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GEK-114946 OC 6000e 功能块手册:IEC 1131-3 标准与直观组态
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更新于2024-07-16
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GEK-114946 OC 6000e 功能块手册是一份详细指南,专为GE能源集团的OC 6000e系统设计,该系统是一款高度集成的工业控制器,主要用于I/O(输入/输出)控制、报警检测、闭环控制和计算任务。OC 6000e遵循IEC 1131-3国际标准,强调以功能块为核心的设计理念,这使得系统配置和调试过程变得直观且便捷。 在OC 6000e架构中,所有关键逻辑操作都发生在分布式处理单元(DPU)内,工程师通过工程师站进行配置、修改和在线调试。DPU内部的数据结构清晰,包括总体描述、页和功能块对象。总体描述提供了DPU的整体信息和页数,而页是执行的基本单位,具有固定的执行周期。功能块作为可编程逻辑单元,必须嵌入到页中,不同页和功能块根据执行序号决定执行顺序,执行序号小的先执行,同页内按序号升序执行。 功能块是设计中的核心模块,提供了丰富的预设选项,如基础算术运算、逻辑控制、PID调节等,满足通用工业控制需求。用户还可以利用OC 6000e提供的工具创建自定义功能块,以适应特定的应用场景。手册中强调了严格遵守安全标识和提示,确保在使用过程中不会导致人员伤害、设备损坏或优化应用性能。 在阅读和使用这份手册时,务必注意遵循安全规程和最佳实践,尤其是对于新用户,可能需要借助专家提示来充分利用功能块的强大功能。GEK-114946 OC 6000e功能块手册为用户提供了全面的指导,帮助他们高效地管理和实现复杂的工业自动化任务。
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2 GEK-114946
OC 6000e
功能块手册
功能块手册功能块手册
功能块手册
户可用在线调试工具更改页和块的执行序号,以调整执行次序。但用户不可在线
更改页号和功能块号。
1.2 DPU
组态过程
组态过程组态过程
组态过程
“系统配置”是 DPU 的组态软件。在工程师站上,用户以工程师及以上级别登录
“MPC”,才能运行该软件。
“系统配置”提供两种组态方式:离线方式和在线方式。
采用离线方式时,用户在工程师站上打开一个 DPU 组态文件,进行页、块功能的
编辑、设置块的输入、输出及参数,然后将该文件保存在工程师站的硬盘上。用
户可将离线生成的组态文件下装到 DPU,也可将 DPU 运行的组态内容上装上来,
进行修改和调试。
采用在线组态方式时,用户必须先链接被组态的
DPU
,才能直接对
DPU
中组态进
行读写。用户完全可以以在线方式对
DPU
页和功能块执行修改、删除、插入等操
作,同时可以看到
DPU
中的运行数据,进行直观的在线调试。在线组态结束之
后,用户须退出
DPU
登录。
“系统配置”的使用方法,请参见
OC 6000e
工程师手册(
GEK-114945
)第二
章。
1.3 DPU
组态文件
组态文件组态文件
组态文件
每个过程控制站对应一个 DPU 组态文件。这个 DPU 文件以文本文件方式存储在
工程师站上。
用户可以在“系统配置”中创建一个新的组态文件,也可以将 DPU 中的文件上装
上来,变成离线文件,再进行修改。
1.4
组态页
组态页组态页
组态页
组态页,常用 Pg 或 P 表示。
组态页是 DPU 组态软件中的一个基本对象,功能块必须存在于组态页中。
组态页中包含页号、执行序号、页状态、页面大小、执行周期、页的描述等属
性,还包含了功能块对象。
页状态记录了组态页的工作状态,如是否被禁用等。页状态只能被在线组态
工具读取和修改。
执行周期表示了组态页被计算的周期。周期通常取 20ms、40ms、80ms、
200ms
、
480ms
、
1s
、
2s
、
5s
、
10s
、
60s
、
600s
和
0
。
0
表示本页不被周期计
算,可能由特殊功能块按用户定义的方式调用计算。组态页在计算时按页执
行序号排序执行。
页描述记录了本页的功能、注释等与控制无关的信息。
1.5
功能块
功能块功能块
功能块
功能块(
