PLC控制系统中设备手动和自动切换功能实现

1、引言在当前的工业生产过程控制中，普遍采用了PLCPLC 控制系统,通过软件程序来实现控制设备之间的联锁控制也就是自动控制，由 控制设备驱动的工厂机械设备来完成满足工艺要求的生产过程。这 里，设备的运行分为单体手动操作和自动控制运行两种方式。在单 体手动操作中，一般是在设备就地（机旁）操作。PLCPLC 的程序控制主要是进行自动控制，但其中也包括单体手动操作，其完成的功能 和就地（机旁）操作是一样的，不同之处在于，它是通过程序的方 式来实现，并且一般是在上位机的监控画面中通过点击鼠标的方式 进行，也就是在机房或控制室中进行而不是就地（机旁）。手动操 作（包括程序中的手动单体操作）和自动控制程序的

2、主要区别在 于，自动控制程序是在正式投产后，各个设备没有故障可正常工作 时运行。而手动操作是在调试期间用于俗称的“打点”时用，或正 常运行时，有设备出现故障时用。例如，某供水水箱的液位控制， 水位高时，启动出水泵供水，水位低时，停止泵供水，假如水箱的 液位传感器出现故障，自动控制就无法进行，那么为了继续维持生 产，就需要操作人员现场手动操作，根据水箱的液位指示器来手动 启动和停止出水泵的运行及相应阀门的幵关。需要指出的是，本文 所指的设备是 PLCPLC 输出控制的幵关量设备，模拟量设备不在本文的 讨论之列。设备手动和自动切换的方式 在本文中，设备是指工厂机械设备及其控制设备。控制设备是指电机

3、，阀门等等，而设备的手动和自动运行，主要体现在控 制设备的手动和自动运行。例如，对于电机的控制一般是通过MCCMCC（电机控制中心）电气控制系统来进行的，电机的远程和就地信号，即自动和手动的切换信号，以及启动、停止、故障等信号均由MCCMCC 提供并接到 PLCPLC 硬件系统。在 MCCMCC 柜上的远程就地转换幵关打 到就地时，进行就地手动操作；打到远程时，进行PLCPLC 的程序自动控制， 或在上位机画面上进行点击鼠标式的手动操作。 我们可以这 样来理解 PLPLC C控制系统、就地电气控制系统、控制设备和工厂机械 设备之间的关系，即自动控制（包括PLCPLC 程序中的手动操作）是由PL

4、CPLC 控制系统通过电气控制系统，由电气控制系统来控制像电机一 样的控制设备，最后由控制设备来驱动工厂机械设备的运行。而电 气控制系统像 MCCMCC 巨本身，就可以直接进行手动就地操作。对于电机的控制来说，正常运行时，首 先是PLCPLC 程序的自动控制，此时的远程就地转换幵关处于远程的位置，然后如果出现 PLCPLC 无法处理的问题或故障，贝懦要在上位机的画面上，人工进行 单体设备的操作，以维持生产或进行安全联锁操作。最后如果依然 不能解决问题，则需要在就地（机旁）进行操作，一般是进行电机 停止的操作。对于阀门来说，一般也有相应的电气控制系统，就像MCCMCC一样，其一般是就地的现场电磁

5、阀控制柜（箱），一般都有远程就 地的转换幵关，用于手动和自动运行的切换。和电机控制一样，正 常运行时，首先是 PLPLC C的自动控制，此时的远程就地的转换幵关处于远程的位置，然后如果出现 PLCPLC 无法处理的问题或故障，则需要 在上位机的画面上，人工进行单体设备的操作，以维持生产或进行 安全联锁操作。最后如果依然不能解决问题， 远程就地转换幵关打 到就地位置， 进行现场的就地控制。如果还不能解决问题，则只能 使用手动阀门进行安全操作。显然，就地手动和远程自动运行，是通过就地控制柜（箱）上的转换幵关来实现的。PLCPLC 程序中的手动和自动的切换功能，也可以这样做，在程序中实现类似于转换幵

6、关这样的操作是没 有问题的。设备手动和自动切换的程序实现方法1 1当远程就地信号为 1 1 时，即表示现场的控制柜（箱）上的转换 幵关打到了远程位置，可进行PLC的自动控制；当其为 o o 时，贝 y y 表 示是现场手动操作。为了实现程序内部的手动自动切换，就像远程 就地信号一样，设置一个中间变量，这个中间变量作为程序手动单 体设备操作的标志，是由上位机监控程序来赋值的，其值为i i 时，进行程序的单体设备手动操作；为0 0 时 PLCPLC 程序进行自动控制。由此可见，每一个自动控制中的设备都是在这两个条件下运行的。我们用梯形图来实现一个电机和一个阀门的手自动切换功能，设置如下输入、输出

7、1010 标签和中间变量：输出：电机启动 STARTSTART电机停止 STOPSTOP阀门打幵 OPENOPEN阀门关闭 CLOSECLOSE 输入：电机 MCCMCC 柜远程就地信号 RL_MRL_M阀门控制柜远程就地信号 RL_VRL_V 变量：电机启动条件 A A 电机停止条件 B B阀门打幵条件 C C阀门关闭条件 D D电机的上位机手动操作中间变量UP_MAN_MUP_MAN_M电机的上位机手动操作启动 UP_START_MUP_START_M电机的上位机手动操作停止 UP_STOP_MUP_STOP_M阀门的上位机手动操作中间变量UP_MAN_VUP_MAN_V阀门的上位机手动操

