可靠控制逻辑的生成与“控制系统金字塔”究竟有何关系？

本文来自于《控制工程中文版》（CONTROL ENGINEERING China ）2016年9月刊杂志，原标题为：控制逻辑的基础

控制器生产制造商已经在控制器的编程环境方面取得了显著的进步。现在，编程人员正在使用通用的标签,来标识梯形图逻辑指令、简化编程，并使得从设计信息到控制程序的转换变得更容易。

现在，编程人员正在使用通用的标签来标识梯形图逻辑指令。这一功能，使设计人员无需再使用固定的内存地址来引用梯形图逻辑指令。新的应用可以自动将设计信息转化为梯形图逻辑应用。就像流程图程序一样，这些应用在创建基于状态的梯形图逻辑应用方面，已经有了一些成功的经验。

现在，编程人员正在使用通用的标签来标识梯形图逻辑指令。这一功能，使设计人员无需再使用固定的内存地址来引用梯形图逻辑指令。新的应用可以自动将设计信息转化为梯形图逻辑应用。就像流程图程序一样，这些应用在创建基于状态的梯形图逻辑应用方面，已经有了一些成功的经验。

一些生产制造商希望，当某些人有意删掉控制器中的整个程序后，应用可以自动重新生成控制应用程序。即使不可能，那自生应用是否可以改善对正在运行设备的支持？有些新的应用已经非常接近，但是在实际应用中，还没有人宣称对各种不同类型的设备已经取得成功。

障碍到底是什么，使得无法为各种不同类型的设备和传送带，自动生成可靠的控制应用程序？对于所有的控制应用来讲，如果系统策略不承认位移检测是所有控制应用基本构建模块，那么设计可能就会失败，这就意味着它们无法从基本的设计信息中生成所需要的逻辑。

14个设计术语

一旦系统策略承认位移监测的重用性，那编程人员必须将注意力放在提供能够利用多种设计方法将相关触发器整合起来的应用。下面的设计术语有助于理解各种设计方法：

●设计规格表格：规定了对设计方法至关重要的关键参数的文件；

●基于模板的设计：一种基于预先设定的工作逻辑回路的可重复利用的开发技术；

●基于规则的设计：一种利用基本的规则，从最初的信息源来生成逻辑回路单元的开发技术

●基于表格的设计：一种需要扩展、分包、格式化数据存取、以及移位寄存器应用规则的开发技术。

某些自动化代码生产机制，仅仅依赖基于模板的设计标准库。设计人员只需要从库文件中剪切、粘贴成组回路，就可以组态生成所需的控制应用。大多数设计人员不认为这种复制过程是一种合格的自动生成代码的途径。尽管设备供应商经常进行该种操作，但生产制造商只实现了很小的成本节约。复制不能提升运行支持功能。

策略认可表格、规则、基于模板的设计技术所实现的设备控制逻辑。基于表格的方法所生成的逻辑负责在应用、系统和工作站之间转移数据。

2矩阵结构的帮助

设计人员利用矩阵结构来定义：1）数据的顺序， 2）数据字段的格式，3）在什么地方连锁会将数据传递给其它逻辑模块。对于定义数据来讲，基于表格的技术所生成的逻辑，同基于模板的逻辑并没有什么差别。模板方法使用逻辑复制过程来创建应用，这些应用需要连接到其它逻辑。控制设计人员，使用在设计规则表格中所描述的详细设计信息，创建很多相互依存的回路，来生成基于规则的逻辑应用。

对于基于规则的设计，有单独的规则表格用于：1）确定目标执行器，2）为操作模式回路制定标准，3）激活输出设备，4）连锁逻辑模块。被用于确定目标执行器的规格表，识别出所应用的运动检测装置的机械、电气以及逻辑特性。规定运行模式标准的规格表，识别出建造特定模式的回路所需的条件。

用于激活输出设备的规格表，定义反向运动输出信号、所需的运行模式以及为完成激活或停止运动所需要的特殊控制特性。对于基于表格的设计，规格表定义数据格式和结构需求。对于基于模板的设计，规格表定义了模板的类型、所需的外部输入和输出信号以及复制所需的规则。

很多控制系统策略定义了分层的控制应用。某些策略使用多层金字塔结构来表示控制器应用的层级。层数和指定的应用类型，随着策略的不同而有所变化。

图1：图中显示的是控制系统金字塔。非常重要的一点是要清楚，在每一层的边界并不意味着只有唯一的接口。图片来源： Daniel Cardinal

3控制系统金字塔

在控制系统的“金字塔”中（参见图1），非常重要的一点是要清楚，在每一层的边界并不意味着只有唯一的接口。每层的应用，可以获取其它层内特性类型的信息。层级的顺序，代表每个应用的重要性。更重要的是，金字塔显示了基本的触发层。金字塔的触发层是一种基于规则的设计层，包括发布一些单次信号。

下一个最高级的基础层是基于规则的设计层，包含了一系列预定义回路，这些回路可以激活外部回路和运行模式信号。控制层在基础层之上。控制层所包含的回路，主要用于机械运动、设备行为以及相关的用户接口上。金字塔展示的诊断层，在控制层的上面。该层还包括基于规则的回路，该回路的设计与控制层的回路相互兼容。

目的是为了实现，诊断层与控制层之间的无缝连接。在诊断层上面，是数据交换层。基于表格的设计层，包括用于控制和诊断回路参数特性的回路。需要翻译系统提供的信息，影响位于该层的回路。需要时，数据交换层包括被用于在运动部件间保持信息同步的回路。

数据交换层是下一个最高的基于系统的应用层。系统应用层是基于模板的设计层，包括收集和发送系统信息的应用回路。设计人员将与读者进行交互的回路以及其它激活系统应用的回路布置在该层。该层仅在常驻回路能够检测单次信号的时候才是有效的。最常用的通讯驱动层是基于模板的设计层，该层包括建立和维护与上层系统部件进行通讯的回路。

当技术支持人员能够与控制系统金字塔的所有层级进行交互的时候，生产制造商会意识到真正的费用节约。当系统支持人员的能力获得提升，可以改变设计信息，来积极影响正在运行的PLC程序的时候，这就会成为现实。

对生产设备制造商真正的价值来自于：当技术支持人员了解如何与所有的控制系统进行交互的时候，有助于将出现混乱情况的可能性变得最低。为了实现这个目标，技术支持人员必须通过与规则、设计规格书以及基于表格的组态信息进行交互，来改善逻辑回路的能力。

作者：Daniel B. Cardinal）