Function Block
),常用
FB
或
B
来表示。
功能模块是 DPU 组态的基本元素。OC 6000e 系统预定义了多种类型和多种功能
的功能块,可以满足用户实现各种应用的需要。功能块是一组子程序,符合
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GEK-114946
OC 6000e
功能块手册
功能块手册功能块手册
功能块手册
3
IEC61131-3 标准。当功能块被调用时,系统就运行该子程序,并把运行结果送到
有关输出端所对应的存储单元。
功能块可以分为上下网 I/O 模块、OC 4000 硬件 I/O 模块、页间 I/O 模块、模拟函
数、选择比较器、控制算法、逻辑运算、逻辑控制算法、操作器等等。
功能块用户定义中包括三项内容:输出、输入、参数。功能块实例化后,还应包
含功能块位号、执行序号、状态、计算中间量。OC 6000e 以对象方式将所有数据
封装在一起。
在同一页中执行序号小的功能块先执行。
本手册将详细介绍各种功能块的功能和设置方法。
1.5.1
功能块的外观
功能块的外观功能块的外观
功能块的外观
1.5.1.1
控制算法功能块
控制算法功能块控制算法功能块
控制算法功能块
算法功能块一般为矩形。如图
1.5-1
所示,
①
为功能块名。
②
为该功能块在组态
页中的块号和执行序号。
③
为功能块的输入信号。当输入信号来自其他功能块
时,该部分为连接线或模块引脚标识(输入连线隐藏时);如为立即数,表示是
由该功能块内部设定的。
④
为功能块的输出信号。不用的输出引脚可隐含。
⑤
为
功能块的引脚名称或静态参数。
功能块的输入/输出引脚上可连线,表示测点值或状态的传递。
图
1.5-1
算法功能块外形
1.5.1.2 I/O
模块
模块模块
模块
I/O 模块的形状较为特殊,没有模块名,其形状即代表了模块名;也没有模块
号,需通过属性对话框查看,而且 I/O 模块一般只有一个输入或输出。
I/O 模块分 OC 4000 硬件 I/O 模块、上下网 I/O 模块、页间 I/O 模块。
硬件 I/O 模块
硬件 I/O 模块定义了 DPU 内部一个变量与硬件通道的对应关系,用于 OC 4000 系
统。图符下方显示的是 I/O 通道号及转换类型。因硬件 I/O 模块具有上网功能,
图符中还显示了上网点的点名,Null 表示空点。定义如表 1.5-1:
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4 GEK-114946
OC 6000e
功能块手册
功能块手册功能块手册
功能块手册
表
1.5-1 OC 4000
硬件
I/O
模块
图符
图符图符
图符 名称
名称名称
名称 功能描述
功能描述功能描述
功能描述
XAI
模拟量输入模块
XPI
脉冲量输入模块
XDI
开关量输入模块
XDO
开光量输出模块
XAO
模拟量输出模块
网络 I/O 模块
网络 I/O 模块定义了 DPU 内部一个变量与全局测点的对应关系,该测点可以被广
播至实时数据网并可以被其他 DPU 或 HMI 站使用。图符中显示的是上网点点名。
定义如表 1.5-2
表
1.5-2
网络
I/O
模块
图符
图符图符
图符 名称
名称名称
名称 功能描述
功能描述功能描述
功能描述
XNetAI
模拟量下网点模块,网络
AI
XNetAO
模拟量上网点模块,网络
AO
XNetDI
开关量下网点模块,网络
DI
XNetDO
开关量上网点模块,网络 DO
页间连接
I/O
模块
页间连接
I/O
模块定义了
DPU
内部页与页之间的变量对应关系。图符中,输入模
块显示的是被连接信号所在的页号(上部)和模块号(下部),输出模块显示的
是在组态页中的块号。页间输入模块除了可引用页间输出模块外,还可引用所有
的网络
I/O
模块和硬件
I/O
模块,但信号类型(模拟量
/
开关量)必须一致。
当页间输入模块引用的点是硬件
I/O
点或网络
I/O
点时,其图符左侧显示测点
名。当引用的点不存在时,点名位置显示 RefNotExist。
表
1.5-3
页间连接
I/O
模块
图符
图符图符
图符 名称
名称名称
名称 功能描述
功能描述功能描述
功能描述
XPgAI
模拟量页间输入模块
XPgAO
模拟量页间输出模块
XPgDI
开关量页间输入模块
XPgDO
开关量页间输出模块
