集散控制系統(tǒng)：第十二節(jié) 邏 輯 管 理 站LM

1、2.6 邏 輯 管 理 站LM LM是UCN網(wǎng)絡(luò)的邏輯控制器，主要用于順序控制和緊急聯(lián)鎖。這里主要介紹它的構(gòu)成及主要功能。2.6.1 LM的構(gòu)成 LM是由網(wǎng)絡(luò)接口IPC620-35加上LMM （Logic Manager Module）組成的。LM包括以下9種模塊。 2.6 邏 輯 管 理 站LMLMM 邏輯管理器模塊：LMM可與IPC620-35進行數(shù)據(jù)交換，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成TDC-3000的數(shù)據(jù)格式，同時進行工程量轉(zhuǎn)換、報警處理、狀態(tài)報告以及診斷和點對點通信等UCN網(wǎng)絡(luò)的控制功能。MM存儲器模塊：MM是存放梯形圖程序的存儲器，存儲容量為24K字。這是LM中惟一的存儲器。RM寄存器模塊：RM是

2、邏輯控制器的I/O數(shù)據(jù)表。PM處理器模塊與LMM之間的數(shù)據(jù)通信都是通過該數(shù)據(jù)表進行的。2.6 邏 輯 管 理 站LMSCM系統(tǒng)控制模塊：SCM是PM處理器模塊的擴充功能模塊，協(xié)調(diào)處理各功能模塊的工作。PM處理器模塊：PM處理器模塊執(zhí)行存儲于MM中的控制程序，并進行數(shù)學(xué)運算和數(shù)據(jù)傳遞。IOCM I/O 控制模塊：IOCM協(xié)調(diào)邏輯管理器模塊LMM和I/O系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信。I/O控制模塊可控制2048個I/O點。PSM電源模塊：PSM是處理器的供電模塊，另有一后備電池作MM和RM的備用電源。SLM串行連接模塊： SLM是處理器和遠程串行I/O系統(tǒng)的接口處理模塊。每個LM至少有一個SLM模塊。PLD

3、M并行連接驅(qū)動模塊：PLDM可通過多位開關(guān)控制處理器模塊的狀態(tài)。 2.6 邏 輯 管 理 站LM2.6.2 LM的功能 LM的主要功能是實現(xiàn)順序控制和緊急聯(lián)鎖等邏輯處理。與過程管理站PM一樣，LM也是以數(shù)據(jù)點為基礎(chǔ)來實現(xiàn)不同的邏輯功能。 LM的數(shù)據(jù)點類型和容量如表2.19所示。2.6 邏 輯 管 理 站LM2.6 邏 輯 管 理 站LM同過程管理站PM一樣，LM在實際使用過程中，各類數(shù)據(jù)點的總數(shù)也有一定的容量限制，一個LM最多可有2800個處理單元（PU）。用戶可按數(shù)據(jù)點的實際用量計算出PU總數(shù)。只要PU數(shù)目小于2800，系統(tǒng)就認為數(shù)據(jù)點用量合理。表2.19中9類數(shù)據(jù)點在PM中都已出現(xiàn)過，其功

4、能和處理過程與PM類同，這里不再重復(fù)。與PM不同的是，LM的數(shù)據(jù)點要通過LM數(shù)據(jù)點組態(tài)表中的PCADDRESS參數(shù)來實現(xiàn)同寄存器模塊（RM）中的數(shù)據(jù)庫建立起對應(yīng)關(guān)系。用戶只要在PCADDRESS欄內(nèi)填寫數(shù)據(jù)點在RM中的地址，就可建立起兩者的對應(yīng)關(guān)系。 2.6 邏 輯 管 理 站LM2.6.3 LM的應(yīng)用軟件組態(tài) LM應(yīng)用軟件組態(tài)包括數(shù)據(jù)點組態(tài)和梯形圖邏輯組態(tài)兩個方面。在組態(tài)之前必須首先進行數(shù)據(jù)點的分配。 1、LM數(shù)據(jù)點分配 同PM數(shù)據(jù)點一樣，除包括BOX號、SLOT號和SUBSLOT號內(nèi)容外，還有一個參數(shù)PCADRESS，即LM的寄存器地址需要定義。LM的寄存器（RM）容量一般為4K4bit，

5、其中一部分是外部I/O(即REAL I/O)點駐留地，另一部分是內(nèi)部數(shù)據(jù)的存儲地。前一部分的容量取決于I/O控制模件（IOCM）的容量，一般為1K或2K。因此，允許的過程I/O點最多1 024或2 048，也就是說，過程I/O點在RM中的地址為0 0001 023,或0 0002 047。2.6 邏 輯 管 理 站LM 數(shù)據(jù)點的地址分配間隔一般是2的冪，最小是8，再大是16、32。實際應(yīng)用中取32為多，因為目前LM的I/O卡數(shù)據(jù)點的容量最大為32，即第一塊I/O卡的地址分配是0 0000 031，第二塊I/O地址是從0 0320 063。這樣分配對系統(tǒng)的擴充很有益處，可在不改變原有程序的情況下

