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SoftPLC技術(shù)及其在過程控制中的應(yīng)用

 BlackBluePLC 2014-08-11

一、 前言

    SoftPLC技術(shù)被稱為用于PLC的軟邏輯控制技術(shù)。SoftPLC系統(tǒng)采用純軟件的方式使得兼容PC的硬件能夠完成實(shí)際PLC的邏輯控制工作。通常這意味著PC在運(yùn)行的時(shí)候其自身已經(jīng)成為一個(gè)專用的控制器,進(jìn)而失往了大多數(shù)用戶界面的功能。然而,有些SoftPLC使用一塊帶微處理器的功能模塊置于PC總線之上的方式來完成PLC的邏輯控制功能,同時(shí)與宿主PC共享內(nèi)存中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。此外,當(dāng)系統(tǒng)正在運(yùn)行操縱員界面(OI)等程序時(shí),其他一些SoftPLC利用一個(gè)實(shí)時(shí)環(huán)境使得宿主PC能夠有部分時(shí)間往處理相應(yīng)的控制邏輯。

   為了更好地描述和體現(xiàn)SoftPLC技術(shù)的特點(diǎn),本文將結(jié)合美國ICONICS公司開發(fā)研制的軟邏輯控制組態(tài)軟件ControlWorX 32加以介紹,以供同仁參考。
     二、 ControlWorX 32組態(tài)軟件

    ControlWorX 32是美國ICONICS公司開放研制的GENESIS 32系列產(chǎn)業(yè)控制組態(tài)軟件之一,GENESIS 32產(chǎn)業(yè)控制組態(tài)軟件還包括GraphWorX 32(用于圖形化人機(jī)界面開發(fā)的組態(tài)軟件)、TrendWorX 32(用于實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)記錄治理的組態(tài)軟件)、AlarmWorX 32(用于報(bào)警和事件記錄治理的組態(tài)軟件),以及 OPC ToolWorX(專用于OPC設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)的工具軟件包)等。
    ControlWorX 32是一個(gè)完全基于IEC 1131-3標(biāo)準(zhǔn)的開放性控制系統(tǒng)應(yīng)用程序組態(tài)軟件,同時(shí)也是Windows NT平臺(tái)下的基于OPC技術(shù)規(guī)范連接的開放性控制系統(tǒng)容器。兼容于現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn),能夠非常方便地滿足建立、測試、調(diào)試PLC軟邏輯控制程序和生產(chǎn)過程控制應(yīng)用,為基于堅(jiān)固Windows NT的實(shí)時(shí)過程控制應(yīng)用提供了廣泛的連接特性。
    ControlWorX 32圖形化控制組態(tài)工具提供了全套符合IEC 1131-3標(biāo)準(zhǔn)的程序設(shè)計(jì)語言。所要求設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)應(yīng)用程序可以采用五種IEC 1131-3標(biāo)準(zhǔn)程序設(shè)計(jì)語言的一種,或者任何幾種語言的混合體。ControlWorX 32提供了先進(jìn)的IEC工程治理方式和開發(fā)工具包,也提供了一種堅(jiān)固的運(yùn)行程序內(nèi)核和一套完善的調(diào)試功能,有利于對(duì)控制應(yīng)用程序進(jìn)行離線測試。
    ControlWorX 32采用了一個(gè)高性能多任務(wù)軟邏輯和過程控制引擎,而且運(yùn)行于Windows NT平臺(tái)之上,為過程控制應(yīng)用程序提供了毫秒級(jí)的執(zhí)行時(shí)間間隔。依靠OPC自動(dòng)化技術(shù)規(guī)范,很輕易集成到任何基于OPC連接的HMI/SCADA系統(tǒng)中往。另外,只要采用開放性通訊技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),如Interbus-S、CAN、Profibus、DeviceNet、FF、HART等現(xiàn)場總線技術(shù),也可以非常輕易連接到各種現(xiàn)場總線設(shè)備和控制裝置中往。如圖1所示,該圖展現(xiàn)了ControlWorX 32的組成結(jié)構(gòu)。

     三、 IEC 1131標(biāo)準(zhǔn)

