[发明专利]基于现场总线通信的可编程逻辑控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业控制领域，更具体地涉及发电厂厂用电逻辑的实现方法。

背景技术

在很多工业控制领域中，可编程逻辑控制器(PLC)的I/O数据都是基于硬接线来完成的，即数据采集和控制命令都是通过单独敷设的电缆和就地I/O控制单元相联接，其带来的问题是：敷设的电缆多、造价高，工程实施强度大。

随着工业控制总线技术的日臻成熟，已经逐渐应用到工业控制领域。基于现场总线、工业以太网等通讯技术的可编程逻辑控制器能够节省大量的硬接线、变送器等其他硬件设备，显著降低工程造价。例如，在发电厂厂用电系统中，就地智能设备完成I/O数据采样，通过工业总线或以太网和逻辑控制器互联，已经实现了就地I/O数据的采集和电气逻辑的控制输出。

总线技术的引入，使得逻辑控制系统的许多设计环节的改良带来了新的契机。为此，我们进行了改进，研发了电厂电气控制系统。

发明内容

由于工业控制总线通讯技术的出现，使得逻辑控制器需访问的I/O数据源更加丰富、广泛。传统模式的逻辑数据的接入、数据处理已难以满足实际的工程需要，广大用户和工程人员的维护负担越来越重，维护费用也越来越高。

本发明中，针对逻辑控制器对实时数据的接入方式和逻辑组态过程进行了技术革新，旨在提高系统的灵活性，降低工程人员的工作强度和维护费用。

本发明公开了一种基于现场总线通信的可编程逻辑控制方法，在发电厂厂用电系统中，就地控制单元完成I/O数据采样，所述就地控制单元通过现场总线与逻辑控制器通信，实现就地I/O数据的采集和电气逻辑的控制输出，其特征为：

在逻辑组态图形工具PLE中，采用功能块语言编写控制程序，实现逻辑算法；

经编译、下装后，逻辑算法作为独立任务在逻辑控制器程序dpu中运行；

就地设备单元采集的数据通过总线传输到逻辑控制器DPU，由实时库服务将采集数据存储到实时库中；

通过I/O驱动程序读取实时库数据作为逻辑输入，逻辑控制器的运算结果通过I/O驱动程序由总线下发至就地控制单元，驱动其输出。

发明内容包括：

●I/O驱动(I/O driver)

I/O驱动的引入，使得逻辑控制器对多种数据源的并发访问更加简便易行，容易扩展。其实现机制不依赖于任何固定的通讯方式、通讯协议。工程人员在逻辑组态过程中只须指定逻辑数据区(输入区、输出区)中各区域所关联的I/O驱动即可；I/O驱动的实现方式，开发人员可灵活扩展。

●PLE功能块扫描顺序算法

Ple为工程人员提供了图形化的逻辑组态方式，工程人员只须通过添加功能块、联线、填写任务参数就能准确描述逻辑处理算法。PLE中能够根据功能块的拓扑关系和引脚连接的数据属性，自动推导逻辑算法的执行路径，生成功能块的扫描顺序，无需人工干预；

●基于电气控制系统的逻辑功能块库

结合电厂电气量控制的特点，经归纳和抽象，设计了多种基于电气控制的逻辑功能块：如步序逻辑、数据转发、控制权切换、即时报警、实时曲线、故障录波、故障反演、上网块、下网块等。设计过程中，兼顾了功能块的规范性、粒度和效率，每个功能块算法都确保稳定、高效；工程人员只需专注于控制应用的实现，而无限考虑更多内部实现细节。

●基于IO点号(数据id)的逻辑组态

克服了传统的逻辑控制器采用物理地址实现数据寻址的局限性，采用基于IO点号的方式寻址，其优点是：逻辑组态更加直观、可读，I/O数据的品质状态参与逻辑运算变得不再困难，便于逻辑运算和HMI的数据共享。

通过对I/O驱动、功能块自动扫描算法、基于电气控制系统的逻辑功能块库和基于I/O点号的逻辑组态等环节的革新，使得逻辑控制器对多样数据源的访问变得简单、灵活、容易扩展且不依赖于任何特定的通讯模式或通讯规约；逻辑组态的过程更加轻松、直观；有效的提高了系统的灵活性，降低了维护强度。

附图说明：

图1为本发明控制系统逻辑结构示意图；

图2为在dpu程序内部开辟的专用逻辑数据区示意图；

图3为在ple逻辑组态过程中对各输入区和输出区进行区域分组，指定各组内存区关联的I/O驱动的示意图；

图4为一个逻辑任务在周期运行过程中，执行I/O驱动的时序图；

图5为功能块树状扫描算法的示意图；(图中，各功能块下方的数字标明了功能块的执行顺序编号)

图6为功能块环状扫描算法的示意图；(图中，各功能块下方的数字标明了功能块的执行顺序编号)

图7为功能块扫描算法的流程图；