1引言
åœ¨æœ¬é …ç›®ä¸æ¤è—¥å» çš„æ¯å€‹ç”Ÿç”¢æ¨¡å¡ŠéŽåŽ»å’Œç¾åœ¨éƒ½æŒ‰ç…§GMP標準進行生產,但控制技術并沒有完善,所è¨è¨ˆçš„生產模塊å‡ä¼´æœ‰æ‰‹å‹•é…æ–¹è¼¸å…¥å’Œå„€è¡¨æ¸¬é‡æ“ä½œç’°ç¯€ã€‚å› æ¤ï¼Œè©²ç”Ÿç”¢æ¨¡å¡Šæˆç‚ºäº†ç¬¬ä¸€å€‹éœ€è¦å‡ç´šæ”¹é€ çš„å°è±¡ã€‚
æ¤å¤–,由于æ¯å€‹ç’°ç¯€çš„æŽ§åˆ¶ç³»çµ±ç›¸å°ç¨ç«‹ï¼Œç”Ÿç”¢éƒ¨é–€è¦æ±‚æé«˜æ•´å€‹å·¥å» çš„æ“作自動化和å¯è¦–åŒ–ç¨‹åº¦ã€‚å› æ¤ï¼Œåœ¨2009年第3å£åº¦å¼•入了以è²åŠ èŠPP420觸控å±ç‚ºæ ¸å¿ƒçš„自動化系統。新系統將基于S88æ¨™æº–çš„æ¨¡å¡ŠåŒ–æŽ§åˆ¶ç³»çµ±èˆ‡å…¨å» èŒƒåœå…§çš„æŽ§åˆ¶ç¶²çµ¡ä»¥åŠå…¬å¸çš„伿¥ç¶²é›†æˆåœ¨ä¸€èµ·ã€‚
2å·¥è—æè¿°
以秤é‡å’Œé…料為例,共有6個ç½å¹¶è¡Œç”Ÿç”¢å¤šç¨®æ‰¹è™Ÿçš„產å“ã€‚ç”±äºŽè©²ç”¢å“æ‰¹è™Ÿå…·æœ‰å¾ˆå¼·çš„å¯è®Šæ€§ï¼Œå¾€å¾€åœ¨é€£çºŒç”Ÿç”¢ä¸€æ®µæ™‚é–“åŽéœ€è¦æ¸…æ´—è¨å‚™ï¼Œé‡æ–°æ›´æ›é…æ–™é‡ï¼Œä»¥ç”Ÿç”¢å…¶å®ƒæ‰¹è™Ÿçš„產å“ã€‚å› ç‚ºå®ƒå€‘çš„åŸºæœ¬å·¥è—éŽç¨‹æ˜¯ä¸€è‡´çš„。
å¾žæŠ•å…¥çš„ç”Ÿç”¢ç·šä¾†çœ‹ï¼Œåœ¨é…æ–™é€²å…¥åˆ°è©²ç·šAç½åˆå§‹éšŽæ®µå‰ï¼Œå°±å¿…é ˆæª¢æŸ¥B/C/Dé€™å¹¾å€‹ç½æ˜¯å¦å·²ç¶“æ£å¸¸å®Œæˆäº†ä¸Šä¸€é…方的進料,并且ç½å…§çš„å£“åŠ›ã€æº«åº¦æ˜¯å¦å·²é”到了工è—é è¨å€¼ã€‚æ¯ç¨®ç”¢å“在其æ¯ä¸€ç”Ÿç”¢æ¥é©Ÿä¸éƒ½æœ‰å¾ˆåš´æ ¼çš„忇‰æ¢ä»¶æª¢æ¸¬ï¼Œä¸€æ—¦æœ‰é€£éŽ–ç™¼ç”Ÿï¼Œå·¥è—æœƒè¦æ±‚æŽ§åˆ¶ç¨‹åºæ ¹æ“šä¸åŒçš„é€£éŽ–åŽŸå› è½‰å…¥åˆ°ç›¸æ‡‰çš„åæ¥é©Ÿä¸åŽ»ï¼Œç›´åˆ°é€£éŽ–æ¢ä»¶å®Œå…¨è§£é™¤ï¼Œæ‰èƒ½ç¹¼çºŒè©²ç”Ÿç”¢ç·šçš„é‹è¡Œã€‚
3 Batch系統è¨è¨ˆ
