本發(fā)明涉及工業(yè)控制系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種工業(yè)過程控制工藝引導(dǎo)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，過程控制系統(tǒng)分為兩類：ccs集中控制系統(tǒng)、dcs分布式控制系統(tǒng)，不論是ccs系統(tǒng)還是dcs系統(tǒng)，人們從行業(yè)技術(shù)上就將其分為兩個(gè)領(lǐng)域，plm、mes、scada被劃分為it領(lǐng)域，而plc控制器硬件、plc編程被劃分為at領(lǐng)域。scada(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng))和控制器之間通過工業(yè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行連接。雖然這兩部分發(fā)展都很快，然而，其獨(dú)立性亦使過程控制變得繁瑣、復(fù)雜，需要一對(duì)一編程。其次，多為主從結(jié)構(gòu)，比如dcs就是一個(gè)典型的以pc為核心的主從結(jié)構(gòu)，這個(gè)核心主要解決控制器、智能設(shè)備之間的資源信息交換，不但對(duì)其軟硬件可靠性及通訊的性能要求較高，智能設(shè)備的總線形式多樣性及其接口的封閉性，使其融入實(shí)際控制系統(tǒng)能力差，智能設(shè)備間不能直接交換資源信息，即使對(duì)外提供了引用方法，也需要復(fù)雜的編程處理。

例如，用戶要完成一個(gè)需求，按下“按鈕2”電鈴“啟動(dòng)”，并在數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(scada)中監(jiān)視這一過程，見圖1。

對(duì)于一個(gè)目前的plc系統(tǒng)，其實(shí)現(xiàn)過程如下：

1：在“控制器2”中設(shè)計(jì)一個(gè)canopen總線通訊程序，用于與canopen模塊通訊，讀取“按鈕2”狀態(tài)；

2：在“控制器2”中設(shè)計(jì)一個(gè)以太網(wǎng)通訊程序，將“按鈕2”的狀態(tài)傳送到“控制器1”中，為啟動(dòng)電鈴準(zhǔn)備數(shù)據(jù)；

3：在“控制器1”中設(shè)計(jì)一個(gè)以太網(wǎng)通訊程序，用于接收“控制器2”發(fā)來的“按鈕2”狀態(tài)；

4：在“控制器1”中設(shè)計(jì)一個(gè)控制電鈴“啟動(dòng)”的程序，用于根據(jù)“按鈕2”的狀態(tài)啟動(dòng)電鈴；

5：在“控制器1”中設(shè)計(jì)一個(gè)modbus通訊程序，用于將控制電鈴程序的結(jié)果傳送到“modbue模塊”從而驅(qū)動(dòng)電鈴；

6：在“控制器1”中，需一驅(qū)動(dòng)程序，用于與數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(scada)進(jìn)行連接，將電鈴狀態(tài)傳送到數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(scada)中；

7：在“控制器2”中，需一驅(qū)動(dòng)程序，用于與數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(scada)進(jìn)行連接，將“按鈕2”狀態(tài)傳送到數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(scada)中；

8：在數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)(scada)中，需一驅(qū)動(dòng)程序，通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫與“控制器1”及“控制器2”進(jìn)行連接，用于數(shù)據(jù)的收集及人機(jī)接口(hmi)；

這一用戶需求是簡單的，然而，為了要實(shí)現(xiàn)這一簡單需求，這可能需要一個(gè)資深控制工程師才能完成。

對(duì)于本發(fā)明，只需要如下一段簡單的工藝引導(dǎo)的描述：

如果“控制器2”.“按鈕2”＝“按下”則“控制器1”.“電鈴”＝“啟動(dòng)”

就完成了這一用戶需求。其他的事情與用戶的工藝需求無關(guān)。

因此，在傳統(tǒng)控制系統(tǒng)架構(gòu)下，不論這些編程軟件如何智能化，由于控制領(lǐng)域本身的復(fù)雜性，它們的使用對(duì)象都是控制工程師、程序設(shè)計(jì)工程師，離fcs的實(shí)現(xiàn)更是相去甚遠(yuǎn)。fcs是實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備自主運(yùn)行、管理及所需系統(tǒng)資源的自動(dòng)獲取，在所有智能控制單元實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)后，控制系統(tǒng)就實(shí)現(xiàn)了用戶的控制任務(wù)。例如：智能電動(dòng)閥的開度控制，需要獲取某些檢測(cè)儀表的數(shù)據(jù)將閥調(diào)節(jié)到需要的開度，這些檢測(cè)數(shù)據(jù)一般是通過dcs的pc或者ccs的plc中轉(zhuǎn)后傳入的，這是因?yàn)殡妱?dòng)閥并不能感知用戶工藝只能被動(dòng)接受數(shù)據(jù)執(zhí)行。然而，fcs系統(tǒng)卻要求電動(dòng)閥自動(dòng)獲取數(shù)據(jù)完成自身的控制任務(wù)。顯然fcs的實(shí)現(xiàn)具有很高的復(fù)雜性及挑戰(zhàn)性?！肮I(yè)過程控制工藝引導(dǎo)系統(tǒng)”正是實(shí)現(xiàn)fcs架構(gòu)的一套系統(tǒng)，并且得以實(shí)現(xiàn)。不但如此，還要求系統(tǒng)的使用要盡可能簡單，使用對(duì)象被定位在工藝工程師，用戶工藝與控制的獨(dú)立性，看上去是工業(yè)化的合理分工，因?yàn)槊恳徊糠侄加衅洫?dú)特復(fù)雜的部分。

隨著工業(yè)4.0的提出，對(duì)制造業(yè)的“柔性化”控制要求也越來越高，雖然人們經(jīng)過不懈的努力，即使用成本、復(fù)雜性去換取性能，仍然無法完全滿足這一需求。比如：西門子的tia，將plc的編程與工程組態(tài)整合到了一起，并且數(shù)據(jù)可以穿插引用，減少了編程出錯(cuò)幾率，簡化了系統(tǒng)操作。然而，它并不能將工程組態(tài)、plc編程、用戶儀器儀表、設(shè)備、數(shù)據(jù)通訊完全透明融合為一體。一個(gè)最重要的瓶頸是控制器無法直接聽懂控制管理軟件的語言，造成了不得不差異化的編程去解釋這些語言，柔性化自然變得異常困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種工業(yè)過程控制工藝引導(dǎo)系統(tǒng)，將工程組態(tài)、plc編程、用戶儀器儀表、設(shè)備、數(shù)據(jù)通訊，完全透明融合為一體的fcs系統(tǒng)架構(gòu)，其目的是極大程度的弱化控制系統(tǒng)的復(fù)雜性，使其在用戶工程中處于次要地位；強(qiáng)化用戶工藝的主導(dǎo)性，用戶工程由工藝引導(dǎo)控制系統(tǒng)的完成，不但要求控制器能聽懂控制管理軟件的語言，還要求控制器能根據(jù)管理軟件的要求自行組織運(yùn)行的程序及數(shù)據(jù)。并且根據(jù)fcs系統(tǒng)架構(gòu)的要求，智能單元自動(dòng)各自獲取運(yùn)行數(shù)據(jù)，與scada等系統(tǒng)無關(guān)，獨(dú)立運(yùn)行。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是根據(jù)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種工業(yè)過程控制工藝引導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，包括：