圖1 ControlWorX 32組成結(jié)構(gòu)示意圖



     十幾年前,我們就已經(jīng)聽到可編程控制器(PLC)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化題目的爭論?,F(xiàn)在爭論的焦點(diǎn)則傾向于通過開發(fā)和出版標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品,以便能夠在各個(gè)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)得到交叉應(yīng)用,正如IEC 1131標(biāo)準(zhǔn)(即眾所周知的IEC 61131標(biāo)準(zhǔn))的出現(xiàn)。當(dāng)前,很多PLC和控制系統(tǒng)制造商均將其產(chǎn)品向標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。并且,相當(dāng)多的產(chǎn)業(yè)用戶也仍然面臨著是否采用符合IEC 1131標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)業(yè)控制產(chǎn)品的選擇。
    在1979年,國際電工委員會(huì)(IEC)內(nèi)部的一個(gè)工作組已經(jīng)完成了人們期待已久的可編程控制器(PLC)標(biāo)準(zhǔn)的制定,主要包括硬件設(shè)計(jì)、安裝、測試、文檔回類、程序設(shè)計(jì)和通訊。

     工作組的目的是為可編程控制器(PLC)的程序設(shè)計(jì)建立一套一致的編程方式,鼓勵(lì)人們采用快速的軟件開發(fā)方式。這種努力的結(jié)果使得開發(fā)商、終極用戶和生產(chǎn)制造者有一個(gè)可以共同依靠的標(biāo)準(zhǔn),也就是IEC 1131標(biāo)準(zhǔn)。
IEC 1131標(biāo)準(zhǔn)為現(xiàn)有的現(xiàn)場自動(dòng)化控制系統(tǒng)制定了標(biāo)準(zhǔn)化的多程序設(shè)計(jì)語言,固定的指令集和不同的編程概念。常規(guī)PLC在應(yīng)用過程中的最大障礙在于不同的PLC工作平臺(tái)與不同的PLC生產(chǎn)制造商之間存在著互相兼容性題目,其結(jié)果將會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)用戶在硬件和軟件上造成極大的投資浪費(fèi)。

     IEC 1131標(biāo)準(zhǔn)為所有的PLC程序開發(fā)定義了標(biāo)準(zhǔn)化的程序設(shè)計(jì)語言,規(guī)范了PLC與程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)之間的接口,不同的工程項(xiàng)目具有相同的程序設(shè)計(jì)方法和指令集,相同的操縱和數(shù)據(jù)處理,以及程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。采用IEC 1131標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行PLC和程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)開發(fā)的最大優(yōu)點(diǎn)在于所有的操縱平臺(tái)使用同樣的編程概念,大大降低了自動(dòng)化控制系統(tǒng)的用度投進(jìn)和開發(fā)時(shí)間周期。
    IEC 1131標(biāo)準(zhǔn)主要包含以下五個(gè)方面的內(nèi)容:
    第一部分:所描述的為一般信息,主要針對(duì)可編程控制器(PLC)及其相關(guān)聯(lián)的外圍設(shè)備的應(yīng)用和選擇提供一般性的描述,包括對(duì)標(biāo)準(zhǔn)條款的定義,相關(guān)特征的識(shí)別等,即IEC 1131-1標(biāo)準(zhǔn)。

    第二部分:設(shè)備與測試需求,主要針對(duì)可編程控制器(PLC)及其相關(guān)聯(lián)的外圍設(shè)備提供設(shè)備和測試需求,包括對(duì)功能特征、服務(wù)條件、特征解釋、一般性安全信息以及可應(yīng)用測試的最小要求等,即IEC 1131-2標(biāo)準(zhǔn)。
    第三部分:可編程控制器(PLC)程序設(shè)計(jì)語言,主要針對(duì)可編程控制器(PLC)指定一套同一的程序設(shè)計(jì)語言的語法和語義,即IEC 1131-3標(biāo)準(zhǔn)。
    第四部分:用戶在線指導(dǎo),為可編程控制器(PLC)產(chǎn)業(yè)用戶在開發(fā)一個(gè)自動(dòng)化工程項(xiàng)目時(shí)提供更好的開發(fā)建議和幫助,對(duì)系統(tǒng)分析從單元選擇到整體維護(hù)提供非常有益的注釋,即IEC 1131-4標(biāo)準(zhǔn)。

     第五部分:通訊,主要包含來自于不同生產(chǎn)制造商的可編程控制器(PLC)之間的通訊,同樣也包括其他使用制造業(yè)信息技術(shù)規(guī)范(MMS)的非可編程控制器(PLC)設(shè)備與可編程控制器(PLC)之間的通訊,即 IEC 1131-5標(biāo)準(zhǔn)。

