本講首先向大家介紹基于PC-based設(shè)備的策略生成工具——控制策略生成器的基礎(chǔ)理論和概念，為您提供一種新型的自動(dòng)化控制解決方案，希望能夠在自控學(xué)習(xí)或工程實(shí)踐中給您一些啟發(fā)。
　　
　　
　　在監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)控硬件設(shè)備是*的，這些設(shè)備可以是PLC、DCS、智能儀表或基于PC的工業(yè)計(jì)算機(jī)（以下簡(jiǎn)稱PC-Based設(shè)備）。在傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)中這些設(shè)備是參與控制的主角，本章討論的控制功能，固然也不會(huì)離開這些設(shè)備。過(guò)程信號(hào)的輸入和輸出必須經(jīng)由這些硬件設(shè)備與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相連，組態(tài)軟件的控制功能表現(xiàn)在彌補(bǔ)傳統(tǒng)設(shè)備控制能力的不足，擴(kuò)大PC-Based設(shè)備在控制系統(tǒng)中所占比例等方面。
　　
　　
　　PLC、DCS、智能儀表的內(nèi)部都具有現(xiàn)成的控制算法，通過(guò)組態(tài)就可以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的控制方案和策略，但它們還有不足之處。首先，這些控制設(shè)備內(nèi)部的控制策略修改起來(lái)很不方便，有些控制策略在系統(tǒng)運(yùn)行期間甚至是不允許修改的；其次，這些控制設(shè)備的控制能力一般只適用于某些領(lǐng)域，例如DCS過(guò)程控制功能較強(qiáng)，但是邏輯操作速度不高，而PLC的過(guò)程控制算法種類則偏少。這些缺陷嚴(yán)重制約著設(shè)備性能的發(fā)揮。
　　
　　
　　這些控制設(shè)備與PC間都提供了便利的通訊手段，借助PC上組態(tài)軟件提供的策略控制器的豐富算法，就可以彌補(bǔ)這些設(shè)備在運(yùn)算、控制能力上的不足，充分發(fā)揮其作用。
　　
　　另外，PC-Based設(shè)備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，例如工業(yè)PC具有完整的A/I、A/O、D/I、D/O、計(jì)數(shù)器等I/O卡件，這些PC-Based設(shè)備在電氣性能指標(biāo)上*符合工業(yè)要求，在可靠性、穩(wěn)定性、甚至冗余設(shè)計(jì)等方面都能夠滿足工廠需要，而且因系統(tǒng)在成本、開放性、靈活性、界面等方面的優(yōu)勢(shì)而日益受到用戶的青睞，將給工業(yè)控制系統(tǒng)帶來(lái)巨變。
　　
　　
　　PC-Based系統(tǒng)是監(jiān)控組態(tài)軟件發(fā)揮作用的重要舞臺(tái)，這是因?yàn)椋?br />　　
　　1. PC-Based控制系統(tǒng)的出現(xiàn)將改變計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的格局。
　　
　　PC和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是目前影響工業(yè)控制領(lǐng)域發(fā)展的zui重要因素，而PC和現(xiàn)場(chǎng)總線又是緊密地結(jié)合在一起的，PC和現(xiàn)場(chǎng)總線促進(jìn)了控制系統(tǒng)走向開放，也使PC走進(jìn)了工業(yè)控制領(lǐng)域。開放使應(yīng)用規(guī)模可以自由伸縮，擴(kuò)展應(yīng)用變得極為方便，同時(shí)降低了安裝維護(hù)費(fèi)用，zui終使用戶受益。PC-Based控制系統(tǒng)既可以單獨(dú)存在，也可以與其它系統(tǒng)混合使用，目前PC-Based控制系統(tǒng)正在向各個(gè)領(lǐng)域滲透，由于它具有多種*性，它必將取代傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)。
　　