工藝引導(dǎo)模塊，所述工藝引導(dǎo)模塊對(duì)被控元件進(jìn)行動(dòng)作分解、屬性配置，將用戶的工藝控制程序通過簡單的圖形化和拖拽操作生成系統(tǒng)能識(shí)別的智能引導(dǎo)數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)作為所述工藝引導(dǎo)模塊的實(shí)施載體，所述工藝引導(dǎo)模塊進(jìn)行工藝引導(dǎo)的設(shè)置、拖拽作業(yè)在所述數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)完成，并用于監(jiān)控過程控制系統(tǒng)工程的運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)調(diào)整；

工藝解析模塊，所述工藝解析模塊用于控制器對(duì)所述工藝引導(dǎo)模塊生成的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，調(diào)度控制器內(nèi)核的運(yùn)行并實(shí)現(xiàn)用戶工藝的過程控制；

接口驅(qū)動(dòng)模塊，所述接口驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)所述工藝解析模塊的解析結(jié)果實(shí)現(xiàn)對(duì)外圍接口設(shè)備的驅(qū)動(dòng)。

上述技術(shù)方案中，所述數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)包含人機(jī)接口，所述人機(jī)接口用于用戶工藝系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控及參數(shù)的調(diào)整。

上述技術(shù)方案中，所述工藝引導(dǎo)模塊生成的數(shù)據(jù)包含系統(tǒng)資源的數(shù)據(jù)、地址、屬性，所述工藝解析模塊自動(dòng)完成數(shù)據(jù)集的解析，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)資源的柔性分配及引用。

上述技術(shù)方案中，所述工藝解析模塊通過對(duì)工藝引導(dǎo)模塊生成的動(dòng)態(tài)工藝配方的記錄能夠根據(jù)工藝的變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)度，調(diào)度規(guī)則通過特定的運(yùn)算器進(jìn)行描述，同時(shí)動(dòng)態(tài)工藝配方記錄的元素引用運(yùn)行狀態(tài)的工藝變化數(shù)據(jù)，為后續(xù)工藝的決策提供依據(jù)，記錄元素?cái)?shù)據(jù)變化規(guī)則由特定的運(yùn)算器進(jìn)行描述，該運(yùn)算器對(duì)系統(tǒng)內(nèi)任意工藝元件進(jìn)行邏輯運(yùn)算。

上述技術(shù)方案中，所述用戶的工藝控制程序通過智能引導(dǎo)功能的數(shù)據(jù)代替，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)資源的柔性分配及引用，其中這些數(shù)據(jù)不同于控制程序，被所述工藝引導(dǎo)模塊分配到不同的具有高度協(xié)調(diào)性的多個(gè)控制器中。

上述技術(shù)方案中，所述工藝解析模塊通過以太網(wǎng)接口將主控制器中的智能引導(dǎo)數(shù)據(jù)復(fù)制到冗余控制器中，從而實(shí)現(xiàn)了裸機(jī)冗余。

上述技術(shù)方案中，所述工藝解析模塊通過故障動(dòng)態(tài)處理機(jī)制自動(dòng)解析由工藝引導(dǎo)模塊生成的具有因果關(guān)系的圖表，該圖表描述了故障的處理過程，用戶控制系統(tǒng)運(yùn)行的不同進(jìn)程，得到不同的故障處理結(jié)果，所述故障動(dòng)態(tài)處理機(jī)制的規(guī)則通過特定的運(yùn)算器進(jìn)行描述。

上述技術(shù)方案中，將所述工藝引導(dǎo)模塊生成的運(yùn)動(dòng)軸的動(dòng)作幀形成運(yùn)動(dòng)控制數(shù)據(jù)表預(yù)先下載到控制器中，對(duì)于運(yùn)動(dòng)控制數(shù)據(jù)表中相同數(shù)量的數(shù)據(jù)項(xiàng)，控制器每一時(shí)刻依靠控制器的一個(gè)硬件中斷執(zhí)行索引號(hào)相同的數(shù)據(jù)項(xiàng)，并且遞增，實(shí)現(xiàn)了任意軸的等時(shí)同步。

上述技術(shù)方案中，所述控制器以及所有智能設(shè)備自主運(yùn)行并且自動(dòng)獲取所需系統(tǒng)資源，所有智能控制單元實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)之后，實(shí)現(xiàn)了用戶的控制任務(wù)，最終實(shí)現(xiàn)fcs系統(tǒng)架構(gòu)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明強(qiáng)化用戶工藝的主導(dǎo)性，用戶工程由工藝引導(dǎo)控制系統(tǒng)的完成，本發(fā)明能夠讓精通工藝即使不懂編程的工藝工程師，能夠輕松建立自己的過程控制系統(tǒng)；可以獨(dú)立運(yùn)行，用于一些小型任務(wù)；也可以任意數(shù)量控制器聯(lián)合運(yùn)行，用于大型任務(wù)。本發(fā)明的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)有效的解決了資源浪費(fèi)問題，為一種柔性化系統(tǒng)，為最終用戶提供了一套解決工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)過程控制的“工具”，而不是特定工業(yè)過程控制的一個(gè)方案戓固定的用戶程序，使用戶能夠簡約、快速的建立自己的控制系統(tǒng)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它附圖。

圖1為拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；

圖2(a)和圖2(b)為控制器資源配置圖；

圖3(a)為本發(fā)明的電鈴示意圖，圖3(b)和圖3(c)分別為本發(fā)明的電鈴啟停設(shè)置圖；

圖4為本發(fā)明的恒壓pid調(diào)節(jié)圖；

圖5為本發(fā)明的設(shè)備安全管理設(shè)置圖。

其中，附圖標(biāo)記1-按鈕1的輸入點(diǎn)，2-壓力輸入點(diǎn)，3-開關(guān)2的輸入點(diǎn)，4-電鈴驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，5-開關(guān)1的輸入點(diǎn)，6-變頻器驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，7-按鈕2的輸入點(diǎn)，9-啟動(dòng)組態(tài)界面按鈕，10、17-運(yùn)行方式選擇鍵，11、18-“en/手自動(dòng)”鍵，12、19-運(yùn)行鍵，13、20-“啟|?！辨I，14、21-驅(qū)動(dòng)鍵，15、22-延時(shí)鍵，16-驅(qū)動(dòng)設(shè)置窗口，23-使能輸入，24-設(shè)定值，25-測(cè)量值，26-調(diào)節(jié)值，27-上限位點(diǎn)設(shè)置，28-記錄設(shè)置，29-true觸發(fā)，30-false觸發(fā)，31-清除方式選擇鍵，32-增加記錄，33-選擇值，34-延時(shí)設(shè)置，35-增加記錄，36-輸入值位置，37-延時(shí)設(shè)置。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。

本發(fā)明圍繞工業(yè)過程控制中最重要的兩部分：數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)、硬件控制器進(jìn)行說明其機(jī)理及實(shí)施方式。為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，將工藝引導(dǎo)模塊與人機(jī)接口構(gòu)成數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制組態(tài)系統(tǒng)，工藝解析模塊與接口驅(qū)動(dòng)模塊的結(jié)合構(gòu)成了控制器。

