那到底怎么去理解PLC程序標(biāo)準(zhǔn)化呢？這個(gè)肯定無法用一句話或者一段文字來描述。如果您看到這里還沒有離開，我們不妨往下一起探討下PLC程序標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)容。
1、標(biāo)準(zhǔn)化功能
所謂標(biāo)準(zhǔn)化功能就是一些常見的可以供所有人重復(fù)使用的函數(shù)或者實(shí)例化功能，比如一個(gè)電機(jī)的控制功能、西門子的Epos的功能塊(FB284/FB285)。
但談?wù)摌?biāo)準(zhǔn)化功能的時(shí)候也要分情況探討，看這些標(biāo)準(zhǔn)化功能的作用范疇。
◆產(chǎn)品供應(yīng)商或者獨(dú)立的組織
比如西門子這樣的供應(yīng)商，他提供的庫或者功能一定是要能所有的人都能使用，比如Epos的功能塊、基本運(yùn)動(dòng)控制庫LAxisCtrl等很多類似的庫，這些標(biāo)準(zhǔn)化功能主要供所有各個(gè)行業(yè)的使用，所以它們不能有很多局限性的東西，比如里面應(yīng)用到M寄存器等類似的變量(因?yàn)檫@些變量開發(fā)者可能會(huì)用到)。所以，這些標(biāo)準(zhǔn)功能一般都是需要實(shí)例化的功能塊或者一些函數(shù)，并且里面的程序變量一般都是靜態(tài)變量以及臨時(shí)變量。
由于潛在使用者可能是所有行業(yè)，所以這樣的功能塊或者函數(shù)的功能一定是針對產(chǎn)品的功能，不會(huì)涉及到具體工藝(飛鋸控制庫屬于工藝標(biāo)準(zhǔn)庫，不是功能庫)，這樣大家只要參照文檔即可像使用PLC自帶的指令一樣方便，并不會(huì)對自己的程序帶有任何負(fù)面的影響。
還有一些獨(dú)立的組織，常見的比如PLCopen組織，他們定義了一整套的運(yùn)動(dòng)控制的相關(guān)指令和方法，這些指令就是各個(gè)PLC廠商都在應(yīng)用的MC指令。用過不同品牌PLC的人肯定會(huì)發(fā)現(xiàn)，大家的運(yùn)動(dòng)控制指令從名稱到實(shí)現(xiàn)方式都很相似，不同的只是依據(jù)各個(gè)品牌的基因做了一些相關(guān)的改進(jìn)。
◆設(shè)備開發(fā)商或者系統(tǒng)集成商
這類開發(fā)者開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)功能都是只有自己公司或者項(xiàng)目才有使用價(jià)值，對于除他自己以外的第三者只有思路的參考價(jià)值，并不能直接使用。
比如一個(gè)電機(jī)控制的標(biāo)準(zhǔn)功能塊，若要將電機(jī)所有存在的可能性功能做在一個(gè)功能塊，那這個(gè)功能塊的管腳以及功能會(huì)非常龐大。隨便列舉下，電機(jī)可能存在的工頻控制還是變頻控制，有沒有多段速控制，有沒有方向的切換，遠(yuǎn)程啟動(dòng)還是本地啟動(dòng)，不同控制方式的錯(cuò)誤診斷……等等，把這些全部實(shí)現(xiàn)的話，管腳是不是非常龐大(在PCS7中經(jīng)?？吹胶芏喙苣_)。
對于一個(gè)設(shè)備開發(fā)商或者系統(tǒng)集成商來說，匹配他們的電機(jī)控制需求可能沒有那么多，同時(shí)對于一些工藝設(shè)備來說，往往簡單的一個(gè)電機(jī)塊也只是工藝設(shè)備需要的底層功能塊(因?yàn)殡姍C(jī)的控制需要結(jié)合工藝需求實(shí)現(xiàn)不同時(shí)序要求，Epos也可能是工藝設(shè)備的底層塊)。這個(gè)時(shí)候，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)功能就沒有必要大而全，也沒有給第三方使用的必要。反而，這樣的標(biāo)準(zhǔn)功能塊的效率會(huì)更高，對于和工藝的匹配也是最佳拍檔。
由于不需要考慮第三方的使用需求，這個(gè)時(shí)候我可以結(jié)合自身程序架構(gòu)編程。有的程序架構(gòu)中可能會(huì)使用一些M寄存器的變量，這些變量都是自身程序架構(gòu)中已經(jīng)定義好了，即使有需要使用的時(shí)候也會(huì)有一些預(yù)留區(qū)域，在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)功能塊的時(shí)候就需要結(jié)合自身程序架構(gòu)理念，實(shí)現(xiàn)工藝和程序架構(gòu)的無縫匹配的程序。
這也是很多國外以前的程序中M變量頻繁出現(xiàn)的原因，因?yàn)檫@些程序和自己設(shè)備工藝以及程序架構(gòu)是無縫匹配的，同時(shí)也不需要像西門子一樣提供給可能存在的所有從業(yè)者使用。
這樣的功能塊對于其他人來說不是標(biāo)準(zhǔn)功能，但對于該設(shè)備開發(fā)商或者系統(tǒng)集成商來說，這就是他們的標(biāo)準(zhǔn)化程序，是他們效率和質(zhì)量倍增器(3-4個(gè)工程師一年可以做幾個(gè)億的項(xiàng)目，這是我的實(shí)際經(jīng)歷，這就是倍增器的加持效果)。