傳統的Batch應用最åˆä¾†è‡ªDCS的高級應用, 如應用Emersonçš„DeltaV, Honeywellçš„PKS, Siemensçš„PCS7ç‰ç³»çµ±ã€‚由于batchè‡ªèº«çµæ§‹çš„è¦æ±‚,為它æä¾›çš„è¨ˆç®—æ©ŸæŽ§åˆ¶ç³»çµ±å’ŒæŽ§åˆ¶å™¨å¿…é ˆå…·æœ‰ç•Œé¢é¡¯ç¤ºã€æ•¸æ“šåº«å¹³è‡ºä¸Šçš„ä¿¡æ¯é›†æˆå’Œçµ„æ…‹å¼è»Ÿä»¶æ¨¡å¡ŠåŒ–編程ç‰åŠŸèƒ½ã€‚å‚³çµ±çš„DCSç³»çµ±åŸºæœ¬ä¸Šéƒ½èƒ½å¤ æ»¿è¶³ä¸Šè¿°è¦æ±‚,但是一般ä¸ã€ä½Žæª”çš„PLC系統å»å¾ˆé›£æ»¿è¶³é€™æ¨£çš„çµæ§‹è¦æ±‚ï¼Œå› ç‚ºPLCç„¡è«–çµåˆçµ„態軟件還是觸摸å±éƒ½è¦æ±‚在雙方的接å£ä¸Šå®šç¾©é€šè¨Šå’Œæ•¸æ“šåº«åœ°å€ç‰ã€‚這就使得PLC在batchçš„æ‡‰ç”¨é ˜åŸŸä¸å¯¥å¯¥ç„¡å¹¾ã€‚而PP420è§¸æŽ§ä¸€é«”æ©Ÿå‰‡å¾ˆå¥½åœ°æ»¿è¶³ä¸Šè¿°çš„å¹¾é»žåŸºæœ¬è¦æ±‚ï¼Œå› ç‚ºPP420本身就是一臺å¯ç·¨ç¨‹è¨ˆç®—æ©ŸæŽ§åˆ¶å™¨ï¼ŒåŒæ™‚也具備HMI的人機交互功能。
3.1硬件構架
æ ¹æ“šæ‰¹é‡æŽ§åˆ¶çš„å·¥è—éœ€æ±‚å’Œæ‰€éœ€è¦æŽ§åˆ¶çš„I/O點數以åŠç¾å ´æ“作特點,構æˆäº†ä»¥ä¸‹ä¸è—¥ç”Ÿç”¢æ‰¹è™•ç†ç³»çµ±ï¼Œå…¶ç¡¬ä»¶ç³»çµ±çµæ§‹å¦‚圖1所示。

圖1 ç¡¬ä»¶ç³»çµ±çµæ§‹åœ–
該系統主è¦ç”±ä¸€è‡ºPP420一體å¼è§¸æŽ§ç«™åŠæ‰“å°æ©Ÿã€ä¸€è‡ºBR9300總線連接器ã€ä¸€è‡ºè¥¿é–€åçš„S7-300 PLC(å«è‹¥å¹²I/O模塊)ã€ä¸€è‡ºOMRON PLC(å«è‹¥å¹²I/O模塊)ã€ä¸€è‡ºç¨±é‡å„€è¡¨å’Œæ•¸è‡ºæ¢ç¢¼æŽƒæå„€çµ„æˆã€‚它們通éŽå…§ç½®çš„å„種通訊接å£å¡ï¼ˆRS232/RS485/TCP-IP/CAN)與總線連接器組æˆå·¥æ¥æ•¸æ“šé€šä¿¡ç¶²çµ¡ã€‚å…¶ä¸ï¼ŒPP420一體å¼è§¸æŽ§ç«™ä½œç‚ºè©²ç³»çµ±çš„æ ¸å¿ƒï¼Œæ‰¹é‡è»Ÿä»¶çš„æœå‹™å™¨ç«¯å’Œå®¢æˆ¶ç«¯ï¼Œæ‰¿æ“”å·¥è—éŽç¨‹å»ºæ¨¡ã€æ‰¹é‡çš„é‹è¡Œã€é…方管ç†ã€æ‰¹é‡æ·å²æ•¸æ“šåº«ã€å ±è¡¨åŠå®‰å…¨æ€§ã€æŸ¥è©¢æ‰¹é‡é‹è¡Œç‹€æ…‹ã€è¨å®šæ‰¹é‡é‹è¡ŒéŽç¨‹ä¸çš„æœ‰é—œåƒæ•¸ç‰ä»»å‹™ã€‚æ¤å¤–,通常當系統æ£å¸¸é‹è¡Œæ™‚ï¼Œå®ƒä½œç‚ºå·¥è—æ“作員的一個ç¨ç«‹çš„人機界é¢ï¼Œä¹Ÿæ“”任直接æ“作ç¾å ´ä½œæ¥çš„任務。
