稱為All-in-One(集成一體化)。M90/M91微型OPLC系列共有13個產品，其I/O點數和性能稍有差別，如有的產品不帶模擬量輸入，有的產品不帶模擬量輸出，有的產品不帶CANbus總線等等。 　　M90/M91微型OPLC可以安裝在儀表盤上，也可以安裝在DIN導軌上。 　　在操作顯示面板上我們可以看到有一個LCD液晶顯示器，它是一個可以最多顯示16個字符（帶背光）的文本顯示器。在操作顯示面板下面有15個密封隔膜按鍵，通過鍵盤可對M90/M91進行信息通信并修改現有數據。 在操作顯示面板上可以完成以下功能： 　顯示實時信息； 　通過操作顯示面板的按鍵可輸入數據； 　顯示時間、日期、開關量輸入狀態（on、off）、關量輸出狀態（on、off）、模擬量輸入量程和當前值、模擬量輸出量程和當前值、計數器值、內部繼電器狀態（on、off）、寄存器當前值、計時器參數（預置值、當前值、狀態）； 　顯示80個用戶自定義顯示界面； 　通過信息模式功能查看I/O狀態、參數值和系統數據。 3.2 系統擴展 　　M90/M91微型OPLC系列中除一個產品外，其余均可通過I/O擴展模塊適配器EX-A1帶最多8個I/O擴展模塊或最多64點I/O（見圖2），I/O擴展模塊的型號見表1。 　　圖2中，左方為M90/M91微型OPLC，由它連出的第一個模塊為I/O擴展模塊適配器EX-A1，后面連接的為I/O擴展模塊。 3.3 網絡 　　通過Unitronics‘CANbus協議，最多63臺M90/M91微型OPLC（以及該公司Vision OPLC產品）可構成一個高速網絡（見圖3），并且可以在網絡中進行有效的內部數據交換，成為一個SCADA數據采集系統，可以集中管理數據，而此時的M90/M91微型OPLC成為一個遠程智能采集終端，圖中右方的設備是該公司Vision OPLC產品。 3.4 模擬量功能 　　為適應生產過程不同的要求，部分主機可帶1～2點模擬量輸入、1點模擬量輸出，通過I/O擴展模塊中的每一塊IO-AI4-AO2，可分別增加4點模擬量輸入、2點模擬量輸出。模擬量輸入信號類型包括0～10V、4～20mA、0～20mA,模擬量輸出信號類型包括±10V、4～20mA、0～20mA，此外還可通過高速脈沖輸出控制步進電機實現PID控制。每臺M90/M91微型OPLC內置PID功能塊支持最多4個獨立的PID控制回路。由于沒有見到限制接入的擴展模塊類型的說明，所以M90/M91微型OPLC的模擬量輸入輸出點數應該說還是不少的，而功能也還是很強的。 3.5 程序編制 　　在Windows95、98或NT4.0環境下運行的PC機采用U90梯級圖軟件即可對M90/M91微型OPLC的應用程序及其人機界面HMI進行編程。U90梯級圖軟件提供方便快捷的編程環境，可使用觸點、線圈、定時器和功能塊（包括數學運算、邏輯運算、時鐘等）進行組態。編程結束后，可通過RS-232串行口向M90/M91微型OPLC下載程序。 　　PLC部分編程采用梯級邏輯圖，其容量為2048字（僅M90-19-BA為1024字），內部位/線圈256個，內部字/寄存器256個。 HMI編程完成以下工作： 　設計操作界面； 　創建和顯示變量； 　設計操作功能； 　給鍵盤指定功能； 　在LCD文本顯示器上生成并顯示信息，顯示信息類型可以是錯誤信息、指令、操作員請求及通過鍵盤送入的信息。 3.6 GSM功能 　　選購一套GSM組件后，即可與M90/M91微型OPLC構成遠程GSM控制網絡器件。GSM組件包括GSM傳輸站、天線、電纜、電源等部件，GSM傳輸站可以是Wavecom、TC30、M20T等型號的調制解調器。 此時的M90/M91微型OPLC具有發送和接收含有固定文本和變量數據的SMS短信息功能。一臺M90/M91微型OPLC可以向6個不同的GSM電話號碼發送信息；不同的電話號碼可以發送不同的短信息。