基于IEC61131标准编程语言的Phoenix Contact自动控制系统

德国 PHOENIX CONTACT公司是最早开发的现场总线的公司之一。80年代初，工业自动化控制领域发生了什么变化呢，计算机技术，IC 技术的迅猛发展，并成功地应用到PLC控制器上， PLC 控制器的能力越来越强，可带检测，变送器和执行器的点数和控制回路越来越多。越来越多的信号需要进行传输，而且需要越来越多点到点的电缆， 这样增加了线路敷设设计的复杂性，也增加了投资和安装，调试与维护的费用。系统的安全型和可靠性也大大降低。 因此用户迫切需要一种新的工业安装技术，通过采用这种技术可减少电缆极其相关的费用，并能将一部分的控制功能分散到现场输入/输出设备，提高系统的安全性和可靠性。
　　要实现新的工业安装技术的关键是要采用新的传输方法。 常规的点到点的传输方法，即并联传输方法已明显地不能满足大量现场数据的传输任务，特别对于模拟量信号的传输更需要用特殊的导线，以提高传输的抗干扰能力。并联传输时，传输的信号越多,需要连接的导线也越多。同时采用并联传输方法的控制系统都属于封闭式的控制系统。很难实现不同系统之间的信号交换。而采用串联传输方法就可将以上问题迎刃而解。在这种实践和用户的需要的情况下，德国 PHOENIX公司在86年就首先开发了采用串联传输方法的INTERBUS现场总线。十多年来 INTREBUS总线现已广泛地应用于汽车工业，仓储及传送技术，烟草工业，造纸工业，包装工业，食品工业等等。1996年成为DIN19825德国标准，1998年成为EN50254欧洲标准，2000年成为 IEC61158国际标准。全球1000多个生产厂家提供 2500多种总线产品，目前已经超过400万节点，四十多万个系统应用在世界各地，使得 INTERBUS成为国际上应用最广泛的现场总线之一。
　　但是现场总线的出现仅仅解决了现场信号传输的问题，并没有解决控制器革新的问题。 从下图可以看到所有的现场输入信号通过现场总线送入PLC控制器，经过 PLC控制器的处理后，又通过现场总线送入现场的执行器。 但是仅仅只有现场总线不能解决控制系统的问题。 所以从90年代开始开发Phoenix的 PLC控制器。 但是开发什么样的控制器，是采用现成PLC的形式，如 SIEMENS ，AEG ， AB 的方式，还是采用以PC为硬件平台的嵌入式 PLC 或软PLC。 是采用自己标准的控制编程语言，还是采用具有国际标准的IEC61131的语言?终于在95年，Phoenix Contact推出了基于PC控制技术和采用IEC61131标准的INTERBUS现场总线的PLC控制软件 PCWORX
　　2PC-WorX 基于PC控制技术和采用IEC61131标准的INTERBUS现场总线的PLC控制软件整个现代化控制系统是由三大部分组成，即管理层，控制层和现场总线层。为了完成自动控制的任务，我们不仅需要有一套PLC的编程控制程序，而且也需要现场总线的组态管理软件和HMI监控软件。 Phoenix 公司从95年开始，根据这种控制系统的需要开发了基于PC控制和INTERBUS现场总线技术和IEC 61131标准的PLC控制的PC-WORX 软件 PC-WorX 软件是第一次将现场总线的组态软件，PLC的控制软件以及系统监控软件集成一体的解决自动控制系统的完整软件包。它工作于 WINDOWS的操作系统环境，采用基于PC技术的硬件平台，所有PHOENIX 的嵌入式PLC 或软PLC，无论是带有以太网的RFC Stand alone 的高性能控制器，还是FC系列的嵌入式PLC 或者智能式的ILC 200 现场总线PLC控制器都可以应用这种软件。 由于采用了PC机为硬件平台，现场数据，控制数据都在一个公共数据区中进行通信，使得系统更加可靠，迅速。PC-WORX 使用OPC 的开放接口，面向对象，可以与几乎所有的监控软件相结合。 PC-WORX 软件的结构采用模块化的方法，首先将 IEC61131标准与现场总线技术结合起来，将信息技术领域的先进方法，如软件工程，网络通讯等引入工业控制领域的软件设计中来，成为一个在国际上具有独特风格，代表着今后自动化软件发展方向的新思想。 PC-WORX 针对现代控制的特点，分为 System-WorX, Programm-WorX 和Graph-WorX System- WorX
