用AOI實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化

陳少祥

摘要：該文通過泵的基本操作AOI指令對AOI指令組成、特點(diǎn)、構(gòu)成原則的介紹，詳細(xì)描述了AOI指令設(shè)計過程，并在編程的規(guī)范性和標(biāo)準(zhǔn)化做一些嘗試。

關(guān)鍵詞：AOI指令;規(guī)范性;標(biāo)準(zhǔn)化;優(yōu)化

中圖分類號：TP393? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? 文章編號：1009-3044（2019）03-0225-03

Contrologix系統(tǒng)是管道儲運(yùn)公司魯寧線SCADA系統(tǒng)采用的平臺，系統(tǒng)程序由例程和子例程組成，由一個主例程調(diào)用例程和子例程來完成系統(tǒng)的控制邏輯;還有一部分控制邏輯在上位機(jī)中完成，如電動閥的開關(guān)停控制等，這在單機(jī)系統(tǒng)或許能滿足控制要求，如果是在網(wǎng)絡(luò)操作環(huán)境下，就很難滿足要求了。同時例程和子例程過多，通過AOI指令編程可以減少例程和子例程的數(shù)量，也可利于編程的模塊化;現(xiàn)在儀長復(fù)線和甬滬寧管線水擊保護(hù)系統(tǒng)都采用同一平臺，熟悉系統(tǒng)的編程環(huán)境，對于SCADA系統(tǒng)的維護(hù)和改造，保障系統(tǒng)正常運(yùn)行，對于輸油生產(chǎn)正常運(yùn)行具有重要的意義，同時希望在編程的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化上做一些嘗試。

1 AOI指令組成及特點(diǎn)

AOI指令是用戶自定義指令，原英文名稱是Add_On_Instruction，簡稱AOI，是用戶自己創(chuàng)建的指令，就像UNITYPro中的自定義功能塊一樣，可以像子例程一樣被反復(fù)調(diào)用，并帶入帶出用戶自定義的參數(shù)，利用導(dǎo)入導(dǎo)出的方法，可以在多個項(xiàng)目中移植使用同一條AOI指令，AOI指令可以用標(biāo)準(zhǔn)的編程語言梯形圖、功能塊和結(jié)構(gòu)文本語言來編寫，定義好的AOI指令可以在定義另一個AOI指令時引用，也可以被任意形式的例程引用，這些特點(diǎn)使得在系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化，模塊化設(shè)計系統(tǒng)具有重要的意義，給系統(tǒng)的維護(hù)也帶來很大好處。【1】

2 AOI指令組成的原則

2.1 設(shè)備類組成AOI指令

輸油泵是輸油生產(chǎn)的主要設(shè)備，以輸油泵為對象可以編寫一個AOI指令，指令內(nèi)包含設(shè)備的各種操作，如手動啟泵、手動停泵、邏輯啟泵、邏輯停泵，用于所有輸油泵操作的程序設(shè)計;電動閥的開、關(guān)、停可以構(gòu)成一個電動閥類AOI指令;爐的啟停也可以構(gòu)成一個爐類AOI指令。

2.2 重復(fù)性的功能可以組織成AOI指令類

泵的參數(shù)一級報警和參數(shù)二級停車報警，是所有輸油泵都要涉及的保護(hù)功能，它們的功能相似，可以構(gòu)成1個參數(shù)一級報警的AOI指令和一個參數(shù)二級停車AOI指令用于所有輸油泵報警程序設(shè)計。

一些操作雖然功能單一，如順序啟泵、順序停泵，編程的技巧很高，為實(shí)現(xiàn)程序的保護(hù)，也可制作AOI指令，AOI指令可以加密，通過加密，實(shí)現(xiàn)對知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)。

2.3 指令的大小要合適，以完成一定的功能為目的

指令的編寫以完成一定的功能為目的，不宜過大，否則，傳遞的參數(shù)過多，也易出現(xiàn)差錯，結(jié)構(gòu)不清晰，應(yīng)根據(jù)需完成的功能，適當(dāng)劃分指令的大小。

3 AOI指令設(shè)計

下面以輸油泵為對象制作一個泵類的AOI指令。

3.1 指令具有的功能

泵的操作是輸油生產(chǎn)的基本操作，功能完善的泵類AOI指令，對于輸油生產(chǎn)的自動化，減輕工人勞動強(qiáng)度具有重大意義，它的功能主要有：手動啟泵、手動停泵、緊急停泵、邏輯啟泵、邏輯停泵。