　　2.在組態(tài)軟件上就可以直接組態(tài)PC-Based控制系統(tǒng)的控制策略，經(jīng)編譯后下裝到每個(gè)控制器后即可進(jìn)入運(yùn)行，這種PC-Based控制系統(tǒng)采用工業(yè)PC的CPU，與普通商用PC的處理能力相當(dāng)，因此處理能力強(qiáng)，運(yùn)算速度快，與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比具有很大的*性，在控制能力上已超過(guò)了傳統(tǒng)的PLC等控制系統(tǒng)。
　　
　　3.PC-Based控制系統(tǒng)可以運(yùn)行嵌入式操作系統(tǒng)，若干個(gè)這種控制系統(tǒng)可以聯(lián)成大規(guī)模的控制網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)的顯示器、鍵盤等設(shè)備都可以卸掉，硬盤改用電子盤。在這種情況下，每個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)在形式上無(wú)異于一套PLC或DCS，而處理和控制能力又大大強(qiáng)過(guò)它們。PC-Based控制系統(tǒng)在系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)能力、聯(lián)網(wǎng)成本方面比傳統(tǒng)控制系統(tǒng)具有更為明顯的優(yōu)勢(shì)。
　　
　　4. PC-Based控制系統(tǒng)編程工具采用圖形化編程語(yǔ)言，只需用鼠標(biāo)“點(diǎn)擊、拖動(dòng)”就可以建立一個(gè)可重復(fù)使用的控制方案，大大減少工程時(shí)間和人力。
　　
　　一．監(jiān)控組態(tài)軟件控制功能模塊的基本概念
　　
　　
　　目前有關(guān)基于PC-based的成熟的控制功能軟件模塊還很少，有的組態(tài)軟件將控制功能模塊稱為“軟PLC或SoftPLC”，也有的稱“軟邏輯”，但這些叫法都不能準(zhǔn)確地反映監(jiān)控組態(tài)軟件基于PC-based的控制功能模塊的含義。在此，我們引入“策略（Strategy）”的概念來(lái)描述組態(tài)軟件的控制功能。策略相當(dāng)于計(jì)算機(jī)語(yǔ)言中的函數(shù)，是在編譯后可以解釋執(zhí)行的功能體。力控的控制策略生成器StrategyBuilder是一個(gè)可以運(yùn)行于Windows98/2000/NT環(huán)境，而策略運(yùn)行器既可以運(yùn)行于Windows98/2000/NT，也可運(yùn)行于WindowsCE、DOS，Unix，Linux操作系統(tǒng)。它采用功能框圖的方式為編程者提供編程界面，并且可以和力控的其它組件無(wú)縫結(jié)合。
　　
　　在力控的StrategyBuilder中，一個(gè)應(yīng)用程序中可以有很多控制策略，但是有且只能有一個(gè)主策略。主策略被首先執(zhí)行，主策略可以調(diào)用或間接調(diào)用其它策略。策略嵌套zui多不應(yīng)超過(guò)4級(jí)（不包括主策略），即0-3級(jí)，否則容易造成混亂。在這4級(jí)中，0級(jí)zui高，3級(jí)zui低，策略可以調(diào)用低級(jí)策略，而低級(jí)策略不可以調(diào)用策略，3級(jí)不能有子策略，2級(jí)zui多可以有127個(gè)子策略，主策略、0級(jí)和1級(jí)可以有255個(gè)子策略。
　　
　　控制策略由一些基本功能塊組成，一個(gè)功能塊代表一種操作、算法或變量，它是策略的基本執(zhí)行元素，類似一個(gè)集成電路塊，有若干輸入和輸出，每個(gè)輸入和輸出管腳都有*的名稱，不同種類的功能塊其每個(gè)管腳的意義、取值范圍也不相同。
　　
　　
　　
　　
　　
　　力控的控制策略是在控制策略生成器StrategyBuilder中編輯生成的，在控制策略存盤時(shí)自動(dòng)對(duì)策略進(jìn)行編譯，同時(shí)檢查語(yǔ)法錯(cuò)誤，編譯也可以隨時(shí)手動(dòng)進(jìn)行。


　　如果策略A被策略B調(diào)用，則稱A是B的子策略。零級(jí)策略是主策略的子策略，零級(jí)策略的子策略是一級(jí)策略，依此類推。
　　
　　1. 編輯控制策略時(shí)的幾條基本準(zhǔn)則
　　
　　策略只能調(diào)用其子策略，不能跨級(jí)調(diào)用，如不允許主策略調(diào)用二級(jí)策略。
　　
