復雜控制中面向?qū)ο蟮模校蹋镁幊谭椒?/h1>
2007-12-31 00:00:00張永平
考試周刊 2007年49期
摘 要：PLC在現(xiàn)代工業(yè)控制的應(yīng)用中已非常廣泛。但隨著控制系統(tǒng)復雜性和自動化程度的不斷提高，采用常規(guī)的面向過程的方法進行PLC編程會變得十分困難。因此，必須采用面向?qū)ο蟮木幊谭椒ǎ瑸镻LC程序組被控對象建立功能/數(shù)據(jù)模塊FB/DB，為每個控制系統(tǒng)的每個程序組分別定義和創(chuàng)建公用模塊FC。
關(guān)鍵詞：PLC編程 功能模塊 段控制 組控制
1 問題的提出
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，PLC的應(yīng)用極其普遍，在大型的集中控制系統(tǒng)中，通常會用到多個PLC，每個獨立的PLC又由相對獨立的程序組組成，每個程序組控制幾臺至幾十臺設(shè)備，各臺設(shè)備間的控制要求較多，有的被控對象自身較為復雜，這就使得PLC控制也就越趨復雜。
PLC控制的復雜性，自然也就使其軟件設(shè)計更加繁瑣。其軟件設(shè)計在滿足生產(chǎn)工藝和電氣聯(lián)鎖控制關(guān)系的基礎(chǔ)上，還應(yīng)盡可能滿足在使用上操作簡便、直觀，這包括：PLC主機自檢；自動進行設(shè)備組備妥檢查；系統(tǒng)音響試驗輸出；程序組啟動預(yù)告輸出；程序組設(shè)備的正常啟/停聯(lián)鎖、運行聯(lián)鎖、緊急停車；組設(shè)備運行狀態(tài)輸出；設(shè)備啟動過程中或系統(tǒng)正常運行后設(shè)備故障時的故障聯(lián)鎖停車、故障報警輸出；故障解除后復位且能夠從故障設(shè)備位置重新完成程序組設(shè)備順序啟動的控制等。
2 解決的思路
控制對象和對象之間關(guān)系的多樣性，體現(xiàn)在PLC程序的編寫上，就越來越龐大。這樣采用一般面向過程的方法進行PLC編程會變得十分困難，且程序的調(diào)試和修改也同樣十分困難。因此，必須采用面向?qū)ο蟮木幊谭椒ǎ郏保荨Ｖ黧w思想有兩條：
第一條：為程序組中每個獨立的被控對象或需要同時啟/停的一組被控對象建立功能/數(shù)據(jù)模塊FB/DB，被控對象在程序組中的聯(lián)鎖關(guān)系及自身控制要求都通過功能模塊FB的外部屬性和內(nèi)部屬性進行體現(xiàn)。
第二條：為每個PLC控制系統(tǒng)的每個程序組分別定義和創(chuàng)建公用模塊FC，每個公用模塊FC的入口/出口條件作為公共對象的外部屬性；把按功能劃分的設(shè)備間的故障判定、功能輸出等作為公共對象的內(nèi)部屬性。
3 程序設(shè)計的方法
對于各個PLC集中控制系統(tǒng)，首先根據(jù)工藝生產(chǎn)流程，將整個車間分成若干個工段。在每個工段內(nèi)，根據(jù)驅(qū)動設(shè)備的啟停順序和流程分支，將驅(qū)動設(shè)備分成若干個組。對于每一個組的驅(qū)動設(shè)備，在正常操作情況下，根據(jù)工藝流程，逆流程開車，順流程停車。為了減小設(shè)備啟停對電網(wǎng)的沖擊，所有設(shè)備都是按順序單臺啟動，根據(jù)設(shè)備的容量大小和啟動特性，每臺設(shè)備的啟停相對于前一臺設(shè)備都設(shè)置了相應(yīng)的延時時間。對于操作員來說，整個生產(chǎn)線的啟動，只是按設(shè)計的操作順序啟動每個組，只不過是點幾下鼠標而己，不需要每臺設(shè)備都去操作，使得操作非常簡單。
3.1 段控制
從生產(chǎn)工藝考慮，不需要其它設(shè)備的參與，能夠獨立完成一定生產(chǎn)任務(wù)的一些設(shè)備的集合被稱為一個段。一臺PLC可以單獨控制一個段，也可以幾個小段由一個PLC控制。根據(jù)段的控制要求，設(shè)計一個通用的功能塊FB220，功能塊如圖1所示，其主要功能如下：
檢測系統(tǒng)狀態(tài)：
AC220V控制電源狀態(tài)；
DC24V控制電源狀態(tài)；
PLC電池電壓狀態(tài)；
PLC冷卻風扇狀態(tài)；
系統(tǒng)緊急停車開關(guān)位置；
接收上位機的預(yù)警測試指令；
段狀態(tài)字SSTA送至上位機。
3.2 組控制