     IEC 1131標(biāo)準(zhǔn)的前兩部分內(nèi)容在于規(guī)定了相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范,第三部分主要確定了標(biāo)準(zhǔn)化的五種程序設(shè)計(jì)語言。
IEC 1131-3標(biāo)準(zhǔn)還增加了如下內(nèi)容的修改:
.變量的聲明類似于其他高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言中的變量聲明;
.數(shù)據(jù)類型的聲明成為可能;
.可以進(jìn)一步區(qū)分全局?jǐn)?shù)據(jù)變量和局部數(shù)據(jù)變量;
.程序設(shè)計(jì)全部采用助記符形式進(jìn)行開發(fā)。

     四、 ControlWorX 32組態(tài)軟件技術(shù)特點(diǎn)
ControlWorX 32組態(tài)軟件包含開發(fā)和運(yùn)行兩部分。系統(tǒng)開發(fā)部分可以運(yùn)行于Windows 95/98或者Windows NT平臺(tái)之上;而運(yùn)行環(huán)境只能置于Windows NT平臺(tái)之上。如圖2所示的開發(fā)環(huán)境人機(jī)界面。

     與大多數(shù)基于IEC 1131-3標(biāo)準(zhǔn)的SoftPLC(軟邏輯控制)技術(shù)組態(tài)軟件一樣,ControlWorX 32同樣具有如下特點(diǎn):

     1. 廣泛的OPC連接特性
    依靠通用的OPC連接產(chǎn)業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),OPC客戶應(yīng)用程序可以連接到任何OPC服務(wù)器應(yīng)用程序上,連接到DCS系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)、I/O系統(tǒng),以及標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等。OPC服務(wù)器驅(qū)動(dòng)程序可以來自于ICONICS公司,或者是其他第三方驅(qū)動(dòng)程序軟件生產(chǎn)開發(fā)商提供的。所提供的OPC服務(wù)器設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序可以連接到Interbus-S、CAN、Profibus、DeviceNet、FF、HART等現(xiàn)場總線設(shè)備上。

     2. 支持五種IEC 1131-3標(biāo)準(zhǔn)程序設(shè)計(jì)語言

.SFC-順序功能圖表;
.LD –梯形邏輯圖表;
.ST –結(jié)構(gòu)化文本語言;
.IL –指令表;
.FBD-功能模塊圖表;

     3. 豐富的指令集
.IEC 1131-3標(biāo)準(zhǔn)程序設(shè)計(jì)語言的所有指令;
.數(shù)字與算法函數(shù);
.位移動(dòng)操縱函數(shù);
.數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換函數(shù);
.PID控制算法功能模塊、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等;

     4. 實(shí)時(shí)多任務(wù)運(yùn)行
.周期性任務(wù)(固定時(shí)間間隔);
         圖2 ControlWorX 32組態(tài)環(huán)境人機(jī)界面



.事件任務(wù)(中斷);
.缺省任務(wù)(周期性循環(huán));

     5. 支持的數(shù)據(jù)類型
.任何位操縱類型:BOOL(1)、BYTE(8)、WORD(16)、DWORD(32);
.任何數(shù)字操縱類型:SINT(8)、INT(16)、DINT(32)、REAL(32);

     6. 相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)
.速度:0.5ms/1000位操縱(NT環(huán)境);
.程序存儲(chǔ)容量:可設(shè)置到大約30000行IL(指令表);
.I/O數(shù)目:可組態(tài)成64KB輸進(jìn)和64KB輸出;
.內(nèi)存總量:64KB可設(shè)置;
.數(shù)據(jù)模塊總線:可設(shè)置;
.定時(shí)器和計(jì)數(shù)器總線:無窮,或者只限于內(nèi)存容量;
.PLC任務(wù)總數(shù):32 PLC任務(wù);

     7. 附加特性
.模塊化程序治理機(jī)制;
.當(dāng)軟邏輯控制任務(wù)執(zhí)行時(shí),在線修改程序;
.全統(tǒng)計(jì)診斷功能;
.基于OPC連接技術(shù)規(guī)范的全球性通用I/O接口,便于控制組態(tài);
.全文檔和硬件實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)工具包;