3.2 指令的工藝操作流程

工藝操作流程一般根據(jù)工藝的要求由工藝部門提供，下面是泵操作的基本流程。

⑴手動啟泵流程：初始條件（泵處于遠(yuǎn)控、無故障、無報警、停止?fàn)顟B(tài)）;發(fā)出啟泵命令，判斷泵運(yùn)行;啟泵完成，命令復(fù)位。

⑵手動停泵流程：初始條件（泵處于遠(yuǎn)控、運(yùn)行狀態(tài)）;發(fā)出停泵指令，判斷泵停止;停泵完成，命令復(fù)位。

⑶緊急停泵流程：緊急停泵和手動停泵操作流程相同，只是不需判斷停泵的初始狀態(tài)，在緊急情況下，在上位機(jī)上按下緊急停泵按鈕，發(fā)出緊急停泵命令后，一定時延后，命令復(fù)位。

⑷邏輯停泵流程：初始條件（泵出口閥遠(yuǎn)控、無故障;泵運(yùn)行、遠(yuǎn)控、無故障）;邏輯停泵命令發(fā)出，判斷泵是否運(yùn)行，泵沒運(yùn)行，命令2S后復(fù)位;泵運(yùn)行，關(guān)泵出口閥至10%閥位（閥門開度畫面上可以人工修改設(shè)定），停泵，關(guān)泵出口閥至全關(guān);停泵完成，命令復(fù)位（停泵后，畫面上應(yīng)人工設(shè)定泵的“備用”或“檢修”狀態(tài)）。

⑸邏輯啟泵流程：初始條件（泵入口壓力正常，泵無報警、無跳閘報警;泵入口閥遠(yuǎn)控、無故障;出口閥遠(yuǎn)控、無故障、全關(guān)位;排空閥無故障、全關(guān)位;泵備用），啟泵命令發(fā)出，判斷泵入口閥是否全開，沒全開，開泵入口閥;泵入口閥全開，開排空閥，排空閥全開，延時10S（延時時間畫面可人工修改設(shè)定），關(guān)泵排空閥，開泵出口閥至10%閥位（閥門開度畫面上可以人工修改設(shè)定），啟泵運(yùn)行，判斷泵進(jìn)出壓力達(dá)到設(shè)定值或延時20S（延時時間畫面可人工修改設(shè)定），開泵出口閥至全開，啟泵完成，命令復(fù)位。

3.3 指令的概念設(shè)計

根據(jù)指令的功能及工藝操作流程分析，可以確定4個實(shí)體對象，分別是泵、進(jìn)口閥、出口閥、排空閥;實(shí)體屬性為（狀態(tài)、響應(yīng)，設(shè)置，命令）。

3.4泵屬性（狀態(tài)、響應(yīng)，設(shè)置，命令）

⑴狀態(tài)屬性：對象實(shí)際可以采集到的狀態(tài);為滿足安全和規(guī)范操作要求人為設(shè)置的狀態(tài);操作過程必要提示的信息狀態(tài)。按以上原則泵的狀態(tài)參數(shù)有：泵的遠(yuǎn)程/就地狀態(tài)、故障狀態(tài)、運(yùn)行或停止?fàn)顟B(tài)、備用狀態(tài)、檢修狀態(tài)、保護(hù)報警狀態(tài)、跳閘報警狀態(tài)、邏輯啟動條件滿足、邏輯停泵條件滿足、手動啟泵成功、手動啟泵失敗、邏輯啟泵成功、邏輯啟泵失敗、邏輯停泵成功、邏輯停泵失敗、緊急停泵成功、緊急停泵失敗。泵的遠(yuǎn)程/就地狀態(tài)、故障狀態(tài)、運(yùn)行或停止?fàn)顟B(tài)，是可以采集到狀態(tài)，備用和檢修狀態(tài)是通過上位機(jī)設(shè)置的狀態(tài)，備用狀態(tài)表示泵滿足啟泵條件，檢修狀態(tài)表示泵現(xiàn)在不能操作，同時有些系統(tǒng)在檢修狀態(tài)表示各種保護(hù)處于摘除狀態(tài);保護(hù)報警狀態(tài)和跳閘報警狀態(tài)是有些參數(shù)超限而產(chǎn)生的狀態(tài)，目的是保護(hù)泵安全。手動啟泵成功、手動啟泵失敗、邏輯啟泵成功、邏輯啟泵失敗等是必要提示的信息。