當任何用戶定義好的事件發生時，通過GSM網絡，M90/M91微型OPLC會立即發送短信息到GSM手機或其它終端上。通過GSM網絡，GSM手機或其它終端也可以將短信息發送到M90/M91微型OPLC以監視或修改設定點或系統內的實時數據。 遠程GSM控制網絡示意圖見圖4。 　　圖4中，右上方的M90/M91微型OPLC通過RS232口與帶天線的GSM傳輸站相連，當有報警事故出現時，它向圖左下方的操作人員發出手機短信息：3#貯槽溫度161℃；操作人員接受到報警信息后，反過來向M90/M91微型OPLC發出手機短信息：3#貯槽溫度設定值改變為120℃；當某項預先設定的任務完成時，M90/M91微型OPLC項管理人員發出手機短信息：6#訂貨單產量完成。由圖4可見，這樣簡便易行的網絡通訊方式對用戶來說時非常有效的。 將OPLC與GSM或調制解調器相連接，則可實現： 　通過PC機遠程操作控制器面板； 　對OPLC程序進行遠程下載、上載或調試； 　通過PC機或筆記本電腦瀏覽實時參數值； 　在線實時發送/接收SMS短消息。 3.7 高速脈沖I/O 　　所有型號M90/M91微型OPLC均有1~3個10kHz、16位分辨率的高速脈沖輸入，它可作為旋轉編碼器之類的高速計數器/頻率測量器的輸入口，用于電機速度測量或其它用途。有4種型號的M90/M91微型OPLC可選高速脈沖輸出（1.5~5Hz），它可通過PWM(脈沖寬度調制)控制步進電機或作為PID控制回路的輸出。 4 應用 　　M90/M91微型OPLC主要用于一些小型機器設備的控制，例如用于壓縮機、水泵、皮帶輸送機、印刷機、包裝機、售貨機、冶金爐的控制，與一般控制設備相比，它帶了一個文本顯示器，操作人員可以通過它對設備進行監視和控制，而且其價格低廉（最低檔產品的網上報價為1380元，見www.konder.com網站），所以應用前景看好。據介紹，在西班牙的巴塞羅那街頭的咖啡自動販賣機都配有M90微型OPLC，當販賣機中的貯罐內沒有咖啡粉時，M90發出SMS短信息，通知供應商。供應商接到短信息后，即派工作人員到這臺販賣機添加咖啡粉。添加后，販賣機再次發出短信息，確認貯罐內已添加了咖啡粉。此外，販賣機還可發出短信息定期報告銷售業績。 　　昆明康德爾公司已采用M90/M91微型OPLC開發出KDFC環境自動監測與監控系統，并已在昆明市環保局污水遠程監控系統中投入數百套自動監測站。該遠程監控系統由控制中心和分散于昆明市區的各監控點的自動監測站組成，自動監測站采用的是帶GSM/GPRS模塊的OPLC。自動監測站將監控點的數據（包括排放污水流量值、污水處理設備運行時間等數據）以短信息方式，通過電信部門提供的短信業務定時將以上數據傳送到控制中心，錄入SQL Server數據庫，并對錄入的排放污水流量值、污水處理設備運行時間進行實時累計。在每天晚上的固定時間將當日累計數據上報數據中心。此外，控制中心監控人員可隨時察看分散于昆明市區的監控點的實時運行數據，了解各監控點的實際運行情況，如污水處理裝置是否運行，實際排放污水量的大小等數據。 　　目前該系統正投入運行，昆明市環保局已根據污水遠程監控系統所采集的數據和數據處理結果進行排污收費和監視各監控點污水處理設備運行狀況，系統運行成效顯著。類似的系統將在成都、深圳、北京等地投入運行。 　　除了排放污水流量值、污水處理設備運行時間外，該系統還可提供液位、pH、DO、BOD、COD(TOC)等參數的傳送。 　　依作者的想法，我們還可以把M90/M91微型OPLC當作一個虛擬儀表，進一步開發其功能。我們首先分析一下M90/M91微型OPLC有哪一些輸入輸出點，然后就可以想到它可能用在什么地方。例如，昆明康德爾公司開發出的KDFC環境自動監測與監控系統，其應用之一就是利用超聲波液位計檢測作為流量測量元件的明渠液<