基于Logix平臺工業(yè)控制PLC智能開發(fā)系統(tǒng)

甘建水

（廈門軌道交通集團(tuán)有限公司，福建 廈門 361001）

1 引言

在工業(yè)控制系統(tǒng)內(nèi)，一個PLC控制器往往需要對幾百甚至上千個設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，每個設(shè)備又有若干個不同的監(jiān)控點。PLC編程的過程中，需要將這些設(shè)備的監(jiān)控點規(guī)劃分配到PLC程序里，這將是一件極度煩瑣而又容易出錯的工作。傳統(tǒng)的工業(yè)控制PLC系統(tǒng)開發(fā)流程是先在Excel文檔里對所有的監(jiān)控點進(jìn)行規(guī)劃分配，然后再將規(guī)劃好的設(shè)備監(jiān)控點填入到PLC 程序里[1]。

2 Logix平臺簡介

羅克韋爾自動化Logix平臺提供了單一的集成化控制構(gòu)架，能夠?qū)崿F(xiàn)離散、傳動、運(yùn)動以及過程控制。這種集成式的Logix控制構(gòu)架提供了通用的控制引擎、軟件編程環(huán)境和跨多硬件平臺的通訊支持。

3 工程定義

工程定義主要由工程本身屬性定義、用戶數(shù)據(jù)類型、模塊組態(tài)定義、用戶指令、TAG變量、PLC程序、PLC任務(wù)等組成，格式為：CONTROLLER工程名稱(ProcessorType:=“控制器類型”,Major:=程序主版本號,[其他工程屬性 :=屬性定義])，[用戶數(shù)據(jù)類型]、[模塊組態(tài)定義]、[用戶指令]、[TAG 變量]、[PLC 程序]、[PLC 任務(wù)]、[其他定義]、END_CONTROLLER，其中工程本身屬性定義包括指定工程名稱、控制器類型、程序主版本號等。

第一，用戶數(shù)據(jù)類型，格式為：DATATYPE用戶數(shù)據(jù)類型名稱，[各數(shù)據(jù)成員定義]、END_DATATYPE；其中各數(shù)據(jù)成員定義格式為：數(shù)據(jù)類型:成員名稱；數(shù)據(jù)類型可以是內(nèi)置類型（BOOL、INT、DINT、COUNTER、TIMER、CONTROL 等） 也可以是用戶定義的數(shù)據(jù)類型。

第二，模塊組態(tài)定義，格式為：MODULE模塊名稱 (Parent:=“父節(jié)點模塊名稱”,CatalogNumber:=“模塊型號”,[其他模塊屬性 := 屬性定義])；[模塊配置等定義]、END_MODULE；模塊以屬性Parent說明模塊關(guān)聯(lián)的父節(jié)點模塊。PLC控制器模塊名稱默認(rèn)為與工程一致，Parent屬性默認(rèn)為Local，本地模塊的 Parent皆為 Local。

第三，用戶指令，格式為：、ADD_ON_INSTRUCTION_DEF INITION指令名稱 ([指令創(chuàng)建信息])，PARAMETERS，[各指令參數(shù)定義]，END_PARAMETERS，LOCAL_TAGS，[各本地標(biāo)簽定義]，END_LOCAL_TAGS，ROUTINE Logic，[例程各邏輯定義 ]，END_ROUTINE，END_ADD_ON_INSTRUCTION_DEFINIT ION，其中參數(shù)定義和本地標(biāo)簽定義格式見下面TAG變量定義部分。例程每一行邏輯以“N:”開始，以“；”結(jié)束。

第四，TAG變量，格式為：變量名:數(shù)據(jù)類型(顯示樣式):=默認(rèn)值；其中數(shù)據(jù)類型可以是內(nèi)置類型或者用戶定義類型。

第五，PLC程序，格式為：PROGRAM MainProgram(MAIN:=" 主例程名稱")TAG，[各本地 TAG 變量]，END_TAG，ROUTINE 例程名稱，[例程各邏輯定義]，END_ROUTINE，END_PROGRAM，各本地TAG變量定義見TAG變量定義部分，例程每一行邏輯以“N:”開始，以“；”結(jié)束。

第六，PLC任務(wù)，格式為：TASK MainTask(Type:=任務(wù)類型)，[任務(wù)內(nèi)各程序];，END_TASK

任務(wù)類型分為三種：連續(xù)性任務(wù)、周期性任務(wù)和事件觸發(fā)任務(wù)。任務(wù)內(nèi)程序必須是PLC程序部分定義了的程序名稱。