本發(fā)明的一種工業(yè)過程控制工藝引導(dǎo)系統(tǒng)，包括：

工藝引導(dǎo)模塊，所述工藝引導(dǎo)模塊對(duì)被控元件進(jìn)行動(dòng)作分解、屬性配置，將用戶的工藝控制程序通過簡單的圖形化和拖拽操作生成系統(tǒng)能識(shí)別的智能引導(dǎo)數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)作為所述工藝引導(dǎo)模塊的實(shí)施載體，所述工藝引導(dǎo)模塊進(jìn)行工藝引導(dǎo)的設(shè)置、拖拽作業(yè)在所述數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)完成，并用于監(jiān)控過程控制系統(tǒng)工程的運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)調(diào)整；

工藝解析模塊，所述工藝解析模塊用于控制器對(duì)所述工藝引導(dǎo)模塊生成的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，調(diào)度控制器內(nèi)核的運(yùn)行并實(shí)現(xiàn)用戶工藝的過程控制；

接口驅(qū)動(dòng)模塊，所述接口驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)所述工藝解析模塊的解析結(jié)果實(shí)現(xiàn)對(duì)外圍接口設(shè)備的驅(qū)動(dòng)。

其中，工藝引導(dǎo)模塊作為工藝思想的表達(dá)，通過圖形、拖拽、驅(qū)動(dòng)表達(dá)式等，表達(dá)對(duì)設(shè)備的工藝需求。它是對(duì)系統(tǒng)設(shè)備要達(dá)到的結(jié)果進(jìn)行描述，而不是對(duì)系統(tǒng)設(shè)備要達(dá)到結(jié)果的過程進(jìn)行描述。例如：控制器的現(xiàn)場(chǎng)總線modbus設(shè)備上接有一開關(guān)；canopen設(shè)備上接有一電機(jī)，如果要完成按下開關(guān)電機(jī)就運(yùn)行。對(duì)于傳統(tǒng)控制模式，即使是控制工程師也是一個(gè)不小的任務(wù)；而在本發(fā)明的引導(dǎo)系統(tǒng)中，按下這個(gè)開關(guān)，則電機(jī)運(yùn)行，省略了中間那無比復(fù)雜的過程。

數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)包含人機(jī)接口，人機(jī)接口用于用戶工藝系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控及參數(shù)的調(diào)整，本發(fā)明的工藝引導(dǎo)系統(tǒng)在完成工藝引導(dǎo)后，與控制器沒有太大關(guān)系，當(dāng)然可以用于監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行，完成人機(jī)接口的功能，否則可以關(guān)機(jī)退出運(yùn)行。

工藝解析模塊是工藝思想的實(shí)現(xiàn)，是指在控制器中對(duì)工藝引導(dǎo)中產(chǎn)生的各類元件、設(shè)備之間工藝關(guān)系的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)是本發(fā)明的核心思想，這些數(shù)據(jù)不是普通意義上的數(shù)據(jù)，而是反映工藝關(guān)系的智能數(shù)據(jù)，控制器知道怎樣去理解這些工藝引導(dǎo)中產(chǎn)生的大量智能數(shù)據(jù)的意圖，調(diào)度系統(tǒng)內(nèi)核程序，完成控制任務(wù)。

工藝解析模塊通過對(duì)工藝引導(dǎo)模塊生成的動(dòng)態(tài)工藝配方的記錄能夠根據(jù)工藝的變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)度，調(diào)度規(guī)則通過特定的運(yùn)算器進(jìn)行描述，同時(shí)動(dòng)態(tài)工藝配方記錄的元素引用運(yùn)行狀態(tài)的工藝變化數(shù)據(jù)，為后續(xù)工藝的決策提供依據(jù)，記錄元素?cái)?shù)據(jù)變化規(guī)則由特定的運(yùn)算器進(jìn)行描述，該運(yùn)算器對(duì)系統(tǒng)內(nèi)任意工藝元件進(jìn)行邏輯運(yùn)算。

工藝引導(dǎo)部分是可變的，由工藝工程師主導(dǎo)在數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)中完成；工藝解析部分是不變的，是不需要關(guān)心的系統(tǒng)內(nèi)核，在控制器中完成，從這一過程可以看出：控制器內(nèi)并沒有真正意義上的用戶控制程序，并不需要編程、編譯、調(diào)試等工作，實(shí)現(xiàn)了控制器的免編程。

為了實(shí)現(xiàn)工藝引導(dǎo)，首先必須確定了控制程序的運(yùn)行環(huán)境，如定時(shí)中斷、外部中斷、循環(huán)等。其次，實(shí)現(xiàn)了用戶設(shè)備的工藝邏輯，如控制器之間的數(shù)據(jù)通訊、傳感器與控制器之間的數(shù)據(jù)通訊、用戶設(shè)備邏輯、設(shè)備的驅(qū)動(dòng)、工藝調(diào)節(jié)、故障處理、信息處理、手自動(dòng)無擾動(dòng)切換、仿真等等。

本發(fā)明的過程控制，以時(shí)間為x軸，各類智能設(shè)備、開關(guān)、電機(jī)等元件對(duì)象為y軸，元件以時(shí)間軸為基礎(chǔ)，表現(xiàn)出的一系列“動(dòng)作”組合。可以整合簡單動(dòng)作，讓固定的程序去實(shí)現(xiàn)它。元件的動(dòng)作方法是固定的，只需將不適合方法的動(dòng)作進(jìn)行分解，讓其適應(yīng)方法不需編寫控制器用戶程序。

動(dòng)作的分解在本發(fā)明的工藝引導(dǎo)系統(tǒng)自動(dòng)完成的，本發(fā)明提供了dido驅(qū)動(dòng)、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、運(yùn)算器幾個(gè)模塊完成動(dòng)作的分解。這些模塊的使用方法與常規(guī)模塊的本質(zhì)區(qū)別在于每一個(gè)模塊都可以完成系統(tǒng)內(nèi)任意輸入元件的邏輯引用及任意輸出元件的邏輯驅(qū)動(dòng)。用于完成一個(gè)實(shí)際輸出元件的動(dòng)作，而不是編程用的中間過程。由于隱藏了繁瑣復(fù)雜中間過程，讓工藝工程師亦能完成自己的控制系統(tǒng)成為可能。本發(fā)明以驅(qū)動(dòng)一個(gè)電鈴及一個(gè)壓力pid調(diào)節(jié)情形為例，假設(shè)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

控制器1、控制器2與pc機(jī)通過工業(yè)以太網(wǎng)連接，控制器1數(shù)字量輸入端口di1連接按鈕1、模擬量輸入端口ai1連接壓力表，控制器1的modbus端口連接modbus模塊，modbus模塊下連接了一個(gè)電鈴和一個(gè)開關(guān)1，控制器2的數(shù)字量輸入端口di1連接開關(guān)2，控制器2的canopen端口連接canopen模塊，canopen模塊下連接了一個(gè)變頻器和按鈕2，其中變頻器驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電機(jī)。

驅(qū)動(dòng)要求：用開關(guān)2和按鈕2控制電鈴的啟動(dòng)和停止；根據(jù)壓力表反饋調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到恒定壓力的目的。

圖3(b)和圖3(c)為電鈴啟停設(shè)置圖；雙擊圖3(a)中的電鈴圖形8，彈出電鈴的dido驅(qū)動(dòng)設(shè)置窗口9，按以下方式設(shè)置輸入輸出點(diǎn)。