     五、ControlWorX 32組態(tài)軟件的程序設(shè)計(jì)語言

    ControlWorX 32組態(tài)軟件所依靠的IEC 1131-3標(biāo)準(zhǔn)為可編程控制器(PLC)定義了五種程序設(shè)計(jì)語言。即兩種文本化程序設(shè)計(jì)語言(IL:指令列表與ST:結(jié)構(gòu)化文本)和兩種圖形化程序設(shè)計(jì)語言(FBD:功能模塊圖表與LD:梯形圖表),以及一種組織化程序設(shè)計(jì)語言(SFC:順序功能圖表)。
    IL(指令列表)由一系列在每一行提供一條操縱指令的順序指令表組成,這些順序指令大多數(shù)與微處理器的宏匯編程序設(shè)計(jì)語言的指令相兼容。這是一種可修改的程序設(shè)計(jì)方式,但對(duì)于沒有程序設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的產(chǎn)業(yè)用戶來講,這種程序設(shè)計(jì)方式已經(jīng)被證實(shí)是非常麻煩和曠日持久的。

    對(duì)于構(gòu)建復(fù)雜的應(yīng)用來講,事實(shí)上IL(指令列表)能夠?yàn)榇颂峁?qiáng)大的基本功能。然而,在一個(gè)小型臨界狀態(tài)運(yùn)行的應(yīng)用程序中,優(yōu)化代碼是極為重要的。
    圖3是一個(gè)采用IL(指令列表)編程的例子,變量RUN_TIMER被定義成TON類型。最后一行定義的采樣周期為1秒,變量run_pluse將被置位,有效輸出位將使得電機(jī)發(fā)生旋轉(zhuǎn)。

 圖3 采用IL(指令列表)編程代碼的例子



    ST(結(jié)構(gòu)化文本)是一種類似于Pascal的高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言。假如符號(hào)地址被使用,ST(結(jié)構(gòu)化文本)程序類似于句子,這種編程方式非常有利于新手的學(xué)習(xí)。對(duì)于復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算任務(wù)和控制算法ST(結(jié)構(gòu)化文本)是一種極好的程序設(shè)計(jì)語言。ST(結(jié)構(gòu)化文本)程序設(shè)計(jì)語言使用起來非常簡單,而且不同于具有冗長代碼的LD(梯形圖表)或者FBD(功能模塊圖表)。
    圖4是一個(gè)采用ST(結(jié)構(gòu)化文本)程序設(shè)計(jì)語言編寫的部分代碼的例子。變量TIMER被定義作為TON類型,采用一個(gè)1秒鐘的定時(shí)器進(jìn)行初始化。當(dāng)所定時(shí)的時(shí)間到達(dá)后,則脈沖變量將會(huì)置位。然后,脈沖變量使得變量計(jì)數(shù)器增加,因而設(shè)置輸出變量輸出1時(shí)為真。這種循環(huán)將繼續(xù)進(jìn)行下往,直到所有輸出變量被重新設(shè)置。

圖4 采用ST(結(jié)構(gòu)化文本)編程代碼的例子



    FBD(功能模塊圖表)程序設(shè)計(jì)語言答應(yīng)產(chǎn)業(yè)用戶采用圖形化功能模塊以組態(tài)的方式開發(fā)應(yīng)用程序,這些功能模塊可以從IEC標(biāo)準(zhǔn)功能模塊庫中提取。在分散型控制系統(tǒng)中,控制工程師采用FBD(功能模塊圖表)進(jìn)行控制系統(tǒng)的組態(tài)將會(huì)更加得心應(yīng)手。
    圖5是一個(gè)采用FBD(功能模塊圖表)程序設(shè)計(jì)語言編程的例子。變量Start將會(huì)啟動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行。AND功能模塊將傳送電源到第一個(gè)定時(shí)器模塊TON。經(jīng)過1000ms以后,輸出變量O1將置位,同時(shí)第二個(gè)定時(shí)器模塊將被初始化。這種循環(huán)將繼續(xù)進(jìn)行下往,直到變量StartOver被設(shè)置,因此,復(fù)位順序依靠于AND模塊。

    LD(梯形圖表)程序設(shè)計(jì)語言與人們所熟悉的PLC編程方式相同,它采用了傳統(tǒng)的繼電器和線圈。這種編程方式主要面向離散型控制系統(tǒng)的應(yīng)用。
    然而,IEC 1131-3標(biāo)準(zhǔn)的梯形圖表編輯器答應(yīng)功能模塊嵌進(jìn)到梯形圖表代碼中往,以便創(chuàng)建更加靈活的過程控制應(yīng)用。例如,ControlWorX32組態(tài)軟件已經(jīng)提供了這種嵌進(jìn)的功能,為此,越來越多的終極產(chǎn)業(yè)用戶將逐漸從傳統(tǒng)的繼電器邏輯圖表轉(zhuǎn)移到具有增強(qiáng)功能的IEC 1131-3標(biāo)準(zhǔn)的功能模塊圖表的編程方式上來。