4 編程實現(xiàn)PLC智能開發(fā)系統(tǒng)

在軌道交通BAS系統(tǒng)中，BAS系統(tǒng)的PLC除了對它們進(jìn)行實時監(jiān)控外還需要向綜合監(jiān)控系統(tǒng)上傳設(shè)備的狀態(tài)信息，同時接收綜合監(jiān)控系統(tǒng)命令并下發(fā)給設(shè)備以執(zhí)行相應(yīng)動作[2]。因此BAS系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)流程需要統(tǒng)一規(guī)范，一般分為以下幾個工作：①將設(shè)計院藍(lán)圖設(shè)計好的監(jiān)控設(shè)備點分配到指定的遠(yuǎn)程IO控制箱具體模塊點位上，形成設(shè)備監(jiān)控點表文件，此為BAS-設(shè)備IO映射過程；②分門別類規(guī)劃好各種設(shè)備在綜合監(jiān)控系統(tǒng)上的地址，形成數(shù)據(jù)點表文件，此為綜合監(jiān)控-BAS IO映射過程；③設(shè)計各種設(shè)備PLC驅(qū)動程序，程序以功能塊形式封裝，方便調(diào)用；④根據(jù)遠(yuǎn)程IO箱的模塊配置信息組態(tài)IO模塊；⑤將①和②映射好的數(shù)據(jù)分別填到設(shè)備驅(qū)動功能塊參數(shù)上，至此基本完成一個完整的BAS PLC程序。

BAS智能開發(fā)系統(tǒng)主要就是對以上的④和⑤實現(xiàn)自動化。

4.1 實現(xiàn)自動組態(tài)

系統(tǒng)自動組態(tài)的前提條件是獲取IO模塊組態(tài)信息，以下提供了一種最簡單的模塊組態(tài)信息定義格式：

其中，中括號將不同的遠(yuǎn)程IO箱模塊隔開，IO箱內(nèi)以“;”間隔每個通信模塊上的IO模塊（往往一個通信模塊會帶若干個IO模塊），而每個模塊的類型又以DI、DO、AI、AO或CE形式表示，并以“,”隔開，其中CE表示的是模塊之間連接的擴(kuò)展電纜。

圖1 IO自動組態(tài)處理流程

智能開發(fā)系統(tǒng)讀取模塊組態(tài)信息，通過圖1所以流程完成對模塊組態(tài)信息的分析，并最終形成RSLogix 5000工程文件模塊組態(tài)定義部分。

4.2 實現(xiàn)自動編程

PLC程序設(shè)備驅(qū)動功能塊一般都包括輸入輸出參數(shù)，輸入?yún)?shù)對應(yīng)BAS-設(shè)備IO映射數(shù)據(jù)，輸出參數(shù)對應(yīng)綜合監(jiān)控-BAS IO映射數(shù)據(jù)。功能塊內(nèi)部邏輯程序以文本的形式固化在程序模板上。因此，將IO映射數(shù)據(jù)填寫到相應(yīng)的功能塊輸入輸出參數(shù)上便實現(xiàn)了BAS系統(tǒng)PLC的自動化編程。具體流程如圖2所示。圖3所示為采用Microsoft C#語言實現(xiàn)的BAS智能開發(fā)系統(tǒng)的軟件界面。經(jīng)過現(xiàn)場實地使用，發(fā)現(xiàn)軟件大大提高了工程開發(fā)和調(diào)試的效率，PLC程序出錯率大大降低。

圖2 自動編程處理流程

圖3 BAS智能開發(fā)系統(tǒng)軟件界面

5 結(jié)論及展望

①通過對RSLogix 5000工程文件的格式以及規(guī)律的分析，結(jié)合現(xiàn)有的BAS系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)流程，實現(xiàn)了BAS系統(tǒng)的智能化開發(fā)[3]。②在實際應(yīng)用過程中，智能開發(fā)系統(tǒng)能夠極大降低BAS系統(tǒng)開發(fā)過程的重復(fù)勞動，從而提高工作效率，減少邏輯程序出錯的概率。③本文僅僅實現(xiàn)了Logix平臺的智能化開發(fā)，由于標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，不同的自動控制系統(tǒng)平臺有著不同的工程文件格式，后續(xù)的工作應(yīng)該努力將智能化開發(fā)應(yīng)用到多種平臺上。