運(yùn)行方式(10)：選擇自動(dòng)；

en/手自動(dòng)(11)：輸入“1”，表示此功能塊運(yùn)行；

運(yùn)行(12)：開關(guān)2，即圖2(b)中標(biāo)記3和按鈕2即圖2(b)中標(biāo)記7，兩個(gè)點(diǎn)的與運(yùn)算結(jié)果作為輸入，表示開關(guān)2打開同時(shí)按鈕2按下輸入“1”，運(yùn)行條件成立；

啟|停(13)：輸入“1”，表示啟動(dòng)；

驅(qū)動(dòng)(14)：拖入圖2(a)中所示的modbus模塊的電鈴驅(qū)動(dòng)點(diǎn)(4)，表示該塊“運(yùn)行”為“1”時(shí)，將“啟|?！敝械闹怠?”輸出到此點(diǎn)，啟動(dòng)電鈴；

延時(shí)(15)：輸入0，單位ms，表示條件成立后不延時(shí)，立即啟動(dòng)電鈴。

電鈴?fù)Ｖ乖O(shè)置是根據(jù)以下操作實(shí)現(xiàn)的：

雙擊圖3(a)中電鈴圖形(8)，彈出電鈴dido驅(qū)動(dòng)設(shè)置窗口(16)，按以下方式設(shè)置輸入輸出點(diǎn)：

運(yùn)行方式(17)：選擇自動(dòng)；

en/手自動(dòng)(18)：輸入“1”，表示此功能塊運(yùn)行；

運(yùn)行(19)：開關(guān)2和按鈕2兩個(gè)點(diǎn)的與運(yùn)算結(jié)果作為輸入；

啟|停(20)：輸入“0”，表示停止；

驅(qū)動(dòng)(21)：拖入圖2(a)中所示的modbus模塊的電鈴驅(qū)動(dòng)點(diǎn)(4)，表示該塊“運(yùn)行”為“1”時(shí)，將“啟|?！敝械闹怠?”輸出到此點(diǎn)，停止電鈴；

延時(shí)(22)：輸入3000，單位ms，表示條件成立后延時(shí)3000ms，停止電鈴。

圖4為恒壓pid調(diào)節(jié)圖；新建pid調(diào)節(jié)模塊，按以下方式設(shè)置恒定壓力調(diào)節(jié)的輸入輸出點(diǎn)及相關(guān)參數(shù)：

使能輸入(23)：拖入圖2(a)中的開關(guān)1輸入點(diǎn)(5)；

設(shè)定值(24)：假設(shè)恒定壓力0.2mpa；

測(cè)量值(25)：拖入圖2(a)中的壓力輸入點(diǎn)(2)；

調(diào)節(jié)值(26)：拖入圖2(b)中的變頻器驅(qū)動(dòng)點(diǎn)(6)。

將設(shè)置結(jié)果下傳到控制器，控制器就可以按照工藝要求運(yùn)行。

通過以上操作，完成了電鈴的啟動(dòng)、停止及恒壓的pid調(diào)節(jié)。整個(gè)過程中，只有常量設(shè)置、連接點(diǎn)的拖拽等工藝工程師易于理解的簡單明了操作，已經(jīng)按要求完成了用戶的控制任務(wù)。

用戶可以輕易快速的改變這些設(shè)置，來滿足來不斷變化的工藝需求。這說明本發(fā)明的工藝引導(dǎo)系統(tǒng)是一個(gè)“浮置”的控制系統(tǒng)，控制器的解析器對(duì)具體過程控制任務(wù)并不具有針對(duì)性，這是控制系統(tǒng)模式的重大突破，由該模式構(gòu)成的過控制系統(tǒng)具有與生產(chǎn)系統(tǒng)等同的生命周期。

傳統(tǒng)的控制器的用戶程序可以由控制工程師決定在主循環(huán)、定時(shí)中斷、外部中斷的什么地方運(yùn)行。這對(duì)于用戶處理緊急任務(wù)等是重要的。本發(fā)明亦不例外，可以指定符合規(guī)范的運(yùn)行環(huán)境。這個(gè)指定是簡單的，只需在圖3(b)中的標(biāo)記10和圖3(c)中的標(biāo)記17進(jìn)行簡單的選擇。本發(fā)明在控制器的工藝解析模塊中設(shè)計(jì)有一個(gè)功能組織模塊，它固定的解釋了一個(gè)被稱為功能組織的變長表，這個(gè)表將用戶組織的“智能數(shù)據(jù)”進(jìn)行分組，在不同的環(huán)境調(diào)用不同的組織表，完成運(yùn)行環(huán)境的確定。這個(gè)表也確定了用戶工藝的相對(duì)邏輯結(jié)構(gòu)。從工藝引導(dǎo)部分來看，只要作一個(gè)簡單的選擇，表項(xiàng)即會(huì)自動(dòng)建立，但內(nèi)容是在建立工藝時(shí)創(chuàng)建的。上述僅是一個(gè)控制器內(nèi)部“智能數(shù)據(jù)”運(yùn)行環(huán)境的確定。本發(fā)明要做用戶任務(wù)的全局分配，在系統(tǒng)具有多個(gè)控制器完成一個(gè)大型控制任務(wù)時(shí)，本發(fā)明的工藝引導(dǎo)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)控制器間通訊數(shù)據(jù)的強(qiáng)度及控制器cpu的負(fù)荷情況，自動(dòng)分配控制任務(wù)。也就是將“智能數(shù)據(jù)”按規(guī)則分配在不同控制器中，因此本發(fā)明不需要一個(gè)大型控制器去實(shí)現(xiàn)用戶的大型控制任務(wù)，多個(gè)控制器之間知道怎樣去交互各自關(guān)心的數(shù)據(jù)。

如果將這套系統(tǒng)規(guī)則用于智能儀表、智能設(shè)備，也就是具備控制器的部分通訊組織能力，這些儀器儀表便具備直接融入fcs系統(tǒng)架構(gòu)的能力，可以通過以太網(wǎng)與任意智能設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的“免編程”交互，而不再需要通過modbus、canopen等由控制器中轉(zhuǎn)、解析。

對(duì)于本發(fā)明的工藝引導(dǎo)系統(tǒng)，設(shè)備的安全管理已變得無比簡約。以圖4的恒壓pid調(diào)節(jié)為例，來說明設(shè)備安全管理的設(shè)置過程。假設(shè)調(diào)節(jié)值達(dá)到上限位，則啟動(dòng)電鈴，電鈴響3秒鐘后停止。具體設(shè)置如下：

拖入恒壓pid調(diào)節(jié)的上限位點(diǎn)，即圖4的(27)，則增加一條記錄，如圖5的(28)；

設(shè)置觸發(fā)方式，有true觸發(fā)，即圖5的(29)、false觸發(fā)，即圖5的(30)，此例中要求達(dá)到上限位觸發(fā)，所以勾選true觸發(fā)(29)；

設(shè)置清除方式，即圖5的(31)，表示上限位為0時(shí)，自動(dòng)清除還是手動(dòng)清除，此例中選擇自動(dòng)清除，所以勾選自動(dòng)清除(31)；