與底層PLC的模擬é‡å’Œæ•¸å—é‡I/O模塊çµåˆï¼Œè©²è§¸æŽ§ç«™é‚„是完æˆç¾å ´æ¸¬æŽ§çš„主è¦ç’°ç¯€ï¼ŒåŸ·è¡Œæ‰€æœ‰çš„é€£çºŒé‡æŽ§åˆ¶ã€é‚è¼¯æŽ§åˆ¶ä»¥åŠæ‰¹é‡åŠŸèƒ½å¡Šçš„åƒæ•¸è¨ç½®å’Œé‡‡é›†ï¼Œé€šéŽä¸‹æŽ›PLCçš„I/O模塊實ç¾å°å·¥è—éŽç¨‹çš„æ•¸æ“šé‡‡é›†å’Œæ‰¹é‡æŽ§åˆ¶ã€‚
3. 2 Batch軟件è¨è¨ˆ
3.2.1å·¥è—建模
æ ¹æ“šæ‰¹é‡ç”Ÿç”¢çš„å·¥è—è¦æ±‚,建立é©ç•¶çš„æ¨¡åž‹ï¼Œæ˜¯æ‰€æœ‰çš„æ‰¹é‡è»Ÿä»¶å·¥ç¨‹å¸«éœ€è¦é¢è‡¨çš„一個至關é‡è¦çš„å•é¡Œã€‚æ¨¡åž‹çš„å¥½å£žæœƒç›´æŽ¥å½±éŸ¿åˆ°ä»ŠåŽæ—¥å¸¸æ‡‰ç”¨ä¸å·¥è—å·¥ç¨‹å¸«å°æ‰¹é‡ç‰Œè™Ÿåº«ã€åƒæ•¸ä¿®æ”¹çš„ä¾¿æ·æ€§ï¼Œå¹¶æ¶‰åŠåˆ°æ–°ç”¢å“ã€æ–°é…方的創建。
在é‹ç”¨Automation studio建模的éŽç¨‹ä¸ï¼Œä½¿ç”¨çš„æ˜¯C語言ç¨ç‰¹çš„æ¨¡å¡Šçµæ§‹ç·¨ç¨‹æ–¹å¼ï¼Œå°å„個è£ç½®é€šéŽå®šç¾©æ¨¡å¡ŠÃ å‡½æ•¸Ã çµæ§‹é«”à æˆå“¡å½¢å¼ï¼Œå®šç¾©å¥½è£ç½®çš„å稱(UNIT)ã€è£ç½®ä¹‹é–“çš„è¯ç³»ï¼ˆConnections),還需è¦å°‡è£ç½®æŒ‰ç…§ç›¸ä¼¼çš„æ€§è³ªåŠç”Ÿç”¢èƒ½åŠ›é€²è¡ŒéŽç¨‹ç´šåˆ¥åˆ†é¡žï¼ˆProcess Class)。在相應的éŽç¨‹ç´šåˆ¥ä¸‹å®šç¾©è‹¥å¹²å€‹PHASE,PHASE將直接作用于éŽç¨‹æŽ§åˆ¶ï¼Œæ ¹æ“𿏬釿¢ä»¶æŽ§åˆ¶é–¥é–€çš„開閉和閥ä½çš„變化。但是,這里最為é‡è¦çš„é‚„æ˜¯å¿…é ˆç¢ºä¿ç”¨æˆ¶å»ºæ¨¡çš„基本準確性。Automation studio軟件為用戶æä¾›äº†æœ‰æ•ˆçš„Batch組態控制環境SFC編程語言(如圖2æ‰€ç¤ºï¼‰å¹¶è¦æ±‚Batch軟件編程工程師在ä¸åŒçš„組態階段,使用該軟件æä¾›çš„途徑åšå¥½æœ‰æ•ˆæ€§çš„é©—è‰å·¥ä½œã€‚

圖2
3.2.2 控制é‚輯å°è£