按生產(chǎn)工藝，在同一時間段內(nèi)允許同時開停的設(shè)備作為一個組，組內(nèi)設(shè)備的開停不依賴于其它設(shè)備的開停，它收集組內(nèi)各臺設(shè)備的驅(qū)動狀態(tài)，匯總后送至上位機，并接收上位機發(fā)出的各種控制指令，通過組控制字節(jié)分別送至每個驅(qū)動。組控制功能塊FB227，其控制過程如圖2所示：首先向FB227中輸入?yún)?shù)AUX1、AUX2，F(xiàn)B227接收上位機指令GCOM，并采集組內(nèi)設(shè)備的驅(qū)動狀態(tài)STAC；然后FB227將組控制字節(jié)GRUP送至每個驅(qū)動，將組狀態(tài)GSTA、組報警GALM送至上位機［２］。
3.3 驅(qū)動
驅(qū)動分為馬達驅(qū)動和電磁閥驅(qū)動，馬達驅(qū)動按控制方式分為主驅(qū)動和輔助驅(qū)動馬達。主驅(qū)動馬達是指為維持正常生產(chǎn)必須持續(xù)運行的馬達，其開停與組的開停同步，若遇有分支的情況下，通過選擇來確定。輔助驅(qū)動馬達是指在生產(chǎn)過程中不是每時每刻都需要參與的馬達，它的開停是根據(jù)生產(chǎn)的需要，是斷續(xù)運行的設(shè)備，其開停依賴于組，但又不完全由組控制。按馬達種類分有單向馬達、可逆馬達、電動執(zhí)行器、電動推桿等。根據(jù)每種驅(qū)動的控制要求編寫各自的功能塊，在主程序中可以很方便地調(diào)用，使得程序結(jié)構(gòu)簡單，易于維護。單向主驅(qū)動馬達的功能塊FB200，其驅(qū)動過程如圖3所示。
結(jié)論
采用面向?qū)ο蟮木幊谭椒ǎO(shè)置PLC段、組、馬達驅(qū)動等功能模塊，盡可能按功能要求創(chuàng)建各種功能模塊，在主程序中進行調(diào)用，使得復雜系統(tǒng)PLC的編程問題變得有跡、有序、系統(tǒng)和規(guī)范化，復雜問題簡單化了，其發(fā)展前景無限。
參考文獻：
［１］鄭晨科.現(xiàn)代可編程序控制器原理與應(yīng)用.清華大學出版社，2002.
［２］楊能長，張興毅.可編程控制器PC原理及應(yīng)用.重慶大學出版社，2006.
摘 要：PLC在現(xiàn)代工業(yè)控制的應(yīng)用中已非常廣泛。但隨著控制系統(tǒng)復雜性和自動化程度的不斷提高，采用常規(guī)的面向過程的方法進行PLC編程會變得十分困難。因此，必須采用面向?qū)ο蟮木幊谭椒ǎ瑸镻LC程序組被控對象建立功能/數(shù)據(jù)模塊FB/DB，為每個控制系統(tǒng)的每個程序組分別定義和創(chuàng)建公用模塊FC。
關(guān)鍵詞：PLC編程 功能模塊 段控制 組控制
1 問題的提出
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，PLC的應(yīng)用極其普遍，在大型的集中控制系統(tǒng)中，通常會用到多個PLC，每個獨立的PLC又由相對獨立的程序組組成，每個程序組控制幾臺至幾十臺設(shè)備，各臺設(shè)備間的控制要求較多，有的被控對象自身較為復雜，這就使得PLC控制也就越趨復雜。
PLC控制的復雜性，自然也就使其軟件設(shè)計更加繁瑣。其軟件設(shè)計在滿足生產(chǎn)工藝和電氣聯(lián)鎖控制關(guān)系的基礎(chǔ)上，還應(yīng)盡可能滿足在使用上操作簡便、直觀，這包括：PLC主機自檢；自動進行設(shè)備組備妥檢查；系統(tǒng)音響試驗輸出；程序組啟動預(yù)告輸出；程序組設(shè)備的正常啟/停聯(lián)鎖、運行聯(lián)鎖、緊急停車；組設(shè)備運行狀態(tài)輸出；設(shè)備啟動過程中或系統(tǒng)正常運行后設(shè)備故障時的故障聯(lián)鎖停車、故障報警輸出；故障解除后復位且能夠從故障設(shè)備位置重新完成程序組設(shè)備順序啟動的控制等。
2 解決的思路
控制對象和對象之間關(guān)系的多樣性，體現(xiàn)在PLC程序的編寫上，就越來越龐大。這樣采用一般面向過程的方法進行PLC編程會變得十分困難，且程序的調(diào)試和修改也同樣十分困難。因此，必須采用面向?qū)ο蟮木幊谭椒ǎ郏保荨Ｖ黧w思想有兩條：