   圖6是一個(gè)采用LD(梯形圖表)程序設(shè)計(jì)語言編程的例子。然而,在這種情況下,先前的FBD功能部件已經(jīng)被打包成一個(gè)名叫CQ的起源功能模塊(DBF)。該模塊已經(jīng)被成功集成到梯形圖表中。

   SFC(順序功能圖表)為生產(chǎn)過程提供一個(gè)圖表化的描述方法,這意味著該方法可以將一段程序分割到一個(gè)邏輯順序中往。通過直接連接,便可符合步驟的組織單元以及相互之間的轉(zhuǎn)換。

圖5 采用FBD(功能模塊圖表)編程的例子


                 圖6 采用LD(梯形圖表)編程的例子

    采用直接連接方法,在SFC(順序功能圖表)中被編程的代碼主體用于協(xié)調(diào)所連接的步驟和轉(zhuǎn)移關(guān)系。

   一個(gè)或者多個(gè)操縱模塊能夠與一個(gè)步驟相關(guān)聯(lián)。當(dāng)一個(gè)步驟處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí),與該步驟相關(guān)聯(lián)的操縱將會(huì)被執(zhí)行,而且依靠于所限定的操縱。這種操縱可以成為一個(gè)布爾變量,同時(shí),有可能對(duì)代碼進(jìn)行重新編輯,以便能夠在一個(gè)具有具體名稱的代碼主體工作表中得到執(zhí)行。在這種情況下,具有代碼主體工作表的文件名可以作為所操縱的名稱來使用。

 圖7 采用SFC(順序功能圖表)編程的例子



    在SFC(順序功能圖表)中,一個(gè)從一個(gè)步驟到另一個(gè)步驟的生產(chǎn)過程終真?zhèn)€轉(zhuǎn)移條件能夠得到描述。假如一個(gè)轉(zhuǎn)移條件成為真(TRUE),而且一旦再次或者后續(xù)步驟成為活動(dòng)狀態(tài)時(shí),前面的步驟可以得到執(zhí)行。在FBD(功能模塊圖表)或者LD(梯形圖表)中,這種轉(zhuǎn)移條件不是一個(gè)布爾變量就是一個(gè)直接連接的布爾表達(dá)式。

   在SFC(順序功能圖表)編程中首先被連接的是一個(gè)叫做SFC(順序功能圖表)網(wǎng)絡(luò)。一個(gè)SFC(順序功能圖表)網(wǎng)絡(luò)必須總是有一個(gè)初始化步驟,并且當(dāng)程序組織單元(POU)啟動(dòng)后第一個(gè)步驟能夠首先被執(zhí)行。平行或者具有分支結(jié)構(gòu)的功能模塊可以插進(jìn)到SFC(順序功能圖表)網(wǎng)絡(luò)中往。在SFC(順序功能圖表)代碼主體中,可以使用星號(hào)和括號(hào)將相應(yīng)的注釋語句插進(jìn)其中。圖7是一個(gè)采用SFC(順序功能圖表)編程的例子。


   六、在生產(chǎn)過程控制中的應(yīng)用

    如圖8為一個(gè)簡單的單回路閉環(huán)控制示意圖。利用這個(gè)例子,在ControlWorX 32組態(tài)軟件中我們將學(xué)習(xí)怎樣編寫功能模塊,以及其他一些程序設(shè)計(jì)語言設(shè)計(jì)工程項(xiàng)目的方法和知識(shí)。我們將為過程控制治理建立一系列的功能模塊。設(shè)定值與過程丈量值之間的偏差經(jīng)過PID控制算法運(yùn)算后,其輸出值直接作用于過程控制變量。

 圖8 單回路閉環(huán)控制框圖



   1. 啟動(dòng)工程項(xiàng)目

   首先你必須建立一個(gè)新的工程項(xiàng)目。為此,從主菜單的“文件”菜單下選擇“新建工程項(xiàng)目”命令,則工程項(xiàng)目模板框?qū)?huì)出現(xiàn)。選擇“ProConOS/沒有硬件”,并按“確定”按鈕確認(rèn)。