Automation studio軟件本身包å«äº†ä¸€ç¨®æ•¸æ“šç®¡ç†è»Ÿä»¶ï¼Œæ‰¹é‡ç®¡ç†æŽ§åˆ¶å‰‡æ˜¯é€šéŽå·¥ç¨‹å¸«ç·¨å¯«C語言程åºä¾†å»ºç«‹UNITà PROCESS CLASSà PHASEé€™äº›åŠŸèƒ½çš„ã€‚å…¶ä¸æœ€é‡è¦çš„就是PHASE,è¨å‚™çš„PAHSE來用來控制和監視批é‡çš„執行的。
PHASE是ç¨ç«‹çš„一段éŽç¨‹æŽ§åˆ¶ç¨‹åºï¼Œå®ƒç›´æŽ¥ä½œç”¨äºŽç”Ÿç”¢è¨å‚™çš„行為。盡管PHASEå˜åœ¨äºŽä¸åŒçš„地方,但批é‡ç®¡ç†ç³»çµ±å’ŒPHASEä¹‹é–“çš„æŽ¥å£æ˜¯ä¸€å®šçš„ï¼Œè©²é …ç›®åœ¨ä½¿ç”¨Automation studio所帶有的自定義庫管ç†çš„基礎上,通éŽå»ºç«‹åŠŸèƒ½å¡Šçš„å½¢å¼ï¼Œåœ¨æŽ¥å£è¼¸å…¥å’Œè¼¸å‡ºåƒæ•¸ä¸Šå®šç¾©é€šç”¨çš„æŽ¥å£ï¼Œè€Œå°ä¸åŒçš„åƒæ•¸é¡žåž‹ï¼Œé€šéŽä¸åŒçµæ§‹é«”的指é‡ä¾†å¯¦ç¾å¤šæ…‹ç·¨ç¨‹ï¼Œå¦‚圖3所示。

圖3
3.2.3 é…æ–¹ç®¡ç†
通éŽAutomationStudio軟件ä¸å‰µå»ºçµæ§‹æ•¸çµ„的方å¼ä¾†æå»ºé…æ–¹ç·¨è¼¯çµæ§‹ã€‚é…æ–¹çµæ§‹å®Œå…¨ç¬¦åˆISA S88.01æ¨™æº–ï¼ˆç¾Žåœ‹å„€è¡¨å”æœƒæ¨™æº–)。æ¯å€‹é…方由四部分構æˆï¼šé…æ–¹é ã€è¨å‚™è¦æ±‚ã€å…¬å¼ã€éŽç¨‹ã€‚其代碼舉例如下:
struct recipe
{
unsigned long elem1; /* å…ƒç´ 1 */
unsigned long elem2; /* å…ƒç´ 2 */
unsigned long elem3; /* å…ƒç´ 3 */
unsigned long elem4; /* å…ƒç´ 4 */
unsigned long elem5; /* å…ƒç´ 5 */
};
struct recipe rec_arr[20]; /* è²æ˜Žé…æ–¹çµæ§‹å®šç¾©é…方數組*/
é…æ–¹ç·¨è¼¯å™¨é‡‡ç”¨PP420觸控一體機的人機界é¢åœ–形化方å¼ï¼Œç‚ºç”¨æˆ¶å‰µå»ºäº†ä¸€å€‹æ¥µå…¶ç›´è§€ã€äººæ©Ÿå‹å¥½äº¤äº’的組態環境。在這個環境ä¸ï¼Œå·¥è—人員å¯ä»¥æ ¹æ“šç•¶å‰çš„產å“ç”Ÿç”¢çš„éœ€æ±‚ï¼Œåœ¨ç¬¬ä¸€æ™‚é–“å…§å¿«é€Ÿæ”¹è®Šç›¸é—œé…æ–¹çš„åƒæ•¸åŠæµç¨‹ï¼Œé”到é è¨çš„目標。其編輯圖形界é¢å¦‚圖4所示。

圖4
3.2.4 é›»å記錄
