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ARTICLE · 1107023

学习AFBasic自动化框架:PLC软件架构的概述和ISA-88设计

学习AFBasic自动化框架:PLC软件架构的概述和ISA-88设计
AFBasic(简称AFB)的第6章PLC软件架构非常重要,我认为如果能够充分地理解第6章,基本上就能够掌握AFB框架的基本方法论。本文我给大家分享第1节概述,和第2节ISA-88设计。我分享的内容和观点与官方资料,在大方向上是一致的,但某些细节上可能会有一些差别。因为要落地,除了我自己的理解外,同时我会结合一些我遇到过的或参与的实际的应用场景,所以,只能代表我个人观点,欢迎批判指正。

01-AFBasic的PLC程序主要由以下五个部分构成:

  1. 中央功能(Central Functions):是系统的通用功能,即整条生产线或整个设备的控制系统的通用功能,如:PLC设置、诊断、系统功能等。

  2. 全局(Global):PLC中使用的各类全局数据块,即全局数据块Global DB

  3. 运动控制(Motion Control) :运动控制OB,如:OB91,OB92等

  4. 项目中常用的库对象(ObjectsOfProjectLibraryUsed):包含程序中使用的项目库中的库元素(块、PLC数据类型等)

  5. 机器应用程序(Machine Application according to ISA-88):这是程序的主要部分,包含实际的机器应用程序,按照ISA-88进行结构化

说明:

  • 第1–4部分高度标准化,通常不需要用户调整。对于中央功能,需要注意下面两点:

    • 对于一些大、中型设备,并且使用西门子Unified屏的用户,特别省心,屏的标准模板程序,都已经写好,只需要微改一下就可以直接使用。

    • 对于一些小型设备,或没有使用西门子Unified屏的用户,只需要保留很少的一部分程序即可。

    • 示例程序中,项目中常用的库对象比较多。根据实际情况,把项目中没有用到的库对象,可以做适当删除。

  • 第5部分是特定于机器和应用程序的,必须由用户编程,在后面的文章中会分享。

  • 第5部分的结构、接口、报警概念以及命令和状态流程已提供,即程序的框架的模板已经提供,用户在对应的框架下编写特定的程序即可。

02-ISA-88设计:

关于ISA‑88我查了网上的资料,ISA-88(全称ANSI/ISA‑88 Batch Control,批次控制标准,等同IEC 61512),是国际自动化协会发布的批次生产控制标准,1995年初版,核心是定义设备分层模型 + 程序配方模型,统一批次自动化的术语、软件架构,让控制程序模块化、可复用。所以,ISA-88是生产机器模块化编程结构的重要基础,它能够让各家设备说同一种语言,这对OEM设备的软件设计、调试、维护、操作非常重要,对中国OEM设备的出海有非凡的意义。

从某种意义上来说,ISA-88不仅仅是软件、设备或程序的标准,它更是一种设计理念,是一种模块化、可复用的理念,受到市场的高度认可。

AFB引入了从单元(Unit)到设备模块(EM),再到控制模块(CM),完全符合ISA-88的定义

  • 单元(Unit):单元代表生产中的物理处理设备,不能被其自身单元之外的设备操纵或控制,一个单元在同一时间只能操作一个批次。可以理解,单元相当于一个独立的设备,不受其它单元控制,且能够独立加工产品,比如:一台枕式包装机等
  • 设备模块(EM):EM是可以执行有限数量特定小型加工活动的控制模块功能组,EM必须可重用,以便可以使用类型实例概念,EM必须能够独立运行,无需其他EM交互。可以理解,EM需要根据工艺段来划分,1个EM可以包含几个控制模块(CM)。其实,我认为,EM的划分不是唯一的,但很有讲究,必须要充分理解生产工艺。不同的工程师会有不同的划分,但必须满足EM特有的功能和特点。
  • 控制模块(CM):CM是物理模型中设备分组的最低级别,可以执行基本控制,如:泵、电机、阀门等,CM通常直接连接到IO信号。
通过上面的描述,可以想象,通过ISA-88的设备分层和模块化的理念,可以将一个完整的设备或生产线,细分成单元、设备模块、控制模块,同时,再按照AFB的程序构成,将设备控制程序分成5大部分,这样就可以进行高度标准化,这就是AFB的基本理念。

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