（轉）運行時組態技術探討
－－在傳統人機接口實現自由編輯工藝模式的應用實例
一,問題的提出
運行時組態是組態軟件技術近些年提出的新概念.運行時組態是指在運行環境下編輯工程,或對已有工程進行修改,添加新的功能.也就是說運行時組態是在組態軟件運行環境中直接修改工程.運行時組態改變了已往必須進入復雜的組態及控制環境修改工程應用的歷史,給組態軟件帶來了新的活力,并預示著組態軟件新的發展方向.
先以開發成型機械手實際應用為例來說明什么是運行時組態,為甚么需要應用運行時組態的技術.
成型機械手是專應用于成型機的取放料的自動化設備,工作環境要求苛刻,需要長時間高精,高速運行.更主要的是,相對于一般自動化設備按固定工藝模式一步步運行的方式,成型機械手其生產工藝過程變化多端.如果按傳統固定工藝模式編程,一旦需要修改或添加新的工藝,就必須對工程及控制系統進行修改.對于簡單工藝的設備來說這也許可行,但對于像成型機械手這類工藝復雜多變的設備就很費時力,而且極易出錯.
傳統的組態過程是這樣的,工程組態好并交付用戶使用后,工程中包括的功能就固定不變了.如果要擴充,修改工程的功能,就必須請熟悉該工程的工程師進入組態獲控制環境進行修改.
假如我們換一種編程方式呢?比如提供這樣一個工程環境,在此環境中工程師有預見的設計好該工程所有最基本功能(基本動作),實際應用時由現場工藝人員根據實際需要來自由組合生產工藝以達到最終控制的目的.
如果真的的實現這種方式,這確實比靠工程師預先編好工藝的方式靈活,簡單的多.這種由固定工藝轉換到自由工藝編程的模式就是運行時組態技術所要解決的.
必須說明的是,這種運行時組態技術雖說在一些通用型人機界面上已有或多或少的應用,但這些都是基于像Microsoft windows這種高級編程環境的組態軟件,如紫金橋監控組態,昆侖組態等.但一些設備常用的人機接口如got1000,preface等必竟是專用人饑操作接口,它們不像那些高級組態環境的人機接口那樣有豐富的軟件,鏈接庫或數據庫來支持.
因而,本文所要解決的就是應用運行時組態的思路,方法,技術來實現在傳統人機接口由固定工藝到自由工藝編程模式的轉變.
二,運行時組態的優點
1,減少編程工作量.對于一具體工程項目,如果能將項目中用到的功能(或動作)歸納出來做成模塊,那么我們無須等到了解整個工程應用并做完才可以將其投入運行了.即只要把工程中需要的模塊準備好,你就可以讓最終用戶(如工藝人員,設備操作員等)在運行時自己增加,編輯模塊了,讓用戶在運行環境中修改和完善,滿足實際工藝需求.該工作模式充分發揮了組態工程師和工藝人員自身的優勢,快速完成工程項目.
2,解決了動作及運行參數不確定問題.有些工程本來就存在這樣的不確定性,我們不可能用常規的辦法將各種情況事先窮舉出來,也不可能每次改變都要求現場的技術人員進入復雜的開發環境進行修改,運行時組態對此是非常適用的.
3,維護方便.傳統意義的組態是在工程組態完成后,應用程序的功能已經固化好了.如果需要修改或增加新功能,還必須進入開發環境重新配置.這一般需要精通開發環境,并且熟悉該工程的工程師來完成.如果工程不是本單位元完成的,還要涉及到升級改造,甚至另立項目的費用.采用運行中組態技術后就可以由工廠的一般技術人員來完成.
4,實現軟件標準化.自動化控制軟件標準化是管理階層,開發人員,維護保養甚至應用人員所不斷追求的目標。組態過程中建立的各個模塊就是實現軟件開發標準化的基礎.
三,安全性問題
其實運行中組態技術一個最需要解決的問題就是安全,在運行時可以隨便增加,修改,刪除工程中的模塊或參數,確實是很危險的.如果沒有保護措施,運行時就會帶來很多的麻煩.我們可以通過以下兩項安全措施來保護運行時的工程.
１,控制系統保護措施:
在控制系統層面對一些相互間會產生危險的動作作屏蔽,甚至排他性處理.做好基本安全保護,如軟,硬件上的互鎖.
2,工藝組態時保護
由于運行時的模塊都是是由組態工程師生成的,因此運行時組態的自由度完全由組態工程師掌握.這就要求組態工程師對運行時提供的手段要加以限制,不要提供過多的,不必要的靈活性.同時對編輯過程提供必要的保護措施,如錯誤提示,組態后工藝無法保存等.
總之,組態人員既要給用戶提供擴展功能的手段,又要對其加以足夠的限制,以保證系統安全運行.
