邢本福，夏國(guó)強(qiáng)，李 萌，張重越

（1.北京中水科水電科技開發(fā)有限公司，北京 100038；2.三峽水力發(fā)電廠，湖北 宜昌 443000）

0 前言

隨著PLC產(chǎn)品的飛速發(fā)展、編程語(yǔ)言的多樣化，在程序設(shè)計(jì)和應(yīng)用方面對(duì)編程語(yǔ)言選擇有了更高的要求。目前，PLC編程語(yǔ)言大致分為順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語(yǔ)言和語(yǔ)句表（IL）、結(jié)構(gòu)文本（ST）兩種文本語(yǔ)言；其中順序功能圖（SFC）編程語(yǔ)言具有流程可視化、程序易讀、故障易查、編程簡(jiǎn)單、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，在水電站開停機(jī)流程中得到了廣泛應(yīng)用。某巨型水電站改造前的開停機(jī)流程采用的是SFC編程方式，改造后的PLC采用的是傲拓科技自主可控高性能NJ600系列PLC，該P(yáng)LC支持順序控制圖（SCC）而不支持SFC編程語(yǔ)言，以下主要對(duì)通過使用順序控制圖（SCC）圖形化語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)順控流程的可視化編程進(jìn)行闡述。

1 設(shè)計(jì)思路

順序控制圖（SCC）屬于圖形化編程語(yǔ)言，且執(zhí)行邏輯是順序執(zhí)行，編程方式如圖1所示。該流程圖由開始框、執(zhí)行框、條件框、結(jié)束框、連線組成。

開始框：開始框在每個(gè)順序控制圖中都必須有并且是唯一的，它是順序控制圖的開始，開始框無(wú)需設(shè)置參數(shù)。

執(zhí)行框：也稱為步屬性框，當(dāng)使用某種操作時(shí)，需要選用執(zhí)行框，執(zhí)行框中有13種基本操作，可根據(jù)需要進(jìn)行選擇。

條件框：用來(lái)判斷一個(gè)條件是否成立，如果條件成立，就走“是”分支，如不成立就走“否”分支。

結(jié)束框：一般的順序控制圖都要有結(jié)束。結(jié)束框也無(wú)需設(shè)置參數(shù)。也有個(gè)別需始終循環(huán)執(zhí)行的順序控制圖可以沒有結(jié)束框。

結(jié)合順序控制圖（SCC）編程語(yǔ)言特點(diǎn)，最終確定了在執(zhí)行框?qū)傩灾羞x擇調(diào)用程序，在調(diào)用程序段中寫入執(zhí)行框步號(hào)、步運(yùn)行時(shí)間、步超時(shí)時(shí)間及啟動(dòng)下一步條件程序，通過執(zhí)行框中的“啟動(dòng)下一步條件程序”來(lái)判斷是否滿足下一步執(zhí)行條件，從而實(shí)現(xiàn)順控流程中的設(shè)備順序控制。

2 實(shí)現(xiàn)方法

2.1 建立數(shù)據(jù)庫(kù)

以圖1為例：在PLC編程軟件變量表中建立順控流程所需要的數(shù)據(jù)點(diǎn)，包括但不限于運(yùn)行步號(hào)、步運(yùn)行時(shí)間、步運(yùn)行狀態(tài)、步超時(shí)時(shí)間、下一步就緒、啟動(dòng)下一步條件滿足。

運(yùn)行步號(hào)：整型變量，用于上送，便于運(yùn)行人員實(shí)時(shí)監(jiān)視流程運(yùn)行到哪一步。

步運(yùn)行時(shí)間：整型變量，用于上送，以便運(yùn)行人員實(shí)時(shí)監(jiān)視流程本步運(yùn)行了多長(zhǎng)時(shí)間。