6、，完成系統(tǒng)的擴展。通常第一個地址0000不用，所以第一個I/O卡只有31個點。 在地址分配中，有些地址需保留作特殊用途，如時間寄存器或系統(tǒng)狀態(tài)寄存器。這些區(qū)域在數(shù)據(jù)點分配和程序編制過程中應(yīng)特別注意。對于4K4bit的寄存器模塊RM，00002047是過程I/O地址，20484095是內(nèi)部I/O地址。I/O控制模塊IOCM和寄存器模塊RM中都有一些特殊地址不能使用，例如，40954111保留用作0.01s時間寄存器，41118191用作16位數(shù)據(jù)寄存器。2.6 邏 輯 管 理 站LM 2、數(shù)據(jù)點的組態(tài) LM數(shù)據(jù)點組態(tài)同PM完全一樣。只是當(dāng)LM用作緊急聯(lián)鎖系統(tǒng)的控制時，應(yīng)成為一個相對獨立的系統(tǒng)。不

7、允許操作員去干預(yù)和聯(lián)鎖相關(guān)的數(shù)據(jù)點的狀態(tài)，例如關(guān)閉閥門等。 實現(xiàn)的方法是，將MODE參數(shù)置成手動， 即MODE=MAN；控制方式屬性置成“程序”，即MODATTR=PROGRAM；MODEPERM=NOTPERM，即不允許操作員手動改變輸出數(shù)據(jù)點的狀態(tài)。 2.6 邏 輯 管 理 站LM 3、梯形圖程序的編制 梯形圖又稱階梯圖。它以輸入接點、內(nèi)部邏輯和輸出接點的形式來完成復(fù)雜的邏輯控制。LM梯型圖程序的編制包括系統(tǒng)安全程序編制和應(yīng)用程序編制兩部分。 系統(tǒng)冗余程序的編制：對于硬件部分冗余的LM，必須編制一個與硬件配置相適應(yīng)的用戶冗余控制程序，才能真正實現(xiàn)冗余。編寫這個程序要求對系統(tǒng)硬件有透徹的了解

8、。2.6 邏 輯 管 理 站LM應(yīng)用程序的編制：編制梯型圖程序時應(yīng)充分考慮程序的易讀性、易維護性、易操作性和安全性。當(dāng)用于緊急聯(lián)鎖控制時，應(yīng)注意聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的獨立性。程序運行時不允許人工干預(yù)，但在開車過程中或在聯(lián)鎖發(fā)生后，還是需要人工干預(yù)，以便能完成聯(lián)鎖旁路和聯(lián)鎖復(fù)位的操作。因此，還應(yīng)為操作員提供聯(lián)鎖旁路和復(fù)位的操作畫面。2.6 邏 輯 管 理 站LM 圖2.21為LM梯形邏輯的簡單應(yīng)用。先進過程管理站APM中運行的批量控制順序啟動攪拌的信息通過點對點通信送到LM中，LM則根據(jù)APM的要求，執(zhí)行邏輯處理，并啟動攪拌馬達。在梯形圖實現(xiàn)中，即是使START常開觸點閉合，MTR馬達得電，啟動攪拌。當(dāng)

9、反應(yīng)完成后，APM就向邏輯管理站LM發(fā)送要求停止馬達運轉(zhuǎn)的信息。在梯形圖中，即是使STOP常閉觸點斷開，使馬達停轉(zhuǎn)。2.6 邏 輯 管 理 站LM2.6 邏 輯 管 理 站LM2.6.4 LM的工作狀態(tài) 邏輯管理器有4種可選的工作狀態(tài)：RUN、PROGRAM、RUN/PROGRAM和DISABLE。RUN運行狀態(tài)：是LM的主要工作方式。此時處理器模塊將掃描并執(zhí)行存放在存儲器模塊MM中的用戶程序。掃描完畢后，返回至程序頭。遇到“返回主程序頭”或“內(nèi)存已掃描完”時，LM就結(jié)束這一掃描周期。PROGRAM編程狀態(tài)：用戶可在編程狀態(tài)下編寫梯形圖程序，并裝入系統(tǒng)。RUN/PROGRAM運行編程狀態(tài)： 允

10、許用戶在線修改程序。此時處理器模塊進行程序處理，但I/O口仍可受控于編程器的強制信號。DISABLE禁止?fàn)顟B(tài)：禁止輸出信號隨強制命令或其它信號改變，而只能根據(jù)并行連接驅(qū)動模塊PLDM上的設(shè)定取保持或清零的狀態(tài)。 2.6 邏 輯 管 理 站LM2.6.5 LM與其它UCN模塊的通信 LM與其它模塊間的通信是通過連接數(shù)據(jù)點實現(xiàn)的。每個LMM最多允許有14個連接數(shù)據(jù)點（上節(jié)中表2-19所示），每個連接數(shù)據(jù)點都有12個輸入連接點和12個輸出連接點。輸入連接點獲取來自UCN的信息，輸出連接點將邏輯管理器模塊LMM中的數(shù)據(jù)送往UCN。輸入/輸出數(shù)據(jù)點的連接對象可以通過組態(tài)來確定，數(shù)據(jù)的表達方式可以是位號加