   然后,一個(gè)沒有命名的工程項(xiàng)目將會(huì)出現(xiàn)在你的眼前?,F(xiàn)在為你所創(chuàng)建的工程項(xiàng)目確定一個(gè)標(biāo)題是非常重要的。以PIDXMPL作為標(biāo)題,從主菜單的“文件”菜單下選擇“另存工程項(xiàng)目為”命令即可。點(diǎn)擊“保存”按鈕后,系統(tǒng)將會(huì)返回到你確當(dāng)前工程項(xiàng)目樹下。

   (1) 建立數(shù)據(jù)類型
    在你所建立的工程項(xiàng)目文件夾中尋找并選擇“數(shù)據(jù)類型”項(xiàng)目,為所選定的數(shù)據(jù)類型輸進(jìn)一個(gè)變量名稱 PIDTypes,并點(diǎn)擊“確定”按鈕確認(rèn)?,F(xiàn)在,在你的工程項(xiàng)目文件夾中的“數(shù)據(jù)類型”項(xiàng)目下將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)PIDTypes字段。雙擊PIDTypes字段并輸進(jìn)如圖9所示的內(nèi)容。

圖9 定義數(shù)據(jù)類型示意圖




   退出如圖9所示的窗口,并保存工作表。為了以后能夠使用該數(shù)據(jù)類型,現(xiàn)在你必須編譯這個(gè)工作表。從主菜單的“制作”菜單下選擇“編譯工作表”命令即可,系統(tǒng)將為你編譯你的數(shù)據(jù)類型。

   (2) 組建功能模塊

   為了制作你的功能模塊,在你當(dāng)前的工程項(xiàng)目文件夾中雙擊“邏輯POUs”項(xiàng)目。選定相應(yīng)類型的功能模塊,這里選擇ST(結(jié)構(gòu)化文本)程序設(shè)計(jì)語言,并輸進(jìn)標(biāo)題名稱LAG。單擊“確定”按鈕后,你將看到,在你的工程項(xiàng)目文件夾中會(huì)出現(xiàn)三個(gè)新的項(xiàng)目:LAGT*、LAGV* 和LAG*。雙擊LAGV*項(xiàng)目,在所出現(xiàn)的窗口內(nèi)輸進(jìn)如圖10所示的特殊字段,包括名稱,數(shù)據(jù)類型,使用方法和初始值等。

圖10 數(shù)據(jù)類型變量表



    在你為每個(gè)變量輸進(jìn)了相應(yīng)的數(shù)據(jù)后,千萬別忘記點(diǎn)擊“刷新”按鈕。當(dāng)你完成所有變量數(shù)據(jù)的輸進(jìn)后,封閉當(dāng)前窗口并返回到你的工程項(xiàng)目樹。
    雙擊LAG*項(xiàng)目,以便為你的功能模塊輸進(jìn)內(nèi)容。這一操縱將激活一個(gè)活動(dòng)窗口。在當(dāng)前的活動(dòng)窗口中輸進(jìn)你的程序,如圖11所示。

 圖11 LAG*項(xiàng)目編程程序




   (3) 建立控制程序
    為了建立一個(gè)控制程序,首先從當(dāng)前工程項(xiàng)目樹中,選擇“邏輯POUs”項(xiàng)目,然后按回車鍵,或者點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵選擇插進(jìn)方式,系統(tǒng)將會(huì)為你提供組建新的功能模塊。輸進(jìn)下列信息,單擊“確定”按鈕并返回到當(dāng)前工作的工程項(xiàng)目樹。
  .程序:PIDLoop 
  .程序類型:FBD 
  .PLC類型:IPC_28 
  .處理器類型:IPC_64K 
    你可以看到,在當(dāng)前的工程項(xiàng)目文件夾中將會(huì)出現(xiàn)三個(gè)新的項(xiàng)目:PIDLoopT*、PIDLoopV*和PIDLoop*。
    雙擊PIDLoopV*項(xiàng)目,并輸進(jìn)如圖12所示的變量類型,包括變量名稱,數(shù)據(jù)類型,初始值和CSV標(biāo)識(shí)(×或者非×)。
    在你為每個(gè)變量輸進(jìn)了相應(yīng)的數(shù)據(jù)后,千萬別忘記點(diǎn)擊“刷新”按鈕。一旦你完成所有變量數(shù)據(jù)的輸進(jìn)后,封閉當(dāng)前窗口并返回到你的工程項(xiàng)目樹。