⑵響應(yīng)屬性：指令發(fā)出后產(chǎn)生的動作，有啟泵輸出;停泵輸出;急停輸出。

⑶設(shè)置屬性：指令執(zhí)行時設(shè)定的條件，有泵入口壓力、泵出口壓力、泵的出入口壓差、泵延時等。

⑷命令屬性：操作的具體指令，即手動啟泵、手動停泵、邏輯啟泵、邏輯停泵、緊急停泵、備用、檢修等。

3.5進(jìn)口閥（狀態(tài)、響應(yīng)，設(shè)置，命令）

進(jìn)口閥的狀態(tài)屬性有：遠(yuǎn)程/就地、全開位、全關(guān)位、中間位、故障狀態(tài)、正常、異常。響應(yīng)屬性有：自動開閥、自動關(guān)閥、自動停閥;命令屬性有：自動開閥、自動關(guān)閥、自動停閥;設(shè)置屬性無。

3.6出口閥（狀態(tài)、響應(yīng)，設(shè)置，命令）

出口閥的狀態(tài)屬性：遠(yuǎn)程/就地、全開位、全關(guān)位、中間位、故障狀態(tài)、正常、異常。響應(yīng)特性：自動開閥、自動關(guān)閥、自動停閥;設(shè)置屬性：閥門開度設(shè)置;命令屬性：自動開閥、自動關(guān)閥、自動停閥;出口閥需要指定閥門開度，有的電動閥有開到指定閥位的指令（如儀長線），有的只有開閥、關(guān)閥、停閥指令（魯寧線），需要通過編程解決，本例以魯寧閥門為例。

3.7排空閥（狀態(tài)、響應(yīng)，設(shè)置，命令）

排空閥的狀態(tài)屬性有：全開位、全關(guān)位、中間位、故障位。響應(yīng)屬性：開閥、關(guān)閥;設(shè)置屬性：排空延時。命令屬性：自動開閥、自動關(guān)閥。不同排空閥操作方式不同，魯寧線實(shí)際是一個電磁閥，電磁閥得電開閥，失電關(guān)閥。參數(shù)確定也不是一成不變的，在本例中進(jìn)出閥及排空閥的命令屬性沒用到，系統(tǒng)直接作用于DO模塊輸出。

4 AOI指令的具體設(shè)計

AOI指令主要包括參數(shù)的定義及邏輯實(shí)現(xiàn)，參數(shù)的定義包括輸入輸出參數(shù)的定義;輸入?yún)?shù)的定義;輸出參數(shù)的定義;本地參數(shù)的定義;邏輯實(shí)現(xiàn)是指令的具體實(shí)現(xiàn)，可以用標(biāo)準(zhǔn)的編程語言如梯形圖、功能塊圖和結(jié)構(gòu)文本實(shí)現(xiàn)。下面以泵的基本操作的AOI指令說明AOI指令具體制作過程。

4.1 參數(shù)的定義

⑴輸入輸出參數(shù)（Inout），對象的狀態(tài)屬性及命令屬性可以定義為輸入輸出參數(shù)，它們一般是位指令，定義如下：Bump_Command數(shù)據(jù)類型INT，包括泵的各種命令：手動啟泵命令、手動停泵命令、邏輯啟泵命令、邏輯停泵命令、泵的急停命令、檢修命令、備用命令;Bump_stat數(shù)據(jù)類型DINT，包括泵的各種狀態(tài)：運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)、遠(yuǎn)程/就地狀態(tài)、檢修狀態(tài)、備用狀態(tài)、保護(hù)報警狀態(tài)、跳閘報警狀態(tài)、手動啟泵成功、手動啟泵失敗、手動停泵成功、手動停泵失敗、邏輯啟泵成功、邏輯啟泵失敗、邏輯停泵成功、邏輯停泵失敗、邏輯啟動條件滿足、邏輯停泵條件滿足;PK_stat數(shù)據(jù)類型INT，包括排空閥的各種狀態(tài)：全開位、全關(guān)位、中間位、故障位;IN_Valve_stat數(shù)據(jù)類型INT，包括入口閥的各種狀態(tài)：遠(yuǎn)程/就地、全開位、全關(guān)位、中間位、故障位;Out_Valve_stat數(shù)據(jù)類型INT，包括出口閥的各種狀態(tài)：遠(yuǎn)程/就地、全開位、全關(guān)位、中間位、故障位。

⑵輸入?yún)?shù)（INPUT），對象的設(shè)置屬性可定義為輸入?yún)?shù)，包括泵入口和出口壓力及差壓設(shè)置，中間閥位的設(shè)置、排空閥延時的設(shè)置、泵延時時間設(shè)置等，設(shè)置參數(shù)一般由上位機(jī)設(shè)置。