設(shè)置達(dá)到上限位后，啟動(dòng)電鈴：拖入電鈴驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，即圖2(a)中的(4)，則增加一條記錄，如圖5的(32)，在值的位置，即圖5的(33)，輸入1，表示啟動(dòng)，延時(shí)的位置，即在圖5的(34)輸入0，表示立即啟動(dòng)；

設(shè)置電鈴啟動(dòng)3秒后停止：拖入電鈴驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，即圖2(a)中的(4)，則增加一條記錄，如圖5的(35)，在輸入值的位置，即圖5的(36))輸入0，表示停止，延時(shí)的位置，即圖5的(37)輸入3000，表示3秒后停止。

上述僅僅是一個(gè)示例，事實(shí)上可以通過這樣簡單的方式配置出任意的故障處理情形，這個(gè)處理過程可以是動(dòng)態(tài)的，只需要在圖5(36)值中拽入一個(gè)運(yùn)算器的輸出，而在運(yùn)算器中，可以任意檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)，得到你需要的結(jié)果。

這個(gè)過程由本發(fā)明的工藝引導(dǎo)及控制器的工藝解析配合完成的，工藝引導(dǎo)部分根據(jù)用戶的設(shè)置生成一個(gè)被稱為設(shè)備安全的管理表，當(dāng)然，視驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的位置，還可能生成總線通訊管理表及以太網(wǎng)管理表?？刂破鞯墓に嚱馕霾糠种涝鯓尤ナ褂眠@些表，當(dāng)一個(gè)已進(jìn)行故障組態(tài)的設(shè)備引發(fā)故障時(shí)，控制器查閱這些表，進(jìn)行故障處理。這個(gè)故障處理過程與系統(tǒng)的正常工藝處理過程是獨(dú)立的，但他們的輸出是有優(yōu)先級(jí)的，從高到低依次是：hmi->故障輸出->正常工藝輸出。因此，不會(huì)出現(xiàn)邏輯上的混亂。

本發(fā)明的用戶仿真不但具備常規(guī)仿真功能，工藝引導(dǎo)模塊還生成一個(gè)桌面元件數(shù)據(jù)表，它與輸入映射數(shù)據(jù)表及輸出映射數(shù)據(jù)表相互配合，完成系統(tǒng)的仿真功能。

工藝解析模塊通過故障動(dòng)態(tài)處理機(jī)制自動(dòng)解析由工藝引導(dǎo)模塊生成的具有因果關(guān)系的圖表，該圖表描述了故障的處理過程，用戶控制系統(tǒng)運(yùn)行的不同進(jìn)程，得到不同的故障處理結(jié)果，故障動(dòng)態(tài)處理機(jī)制的規(guī)則通過特定的運(yùn)算器進(jìn)行描述。

桌面元件數(shù)據(jù)表是本發(fā)明的工藝引導(dǎo)系統(tǒng)由輸入框、開關(guān)、文本框等生成的一個(gè)數(shù)據(jù)集，當(dāng)控制器發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)處于仿真狀態(tài)時(shí)，它即用桌面元件數(shù)據(jù)替換輸入映射表中數(shù)據(jù)。不論控制器現(xiàn)場(chǎng)是否接線，都可以混用現(xiàn)場(chǎng)儀表數(shù)據(jù)及桌面元件數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真。

當(dāng)控制器發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，桌面元件數(shù)據(jù)表成為人機(jī)接口與控制器的數(shù)據(jù)溝通橋梁。控制器會(huì)正確引用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)控制。

數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)生成的智能驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括：

系統(tǒng)控制數(shù)據(jù)庫：由工藝引導(dǎo)系統(tǒng)生成的控制數(shù)據(jù)集。它包含控制器要達(dá)到用戶工藝控制需要的全部數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)按功能分布在各類數(shù)據(jù)、管理表中。表中的數(shù)據(jù)項(xiàng)有約定的數(shù)據(jù)格式，包含：數(shù)據(jù)、地址、數(shù)據(jù)屬性，如表1所示。這些數(shù)據(jù)項(xiàng)引導(dǎo)控制器系統(tǒng)程序完成用戶控制任務(wù)。

表1

系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)表包含一些系統(tǒng)數(shù)據(jù)，比如控制器的型號(hào)、系統(tǒng)內(nèi)控制器的ip地址、各類數(shù)據(jù)、管理表的引導(dǎo)地址等等。

桌面元件數(shù)據(jù)表：工藝引導(dǎo)系統(tǒng)會(huì)為每一個(gè)桌面元件建立一個(gè)表項(xiàng)，用于人機(jī)接口控制器的溝通及系統(tǒng)仿真，這些表項(xiàng)的集合構(gòu)成桌面元件數(shù)據(jù)表。

功能組織數(shù)據(jù)表：將需要相同運(yùn)行環(huán)境的功能數(shù)據(jù)模塊集合在一起，形成一個(gè)數(shù)據(jù)表，由工藝引導(dǎo)系統(tǒng)決定這些數(shù)據(jù)表項(xiàng)在何處運(yùn)行，比如：主循環(huán)、外部中斷、定時(shí)中斷。

模塊功能數(shù)據(jù)表：控制器系統(tǒng)功能模塊的多重背景數(shù)據(jù)塊的集合。工藝引導(dǎo)系統(tǒng)為每一次系統(tǒng)功能的調(diào)用形成一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)，這些數(shù)據(jù)項(xiàng)具有智能引導(dǎo)能力，它會(huì)引導(dǎo)控制器的解析器到指定的地方獲取數(shù)據(jù)，完成用戶指定的功能。

輸入映射數(shù)據(jù)表：控制器硬件輸入接口di、ai、現(xiàn)場(chǎng)總線modbus、canopen等輸入接口的數(shù)據(jù)映射及屬性的說明信息。屬性說明信息來源于硬件的一個(gè)gsd文件及scada模塊的硬件定義信息。gsd文件說明這個(gè)接口可以做到什么，scada說明這個(gè)接口具體做什么。比如：控制器的一個(gè)輸入口，可以作為一個(gè)常規(guī)輸入口，亦可用于中斷輸入口、高速計(jì)數(shù)口、頻率測(cè)量口等，這在gsd文件中說明；當(dāng)用戶需要這個(gè)口的具體功能時(shí)，在數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)中說明。這些信息被寫入到輸入映射數(shù)據(jù)表的屬性項(xiàng)中，控制器的解析系統(tǒng)自動(dòng)完成用戶指定的功能，將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)項(xiàng)中，供系統(tǒng)使用。

動(dòng)態(tài)配方數(shù)據(jù)表：是完成柔性制造的有力手段，不僅僅是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行配方，重要的是它能對(duì)用戶的工藝進(jìn)行動(dòng)態(tài)柔性化的配方。其數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)如表2下：

表2

不同于傳統(tǒng)的配方，工藝動(dòng)態(tài)配方的記錄是被整體下載到控制器中形成一個(gè)被稱為工藝動(dòng)態(tài)配方數(shù)據(jù)表。表項(xiàng)“當(dāng)前運(yùn)行記錄索引”表征了哪一個(gè)記錄需要此刻運(yùn)行，值是可以根據(jù)工藝運(yùn)行情況進(jìn)行改變的，這個(gè)改變是由控制器的解析器根據(jù)“當(dāng)前運(yùn)行記錄索引”中用戶的需求，將對(duì)應(yīng)的記錄裝載到“運(yùn)行記錄”項(xiàng)中，供需要引用這個(gè)記錄元素值的對(duì)象引用。這一過程完成了配方的記錄根據(jù)工藝進(jìn)行調(diào)度。

