PLC控制系統(tǒng)中設(shè)備手動(dòng)和自動(dòng)切換功能的實(shí)現(xiàn)

1、引言在當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制中，普遍采用了PLC控制系統(tǒng),通過(guò)軟件程序來(lái)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(lái)完成滿足工藝要求的生產(chǎn)過(guò)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(guò)程序的方 式來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且一般是在上位機(jī)的監(jiān)控畫(huà)面中通過(guò)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，

2、 自動(dòng)控制程序是在正式投產(chǎn)后，各個(gè)設(shè)備沒(méi)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(wú)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(lái)手動(dòng)啟動(dòng) 和停止出水泵的運(yùn)行及相應(yīng)閥門的幵關(guān)。需要指出的是，本文所指 的設(shè)備是PLC輸出控制的幵關(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)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

3、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(guò)MCC（電機(jī)控制中心）電氣控制系統(tǒng)來(lái)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)換幵關(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(huà)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(lái)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(guò)電氣控制系統(tǒng)，由電氣控制系統(tǒng)來(lái)控制像電機(jī)一樣的控 制設(shè)備，最后由控制設(shè)

4、備來(lái)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巨本身，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(lái)說(shuō)，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)換幵關(guān)處于遠(yuǎn)程的位置，然后如果出現(xiàn) PLC無(wú)法處理的問(wèn)題或故障，貝懦要在上位機(jī)的畫(huà)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(wèn)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(lái)說(shuō)，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)換幵關(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 常運(yùn)行時(shí)，首先是PLC的自動(dòng)控制

5、，此時(shí)的遠(yuǎn)程就地的轉(zhuǎn)換幵關(guān)處 于遠(yuǎn)程的位置，然后如果出現(xiàn) PLC無(wú)法處理的問(wèn)題或故障，則需要 在上位機(jī)的畫(huà)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(wèn)題，遠(yuǎn)程就地轉(zhuǎn)換幵關(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(wèn)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(guò)就地控制柜（箱） 上的轉(zhuǎn)換幵關(guān)來(lái)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)換幵關(guān)這樣的操作是沒(méi)有問(wèn)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 幵關(guān)打到了遠(yuǎn)程位置，可進(jìn)行

6、plc的自動(dòng)控制；當(dāng)其為o時(shí)，貝y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(lái)賦值的，其值為i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(jiàn)，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(lái)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10標(biāo)簽和中間變量：輸出：電機(jī)啟動(dòng)START電機(jī)停止STOP閥門打幵O(shè)PEN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

7、止條件B閥門打幵條件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)操作打幵 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(guó)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：電機(jī)手召動(dòng)切換功能電虹的上煌機(jī)喬動(dòng)iftft申間熨逼電機(jī)宕動(dòng)殺件電杭啟動(dòng)UP MAN MASTARTn3 E（W-電札停止STOP電民停止條祥電機(jī)停止日STOPSTART (W電茫宜紡

8、電杠的上惶機(jī) 手助掾作 申伺變誥霜豔鵲圖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)（打幵）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(méi) 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

9、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(wèn)題，程序量相對(duì)于沒(méi) 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 分幵，程序就會(huì)顯得更加清晰明了，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(wèn)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。*豈*>* #*->電機(jī)合動(dòng)勒能AA AA ««*«« I-*-#*#*! «*«#*#*«*AA電機(jī)停止寮厚電機(jī)昌訪START-<

10、>-電撫事止STOP電機(jī)停止STOPO-電tr一啟訥START閥門吃門打幵餐伴勺門打開(kāi)COPEh3E0>-岡門關(guān)閉 close W閔門關(guān)舊晝件呦門吳閉DCLOSE3E4閔門打牙OFJEN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)、停止或打幵、關(guān)閉，由手動(dòng)程序決定。也就是說(shuō)，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?0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 THEN

11、Y :=1;END_IF;在A, B都為1時(shí)，Y二1。因?yàn)樽詈髨?zhí)行的語(yǔ)句有效，不管是PLC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(lái)說(shuō)，當(dāng)轉(zhuǎn)換幵關(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)換幵關(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(wèn)題，那么在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)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(lái)考 慮。這樣就可以利用上面的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備組的手動(dòng)自動(dòng)切換問(wèn)題。雖然設(shè)

12、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)切換問(wèn)題，那么如何來(lái)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(wèn)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(shuō)，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(lái)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(lái)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(lái)考慮，也可以為其提供手動(dòng)自動(dòng)切換的功能。目前，在國(guó)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(guó)內(nèi)設(shè)備質(zhì)量 不過(guò)關(guān)”，設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)問(wèn)題，需要在自動(dòng)