⑶輸出參數(shù)（OUTPUT），對象的響應(yīng)屬性可定義為輸出參數(shù)，包括啟泵輸出、停泵輸出、泵急停輸出、自動開閥輸出、自動關(guān)閥輸出、自動停閥輸出、排空閥開關(guān)輸出等。這些參數(shù)一般和DO模塊輸出對應(yīng)。

⑷本地參數(shù)（Local）完成程序邏輯功能的一些中間變量，可以在邏輯實(shí)現(xiàn)中定義。

4.2 AOI指令邏輯實(shí)現(xiàn)

指令實(shí)現(xiàn)主要利用了魯寧線下位機(jī)的一些例程，并對它進(jìn)行規(guī)范化和優(yōu)化，用梯形圖編程完成AOI指令的制作，減少了例程的數(shù)量，不同輸油泵的啟停泵操作通過AOI帶入不同泵的輸入輸出參數(shù)及可完成，程序看起來簡潔明了，調(diào)試方便。指令具備了泵的手動啟泵、手動停泵、邏輯啟泵、邏輯停泵，泵的急停操作;指令中Control[2]參數(shù)中保存了邏輯啟泵和邏輯停泵的正確時序，在泵的啟泵和停泵邏輯完成或失敗的一定時間內(nèi)，自動復(fù)位，使得指令恢復(fù)到初始狀態(tài)，等待接收下一個操作指令的到來，否則會出現(xiàn)不可預(yù)知的結(jié)果，邏輯啟泵時：control[0].0開入口閥，control[0].6排空延時為0時不開排空閥，control[0].1排空延時不為0時開排空閥，control[0].2為排空延時時間到，control[0].3開出口閥到指定的閥位，control[0].4出口閥的中間位，control[0].5出口閥的中間位到全開;邏輯停泵時：control[1].0關(guān)出口閥到中間位，control[1].1出口閥中間位狀態(tài)（停出口閥），control[1].2從中間位開始關(guān)出口閥。

5 指令的引用

AOI指令制作完成后，就可以將指令具體的運(yùn)用于各臺具體的輸油泵，指令的引用既可放在主例程中，也可單獨(dú)放在例程中然后在主例程中引用，下面以7#泵為例講解指令的引用過程（如右圖），在ControlierTags中定義如下參數(shù)標(biāo)簽，N7：數(shù)據(jù)類型Int，7#泵的命令字;N8：數(shù)據(jù)類型Dint，7#泵狀態(tài)字;N9：數(shù)據(jù)類型Int，7#泵的入口閥狀態(tài)字;N10：數(shù)據(jù)類型Int，7#泵的出口閥狀態(tài)字;N11：數(shù)據(jù)類型Int，7#泵的排空閥狀態(tài)字;在指令引用例程中，將泵的各種命令通過梯形圖邏輯傳遞給N7，將PLC模塊實(shí)時采集的狀態(tài)數(shù)據(jù)分別傳遞給N8、N9、N10、N11;其他參數(shù)利用原程序的定義參數(shù)如：Axo_pk對應(yīng)的是HS12907C，是自動開排空閥;Axo_in_valve對應(yīng)的是HS12102_1C_O，是自動開泵入口閥;Bump_R對應(yīng)的是HS12907C_R，是泵的啟動輸出，具體對應(yīng)的參數(shù)如左圖所示，通過參數(shù)傳遞完成7#泵操作編程，各種操作的結(jié)果及狀態(tài)數(shù)據(jù)通過上位機(jī)的數(shù)據(jù)采集，在上位機(jī)上實(shí)時顯示。操作人員通過上位機(jī)可以實(shí)時了解指令執(zhí)行的情況，有利于故障的診斷，方便操作人員迅速確定故障的部位，采取相應(yīng)應(yīng)對措施。

6 結(jié)語

通過引入AOI指令，可以簡化系統(tǒng)程序的編輯，有利于編程的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，減少參數(shù)傳遞的差錯率，優(yōu)化系統(tǒng)的編程，減少編程的工作量，是值得推廣的編程方法。通過AOI指令的編程實(shí)踐，使得我對RSLOGIX5000編程有了一定的了解，對如何編寫PLC程序有了一定的認(rèn)識，對于維護(hù)SCADA系統(tǒng)有了進(jìn)一步的認(rèn)識，對保障輸油生產(chǎn)安全可靠的運(yùn)行具有信心，由于經(jīng)驗(yàn)不足，可能會出現(xiàn)一些差錯，望請批評指正。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鄧?yán)?ControlLogix系統(tǒng)實(shí)用手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013：312.

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【通聯(lián)編輯：光文玲】