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GEK-114946
OC 6000e
功能块手册
功能块手册功能块手册
功能块手册
5
1.5.1.3
文本注释模块
文本注释模块文本注释模块
文本注释模块
文本注释模块
Text
外形为字符串,用户可双击该字符串进入内容编辑界面。
1.5.2
数据类型
数据类型数据类型
数据类型
功能块之间传递的数据有三种类型:布尔量(1 字节)、浮点数(IEEE 标准 4 字
节)和长整型(4 字节)。但参数、中间量、状态等不受此限。浮点数与长整型
统称模拟量,它们可以相互传递,功能块会自动转换,但用户需注意转换引起的
精度损失。布尔量只能传递给布尔变量。
功能块在计算时,输出量、状态、中间量都会更新,其它功能块可以取得其输出
量的值,通过特殊功能块 TQ 也可间接取得其状态(转为 n 个布尔量),但不能
取得其中间量的值。输出量、状态、中间量的值不能被其它功能块改变,只能在
其本身计算时有可能改变。
输出量可以为浮点、长整型、布尔量中的任何一种;状态为一个
WORD
,其中记
录了本功能块处于
Enable
还是
Disable
状态(
Disable
时功能块不再被计算)、本
功能块的输入是否有坏点而使本块输出变成不可信、本功能块接收的点是否超时
(用于网络和
I/O
模块);中间量可以是任何软件允许的类型,与用户是无关
的,它记录了功能块的计算状态。
1.5.3
执行序号
执行序号执行序号
执行序号
执行序号对于
OC 6000e
的图形化组态软件来说是一个非常重要的参数。逻辑组
态中的每页组态和每个功能块都有各自的执行序号,
DPU
会根据此序号来先后计
算组态中的各页和各功能块。执行序号越小,则计算优先级越高,也就是说
DPU
会以从小到大的顺序按照执行序号依次计算组态页或功能块。若组态页或功能块
的执行序号相同,则页号或块号小的会被优先计算。执行序号会在组态页或功能
块创建时自动生成,默认为页号或块号的十倍,例如页号或块号为 15,则默认执
行序号为 150。当然,用户也可通过组态软件自定义组态页或功能块的执行序
号。在离线状态下,用户可以通过组态软件对组态页中的功能块按照其位置,以
从左至右的执行顺序自动为功能块生成执行序号。
不正确的执行序号设置不但会影响逻辑的执行效率,而且还可能会导致错误的发
生。例如图 1.5-2 所示的逻辑:
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6 GEK-114946
OC 6000e
功能块手册
功能块手册功能块手册
功能块手册
图
1.5-2
逻辑执行顺序
图中有三路由“Add”加法模块组成的逻辑。1 号块每个计算周期输出值增加
10,第一路(由 1,2,3,4,5 号块组成)与第三路(由 1,14,13,12,11 号
块组成)的执行序号递增方向与逻辑计算方向相同,都能在一个计算周期内就可
以将
1
号块的输出值传递到偏差计算模块(
15
号块)中,因此最终的计算结果一
直,偏差为
0
。但是第二路(由
1
,
9
,
8
,
7
,
6
号块组成)中
9
,
8
,
7
,
6
号块
的执行序号递增方向与逻辑计算方向相反,使
1
号块的输出值在最初的三个计算
周期内无法传送至偏差计算模块(
10
号块),导致最终计算结果与第一路产生了
30
的偏差。
从上面的例子中我们可以看到,即使逻辑结构相同,但是由于不同的执行序号设
置导致功能块在组态页中计算的顺序和周期产生了差异,继而导致最终计算结果
也产生了差异。
为了保证逻辑执行的高效率和正确性,搭建逻辑时应遵守下面的两条原则:
(1) 对于组态页的执行顺序应为信号输入部分(AI, DI 信号)在先,然后为逻辑计
算部分,最后为信号输出部分(AO, DO 信号);
(2) 对于组态页内的功能块执行顺序应遵循自左至右的计算顺序;
另外需要注意的是,新增加的组态页或功能块的执行序号总是最大的,即它们会
在最后被计算。当用户误删除了某一组态页或功能块时,重新添加的组态页或功
能块将排在最后执行。因此在这种情况下,用户要注意手动设定执行序号以避免
执行顺序变化导致逻辑执行效率下降或结果错误。
1.5.4
功能块属性
功能块属性功能块属性
功能块属性
功能块属性页如图 1.5-3 所示:
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