Crouzet PLC 的開機安全巨集

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所有可編程式邏輯控制器（PLC）程式設計師都必須注意各種極端情況。僅僅讓機器正常運作是遠遠不夠的。我們必須考慮系統如何應對意外事件。其中之一就是機器在首次通電時立即做出的動作。

本文將重點放在一類具有實體開關的機器。此實體開關可以直接啟動機器，也可以作為後續機器操作的主使能訊號。無論哪種情況，我們都必須明確定義在電源中斷期間開關處於「開（通電）」位置時機器將如何響應。在本討論中，我們假設這種意外通電情況是一種需要避免的危險。

我們將探索一個使用 Crouzet EM4 可編程邏輯控制器（PLC）的解決方案，該控制器使用 Crouzet-Soft 軟體進行程式設計。回想一下，Crouzet PLC 的程式設計結合了功能方塊圖（FBD）和順序功能圖（SFC）元素。

建議您閱讀先前介紹 SFC 元素的文章。務必認識到每個 SFC 區塊都充當一個狀態。任何給定區塊左側的輸入控制狀態啟動—這些輸入為標記「打開大門」。當一個框包含標記時，它處於活動狀態。當處於活動狀態時，右側的輸出用於指示特定狀態處於活動狀態。

技術提示：有幾種不同的方式來看待機器控制以及如何在您的設計中使用開關和按鈕。我們有兩種選擇：開關可以控制您的機器，或者軟體可以控制機器。在本文中，我們有一個物理的開/關開關。通常，這樣的開關直接控制機器。但是，我們新增了一個基於狀態的機制，該機制會接受開/關開關的建議。在某些情況下，例如初次通電，開關不再控制機器。相反，軟體將控制機器，並將機器置於故障狀態。

基於狀態的控制

開機巨集如圖 1 所示。這是一個嵌入在 SFC 區塊中的有限狀態機（FSM）。請注意，它包含三種狀態：

  • StateInitial：這是初始開機或重置狀態。

  • StateIdle：當機器處於安全狀態時，StateInitial 將轉換為 StateIdle。此處「安全」一詞表示所有故障均已清除，且電源開關在 OFF 位置。

  • StateEnabled：當選擇開關置於 ON 位置時，StateIdle 將轉換為 StateEnabled。 FSM 將保持此狀態，直到選擇開關置於 OFF 位置，從而返回 StateIdle。如果發生故障，它也可能返回 StateInitial。回想一下，可重設的初始步驟 SFC 區塊具有不可見的控制線，這些控制線將從所有 SFC 區塊中移除標記。對於此應用，任何故障都會將 FSM 置於 StateInitial。再次，機器將保持初始狀態，直到透過將選擇開關實際轉到 OFF 位置以確保安全。

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圖 1：開機安全模組使用 FBD 和 SFC 元素的組合以圖形方式進行程式設計。

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圖 2：Crouzet EM4 PLC 的圖片，帶有開機故障顯示器。

影片 1：巨集提供的開機故障保護示範。

技術提示：區分「電平激活」和「邊緣觸發激活」非常重要。電平啟動系統只要致能訊號存在就會保持啟動狀態－移除啟用訊號，系統就會停止。本文介紹的物理 ON/OFF 開關就是一個例子。另一方面，邊緣觸發系統會在施加瞬時脈衝時啟動。它可以被編程為在後續脈衝時停止，或在收到中止脈衝時停止。此類系統包含可保持在特定狀態的記憶體。一個典型的例子是帶有啟動和停止按鈕的三線馬達啟動器。

巨集重點

在結束之前，讓我們先來了解一下圖 1 圖形程式中一些不太明顯的方面。

  • STATUS 區塊是了解 PLC 內部管理活動的視窗。在本應用中，我們對冷初始化線和熱初始化線執行「或」運算。這提供了第一個程式掃描操作，用於將 FSM 置於 StateInitial 狀態。

  • 巨集中隱含了兩個獨特的故障。我們看到內部故障 FaultPowerOn，它發生在初始開機時，此時主開關處於 ON 位置。此外，還有一些外部故障（ExternFault）可能發生在區塊外部。例如，馬達啟動器未能在指定時間內閉合。在頂層程式（未顯示）中，我們可以預期許多此類故障會透過「或」運算組合在一起。

  • 所有故障（包括內部和外部故障）都必須在退出 StateInitial 之前清除。

  • 程式碼文檔使用了三種通用技術。包含一個標題（文字方塊）來提供巨集的一般描述。重要區塊包含註釋。例如，文字「State initial」是區塊內的註釋。最後，Crouzet 的「文字」模式用於線路辨識。藍綠色的名稱使程式易於閱讀。例如，當主選擇開關處於關閉位置以及按下重設按鈕時，FaultPowerOn 置位/重置記憶體區塊會重置。

  • FaultPowerOn 具有閂鎖功能。從故障排除的角度來看，此閂鎖功能是絕對必要的。即使故障已清除，它也會記住故障。另外，記錄故障以進一步協助故障排除是一個好主意。

  • FaultPowerOn 的閂鎖功能獨立於 SFC 區塊。雖然我們當然可以使用基於 SFC 狀態的機制來處理故障，但為了程式的清晰度，將它們分開似乎是明智之舉。

結語

儘管我們已盡一切努力提供安全可靠的程式碼，但不應完全信任它。事情可能會出錯，而且一定會出錯。巨集可能存在錯誤，其頂層實作方式也可能有錯誤，或者程式的其他方面可能導致意外後果。硬體故障的方式也多種多樣，包括開關、線路、電源故障，甚至是 PLC 本身。

請以安全為優先，謹慎編程。此外，請考慮整合完全獨立的安全系統。這可能包括帶有安全繼電器的聯鎖裝置等設備。

歡迎以下留言提供意見和建議。如果此巨集（附件）對您有所幫助，我們非常希望收到您的回授。此外，我們也歡迎您提出新的內容創意。

P ON Init.mcs (8.7 KB)

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