PLC控制系統(tǒng)中設(shè)備手動(dòng)和自動(dòng)切換功能的幾種方法

1、PLC控制系統(tǒng)中設(shè)備手動(dòng)和自動(dòng)切換功能的幾種方法    引言在當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)過程控制中，普遍采用了PLC控制系統(tǒng)，通過軟件程序來實(shí)現(xiàn)控制設(shè)備之間的聯(lián)鎖控制也就是自動(dòng)控制，由控制設(shè)備驅(qū)動(dòng)的工廠機(jī)械設(shè)備來完成滿足工藝要求的生產(chǎn)過程。這里，設(shè)備的運(yùn)行分為單體手動(dòng)操作和自動(dòng)控制運(yùn)行兩種方式。在單體手動(dòng)操作中，一般是在設(shè)備就地（機(jī)旁）操作。PLC的程序控制主要是進(jìn)行自動(dòng)控制，但其中也包括單體手動(dòng)操作，其完成的功能和就地（機(jī)旁）操作是一樣的，不同之處在于，它是通過程序的方式來實(shí)現(xiàn)，并且一般是在上位機(jī)的監(jiān)控畫面中通過點(diǎn)擊鼠標(biāo)的方式進(jìn)行，也就是在機(jī)房或控制室中進(jìn)行而不是

2、就地（機(jī)旁）。手動(dòng)操作（包括程序中的手動(dòng)單體操作）和自動(dòng)控制程序的主要區(qū)別在于，自動(dòng)控制程序是在正式投產(chǎn)后，各個(gè)設(shè)備沒有故障可正常工作時(shí)運(yùn)行。而手動(dòng)操作是在調(diào)試期間用于俗稱的“打點(diǎn)”時(shí)用，或正常運(yùn)行時(shí)，有設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)用。例如，某供水水箱的液位控制，水位高時(shí)，啟動(dòng)出水泵供水，水位低時(shí)，停止泵供水，假如水箱的液位傳感器出現(xiàn)故障，自動(dòng)控制就無法進(jìn)行，那么為了繼續(xù)維持生產(chǎn)，就需要操作人員現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作，根據(jù)水箱的液位指示器來手動(dòng)啟動(dòng)和停止出水泵的運(yùn)行及相應(yīng)閥門的開關(guān)。需要指出的是，本文所指的設(shè)備是PLC輸出控制的開關(guān)量設(shè)備，模擬量設(shè)備不在本文的討論之列。設(shè)備手動(dòng)和自動(dòng)切換的方式在本文中，設(shè)備是指工廠機(jī)

3、械設(shè)備及其控制設(shè)備?？刂圃O(shè)備是指電機(jī)，閥門等等，而設(shè)備的手動(dòng)和自動(dòng)運(yùn)行，主要體現(xiàn)在控制設(shè)備的手動(dòng)和自動(dòng)運(yùn)行。例如，對(duì)于電機(jī)的控制一般是通過MCC（電機(jī)控制中心）電氣控制系統(tǒng)來進(jìn)行的，電機(jī)的遠(yuǎn)程和就地信號(hào)，即自動(dòng)和手動(dòng)的切換信號(hào)，以及啟動(dòng)、停止、故障等信號(hào)均由MCC提供并接到PLC硬件系統(tǒng)。在MCC柜上的遠(yuǎn)程就地轉(zhuǎn)換開關(guān)打到就地時(shí)，進(jìn)行就地手動(dòng)操作；打到遠(yuǎn)程時(shí)，進(jìn)行PLC的程序自動(dòng)控制，或在上位機(jī)畫面上進(jìn)行點(diǎn)擊鼠標(biāo)式的手動(dòng)操作。我們可以這樣來理解PLC控制系統(tǒng)、就地電氣控制系統(tǒng)、控制設(shè)備和工廠機(jī)械設(shè)備之間的關(guān)系，即自動(dòng)控制（包括PLC程序中的手動(dòng)操作）是由PLC控制系統(tǒng)通過電氣控制系統(tǒng)，由電氣控

4、制系統(tǒng)來控制像電機(jī)一樣的控制設(shè)備，最后由控制設(shè)備來驅(qū)動(dòng)工廠機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行。而電氣控制系統(tǒng)像MCC柜本身，就可以直接進(jìn)行手動(dòng)就地操作。對(duì)于電機(jī)的控制來說，正常運(yùn)行時(shí)，首先是PLC程序的自動(dòng)控制，此時(shí)的遠(yuǎn)程就地轉(zhuǎn)換開關(guān)處于遠(yuǎn)程的位置，然后如果出現(xiàn)PLC無法處理的問題或故障，則需要在上位機(jī)的畫面上，人工進(jìn)行單體設(shè)備的操作，以維持生產(chǎn)或進(jìn)行安全聯(lián)鎖操作。最后如果依然不能解決問題，則需要在就地（機(jī)旁）進(jìn)行操作，一般是進(jìn)行電機(jī)停止的操作。對(duì)于閥門來說，一般也有相應(yīng)的電氣控制系統(tǒng)，就像MCC一樣，其一般是就地的現(xiàn)場(chǎng)電磁閥控制柜（箱），一般都有遠(yuǎn)程就地的轉(zhuǎn)換開關(guān)，用于手動(dòng)和自動(dòng)運(yùn)行的切換。和電機(jī)控制一樣，正常