圖12 PID控制算法的數(shù)據(jù)變量類型表



    為了輸進(jìn)程序的內(nèi)容,從當(dāng)前工程項(xiàng)目樹中選擇并雙擊PIDLoop*項(xiàng)目,將激活一個(gè)活動(dòng)的窗口。在當(dāng)前活動(dòng)的窗口中點(diǎn)擊所建立的功能模塊圖標(biāo),則如圖13所示的功能/功能模塊對(duì)話框?qū)?huì)出現(xiàn)。
    在功能/功能模塊對(duì)話框中具體列出了功能模塊的技術(shù)參數(shù),包括所屬組別、功能模塊名稱、功能模塊類型、局部變量工作表、實(shí)例、模塊外型尺寸、顯示類型、顯示數(shù)據(jù)類型以及形式參數(shù)等。
在如圖13所示的功能/功能模塊對(duì)話框中,選擇一個(gè)名為PID的功能模塊并按“確定”按鈕,將自動(dòng)出現(xiàn)如圖14所示的自動(dòng)功能模塊(FB)聲明對(duì)話框。
在該對(duì)話框中,為PIDLoop功能模塊的POUs提供了一些必須的變量參數(shù),包括功能模塊的使用方法、FB實(shí)例、AT類型、FB類型、以及PDO和CSV選項(xiàng)等參數(shù)。

 圖13 功能/功能模塊對(duì)話框

圖14 自動(dòng)功能模塊(FB)聲明對(duì)話框


   在當(dāng)前活動(dòng)工作表中,采用同樣的方法再分別建揚(yáng)名為NEG、LIMIT_REAL、INTEGRAL和LAG的四個(gè)功能模塊。

   從工具欄中選擇連接器圖符,將PID功能模塊的XOUT端連接到NEG功能模塊的輸進(jìn)端;將NEG功能模塊的輸出端連接到LIMIT_REAL功能模塊的IN端;
將INTEGRAL功能模塊的XOUT端連接到LAG功能模塊的InValue端;將LIMIT_REAL功能模塊的輸出端連接到INTEGRAL功能模塊的XIN端。這種連接將確定信號(hào)的活動(dòng)方向和功能模塊之間的關(guān)系,如圖15所示。

圖15 單回路PID控制組態(tài)連接圖



    為了增加變量圖表,單擊變量圖符,在出現(xiàn)的對(duì)話框中輸進(jìn)變量名稱確定后,在功能模塊上將會(huì)顯示所定義的變量名稱。

   當(dāng)你完成最后一步LAG功能模塊OutValue端到PID功能模塊PV真?zhèn)€連接后,退出該窗口。

   接下來,在你的工程項(xiàng)目樹中找到并選擇“任務(wù)”項(xiàng)目,按回車鍵或者點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵選擇插進(jìn)方式,選擇名為PID的任務(wù),并單擊“確定”按鈕,將出現(xiàn)如圖16所示的任務(wù)設(shè)置對(duì)話框。在該對(duì)話框中為執(zhí)行的任務(wù)確定了采樣周期,優(yōu)先級(jí),看門狗定時(shí)器時(shí)間間隔,堆棧模式等參數(shù)。

圖16 任務(wù)設(shè)置對(duì)話框



   使用如圖16所示的缺省設(shè)置,并按“確定”退出。從工程項(xiàng)目治理器中選擇默認(rèn)任務(wù)并刪除該任務(wù),另外選擇PID任務(wù)并按回車。在類型下面選擇程序,在程序?qū)嵗旅孢x擇PID回路,并選擇“確定”按鈕確認(rèn)。從工程項(xiàng)目樹中選擇R_IPC項(xiàng)目,單擊鼠標(biāo)右鍵,再選擇設(shè)置命令,將會(huì)打開如圖17所示的資源設(shè)置對(duì)話框,以便對(duì)相應(yīng)的工作環(huán)境進(jìn)行設(shè)置。
    在該對(duì)話框中,一定要確保在CSV選項(xiàng)的“制作變量”子項(xiàng)被選擇。如圖17所示的重點(diǎn)提示項(xiàng)。
2. 構(gòu)造工程項(xiàng)目