一個(gè)用戶工藝的柔性化控制僅僅是記錄的根據(jù)工藝進(jìn)行調(diào)度是不夠的。它只能勾畫用戶工藝變化的結(jié)構(gòu)菱角，工藝細(xì)節(jié)的變化未能得到反映。在傳統(tǒng)配方中，記錄元素通常是一個(gè)常數(shù)，并不能根據(jù)工藝的細(xì)節(jié)進(jìn)行動(dòng)態(tài)變化，這使柔性化的用戶工藝并不能體現(xiàn)在配方表中。

得益于本發(fā)明的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)架構(gòu)，記錄元素可以連接用戶工藝變化的細(xì)節(jié)，它不再是一個(gè)常數(shù)，而是一個(gè)可以引用外部數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，由數(shù)據(jù)、地址、屬性組成。

在控制器運(yùn)行過程中，解析器在調(diào)度配方記錄的同時(shí)，通過記錄元素的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，不斷讀取用戶工藝設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，形成新的記錄元素值。記錄元素值改變的規(guī)則可以在本發(fā)明提供的特定的運(yùn)算器功能中進(jìn)行。

本發(fā)明的設(shè)備安全管理表用于處理系統(tǒng)在運(yùn)行過程中設(shè)備出現(xiàn)故障的情形。由故障引發(fā)點(diǎn)表及故障執(zhí)行點(diǎn)表組成。故障引發(fā)點(diǎn)表及故障執(zhí)行點(diǎn)表又由多個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)組成。同樣這些數(shù)據(jù)項(xiàng)包含了數(shù)據(jù)、地址、屬性說明。

故障引發(fā)點(diǎn)表用于收集設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，控制器的解析系統(tǒng)在故障引發(fā)點(diǎn)表中“注冊(cè)”這個(gè)引發(fā)點(diǎn)的信息，形成一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)?？刂破鞲鶕?jù)這些引發(fā)點(diǎn)數(shù)據(jù)項(xiàng)“搜索”故障執(zhí)行點(diǎn)表，找到故障執(zhí)行點(diǎn)表數(shù)據(jù)項(xiàng)，根據(jù)故障執(zhí)行點(diǎn)表數(shù)據(jù)項(xiàng)的數(shù)據(jù)及屬性定義，完成故障執(zhí)行點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)。

控制器集成了modbus、canopen通訊協(xié)議。當(dāng)然，根據(jù)需要可以集成任意其他總線通訊協(xié)議。由于系統(tǒng)中需要交換的數(shù)據(jù)是自動(dòng)、透明完成的，因此需要總線通訊管理表來收集管理這些數(shù)據(jù)，以完成無區(qū)別引用?？刂破鞯慕馕銎鞑坏瓿上鄳?yīng)通訊協(xié)議，還要根據(jù)總線通訊管理表的屬性說明項(xiàng)將數(shù)據(jù)放入指定的位置，供數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)組態(tài)時(shí)說明的位置使用。這一過程使用戶不需要任何的編程就可以得到總線上的數(shù)據(jù)。

以太網(wǎng)管理表：主要用于控制器、hmi、規(guī)范的智能設(shè)備之間的相互數(shù)據(jù)交互。其管理機(jī)制類同于總線通訊管理表，但它的通訊架構(gòu)不是一個(gè)主從結(jié)構(gòu)，所有的設(shè)備具有平等的通訊權(quán)限，數(shù)據(jù)交換是并發(fā)的，一個(gè)設(shè)備可以發(fā)起與系統(tǒng)內(nèi)其他設(shè)備同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。因此，具有很高的通訊效率。這一機(jī)制滿足了fcs系統(tǒng)對(duì)通訊的要求，數(shù)據(jù)自動(dòng)交換、自動(dòng)識(shí)別。同時(shí)，全兼容tcp/ip協(xié)議，任何以太網(wǎng)交換機(jī)、路由器均可用于本系統(tǒng)。

運(yùn)行信息管理表：系統(tǒng)運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生大量信息，例如：進(jìn)行了手/自動(dòng)切換、某設(shè)備產(chǎn)生了故障、控制器出現(xiàn)了故障、通訊出現(xiàn)異常等等。這些信息一旦產(chǎn)生，便會(huì)注冊(cè)到運(yùn)行信息管理表中，如果數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)正在運(yùn)行，這些信息會(huì)自動(dòng)傳到數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)對(duì)這些信息進(jìn)行分類、保存及處理。屬于控制系統(tǒng)的輔助部分。

運(yùn)動(dòng)控制數(shù)據(jù)表：本發(fā)明的系統(tǒng)架構(gòu)并不僅限于解決工業(yè)過程控制任務(wù)。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型亦為運(yùn)動(dòng)控制提供了優(yōu)秀的解決方案，配合一個(gè)外部中斷，能夠?qū)崿F(xiàn)任意軸的等時(shí)同步。

將工藝引導(dǎo)模塊生成的運(yùn)動(dòng)軸的動(dòng)作幀形成運(yùn)動(dòng)控制數(shù)據(jù)表預(yù)先下載到控制器中，對(duì)于運(yùn)動(dòng)控制數(shù)據(jù)表中相同數(shù)量的數(shù)據(jù)項(xiàng)，控制器每一時(shí)刻依靠控制器的一個(gè)硬件中斷執(zhí)行索引號(hào)相同的數(shù)據(jù)項(xiàng)，并且遞增，實(shí)現(xiàn)了任意軸的等時(shí)同步。

運(yùn)動(dòng)控制的執(zhí)行過程，實(shí)際上是對(duì)軸動(dòng)作的分解過程，分解后的動(dòng)作幀具有相互關(guān)聯(lián)性，對(duì)同步、實(shí)時(shí)的要求極高。目前有兩種做法：一是做成專用的運(yùn)動(dòng)控制器，其優(yōu)點(diǎn)是實(shí)時(shí)同步性強(qiáng)，其缺點(diǎn)是封閉性較強(qiáng)，擴(kuò)展性極差。二是做成動(dòng)作幀的集中分解，總線傳輸。其優(yōu)點(diǎn)是靈活性好、擴(kuò)展性強(qiáng)，其缺點(diǎn)是實(shí)時(shí)同步性較差。

把分解后的動(dòng)作幀放入如下結(jié)構(gòu)的一個(gè)表中，并且預(yù)先下載到控制器中，如下表3所示。

表3

其中，表頭是控制器執(zhí)行一個(gè)動(dòng)作的必要固定信息。每個(gè)控制器的這個(gè)表必須配合一個(gè)外部中斷接口來運(yùn)行，外部中斷是“線與”的關(guān)系，即：只有所有控制器發(fā)出當(dāng)前步序執(zhí)行完成后，才會(huì)出現(xiàn)有效的外部中斷信號(hào)，外部中斷的作用在于同步步序。即所有控制器的表在相同步序下運(yùn)行，這個(gè)步序由表頭的“當(dāng)前位置”進(jìn)行記錄。

“in”是步序的執(zhí)行條件，可以引用系統(tǒng)的任何資源作為執(zhí)行條件，只有當(dāng)“in”＝1時(shí)，該步序才開始執(zhí)行。