5、運(yùn)行時(shí)，首先是PLC的自動(dòng)控制，此時(shí)的遠(yuǎn)程就地的轉(zhuǎn)換開關(guān)處于遠(yuǎn)程的位置，然后如果出現(xiàn)PLC無法處理的問題或故障，則需要在上位機(jī)的畫面上，人工進(jìn)行單體設(shè)備的操作，以維持生產(chǎn)或進(jìn)行安全聯(lián)鎖操作。最后如果依然不能解決問題，遠(yuǎn)程就地轉(zhuǎn)換開關(guān)打到就地位置，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的就地控制。如果還不能解決問題，則只能使用手動(dòng)閥門進(jìn)行安全操作。顯然，就地手動(dòng)和遠(yuǎn)程自動(dòng)運(yùn)行，是通過就地控制柜（箱）上的轉(zhuǎn)換開關(guān)來實(shí)現(xiàn)的。PLC程序中的手動(dòng)和自動(dòng)的切換功能，也可以這樣做，在程序中實(shí)現(xiàn)類似于轉(zhuǎn)換開關(guān)這樣的操作是沒有問題的。設(shè)備手動(dòng)和自動(dòng)切換的程序?qū)崿F(xiàn)方法1當(dāng)遠(yuǎn)程就地信號(hào)為1時(shí)，即表示現(xiàn)場(chǎng)的控制柜（箱）上的轉(zhuǎn)換開關(guān)打到了遠(yuǎn)程位置，

6、可進(jìn)行PLC的自動(dòng)控制；當(dāng)其為0時(shí)，則表示是現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作。為了實(shí)現(xiàn)程序內(nèi)部的手動(dòng)自動(dòng)切換，就像遠(yuǎn)程就地信號(hào)一樣，設(shè)置一個(gè)中間變量，這個(gè)中間變量作為程序手動(dòng)單體設(shè)備操作的標(biāo)志，是由上位機(jī)監(jiān)控程序來賦值的，其值為1時(shí)，進(jìn)行程序的單體設(shè)備手動(dòng)操作；為0時(shí)PLC程序進(jìn)行自動(dòng)控制。由此可見，每一個(gè)自動(dòng)控制中的設(shè)備都是在這兩個(gè)條件下運(yùn)行的。我們用梯形圖來實(shí)現(xiàn)一個(gè)電機(jī)和一個(gè)閥門的手自動(dòng)切換功能，設(shè)置如下輸入、輸出IO標(biāo)簽和中間變量：輸出：電機(jī)啟動(dòng)START電機(jī)停止STOP閥門打開OPEN閥門關(guān)閉CLOSE輸入：電機(jī)MCC柜遠(yuǎn)程就地信號(hào)RL_M閥門控制柜遠(yuǎn)程就地信號(hào)RL_V 變量：電機(jī)啟動(dòng)條件A電機(jī)停止條件B

7、閥門打開條件C閥門關(guān)閉條件D電機(jī)的上位機(jī)手動(dòng)操作中間變量UP_MAN_M電機(jī)的上位機(jī)手動(dòng)操作啟動(dòng)UP_START_M電機(jī)的上位機(jī)手動(dòng)操作停止UP_STOP_M閥門的上位機(jī)手動(dòng)操作中間變量UP_MAN_V閥門的上位機(jī)手動(dòng)操作打開UP_OPEN_V閥門的上位機(jī)手動(dòng)操作關(guān)閉UP_CLOSE_V使用美國A-B公司用于Logix 5000系列PLC的RSLogix 5000編程軟件的梯形圖，程序如圖1：圖1其中（L）為置位指令，（U）為復(fù)位指令。這里之所以用置位、復(fù)位指令，主要是考慮到啟動(dòng)（打開）條件和停止（關(guān)閉）條件可能是脈沖型的（例如上升沿脈沖），需要保持（注：如果MCC中的控制回路使用了“啟動(dòng)-保