四,運行時組態的實現
應用于自動化中的人機界面是最基本,最常用的組態技術.它雖不像那些專門的組態環境軟件那樣功能豐富,應用范圍廣;但它以高穩定性,強適應性,低價格在自動化領域仍具有不可動搖的地位.好的,貴的并不一定是最有用的或最有效的.正于無論計算技術(特別是軟件技術)怎么發展,PLC技術平臺在自動化領域永遠也不會過時一樣.
雖說技術,理念在不但發展,但這并不就意味著舊的技術平臺需要淘汰.其實我們要做的是用哪些新的理念,技術來改造,提升這些舊平臺.因而這些工作需要自動化工程師自己去做,人機接口組態環境并沒有提供現成的模版來實現運行時組態的應用,這種改造當然是很費時力的工作.
我們知道人機接口是實現現場操作人員操作,控制設備的電子接口.它主要提供虛擬的按鈕控制,數據輸入,狀態監控等功能.雖說人機接口也提供一些數據處理功能,但它畢竟沒有個人計算器那樣強大的數據處理能力.因此人機接口僅能看作是一種靜態處理技術,還不能完全算得上是動態處理技術.
好在一般人機接口都提供有二次系統開發接口,如腳本語言(有的稱作宏指令).這些二次開發接口提供類似高級編程語言的編程環境,看到那些熟悉的”變量”,”數組”,”函數”,”語句”,甚至”指針”,我們是否看到勝利的曙光?
是的,我們有理由相信我們最起碼也成功了一半.有了這些”指令”我們就可實現人機接口對象后臺處理能力,實現各種接口編輯(如插入,刪除)功能,邏輯判斷,數據計算,狀態提醒等能實現運行中組態所必有的一些基本處理能力.
更一步的,要實現友好,簡潔的組態界面,我們還要充分應用人機接口組態環境本身亦提供的變址(或索引)功能,配方功能等等.
所有這些技術和功能的結合應用,加上運行中組態這類新的理念,我們有理由相信:在傳統人機接口上也能(最起碼也是近似)實現運行中組態的最終目的.
必須補充說明的是,運用配方功能實現數據的管理是我們常用到的技術或方法,如對保存各個工藝配方數據.但必須說明的是這些處理是靜態的而不是動態的,這與運行中組態的思路還是不一樣.但,事實上也正是因為這種配方處理功能讓我找到一個邁向成功的窗口.
下面的成型機械手案例就基本上實現或應用了前面所闡述的一些技術,理念.
五,成型機械手上的應用
下面就是成型機械手實現自由編輯工藝模式這種運行時組態技術應用的主要畫面.
組態環境不但提供各個模塊的組態功能,還提供各個模塊的參數配置(如果需要的話)功能.如上面組態后第5個模塊”主臂升降”,在組態過程中隨時可以自由修改模快的配置參數,只需要你點擊此模塊.
上面畫面配備有靈活的編輯功能,”模塊”對象,相應序號,指引光標,上下移動顯示頁面等等都可以根據用戶實際編輯需要靈活使用,即提供所謂”所見即所得”的編輯環境.
同時組態環境還提供組態過程自動監控,錯誤判斷功能供用戶組態時參考或提供組態安全保護.
下面是一個組態模塊其控制系統PLC相對應處理模塊例子.
六,總結
組態軟件一般稱為通用組態軟件.”通用”一詞表示它可以適合各種應用領域.不同的應用領域雖然存在許多共性的東西,但是應用場合特別是工藝的差異是客觀存在的.差異表現在畫面的組織形式,組成部件,構建邏輯等等各方面.如果讓組態軟件能夠包羅萬象來適應中應用,那么呈現給用戶的軟件將過于復雜,最終會使得組態軟件本身的友好性太差,失去其存在的意義.如前所述,運行時動態生成的元素是在組態環境下生成的,自動化工程師可以在組態環境下構建其應用領域所需模塊,然后讓工藝人員運用自己熟知的工藝在運行時搭建自己的應用.
脫離具體的PLC控制軟件, 從宏觀角度來理解自動控制系統,面向工藝來設計控制系統是自動化工程師應該追求的最高目標.我們知道PLC程序不過是你設計工程項目的工藝而已,有工藝要求才可能有程序,程序只是設備工藝的具體反應.了解了工藝要求也就等于了解了程序.編程不過是個規則,要你用這個規則把設備工藝寫出來,因此你重要是了解設備的工藝和具體使用PLC品牌的功能.當你充分了解了設備工藝,設計完電氣圖紙,你的設計任務可以說基本完成了,剩下的就是看看PLC編程規則,根據工藝把程序寫出來.
運用運行時組態理念或技術就是實現這個終極目標的具體表現形式.
滬公網安備31010802001143號