“out”是步序的驅(qū)動(dòng)輸出，當(dāng)該步序執(zhí)行完后，驅(qū)動(dòng)外部中斷接口線，對(duì)外表示：“該步已完成”?？梢岳眠@個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)同時(shí)驅(qū)動(dòng)其他任意輸出接口。

當(dāng)所有控制器都執(zhí)行了該步序，控制器會(huì)收到一個(gè)外部中斷信號(hào)，中斷處理程序?qū)ⅰ爱?dāng)前位置”加1。如此反復(fù)運(yùn)行。

在本發(fā)明系統(tǒng)架構(gòu)的支持下，運(yùn)動(dòng)控制的驅(qū)動(dòng)變得異常簡單明了，可以使任意多軸等時(shí)同步，這是依靠任何工業(yè)“現(xiàn)場(chǎng)總線”都不可能達(dá)到的性能。它不但使一個(gè)工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)作同步，還能使多個(gè)工業(yè)機(jī)器人之間達(dá)到同步。

掉電保持管理表：用戶總是希望某些數(shù)據(jù)掉電后能夠保持，下次開機(jī)后能夠繼續(xù)使用。比如：pid的設(shè)定值，我們并不希望開機(jī)后重新設(shè)置它。

本發(fā)明提供一個(gè)“掉電保持管理表”來滿足這一要求。掉電保持管理表由多個(gè)表項(xiàng)組成，每一個(gè)需要掉電保持的數(shù)據(jù)形成一個(gè)表項(xiàng)，對(duì)于用戶來講，只需簡單指定這個(gè)數(shù)據(jù)是否需要掉電保持，后續(xù)的工作由控制器進(jìn)行自動(dòng)解析處理。

硬件冗余管理表：冗余是用戶硬件系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要措施。本發(fā)明只有控制器的系統(tǒng)程序，所有控制器的系統(tǒng)程序是一樣的，被預(yù)先置入。由于用戶工藝控制的實(shí)現(xiàn)已由本發(fā)明的工藝引導(dǎo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成了智能數(shù)據(jù)，也就是說，用戶工藝控制是由智能數(shù)據(jù)和本發(fā)明的解析系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。智能數(shù)據(jù)在控制器之間傳輸是簡單的，本發(fā)明的解析系統(tǒng)采用以太網(wǎng)口進(jìn)行傳輸。要傳輸?shù)膬?nèi)容在“硬件冗余管理表”中進(jìn)行說明。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了“裸機(jī)”冗余，即：用戶除了插上一條冗余傳輸線就實(shí)現(xiàn)了冗余。其中，工藝解析模塊通過以太網(wǎng)接口將主控制器中的智能引導(dǎo)數(shù)據(jù)復(fù)制到冗余控制器中，從而實(shí)現(xiàn)了裸機(jī)冗余。

輸出映射數(shù)據(jù)表：控制器硬件輸出接口do、ao、現(xiàn)場(chǎng)總線modbus、canopen等輸出接口的數(shù)據(jù)映射及屬性的說明信息。屬性說明信息來源于硬件的一個(gè)gsd文件及數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)的硬件定義信息。gsd文件說明這個(gè)接口可以做到什么，數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)說明這個(gè)接口具體做什么。比如控制器的一個(gè)輸出口，可以作為一個(gè)常規(guī)輸出口，也可用于pwm輸出等，這在gsd文件中說明；當(dāng)用戶需要這個(gè)口的具體功能時(shí)，這在數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)中說明。這些信息被寫入到輸出映射數(shù)據(jù)表的屬性項(xiàng)中，以后，控制器的解析系統(tǒng)自動(dòng)完成用戶指定的功能，將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)項(xiàng)中，供本發(fā)明的解析系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)輸出。

數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)的工具箱的設(shè)備圖形庫中拖出一個(gè)電鈴圖片，這個(gè)圖片沒有任何功能，就是一張普通圖片，用戶可以選擇任意滿足需求的圖片。當(dāng)雙擊這張圖片，彈出圖3(b)所示dido驅(qū)動(dòng)界面。此時(shí)，本發(fā)明的工藝引導(dǎo)系統(tǒng)建立了一個(gè)“功能組織數(shù)據(jù)表”，并添加了一個(gè)表項(xiàng)：dido驅(qū)動(dòng)。同時(shí)建立了一個(gè)“模塊功能數(shù)據(jù)表”，亦添加了一個(gè)表項(xiàng)：dido驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)。圖3(b)的(10)為控制器的運(yùn)行環(huán)境設(shè)置，可以有三個(gè)選擇：自動(dòng)、定時(shí)中斷。外部中斷。自動(dòng)是默認(rèn)選項(xiàng)，中斷不允許運(yùn)行與延時(shí)有關(guān)的功能。

當(dāng)我們將圖3(b)的標(biāo)記14拖入系統(tǒng)內(nèi)任意一個(gè)輸出點(diǎn)時(shí)，這張圖片已不是普通意義上滿足數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)美感的圖片，而是一個(gè)真實(shí)設(shè)備的映射。本工藝引導(dǎo)系統(tǒng)為這個(gè)輸出點(diǎn)在“輸出映射數(shù)據(jù)表”中建立一個(gè)輸出項(xiàng)，用于該點(diǎn)的輸出。示例中，這個(gè)點(diǎn)拖入的是控制器1的modbus的一個(gè)輸出點(diǎn)，控制器1需與這個(gè)modbus設(shè)備進(jìn)行通訊，于是工藝引導(dǎo)系統(tǒng)在控制器1中建立了一個(gè)“總線通訊管理表”，并在表中添加了這個(gè)modbus輸出點(diǎn)項(xiàng)，解析系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)引用該點(diǎn)數(shù)據(jù)用modbus協(xié)議去驅(qū)動(dòng)這個(gè)點(diǎn)。

其實(shí)，此時(shí)并不知道工藝引導(dǎo)系統(tǒng)會(huì)將這個(gè)dido驅(qū)動(dòng)放到哪個(gè)控制器運(yùn)行，如果工藝引導(dǎo)系統(tǒng)認(rèn)為將這個(gè)dido驅(qū)動(dòng)放到控制器2中運(yùn)行比較合理，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)建立一個(gè)“以太網(wǎng)管理表”，并將該項(xiàng)加入其中。在此，我們假設(shè)在控制器1中運(yùn)行。

在圖3(b)的標(biāo)記12中，拖入了兩個(gè)dido的運(yùn)行條件，來源于控制器2的一個(gè)開關(guān)及與控制器2相連的canopen設(shè)備的一個(gè)按鈕。工藝引導(dǎo)系統(tǒng)首先在控制器2中的“輸入映射數(shù)據(jù)表”建立控制器2連接的開關(guān)及通過控制器2連接的canopen設(shè)備按鈕輸入項(xiàng)，標(biāo)記這兩個(gè)輸入接口的數(shù)據(jù)及屬性。由于假設(shè)了dido驅(qū)動(dòng)在控制器1中運(yùn)行，而控制器之間通訊是通過以太網(wǎng)的，因此，工藝引導(dǎo)系統(tǒng)在控制器2的“以太網(wǎng)管理表”建立這兩個(gè)元件的輸出項(xiàng)；在控制器1的“以太網(wǎng)管理表”建立這兩個(gè)元件的輸入項(xiàng)。