在Portal優(yōu)化使用的時(shí)代，不建議使用M寄存器，這是另當(dāng)別論。
2、標(biāo)準(zhǔn)化框架
在汽車行業(yè)或者包裝行業(yè)可能都會(huì)用到Epos功能，而大家都知道汽車行業(yè)有一個(gè)規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)Sicar，包裝行業(yè)有OMAC的ISA88標(biāo)準(zhǔn)。那在使用Epos的標(biāo)準(zhǔn)功能塊的時(shí)候可能就需要做一些針對性的修改，用于匹配各自標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范和邏輯實(shí)現(xiàn)(比如控制和狀態(tài)反饋的邏輯)。
那所有在該行業(yè)的企業(yè)都能合適上述的一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化架構(gòu)么？本人對Sicar不是很了解，但對于OMAC的深入研究后發(fā)現(xiàn)其實(shí)并不是不一定。這類的標(biāo)準(zhǔn)有特定的前提以及特殊需求(OMAC里面主要為計(jì)算OEE)，一些該行業(yè)的邊緣從業(yè)者或者配套企業(yè)來說，由于一些工藝需求根本無法匹配進(jìn)去這類的標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)。
所以說，標(biāo)準(zhǔn)化架構(gòu)還是要和自身工藝以及整體的公司設(shè)計(jì)有關(guān)。比如物流行業(yè)，除了設(shè)備的控制以外，很多時(shí)候還要考慮物流的信息流程。這些信息流在PLC程序中怎么和架構(gòu)程序?qū)崿F(xiàn)，怎么和設(shè)備的控制相結(jié)合，讓實(shí)際項(xiàng)目中方便簡單的使用，那這些都是需要在標(biāo)準(zhǔn)化中體現(xiàn)出來。
這就是說，所謂的標(biāo)準(zhǔn)化并不是指一個(gè)架構(gòu)或者規(guī)范就能完整覆蓋所有行業(yè)，更多的都是一些思路的借鑒，然后結(jié)合公司自身的工藝要求和硬件基礎(chǔ)，做成一個(gè)符合自身要求的程序架構(gòu)。
當(dāng)程序架構(gòu)搭建完成后，就可以基于該架構(gòu)的方式和方法，做符合自身工藝要求的程序庫。當(dāng)這些程序庫隨著時(shí)間的積累以及bug的不斷解決，這些工藝程序塊和程序架構(gòu)的穩(wěn)定性只會(huì)越來越高，后續(xù)PLC程序開發(fā)就會(huì)越來越節(jié)省時(shí)間，并能提高效率和質(zhì)量(標(biāo)準(zhǔn)化的本質(zhì)就是提高質(zhì)量)，這樣就能用最少的成本實(shí)現(xiàn)最大化的利益。
在以前經(jīng)典Step7時(shí)代，很多標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)中就存在很多M寄存器的變量。比如一個(gè)控制字是Word的名字是MW_Control，其地址是MW2。其中，M2.0到M3.7分別對應(yīng)不同的控制命令，在程序中我只要對布爾型變量處理，然后在傳遞的時(shí)候直接用MW2以Word的形式傳遞，這樣整個(gè)程序的管腳就會(huì)由可能存在的16個(gè)布爾管腳變成一個(gè)Word型的管腳。
在Portal的優(yōu)化處理時(shí)代，M寄存器使用反而不高效，此時(shí)要像上面那樣處理的話，還必須先定義一個(gè)由16個(gè)布爾型變量組成的自定義數(shù)據(jù)，然后處理結(jié)束后還必須通過SCATTER指令將這16個(gè)布爾型變量在Word型變量中序列化。
圖1 SCATTER指令圖
當(dāng)然，需要說明的是，在標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)中都是按照面向?qū)ο蟮木幊趟枷刖幊痰模瑢ο蟮乃凶兞康霓D(zhuǎn)換都是通過實(shí)例化數(shù)據(jù)完成的，除了架構(gòu)程序中使用到M寄存器以外，實(shí)例化程序中是不需要使用M寄存器變量。
以上描述意思就是，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)只要滿足覆蓋自身工藝需求(比如物流的信息處理)同時(shí)能簡化工作提高效率，有著良好的工程接口和數(shù)據(jù)接口，讓自身所有的工藝對象都能無縫的實(shí)例化，工程人員的工作效率和質(zhì)量大幅提高，這可能就是一個(gè)符合自身工藝需求的標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)。而這些工作更多的是企業(yè)自身將工藝需求和規(guī)律總結(jié)出來，然后將這些共性的東西提取出來，形成一個(gè)總結(jié)性的東西。