圖1 順序控制圖（SCC）示意圖

步超時(shí)時(shí)間：整型變量，步運(yùn)行最長(zhǎng)時(shí)間，如果步運(yùn)行時(shí)間超過步超時(shí)時(shí)間，則發(fā)出步超時(shí)報(bào)警信號(hào)，并根據(jù)需要來(lái)執(zhí)行中斷流程或者跳轉(zhuǎn)其他執(zhí)行框。

（1）步運(yùn)行：BOOL型變量，作為中間變量，執(zhí)行順控流程中對(duì)設(shè)備的操作。

（2）啟動(dòng)下一步條件滿足：BOOL型變量，當(dāng)此條件滿足時(shí)，直接執(zhí)行下一個(gè)執(zhí)行框。

表1 設(shè)備執(zhí)行邏輯名稱

2.2 建立程序段

（1）根據(jù)順控流程建立SCC順控圖程序，如圖1所示。

（2）建立執(zhí)行框讀寫程序，前面提到執(zhí)行框支持13種基本操作，由于水電站順控流程復(fù)雜且單個(gè)設(shè)備具有多種操作方式，因此執(zhí)行框應(yīng)選擇“調(diào)用程序”基本操作屬性，調(diào)用程序段內(nèi)容應(yīng)包含以下幾個(gè)方面：對(duì)運(yùn)行步號(hào)的讀寫功能；對(duì)運(yùn)行超時(shí)時(shí)間的讀寫功能；對(duì)步運(yùn)行屬性的讀寫功能；對(duì)啟動(dòng)下一步條件的讀寫功能。通過對(duì)“程序段”編程，可以實(shí)現(xiàn)順控流程中步運(yùn)行時(shí)間監(jiān)視、步運(yùn)行超時(shí)報(bào)警、下一步啟動(dòng)條件讀寫、步與步之間轉(zhuǎn)換等功能，邏輯如圖2所示。

圖2 執(zhí)行框邏輯

（3）建立設(shè)備執(zhí)行程序，水電站設(shè)備執(zhí)行一般分為自動(dòng)執(zhí)行和手動(dòng)執(zhí)行2種操作方式，其中自動(dòng)執(zhí)行是根據(jù)順控流程步運(yùn)行狀態(tài)直接觸發(fā)，手動(dòng)執(zhí)行是運(yùn)行人員在上位機(jī)進(jìn)行下令觸發(fā)，具體邏輯如圖3所示。

圖3 設(shè)備執(zhí)行邏輯

（4）建立啟動(dòng)、中止SCC觸發(fā)程序， SCC順控圖程序啟動(dòng)需要用EXEC功能塊觸發(fā)，流程執(zhí)行異常中止需要用KILL功能塊觸發(fā)。如圖4所示，“SEQ_S101_DI62”為S101流程啟動(dòng)信號(hào)， “RESET_SYN_ALL”為S101流程中止信號(hào)，通過二者信號(hào)的上升沿觸發(fā)SCC流程啟動(dòng)、中止功能。

圖4 SCC啟動(dòng)、中止調(diào)用程序

2.3 程序運(yùn)行及監(jiān)視

SCC流程執(zhí)行過程中，已運(yùn)行或正在運(yùn)行的程序段顏色顯示為紅色，未執(zhí)行的程序段顯示為藍(lán)色，方便技術(shù)人員實(shí)時(shí)觀察程序運(yùn)行到了哪一步，如圖5所示。

圖5 SCC運(yùn)行監(jiān)視

3 結(jié)束語(yǔ)

順控流程在水電站機(jī)組運(yùn)行過程中起著至關(guān)重要的作用，因此順控流程設(shè)計(jì)的可視化、邏輯實(shí)現(xiàn)的清晰化、編程的簡(jiǎn)單化、維護(hù)便捷化在PLC編程中顯得尤為重要，通過SCC順序控制圖對(duì)順控流程的設(shè)計(jì)，使得順控流程執(zhí)行可視化、程序維護(hù)更加清晰易懂，減少了用戶維護(hù)難度，相比其他編程方式，SCC順序控制圖在順控流程方面節(jié)約了近30%的維護(hù)工作量。