1 引言

　　一般來(lái)說(shuō)，可以把控制系統(tǒng)劃分為三類(lèi)：過(guò)程調(diào)節(jié)系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和生產(chǎn)控制系統(tǒng)。第一種側(cè)重于回路的調(diào)節(jié)控制，往往涉及較復(fù)雜的控制算法，主要應(yīng)用于煉油等化工行業(yè);第二種側(cè)重于機(jī)械的運(yùn)動(dòng)控制，實(shí)時(shí)性和同步性較強(qiáng)，主要應(yīng)用于機(jī)械包裝行業(yè)，如啤酒罐裝生產(chǎn)過(guò)程;第三種側(cè)重于有大量獨(dú)立的檢測(cè)和控制信號(hào)，控制程序的順序性較強(qiáng)，與工藝流程結(jié)合比較緊密，啤酒釀造過(guò)程就屬于此類(lèi)。這三種控制系統(tǒng)，各有各的編程側(cè)重點(diǎn)。對(duì)于生產(chǎn)控制系統(tǒng)，其編程重點(diǎn)有兩部分：一部分是設(shè)備驅(qū)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)模塊的設(shè)計(jì)，主要針對(duì)生產(chǎn)中大量相對(duì)獨(dú)立的檢測(cè)和控制信號(hào)，通過(guò)歸類(lèi)分析，設(shè)計(jì)出各類(lèi)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)處理功能塊，來(lái)實(shí)現(xiàn)這些設(shè)備的手動(dòng)/自動(dòng)開(kāi)關(guān)/調(diào)節(jié)、報(bào)警檢測(cè)、模擬、忽略等控制功能，這部分設(shè)計(jì)包括各類(lèi)開(kāi)關(guān)量設(shè)備驅(qū)動(dòng)功能塊、連續(xù)量設(shè)備驅(qū)動(dòng)功能塊和調(diào)節(jié)回路驅(qū)動(dòng)功能塊的設(shè)計(jì);另一部分是生產(chǎn)工藝流程控制程序的設(shè)計(jì)，根據(jù)生產(chǎn)工藝流程中每一步驟的控制要求，在每個(gè)順序步中實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制動(dòng)作，而這些動(dòng)作命令是發(fā)送給設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)模塊，由標(biāo)準(zhǔn)模塊處理后才影響現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備?？梢钥闯龅谝徊糠值脑O(shè)備驅(qū)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)模塊設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)，它直接管理所有的輸入/輸出設(shè)備，生產(chǎn)工藝流程控制程序必須通過(guò)他們才能發(fā)揮作用。下面就以啤酒釀造生產(chǎn)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，論述開(kāi)關(guān)量設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊的plc程序設(shè)計(jì)方法。

2 數(shù)字量設(shè)備控制模塊的設(shè)計(jì)分析　

　　啤酒釀造生產(chǎn)涉及大量的數(shù)字量信號(hào)，如閥位檢測(cè)信號(hào)、物料高低位檢測(cè)信號(hào)、氣動(dòng)閥門(mén)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，電機(jī)啟?？刂菩盘?hào)等，如一個(gè)年產(chǎn)20萬(wàn)噸的啤酒發(fā)酵和過(guò)濾車(chē)間，其數(shù)字量設(shè)備的數(shù)量至少在千點(diǎn)以上。如何按標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的程序設(shè)計(jì)要求來(lái)編寫(xiě)這些數(shù)字量設(shè)備的控制塊，使這些控制塊既能通用于啤酒釀造設(shè)備，又能提供較全面的生產(chǎn)操作功能，這些是程序設(shè)計(jì)人員在動(dòng)手寫(xiě)控制程序之前需要考慮的問(wèn)題。在這里，通過(guò)分析啤酒釀造生產(chǎn)控制設(shè)備的特點(diǎn)，可以根據(jù)這些設(shè)備的信號(hào)類(lèi)型和操作要求，把所有數(shù)字量設(shè)備劃分成8種控制類(lèi)型，從而設(shè)計(jì)出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)控制模塊，就可以大大提高整個(gè)控制系統(tǒng)編程的效率，使控制程序具有好的可讀性和移植性。

　　2.1 數(shù)字量設(shè)備控制類(lèi)型

　　根據(jù)數(shù)字量設(shè)備的輸入輸出信號(hào)特點(diǎn)，筆者把它劃分成八類(lèi)：

　?。?）第一種是常開(kāi)輸入（io）的信號(hào)設(shè)備。該類(lèi)設(shè)備只有輸入信號(hào)，沒(méi)有輸出信號(hào)，且平時(shí)的輸入信號(hào)為0。如液位的高位信號(hào)，管板上的彎管連接狀態(tài)信號(hào)等，它們正常時(shí)輸入信號(hào)都為0，等到有變化了，需要提醒或報(bào)警時(shí)才變?yōu)?。