11、參數(shù)的形式，或者是直接書寫地址的方式。 2.6 邏 輯 管 理 站LM2.6.6 LM和PM的應(yīng)用舉例 一體化工廠必須把分散的工藝裝置之間的過程數(shù)據(jù)和控制策略進行協(xié)調(diào)。萬能控制網(wǎng)絡(luò)（UCN）的點對點通信方便地解決了這一問題。該通信性能有助于在實體分開而內(nèi)部相關(guān)的若干生產(chǎn)裝置之間執(zhí)行協(xié)調(diào)的邏輯和調(diào)節(jié)控制策略。下面的例子說明邏輯管理站（LM）和過程管理站（PM）如何通過點對點的通信方式，對一個簡單熱化學(xué)反應(yīng)過程進行監(jiān)視和控制。 2.6 邏 輯 管 理 站LM 圖2.22是一個簡單的進料反應(yīng)裝置，原料經(jīng)泵1送入反應(yīng)器。當(dāng)反應(yīng)器中的液位達到設(shè)定值后，泵1關(guān)閉。這時打開蒸汽閥對反應(yīng)器進行加熱。當(dāng)達到反應(yīng)

12、要求后，停止送蒸汽；然后開啟泵2進行出料。其間涉及到液位報警、泵的開關(guān)以及各信號間的聯(lián)系，均由LM和PM完成。 2.6 邏 輯 管 理 站LM圖2.22 進料反應(yīng)器控制簡圖 2.6 邏 輯 管 理 站LM 過程控制站（PM）完成的控制功能如下：原料輸送速率的設(shè)定和輸送量的累計。當(dāng)達到預(yù)定輸送量時，流量控制閥關(guān)閉，輸送泵停止運轉(zhuǎn)。如果反應(yīng)器中液位達到高限報警值，流量調(diào)節(jié)控制形式設(shè)為手動，將輸出設(shè)為0%。按照預(yù)先制定的反應(yīng)器升溫加熱曲線，對進入反應(yīng)器加熱裝置中的蒸汽流量進行控制。 當(dāng)達到規(guī)定的反應(yīng)周期后，停止蒸汽流入，然后開動輸送泵2進行出料。2.6 邏 輯 管 理 站LM邏輯管理站（LM）完成的

13、控制功能如下：泵1馬達的啟動聯(lián)鎖控制。該聯(lián)鎖條件為：-原料罐的原料液位達到預(yù)定的值；-反應(yīng)器中有足夠的空間來容納新的進料； -泵2處于非運動狀態(tài)； -泵1馬達許可運轉(zhuǎn)，工作正常。泵2馬達的啟動聯(lián)鎖控制。該聯(lián)鎖條件為：-切斷反應(yīng)器加熱裝置中蒸汽流量；-確認達到了要求的反應(yīng)條件；-泵2馬達許可運轉(zhuǎn)，工作正常。 2.6 邏 輯 管 理 站LM為實現(xiàn)上述的控制功能，過程管理站與邏輯管理站之間的通信應(yīng)有下列信號的傳送：從過程管理站（PM）到邏輯管理站（LM）。-原料罐液位，用于確認啟動泵1的條件； -反應(yīng)器液位，用于確認啟動泵1的條件；-輸送到加熱裝置中的蒸汽流量，用于確認啟動泵2的條件；-泵啟動和停運

14、命令。從邏輯管理站（LM）到過程管理站（PM）。-反應(yīng)器液位的高限值；(用于關(guān)閉蒸氣閥門)-泵的運行狀態(tài)；-馬達的聯(lián)鎖。2.6 邏 輯 管 理 站LM上面的例子充分體現(xiàn)了程序控制點的靈活性和控制策略的簡便性，從而使UCN萬能控制網(wǎng)絡(luò)及其裝置能夠提供完善的控制方案和易于協(xié)調(diào)的控制策略。 2.7 國產(chǎn)控制站SUPCON JX-300X JX-300X控制站是系統(tǒng)中直接與工業(yè)生產(chǎn)過程相連接的I/O處理單元，其任務(wù)是完成整個工業(yè)生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控功能。通過軟件設(shè)置和硬件的不同配置可構(gòu)成不同功能的控制結(jié)構(gòu)，如過程控制站（PCS）、邏輯控制站（LCS）和數(shù)據(jù)采集站（DAS）。控制站主要由機柜、機籠、供電單元和各類卡件（如模入/模出