第一條：為程序組中每個獨立的被控對象或需要同時啟/停的一組被控對象建立功能/數(shù)據(jù)模塊FB/DB，被控對象在程序組中的聯(lián)鎖關(guān)系及自身控制要求都通過功能模塊FB的外部屬性和內(nèi)部屬性進行體現(xiàn)。
第二條：為每個PLC控制系統(tǒng)的每個程序組分別定義和創(chuàng)建公用模塊FC，每個公用模塊FC的入口/出口條件作為公共對象的外部屬性；把按功能劃分的設(shè)備間的故障判定、功能輸出等作為公共對象的內(nèi)部屬性。
3 程序設(shè)計的方法
對于各個PLC集中控制系統(tǒng)，首先根據(jù)工藝生產(chǎn)流程，將整個車間分成若干個工段。在每個工段內(nèi)，根據(jù)驅(qū)動設(shè)備的啟停順序和流程分支，將驅(qū)動設(shè)備分成若干個組。對于每一個組的驅(qū)動設(shè)備，在正常操作情況下，根據(jù)工藝流程，逆流程開車，順流程停車。為了減小設(shè)備啟停對電網(wǎng)的沖擊，所有設(shè)備都是按順序單臺啟動，根據(jù)設(shè)備的容量大小和啟動特性，每臺設(shè)備的啟停相對于前一臺設(shè)備都設(shè)置了相應(yīng)的延時時間。對于操作員來說，整個生產(chǎn)線的啟動，只是按設(shè)計的操作順序啟動每個組，只不過是點幾下鼠標而己，不需要每臺設(shè)備都去操作，使得操作非常簡單。
3.1 段控制
從生產(chǎn)工藝考慮，不需要其它設(shè)備的參與，能夠獨立完成一定生產(chǎn)任務(wù)的一些設(shè)備的集合被稱為一個段。一臺PLC可以單獨控制一個段，也可以幾個小段由一個PLC控制。根據(jù)段的控制要求，設(shè)計一個通用的功能塊FB220，功能塊如圖1所示，其主要功能如下：
檢測系統(tǒng)狀態(tài)：
AC220V控制電源狀態(tài)；
DC24V控制電源狀態(tài)；
PLC電池電壓狀態(tài)；
PLC冷卻風扇狀態(tài)；
系統(tǒng)緊急停車開關(guān)位置；
接收上位機的預(yù)警測試指令；
段狀態(tài)字SSTA送至上位機。
3.2 組控制
按生產(chǎn)工藝，在同一時間段內(nèi)允許同時開停的設(shè)備作為一個組，組內(nèi)設(shè)備的開停不依賴于其它設(shè)備的開停，它收集組內(nèi)各臺設(shè)備的驅(qū)動狀態(tài)，匯總后送至上位機，并接收上位機發(fā)出的各種控制指令，通過組控制字節(jié)分別送至每個驅(qū)動。組控制功能塊FB227，其控制過程如圖2所示：首先向FB227中輸入?yún)?shù)AUX1、AUX2，F(xiàn)B227接收上位機指令GCOM，并采集組內(nèi)設(shè)備的驅(qū)動狀態(tài)STAC；然后FB227將組控制字節(jié)GRUP送至每個驅(qū)動，將組狀態(tài)GSTA、組報警GALM送至上位機［２］。
3.3 驅(qū)動
驅(qū)動分為馬達驅(qū)動和電磁閥驅(qū)動，馬達驅(qū)動按控制方式分為主驅(qū)動和輔助驅(qū)動馬達。主驅(qū)動馬達是指為維持正常生產(chǎn)必須持續(xù)運行的馬達，其開停與組的開停同步，若遇有分支的情況下，通過選擇來確定。輔助驅(qū)動馬達是指在生產(chǎn)過程中不是每時每刻都需要參與的馬達，它的開停是根據(jù)生產(chǎn)的需要，是斷續(xù)運行的設(shè)備，其開停依賴于組，但又不完全由組控制。按馬達種類分有單向馬達、可逆馬達、電動執(zhí)行器、電動推桿等。根據(jù)每種驅(qū)動的控制要求編寫各自的功能塊，在主程序中可以很方便地調(diào)用，使得程序結(jié)構(gòu)簡單，易于維護。單向主驅(qū)動馬達的功能塊FB200，其驅(qū)動過程如圖3所示。
結(jié)論
采用面向?qū)ο蟮木幊谭椒ǎO(shè)置PLC段、組、馬達驅(qū)動等功能模塊，盡可能按功能要求創(chuàng)建各種功能模塊，在主程序中進行調(diào)用，使得復雜系統(tǒng)PLC的編程問題變得有跡、有序、系統(tǒng)和規(guī)范化，復雜問題簡單化了，其發(fā)展前景無限。
參考文獻：
［１］鄭晨科.現(xiàn)代可編程序控制器原理與應(yīng)用.清華大學出版社，2002.
［２］楊能長，張興毅.可編程控制器PC原理及應(yīng)用.重慶大學出版社，2006.