由于dido驅(qū)動(dòng)引用了控制器2相連的canopen設(shè)備的一個(gè)按鈕，工藝引導(dǎo)系統(tǒng)還在控制器2的“總線通訊管理表”中建立一個(gè)canopen協(xié)議的一個(gè)輸入項(xiàng)，用于讀取這個(gè)按鈕的值。

開關(guān)、按鈕是相與的關(guān)系，這個(gè)關(guān)系是工藝引導(dǎo)系統(tǒng)在后臺(tái)通過一個(gè)特定的運(yùn)算器的數(shù)據(jù)模塊自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。特定的運(yùn)算器就是一個(gè)“虛擬機(jī)”，控制器可以運(yùn)行這個(gè)虛擬機(jī)；在工藝引導(dǎo)系統(tǒng)看來，運(yùn)算器就是可以識(shí)別的邏輯數(shù)據(jù)。工藝引導(dǎo)系統(tǒng)在“模塊功能數(shù)據(jù)表”中，建立這個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)。

由于條件成立后立即啟動(dòng)電鈴，因此，在dido驅(qū)動(dòng)的“啟|?！蔽粚懭?；在dido驅(qū)動(dòng)的“延時(shí)”值寫入0，這些數(shù)據(jù)被填入到diod驅(qū)動(dòng)的內(nèi)部屬性中。

通過以上的描述，已經(jīng)知道了元件數(shù)據(jù)怎樣在控制器之間、各類現(xiàn)場(chǎng)總線模塊之間流動(dòng)，解析系統(tǒng)能夠正確理解這些數(shù)據(jù)，從而完成一個(gè)用戶工藝的一個(gè)動(dòng)作，當(dāng)然，這個(gè)動(dòng)作不限于示例，可以是任意的。

電鈴的停止與上述類同，只是“延時(shí)”值寫入3000ms，條件滿足時(shí)3秒后停止，不再贅述。

pid調(diào)節(jié)是系統(tǒng)提供的一個(gè)工藝模塊之一，當(dāng)從scada模塊的工具箱的工藝模塊中拖出如圖4所示的這個(gè)pid圖片時(shí)，與拖出設(shè)備圖片是不一樣的，這個(gè)圖片已經(jīng)與這個(gè)pid工藝數(shù)據(jù)集進(jìn)行了自動(dòng)連接，工藝引導(dǎo)系統(tǒng)在“模塊功能數(shù)據(jù)表”中建立該數(shù)據(jù)項(xiàng)。但是并不知道對(duì)什么樣的工藝設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)在圖4的(26)中拖入一個(gè)調(diào)節(jié)點(diǎn)時(shí)，工藝引導(dǎo)系統(tǒng)就知道了要對(duì)誰進(jìn)行調(diào)節(jié)，拖入的是與控制器2連接的canopen的一個(gè)輸出點(diǎn)，于是工藝引導(dǎo)系統(tǒng)在控制器2的“總線通訊管理表”中建立一個(gè)canopen協(xié)議的一個(gè)輸出項(xiàng)，如果這個(gè)pid在控制器1中運(yùn)行，系統(tǒng)還會(huì)自動(dòng)在兩個(gè)控制器“以太網(wǎng)管理表”中建立對(duì)應(yīng)輸入輸出表項(xiàng)。在pid調(diào)節(jié)中還需要一個(gè)檢測(cè)值，在圖4的(25)拖入了與控制器1模擬量模塊相連的壓力表，工藝引導(dǎo)系統(tǒng)會(huì)在輸入映射數(shù)據(jù)表及模塊功能數(shù)據(jù)表中分別建立對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)表項(xiàng)。這樣，雖然一些工藝參數(shù)還需要在運(yùn)行中調(diào)整，但這個(gè)pid調(diào)節(jié)已能正常運(yùn)行。

從上述可以看出，使用一個(gè)系統(tǒng)工藝模塊是非常簡單的，工藝模塊運(yùn)行時(shí)，scada模塊可以直接觀察模塊內(nèi)部參數(shù)的運(yùn)行情況，如果被授權(quán)，是可以改變這些參數(shù)的。

當(dāng)雙擊工藝引導(dǎo)系統(tǒng)的“設(shè)備安全管理”時(shí)，系統(tǒng)建立了一個(gè)設(shè)備安全管理表，其設(shè)置界面如圖5所示。由于這個(gè)示例是以pid調(diào)節(jié)值達(dá)到上限位時(shí)，觸發(fā)一個(gè)設(shè)備安全處理事務(wù)，因此，這個(gè)表的“引發(fā)”項(xiàng)被拖入了pid的上限輸出點(diǎn)：恒壓pid調(diào)節(jié).上限位。說明了pid調(diào)節(jié)達(dá)到上限輸出值時(shí)，需要進(jìn)行安全處理。工藝引導(dǎo)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)pid運(yùn)行的控制器不同，確定是否建立以太網(wǎng)管理表。

本發(fā)明的示例中，要求pid達(dá)到上限值時(shí)立即啟動(dòng)一個(gè)電鈴，響鈴3秒后停止。電鈴的啟動(dòng)和停止是兩個(gè)動(dòng)作，因此，在“執(zhí)行點(diǎn)”項(xiàng)拖入兩項(xiàng)電鈴的輸出點(diǎn)，工藝引導(dǎo)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)這個(gè)電鈴位于控制器1的modbus模塊的一個(gè)輸出點(diǎn)上，同樣會(huì)在總線通訊管理表項(xiàng)上建立該點(diǎn)，實(shí)際上，以前對(duì)該點(diǎn)的引用，已經(jīng)建立了這些表項(xiàng)。

在第一個(gè)“執(zhí)行點(diǎn)”的值填入1，表示：啟動(dòng)，延時(shí)填入0，表示：立即執(zhí)行；在第二個(gè)“執(zhí)行點(diǎn)”的值填入0，表示：停止，延時(shí)填入3000毫秒，表示：3秒后執(zhí)行。勾選了自動(dòng)清除時(shí)，表示故障消失后，控制器自動(dòng)恢復(fù)執(zhí)行點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)。

從以上描述可以看出，系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，這些數(shù)據(jù)不是普通意義上的數(shù)據(jù)，而是具有引導(dǎo)能力的智能數(shù)據(jù)，它調(diào)度著控制器系統(tǒng)內(nèi)核的運(yùn)行、完成總線設(shè)備的透明引用、高速、并發(fā)的數(shù)據(jù)交換，控制器以及所有智能設(shè)備自主運(yùn)行并且自動(dòng)獲取所需系統(tǒng)資源，所有智能控制單元實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)之后，實(shí)現(xiàn)了用戶的控制任務(wù)，最終實(shí)現(xiàn)fcs系統(tǒng)架構(gòu)。

本發(fā)明通過用數(shù)據(jù)的靈活性去“對(duì)抗”用戶工藝的多樣性，而不是用一對(duì)一的編程方法去適應(yīng)用戶工藝的多樣性，是顛覆現(xiàn)有工業(yè)過程控制模型的發(fā)明，使用戶的過程控制系統(tǒng)變得簡單、通用、直接、透明、靈活，真正實(shí)現(xiàn)了at控制技術(shù)與it信息技術(shù)的高度融合。

雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對(duì)之作一些修改或改進(jìn)，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。