比如所有標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)中都會(huì)有的控制指令的下發(fā)以及狀態(tài)的反饋，那這些就是一些共性的規(guī)律。標(biāo)準(zhǔn)化架構(gòu)只是把這些共性的內(nèi)容通過一定規(guī)范的PLC程序和方法體現(xiàn)出來，只是在這個(gè)規(guī)范中要和自身工藝相結(jié)合。
所以，標(biāo)準(zhǔn)化其實(shí)是一群對象共性的內(nèi)容的提煉和總結(jié)，讓這些共性的東西規(guī)范化，這樣就讓編程人員聚焦在工藝的研究上，讓工藝更加的成熟和進(jìn)步。
也就是說，很多標(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)范和方法，更多是具有借鑒參考意義。當(dāng)然，這不是說企業(yè)自身都能自己搞成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化體系，這些共性的內(nèi)容沒有一定的時(shí)間經(jīng)驗(yàn)和積累，很可能您總結(jié)的內(nèi)容不是很全面，這樣就變成了您的標(biāo)準(zhǔn)化之路一直在路上。
3、工藝標(biāo)準(zhǔn)化
是不是有了上述說的兩個(gè)方面的內(nèi)容，所謂的標(biāo)準(zhǔn)化就完全實(shí)現(xiàn)了呢？非也，請參考下面的圖示列舉的內(nèi)容。
圖2 設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)圖
標(biāo)準(zhǔn)化的目的是提高質(zhì)量和效率，但標(biāo)準(zhǔn)化的基準(zhǔn)一定是基于設(shè)備工藝。當(dāng)完整的標(biāo)準(zhǔn)化做好以后，對于任意一個(gè)工藝設(shè)備，只要通過合適的指引，比如工藝代碼編號(hào)，其整個(gè)工藝設(shè)備的各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)資料和軟件都有隊(duì)形的資料和指導(dǎo)說明。
比如上圖，只要知道設(shè)備的工藝代碼，那該工藝設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)和運(yùn)行數(shù)據(jù)就是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，這些數(shù)據(jù)和說明可以在這一類的設(shè)備工藝說明書中可以了解到更詳細(xì)的內(nèi)容。
對應(yīng)的，該設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)圖紙也會(huì)隨著工藝代碼而出現(xiàn)，并且在整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電氣圖紙架構(gòu)中有相關(guān)的接口融入到整個(gè)系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)圖紙中。
同理，該工藝設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)例化程序以及對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)程序架構(gòu)也相應(yīng)的有對應(yīng)的資料和程序。當(dāng)然，隨著信息化的到來，該工藝設(shè)備的信息接口以及整個(gè)IT的軟件架構(gòu)也有對應(yīng)的接口提取。
這就是一個(gè)工藝設(shè)備的完整標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)，當(dāng)實(shí)際設(shè)備對應(yīng)的功能代碼有了之后，該類設(shè)備的上述四方面的信息和資料都會(huì)被提取出來，這才是一個(gè)完整的標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容。
當(dāng)然，上述的內(nèi)容就是一個(gè)架構(gòu)設(shè)計(jì)，里面還有很多細(xì)化的內(nèi)容。而要保證這些細(xì)化的內(nèi)容和程序能實(shí)現(xiàn)不斷的迭代和更新，那就需要具備相應(yīng)的資料體系的規(guī)劃和管理。
……
所以，一個(gè)合適的標(biāo)準(zhǔn)化體系內(nèi)容是非常豐富的，也是很具體的。只有和工藝完美結(jié)合的PLC程序標(biāo)準(zhǔn)化才是一個(gè)符合實(shí)際需求的標(biāo)準(zhǔn)化體系，否則再好的程序架構(gòu)也可能只是一個(gè)PLC編程規(guī)范而已！
作者：流浪梟雄
相關(guān)閱讀
PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的八個(gè)步驟
可編程序控制柜由哪些元件組成
從簡單案例了解PLC編程與上位機(jī)程序開發(fā)調(diào)試