　　System-Worx 是实现INTERBUS 现场总线系统的软件管理工具。 借助于 System-WorX 软件， 用户可以方便地 实现 INTERBUS 总线系统全部的设计，方案制定，现场调试 和 维修诊断的任务。在项目设计过程中， 它可以作为总线组态软件，设置输入/输出信号的物理地址与逻辑地址的对应表。在现场调试过程中，借助于其监控，设备的参数设定对各种功能进行测试。当系统运行时，又可以提供总线运行状况的全部信息。 值得提出的是 System-WorX 软件中还包含了过程数据预处理功能， 即微型PLC ，它的特点是， 可以对 一些实时性要求很高的 输入 /输出信号进行及时的处理。其采样周期在 1ms 以下。 并对INTERBUS总线系统的模块进行组态和参数设定。在INTERBUS总线调试，运行和扩展时，对总线系统进行操作和诊断，将所有的组态数据通过一个公共的数据存贮区送入PROGRAMM-WORX 和 GRAPH-WORX
　　在PC-WORX 的最新文本3.00，System-WorX 又增加了下列功能：
　　开放式的总线控制软件，通过总线控制板可用于不同的PLC控制系统;
　　程序的扩展性强，灵活性高;
　　生成新的功能和服务程序;
　　未来的 System-Worx 将能够运用于所有的现场总线技术;
　　System-WorX 软件支持整个系统或项目的实施，在项目设计，计划的过程中，借助于System-Worx 软件可以作出总线的方案，在系统安装时可提供线路设计图，在系统调试上提供强大的诊断，监控功能。同时在系统运行时又具有在线监控的功能。下面简单地叙述一下System-WorX主要的三大功能
　　组态软件功能(configuration)： SYSTEM WORX 组态软件支持项目设计人员进行总线的设计。 采用SYSTEM WORX的软件可根据工况的实际提供相应的总线网络结构。 其结构的显示采用模块图的方法，主观易懂。在组态图清楚地表示出系统的网络，即远程总线段，本地总线段，传输媒介是电缆或光缆。在调试时， 组态软件还可以检查系统组态是否正确。 SYSTEM WORX 提供了一个INTERBUS模块数据库，这个数据库包含了INTERBUS的所有信息，比方模块的种类，数据长度，PCP通道等，通过了解这些信息，项目设计人员可以对INTERBUS的模块进行参数设定：
　　- 自动地址分配和扩展
　　- 可不连接具体的模块设置相应的参数
　　- 设置特殊的参数
　　所有设置的数据和组态图可以保存或打印出来。同时数据也可以构成输出文件送入EPLAN E-CAD系统 ，自动生成一个接线布线图，大大减少了编写说明书的工作量。SYSTEM WORX 对 INTREBUS总线的输入输出的地址进行组态，同时通过变量的设赋值置将过程数据 (process data)映照到PLC的数据地址上。以上表示 PLC Var1 的地址现在已对应于 INTERBUS 10.0模块的输入输出地址。 PLC 52的地址对应于 INTERBUS 的 10.1的模块。 这样PLC控制器通过编程就可以得到现场总线的输入输出信号。 SYSTEM WORX 可以独立地对INTERBUS的总线系统进行调试，然后与PLC控制器进行现场数据的通讯。 从理论上来讲，采用 SYSTEM WORX 软件的INTERBUS总线系统可以与任何的PLC控制系统相结合，构成一个现场总线控制系统。所以 INTERBUS是一种开放式的总线系统。
　　总线监视功能(monitoring)：总线监控功能监视整个现场总线系统的运行状态，使用人员可根据总线的状态采取现场措施，一步一步地对子网络进行调试。 SYSTEM WORX 同时也提供了总线网络的变结构功能，能够根据设计的要求，关断或连接总线的某个子总线段。 总线监控功能给安装，操作人员提供了一个现场调试，维修的有力的工具，它能完成下列功能：
　　控制或操作整个总线网络或子总线段
　　辨识和确定安装时以及部件的错误
　　现场总线的模块具有输入/输出的状态显示
　　在调试时可以设置输出的状态
　　可以保存某些智能设备的参数
　　诊断功能(diagnose)： 如果一个工业控制设备处于运行状态，对于一个现场操作人员来说，最重要的是，减少设备的停机时间。 这对一个现场总线来说，可靠性和强大的诊断功能，即设备出错时，能够采用现场总线的诊断功能，迅速找出错误，恢复运行。 SYSTEM WORX 提供这种功能，当系统出错时，能够迅速地找出错误，确定出错的地点以及纠正的方法。