圖17 資源設(shè)置對(duì)話框



    為了編譯所創(chuàng)建的工程項(xiàng)目,從主菜單上選擇“制作”菜單下的“構(gòu)造工程項(xiàng)目”命令。系統(tǒng)將為你編譯該工程項(xiàng)目,同時(shí)也會(huì)報(bào)告編譯過程中所出現(xiàn)的任何錯(cuò)誤。由于這個(gè)程序的運(yùn)行是循環(huán)的,因而將始終會(huì)看到清楚的錯(cuò)誤報(bào)告反饋。
   
    在工程項(xiàng)目樹中雙擊“控件”項(xiàng)目,將出現(xiàn)如圖18所示的資源控件對(duì)話框。

圖18 資源控件對(duì)話框


    在如圖18所示的資源控件對(duì)話框中,假如狀態(tài)(State)顯示運(yùn)行(Run),單擊停止(Stop)按鈕將改變運(yùn)行狀態(tài)為停止(Stop),然后單擊下載(Download)按鈕。當(dāng)資源控件對(duì)話框再次出現(xiàn)時(shí),單擊Cold按鈕,則狀態(tài)顯示將重新返回到運(yùn)行(Run)狀態(tài)。最后封閉資源控件對(duì)話框

   假如狀態(tài)行顯示的狀態(tài)為超時(shí)(TimeOut),則意味著ControlWorX 32運(yùn)行模件沒有執(zhí)行。在這種情況下,從啟動(dòng)菜單上重新啟動(dòng)ControlWorX 32運(yùn)行模件。

   3. 觀察并修改工程項(xiàng)目
    在當(dāng)前工程項(xiàng)目樹上雙擊實(shí)例項(xiàng)目,將會(huì)顯示正處于運(yùn)行狀態(tài)下的執(zhí)行程序,并答應(yīng)用戶觀察所有變量的狀態(tài)。用戶可以在變量上通過雙擊來改變變量的值,同時(shí),也答應(yīng)用戶改變文本框中的內(nèi)容,當(dāng)需要改變時(shí)單擊“覆蓋”按鈕即可。

   從當(dāng)前窗口中的啟動(dòng)菜單選擇并啟動(dòng)OCI數(shù)據(jù)交換服務(wù)器和OCI OPC&CALL-R服務(wù)器。從主菜單上選擇“文件”菜單下的“新建工作空間”命令,然后再從“編輯”菜單下選擇“插進(jìn)工程項(xiàng)目”命令。從對(duì)話框中插進(jìn)PIDXMPL工程項(xiàng)目,并單擊“確定”按鈕確認(rèn)。同時(shí)保存當(dāng)前的工作空間是非常重要的。從主菜單上選擇“文件”菜單下的“另存工作空間為”命令,單擊“保存”按鈕將當(dāng)前工作空間保存為PIDLoop.oci。從工程項(xiàng)目文件夾中選擇控件項(xiàng)目,然后啟動(dòng)運(yùn)行。

   從啟動(dòng)菜單上啟動(dòng)另一個(gè)圖形化組態(tài)軟件GraphWorX 32。一旦GraphWorX 32啟動(dòng)后,選擇過程控制測點(diǎn)圖符,單擊“標(biāo)識(shí)符”按鈕,雙擊“我的計(jì)算機(jī)”選項(xiàng),然后雙擊OCR.ICONICS.OCIOPC服務(wù)器即可。
    只要你完成了測點(diǎn)類型的選擇后,從主菜單上選擇“運(yùn)行”命令即可在當(dāng)前窗口中觀察到相應(yīng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。


   七、結(jié)束語

    由此我們可以看到,由于SoftPLC技術(shù)充分結(jié)合了產(chǎn)業(yè)PC與可編程序控制器(PLC)之間各自的優(yōu)點(diǎn),同時(shí),也是當(dāng)前產(chǎn)業(yè)控制計(jì)算機(jī)軟件發(fā)展的主流之一,必將在以后產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化過程控制領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。符合SoftPLC技術(shù)規(guī)范的其他工控軟件還包括Wonderware公司的InControl組態(tài)軟件、Siemens公司的STEP7組態(tài)軟件、以及PcSoft公司的WizPLC組態(tài)軟件等。這些工控組態(tài)軟件的推出,為產(chǎn)業(yè)用戶在自動(dòng)化過程控制系統(tǒng)應(yīng)用程序的研究開發(fā)領(lǐng)域提供了更加廣泛的選擇余地。

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