　　一個(gè)功能塊的輸出可以輸出到多個(gè)基功能塊的輸入上。一個(gè)功能塊的輸入只能來(lái)自一個(gè)輸出。功能塊的輸出不能來(lái)自另一個(gè)塊的輸出。
　　
　　執(zhí)行的順序先執(zhí)行0級(jí)策略，其它策略的執(zhí)行都是由該策略調(diào)用或間接調(diào)用。
　　
　　在同一策略中，功能塊的執(zhí)行順序是先上后下，先左后右。
　　
　　2. 使用策略編輯器生成控制策略的基本步驟
　　
　?、?根據(jù)生產(chǎn)控制要求編寫控制邏輯圖。
　　
　　⑵ 根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程的控制要求配置I/O設(shè)備。
　　
　?、?根據(jù)邏輯圖創(chuàng)建策略及子策略，建立I/O通道與基本功能塊的連接。
　　
　　⑷ 對(duì)創(chuàng)建的控制策略進(jìn)行編譯和排錯(cuò)。
　　
　　⑸ 利用控制策略編輯器的各種調(diào)試工具對(duì)編輯的策略首*行分段離線調(diào)試，再進(jìn)行總調(diào)試，zui后進(jìn)行在線調(diào)試。
　　
　?、?如果控制策略在本地運(yùn)行，則將經(jīng)過(guò)調(diào)試的策略投入運(yùn)行；如果策略在目標(biāo)設(shè)備上運(yùn)行，則將策略下裝到目標(biāo)機(jī)中投入運(yùn)行。
　　
　　3. 控制功能模塊的構(gòu)成及相關(guān)程序
　　
　　力控StrategyBuilder的系統(tǒng)構(gòu)成圖中能夠看出它與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)及圖形界面系統(tǒng)關(guān)系緊密。通訊接口實(shí)用程序和系統(tǒng)監(jiān)控程序只有在嵌入式操作系統(tǒng)中才能用到，這時(shí)PC-Based系統(tǒng)在控制功能模塊的支持下變成了功能強(qiáng)大的PC-BasedPLC，這種PLC無(wú)論是控制運(yùn)算能力還是開放性都優(yōu)于普通PLC，在這種情況下不需要實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和界面系統(tǒng)，因?yàn)橄到y(tǒng)中沒有鍵盤、顯示器等外設(shè)。


　　二.力控控制策略生成器的基本功能塊
　　
　　一種基本功能塊可以被反復(fù)調(diào)用，每次調(diào)用被賦予一個(gè)名字，功能塊的執(zhí)行順序和它在屏幕上的位置相關(guān)，位置靠左上方的功能塊優(yōu)先執(zhí)行，按照先左后右、先上后下的順序執(zhí)行。
　　
　　基本功能塊分五類：變量功能塊、數(shù)學(xué)運(yùn)算功能塊、程序控制功能塊、邏輯功能塊和控制算法功能塊。
　　
　　邏輯功能塊用于邏輯控制與邏輯運(yùn)算，比較運(yùn)算和計(jì)數(shù)器由于帶有死區(qū)參數(shù)因此被劃入控制算法塊。控制功能塊用于標(biāo)準(zhǔn)控制算法的運(yùn)算與控制。
　　
　　如圖所示，一個(gè)基本功能塊由下面幾部分組成。


　　1. 功能塊名稱：描述功能塊的計(jì)算類別。
　　
　　2. 輸入：功能塊的輸入?yún)?shù)，即參加計(jì)算的操作數(shù)，將用In1、In2、In3……或其它有意義的助記符表示。
　　
　　3. 輸出：功能塊的計(jì)算輸出，將用OUT或其它有意義的助記符表示。
　　
　　4.參數(shù)：功能塊中參與運(yùn)算的必要參數(shù)，在組態(tài)期間設(shè)置這些參數(shù)的值，控控制算法功能塊參數(shù)的值也可以與其它功能塊的輸入、輸出進(jìn)行連接，接受來(lái)自其它功能塊的參數(shù)設(shè)定或?qū)?shù)的值送給其它功能塊。參數(shù)的名稱不顯示在功能塊的輸入和輸出管腳上，在力控StrategyBuilder的工作桌面上用鼠標(biāo)單擊一個(gè)功能塊，其參數(shù)就會(huì)顯示在屬性框中。
　　
　　5.功能塊使能端：輸入，當(dāng)它的數(shù)值為非0（TRUE）時(shí)，才允許功能塊對(duì)輸入變量進(jìn)行計(jì)算，否則功能塊不執(zhí)行計(jì)算，輸出無(wú)效，可以用另一個(gè)功能塊的輸出連接到功能塊的使能端，達(dá)到控制是否允許其計(jì)算的目的。缺省是使能有效。