為了實ç¾é‡‡ç”¨é›»å記錄的工è—è¦æ±‚,也為了替æ›ä¸€å€‹æ‰€æœ‰è¨˜éŒ„都采用人工錄入的手動系統,編制了一套通éŽBatch系統記錄電åä¿¡æ¯ç¢ºèªå’Œæ‰¹æ¬¡è¨˜éŒ„的方法,采用了輸入用戶å和密碼的方å¼ä¾†è¨˜éŒ„ç•¶å‰ç”¨æˆ¶çš„行為。在PP420ä¸ï¼Œæ‰€æœ‰å…·æœ‰å¯æ“控功能的控件,都編寫了其記錄腳本,一旦æŸå€‹ç•¶å‰ç”¨æˆ¶é€²è¡Œäº†ä»»ä½•æ“ä½œï¼Œç³»çµ±å°‡è¨˜éŒ„ç•¶å‰æ™‚é–“ã€æ“作行為和該用戶å。å¦å¤–,原料的秤é‡ä¹Ÿå¿…é ˆç¶“éŽå…©å€‹äººç¢ºèªï¼ˆä¸€å€‹ç¢ºèªï¼Œä¸€å€‹å¯©æ ¸ï¼‰ï¼Œç³»çµ±èƒ½å¤ 使用多個電åç°½åã€‚å› æ¤ï¼Œåœ¨ä¸€å€‹éŽç¨‹çš„å„個階段它都會在執行任何æ“作之å‰è¦æ±‚æ“作者進行電åç°½å,還能通éŽPP420çš„åœ–å½¢ç•Œé¢æŸ¥çœ‹æ‰€æœ‰çš„é›»å記錄,
ç•¶é…æ–™é€šéŽæ¢å½¢ç¢¼è˜åˆ¥å™¨è¢«æ·»åŠ é€²åŽ»æ™‚ï¼Œç³»çµ±æœƒè‡ªå‹•æŸ¥æ‰¾ç”¢å“資æºå’Œå¯ç”¨åŽŸææ–™ä¹‹é–“的關系。它也會為æ¯ä¸€å€‹æ‰¹è™•ç†éŽç¨‹ç”¢ç”Ÿå”¯ä¸€çš„è˜åˆ¥æ•¸é‡ï¼Œå¹¶æŠ•放相應數é‡çš„帶æ¢å½¢ç¢¼çš„é…æ–™ã€‚ç•¶é…æ–™æ·»åŠ é€²ä¾†æ™‚ï¼Œå®ƒå€‘æœƒè¢«é€šéŽæ¢å½¢ç¢¼æŽƒæå™¨æŽƒæå’Œç¢ºèªã€‚é›»å記錄的最大優點就是它ä¸å…è¨±ç„¡åºæ“作,減少了人為錯誤發生的機率。
4çµæŸèªž
該批é‡è»Ÿä»¶ä¸åƒ…能幫助æ“作員更方便地查詢ç¾å ´çš„æ•¸æ“šï¼Œæ‡‰å°ç”Ÿç”¢éŽç¨‹ä¸çš„çªç™¼äº‹ä»¶ï¼Œè€Œä¸”也減輕了儀表工程師å°ç³»çµ±çš„ç¶è·å·¥ä½œé‡ã€‚å°äºŽå·¥è—工程師來說,PP420å¯ä»¥ä½¿ä»–們ç¨ç«‹äºŽè‡ªæŽ§ç¶è·äººå“¡ï¼Œè‡ªè¡Œæ ¹æ“šå·¥è—éœ€æ±‚ä¿®æ”¹é…æ–¹ã€‚自從該ä¸è—¥å·¥å» ä½¿ç”¨æ‰¹é‡æŽ§åˆ¶ç³»çµ±ä»¥ä¾†ï¼Œæ‰€è¡¨ç¾å‡ºä¾†çš„高的產å“生產效率ã€ç©©å®šçš„è¨å‚™é‹è¡Œç‹€æ…‹ã€ç°¡æ·çš„æ“ä½œå’Œå®Œæ•´çš„æ·å²æ•¸æ“šè¨˜éŒ„ç‰å„ªå‹¢ä½¿å…¶ç”¢å“質é‡å’Œç”¢é‡éƒ½å¾—到了很大的æé«˜ï¼Œå·¥å» 效益也得到了改善。表明PP420觸控一體機å°äºŽä¸å°åž‹Batch控制系統具有先進ã€å¯é ã€ç¶“濟ã€éˆæ´»ç‰é¡¯è‘—優點。