8、持-停止”方式，那么采用脈沖輸出比較合適，就像自復(fù)位式按鈕一樣。這里為了簡(jiǎn)化梯形圖程序，沒有這樣做。有興趣的讀者不妨一試）。電機(jī)啟動(dòng)或停止條件是自動(dòng)控制時(shí)的聯(lián)鎖條件，上位機(jī)進(jìn)行手動(dòng)操作時(shí)，自動(dòng)控制程序不能執(zhí)行。同樣就地操作時(shí)，PLC的程序控制也不能執(zhí)行，程序可以根據(jù)需要將此時(shí)的電機(jī)啟動(dòng)和停止控制信號(hào)復(fù)位。閥門的控制也是一樣。這樣各個(gè)設(shè)備均可根據(jù)情況進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行或手動(dòng)操作。設(shè)備手動(dòng)和自動(dòng)切換的程序?qū)崿F(xiàn)方法2上面的方法對(duì)手自動(dòng)切換時(shí)的各種情況都進(jìn)行了考慮，程序進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需要時(shí)時(shí)刻刻注意手自動(dòng)切換問題，程序量相對(duì)于沒有手自動(dòng)切換時(shí)也有所增加。如果把程序中的手動(dòng)程序同自動(dòng)程序分開，程序就會(huì)顯得更加清晰

9、明了，同時(shí)設(shè)計(jì)自動(dòng)程序時(shí)也不必時(shí)時(shí)刻刻注意手自動(dòng)切換問題。這樣是否可行呢？我們不妨將上面的梯形圖程序改造成如圖2所示。圖2顯然，這是可行的，由于手動(dòng)程序最后執(zhí)行，電機(jī)或閥門的啟動(dòng)、停止或打開、關(guān)閉，由手動(dòng)程序決定。也就是說，當(dāng)自動(dòng)控制程序運(yùn)行時(shí)，如果有上位機(jī)手動(dòng)操作，則上位機(jī)手動(dòng)操作優(yōu)先。例如當(dāng)自動(dòng)程序要求電機(jī)停止時(shí)，如果上位機(jī)手動(dòng)操作讓其啟動(dòng)，則電機(jī)啟動(dòng)。其中的原因是，程序?qū)ο嗤兞炕騃O標(biāo)簽的賦值操作，最后執(zhí)行的程序有效。例如下面的例子：IF A THENY := 0;END_IF;IF B THENY := 1;END_IF;在A，B都為1時(shí)，Y = 1。因?yàn)樽詈髨?zhí)行的語句有效，不管是P

10、LC梯形圖程序還是其他計(jì)算機(jī)程序都是這樣。對(duì)于遠(yuǎn)程就地的現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作來說，當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)打到就地時(shí)，PLC梯形圖程序繼續(xù)根據(jù)聯(lián)鎖條件執(zhí)行，但輸出將不起作用，設(shè)備的狀態(tài)由現(xiàn)場(chǎng)操作決定。轉(zhuǎn)換開關(guān)再次打到遠(yuǎn)程時(shí)，PLC程序的輸出才能真正控制設(shè)備的運(yùn)行。設(shè)備組手動(dòng)和自動(dòng)切換的程序?qū)崿F(xiàn)方法在上面我們主要介紹了單體設(shè)備的手動(dòng)自動(dòng)的切換問題，那么在工業(yè)生產(chǎn)過程的控制中，不少設(shè)備是一同完成某種功能的，這些設(shè)備一起組成一個(gè)設(shè)備組，可以把它們當(dāng)作一個(gè)單體設(shè)備來考慮。這樣就可以利用上面的方法來實(shí)現(xiàn)設(shè)備組的手動(dòng)自動(dòng)切換問題。雖然設(shè)備組可看作是單體設(shè)備，但其中內(nèi)部畢竟還包含著真正的單體設(shè)備，也存在內(nèi)部單體設(shè)備的手動(dòng)自動(dòng)切換

11、問題，那么如何來解決設(shè)備組和其內(nèi)部的真正單體設(shè)備手動(dòng)自動(dòng)切換問題呢？這里，我們采用和方法2類似的方法，將設(shè)備組的單體操作程序放在自動(dòng)程序和真正單體設(shè)備的操作程序之間，這樣就可以即進(jìn)行設(shè)備組的單體操作，也可以進(jìn)行真正單體設(shè)備的操作，也就是說，真正單體設(shè)備的操作優(yōu)先級(jí)最高，其次是設(shè)備組單體設(shè)備，最后才是自動(dòng)控制程序。當(dāng)然如果不嫌麻煩，也可以用方法1的方式來實(shí)現(xiàn)。需要指出的是，對(duì)于設(shè)備組的功能，多次使用時(shí)，用子程序的方式來實(shí)現(xiàn)是最理想的。最后，我們可以此類推，把整個(gè)工廠控制設(shè)備當(dāng)作一個(gè)設(shè)備組來考慮，也可以為其提供手動(dòng)自動(dòng)切換的功能。目前，在國內(nèi)的生產(chǎn)企業(yè)的PLC自動(dòng)化系統(tǒng)的新建或改造項(xiàng)目中，用戶對(duì)設(shè)備的手動(dòng)操作和自動(dòng)控制功能都十分重視，尤其是對(duì)手動(dòng)操作功能格外的重視，對(duì)此的一般解釋為“國內(nèi)設(shè)備質(zhì)量不過關(guān)”，設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)問題，需要在自動(dòng)控制的過程中進(jìn)行手動(dòng)操作