　?。?）第二種是常閉輸入（ic）的信號(hào)設(shè)備。該類(lèi)設(shè)備只有輸入信號(hào)，沒(méi)有輸出信號(hào)，且平時(shí)的輸入信號(hào)為1，與第一種恰好相反。如液位的低位信號(hào)，壓力容器的關(guān)閉鍋蓋檢測(cè)信號(hào)，設(shè)備的急停信號(hào)等，它們正常時(shí)輸入信號(hào)都為1，等到有變化了，需要提醒或報(bào)警時(shí)才變?yōu)?。

　?。?）第三種是單輸出（out）且不帶反饋的控制設(shè)備。該類(lèi)設(shè)備有一個(gè)開(kāi)關(guān)輸出信號(hào)，沒(méi)有輸入反饋信號(hào)。如電磁閥，不帶位置反饋的單驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)蝶閥等。通常輸出信號(hào)為0，對(duì)應(yīng)于設(shè)備關(guān)，為1，對(duì)應(yīng)于設(shè)備開(kāi)。

　?。?）第四種是單輸出（out）且?guī)?ldquo;開(kāi)”反饋（io）的控制設(shè)備。該類(lèi)設(shè)備有一個(gè)開(kāi)關(guān)輸出信號(hào)，有開(kāi)到位時(shí)的輸入反饋信號(hào)。如帶閥門(mén)開(kāi)狀態(tài)檢測(cè)的單驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)蝶閥等。通常輸出信號(hào)為0，設(shè)備是關(guān)的，反饋信號(hào)為0;輸出信號(hào)為1，設(shè)備是開(kāi)的，反饋信號(hào)為1;

　?。?）第五種是單輸出（out）且?guī)?ldquo;關(guān)”反饋（ic）的控制設(shè)備。該類(lèi)設(shè)備有一個(gè)開(kāi)關(guān)輸出信號(hào)，有關(guān)到位時(shí)的輸入反饋信號(hào)。如帶閥門(mén)關(guān)狀態(tài)檢測(cè)的單驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)蝶閥等。通常輸出信號(hào)為0，設(shè)備是關(guān)的，反饋信號(hào)為1;輸出信號(hào)為1，設(shè)備是開(kāi)的，反饋信號(hào)為0;

　?。?）第六種是單輸出（out）且?guī)ч_(kāi)關(guān)雙反饋（io，ic）的控制設(shè)備。該類(lèi)設(shè)備有一個(gè)開(kāi)關(guān)輸出信號(hào)，有開(kāi)到位和關(guān)到位兩個(gè)輸入反饋信號(hào)。如帶開(kāi)到位和關(guān)到位檢測(cè)的雙驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)蝶閥等。通常輸出信號(hào)為0，對(duì)應(yīng)于設(shè)備關(guān)，為1，對(duì)應(yīng)于設(shè)備開(kāi)。開(kāi)到位時(shí)一個(gè)反饋信號(hào)為1，關(guān)到位時(shí)另一個(gè)反饋信號(hào)為1。

　?。?）第七種是單輸出（out）且?guī)н\(yùn)行（io）和報(bào)警（ic）雙反饋的控制設(shè)備。該類(lèi)設(shè)備有一個(gè)開(kāi)關(guān)輸出信號(hào)，有運(yùn)行狀態(tài)和報(bào)警檢測(cè)兩個(gè)輸入反饋信號(hào)。如普通電機(jī)的開(kāi)關(guān)控制等。通常輸出信號(hào)out為0，對(duì)應(yīng)于電機(jī)停止，為1，對(duì)應(yīng)于電機(jī)啟動(dòng);電機(jī)啟動(dòng)后主接觸器閉合，運(yùn)行反饋信號(hào)io輸入變?yōu)?;電機(jī)跳閘或其他故障時(shí)，報(bào)警反饋輸入信號(hào)ic為0，沒(méi)有報(bào)警時(shí)為1。

　?。?）第八種是雙輸出（outl，outr）且?guī)щp運(yùn)行（iol，ior）和報(bào)警（ic）的輸入信號(hào)反饋的控制設(shè)備。該類(lèi)設(shè)備有左/右轉(zhuǎn)（高/低速）兩種輸出信號(hào)，有左/右轉(zhuǎn)（高/低速）兩個(gè)運(yùn)行狀態(tài)反饋信號(hào)和報(bào)警檢測(cè)反饋信號(hào)。如左/右轉(zhuǎn)（高/低速）電機(jī)的開(kāi)關(guān)控制等。通常一個(gè)輸出信號(hào)為1，對(duì)應(yīng)于電機(jī)左轉(zhuǎn)，另一個(gè)輸出信號(hào)為1，對(duì)應(yīng)于電機(jī)右轉(zhuǎn)，相應(yīng)的有兩個(gè)運(yùn)行狀態(tài)的反饋信號(hào)。電機(jī)跳閘或其他故障時(shí)，報(bào)警反饋輸入信號(hào)為0，正常時(shí)為1。

　　其實(shí)第八種是兩個(gè)第七種的組合控制，再加上一些輸出命令的互鎖邏輯。