8、作打幵 UP_OPEN_VUP_OPEN_V阀门的上位机手动操作关闭 UP_CLOSE_VUP_CLOSE_V使用美国 A-BA-B 公司用于 LogixLogix 50005000 系列 PLCPLC 的RSLogixRSLogix 50005000 编程软件的梯形图，程序如图1 1：电机手召动切换功能电虹的上煌机乔动 iftft申间熨逼电机宕动杀件电杭启动UP MAN MASTARTn- 3 E- （W-电札停止STOP霜豔鵲图 1 1其中（L L）为置位指令，（U U）为复位指令。这里之所以用 置位、复位指令，主要是考虑到启动（打幵）条件和停止（关闭） 条件可能是脉冲型的（例如上升沿脉冲

9、），需要保持（注：如果 MCCMCC 中的控制回路使用了 “启动- -保持- -停止”方式，那么采用脉冲 输出比较合适，就像自复位式按钮一样。这里为了简化梯形图程 序，没有这样做。有兴趣的读者不妨一试）。电机启动或停止条件 是自动控制时的联锁条件，上位机进行手动电民停止条祥电机停止日STOPSTART ( (W电茫宜紡电杠的上惶机手助掾作 申伺变誥操作时，自动控制程序不能执行。同样就地操作时，PLCPLC 的程序控制也不能执行，程序可 以根据需要将此时的电机启动和停止控制信号复位。阀门的控制也 是一样。这样各个设备均可根据情况进行自动运行或手动操作。设备手动和自动切换的程序实现方法 2 2上面

10、的方法对手自动切换时的各种情况都进行了考虑，程 序进行设计时需要时时刻刻注意手自动切换问题，程序量相对于没 有手自动切换时也有所增加。如果把程序中的手动程序同自动程序 分幵，程序就会显得更加清晰明了，同时设计自动程序时也不必时 时刻刻注意手自动切换问题。这样是否可行呢？我们不妨将上面的 梯形图程序改造成如图 2 2 所示。*岂* #*-电机合动勒能AA AA * I-*-#*#*! *#*#*A吃门打幵餐伴勺门打开COPEh3E-0-岡门关闭CLOSEW闵门关旧昼件呦门吳闭DCLOSE3E-4闵门打牙OFJEN图 2 2显然，这是可行的，由于手动程序最后执行，电机或阀门 的启动、停止或打幵、关

11、闭，由手动程序决定。也就是说，当自动 控制程序运行时，如果有上位机手动操作，则上位机手动操作优 先。例如当自动程序要求电机停止时，如果上位机手动操作让其启动，贝 y y 电机启动。其中的原因是，程序对相同变量或ioio 标签的赋 值操作，最后执行的程序有效。例如下面的例子：IFIF A A THENTHENY Y:=:=0 0。电机停止寮厚电机昌訪START-电抚事止STOP电机停止STOPO-电tr一启訥START阀门AEND_IFEND_IF。IFIF B B THENTHENY Y:=:=1 1。END_IFEND_IF0 0在 A,A, B B 都为 1 1 时，Y Y 二 1 1。因

12、为最后执行的语句有效， 不管是 PLPLC C梯形图程序还是其他计算机程序都是这样。对于远程就地的现场手动操作来说，当转换幵关打到就地 时，PLPLC C梯形图程序继续根据联锁条件执行，但输出将不起作用， 设备的状态由现场操作决定。转换幵关再次打到远程时，PLCPLC 程序的输出才能真正控制设备的运行。设备组手动和自动切换的程序实现方法在上面我们主要介绍了单体设备的手动自动的切换问题， 那么在工业生产过程的控制中，不少设备是一同完成某种功能的， 这些设备一起组成一个设备组，可以把它们当作一个单体设备来考 虑。这样就可以利用上面的方法来实现设备组的手动自动切换问 题。虽然设备组可看作是单体设备，

13、但其中内部毕竟还包含着 真正的单体设备，也存在内部单体设备的手动自动切换问题，那么 如何来解决设备组和其内部的真正单体设备手动自动切换问题呢？这里，我们采用和方法 2 2 类似的方法，将设备组的单体操作程序放 在自动程序和真正单体设备的操作程序之间，这样就可以即进行设 备组的单体操作，也可以进行真正单体设备的操作，也就是说，真 正单体设备的操作优先级最高，其次是设备组单体设备，最后才是 自动控制程序。当然如果不嫌麻烦，也可以用方法1 1 的方式来实现。需要指出的是，对于设备组的功能，多次使用时，用子程 序的方式来实现是最理想的。最后，我们可以此类推，把整个工厂控制设备当作一个设 备组来考虑，也可以为其提供手动自动切换的功能。目前，在国内的生产企业的 PLCPLC 自动化系统的新建或改造 工程中，用户对设备的手动操作和自动控制功能都十分重视，尤其 是对手动操作功能格外的重视，对此的一般解释为“国内设备质量 不过关”，设备