程立同，何志平

(中國煤炭科工集團(tuán) 上海有限公司， 上海 200030)

0 引言

面向?qū)ο笞鳛橐环N技術(shù)方法，不僅在計算機(jī)領(lǐng)域的高級語言編程上得到普遍應(yīng)用，在工業(yè)控制領(lǐng)域，諸如PLC、DCS、HMI等編程中亦有廣泛應(yīng)用，可編程語言標(biāo)準(zhǔn)IEC 61131-3中也有針對面向?qū)ο蟮膬?nèi)容[1]。面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思想是人們觀察自然現(xiàn)象的一種認(rèn)知模式，其基本概念是類和類的實例對象，在計算機(jī)編程中，通過抽象和歸納，可將具有共同性質(zhì)的對象封裝成類，而在工業(yè)控制系統(tǒng)中，控制對象諸如：電動機(jī)，水泵等就是很明顯的控制類別，只需簡單劃分,即可成類。面向?qū)ο缶幊痰拈_發(fā)步驟大致為：劃分對象→抽象類→將類組織為層次化結(jié)構(gòu)(繼承和合成)→用類與實例進(jìn)行設(shè)計和實現(xiàn)等階段；封裝、繼承和多態(tài)為其主要特征[2]。

1 電動機(jī)試驗系統(tǒng)

中煤科工集團(tuán)上海檢測中心的1 200 kW電動機(jī)試驗臺主要用于變頻器及電動機(jī)的特性試驗，采用電動機(jī)對拖變頻回饋加載的技術(shù)方案[3]。其主電路系統(tǒng)構(gòu)成為進(jìn)線柜總受電，一路電源經(jīng)開關(guān)柜、變頻器驅(qū)動陪試電動機(jī)，另一路經(jīng)開關(guān)柜、調(diào)壓器進(jìn)行試驗電壓調(diào)節(jié)后再通過開關(guān)柜、啟動柜、試品變頻器(或直接)驅(qū)動試品電動機(jī)；系統(tǒng)測量控制采用西門子S7-1500可編程控制器、人機(jī)交互選用工控機(jī)，整個監(jiān)控系統(tǒng)的編程使用西門子博圖集成環(huán)境[4]。

2 面向?qū)ο缶幊虒崿F(xiàn)

以試驗監(jiān)控系統(tǒng)中的高壓開關(guān)為例，分別給出PLC和HMI中面向?qū)ο蟮木幊虒崿F(xiàn)。

2.1 PLC

如圖1所示，建立一個新用戶數(shù)據(jù)類型(UDT)，包含高壓開關(guān)所需的狀態(tài)控制操作等接口參數(shù)，并添加入項目庫發(fā)布為“udtHMI_HVSC_Control”類型。在博圖中數(shù)據(jù)類型可在PLC和HMI間共享。

如圖2所示創(chuàng)建新FB塊，在InOut部分添加新發(fā)布“udtHMI_HVSC_Control”類型的變量，編寫代碼實現(xiàn)高壓開關(guān)控制狀態(tài)等邏輯，編譯成功后將此FB塊拽入項目庫、發(fā)布為“fbHVSC_Control”類型[5]。

圖2 FB塊

添加“udtHMI_HVSC_Control”類型變量(UDT實例對象)，如圖3所示；在功能塊中調(diào)用“fbHVSC_Control”類型FB實例，如圖4所示，對具體開關(guān)設(shè)備對象實現(xiàn)PLC控制。

圖3 PLC變量

圖4 FB實例調(diào)用

2.2 HMI

創(chuàng)建新面板，如圖5所示，放置合適的控件，添加“udtHMI_HVSC_Control”數(shù)據(jù)類型的新面板屬性，將面板中控件的屬性、事件與新屬性相應(yīng)元素映射關(guān)聯(lián)，編譯成功后添入項目庫、發(fā)布為新版本面板。

圖5 面板

添加“udtHMI_HVSC_Control”類型HMI變量、與相應(yīng)的PLC變量建立通信連接，如圖6所示。調(diào)用面板實例、接口屬性關(guān)聯(lián)HMI變量，如圖7所示，對具體開關(guān)設(shè)備對象實現(xiàn)HMI監(jiān)控。

圖6 HMI變量

3 系統(tǒng)監(jiān)控效果

前文針對高壓開關(guān)，采用對象封裝技術(shù)，在PLC中將UDT和FB塊封裝為控制類，在HMI上將UDT和面板封裝為視圖類，創(chuàng)建類的實例對象在PLC中控制、在HMI上交互、UDT數(shù)據(jù)對象在HMI與PLC間交換。同樣的方法，將電動機(jī)試驗系統(tǒng)中的調(diào)壓器、試品啟動器、變頻器、電量測量、溫度測量等對象均分別在PLC、HMI中封裝成相應(yīng)的類，并添加到項目庫，用面向?qū)ο缶幊?，實現(xiàn)后的系統(tǒng)監(jiān)控界面如圖8所示。

圖8視圖中的各個監(jiān)控對象均由類實例化創(chuàng)建，與系統(tǒng)實際設(shè)備構(gòu)成相對應(yīng)，可動態(tài)顯示設(shè)備狀態(tài)；同時，每個設(shè)備均可通過點擊彈窗進(jìn)行細(xì)節(jié)顯示和操作(彈窗中對象也要應(yīng)用類實例化)，圖9所示的彈窗對象為電量測量，圖10所示為試品啟動柜操作。

圖9 電量測量

4 結(jié)論

該系統(tǒng)投入運(yùn)行一年來穩(wěn)定可靠，日常試驗運(yùn)行結(jié)果顯示，采用面向?qū)ο缶幊?，使PLC及HMI程序邏輯更清晰、可讀性強(qiáng)；依據(jù)實際控制設(shè)備對程序類對象進(jìn)行封裝構(gòu)建，讓用戶在界面操作上更方便；類型庫的使用，使系統(tǒng)維護(hù)擴(kuò)展更便利、適應(yīng)性和穩(wěn)定性更高，同時也有利于編程風(fēng)格的標(biāo)準(zhǔn)化、提高程序代碼的重用度及移植性。

圖10 啟動柜操作