自由功能块

2024-08-28

自由功能块（共4篇）

自由功能块篇1

0引言

MM440变频器是西门子变频器系列的典型产品,具有很高的运行可靠性和功能多样性。本文以变频器实现电机长动控制为例,介绍了BiCo技术和内部自由功能块的应用,为MM440变频器的灵活应用提供了多种可能。

1变频器利用外部继电器实现电机长动控制

通用变频器通常利用外部继电器自锁电路来实现电机长动控制,如图1所示。MM440变频器参数设置如下:P700=2(选择命令源为外部端子),P701=1(变频器数字端子5作为正转控制命令),P702=2(变频器数字端子6作为反转控制命令)。按下SB2,KM1得电,常开触点吸合,端子5接入控制信号,电机正转;同样按下SB4,电气互锁KM1断电,KM2吸合,端子6接入控制信号,电机反转。

当变频器需要采用多个常电平ON/OFF命令控制时(如多段速控制时),控制电路会变得越来越复杂,由控制电路产生的故障隐患随之增多。

2利用BiCo技术及自由功能块实现电机长动控制

MM440变频器BiCo技术是西门子变频器特有的功能,能够灵活地把输入和输出(I/O)功能联系在一起进行设置,方便客户根据实际工艺需求来灵活定义端口,通过它可以实现变频器I/O的互联,对输入与输出功能进行组合。

利用MM440内部自由功能块及BiCo技术,可以直接使用按钮来控制电机,使得变频器数字端子控制方式灵活、多样。

2.1 利用1个数字端子及RS触发器实现电机长动控制

采用2个与门、1个定时器和1个RS触发器实现电机长动控制,如图2所示。

变频器的主要参数设置如下:

P701=99 (使能BiCo参数化,激活端子5);

P840=2841 (RS触发器Q输出端作变频器启停ON/OFF1命令);

P2849=722.0 (数字端口5对应二进制互联值722.0作为定时器1的输入);

P2851=3 (定时器1产生一个脉冲时间为3 s);

P2810[0]=2842,P2810[1]=2852 (定义与门1的两个输入);

P2812[0]=2852,P2812[1]=2841 (定义与门2的两个输入);

P2840[0]=2811,P2840[1]=2813 (定义RS触发器的输入)。

其工作过程如下:变频器上电时RS触发器复位(Q非为1),当SB1按下,定时器产生一个3 s脉冲输出,此时,与门1输入端P2810[1]=1,P2810[0]=r2842=1,则与门1输出端r2811=1,RS触发器置位输入端P2840[0]=1;同理可得到RS触发器复位端P2840[1]=0,则RS触发器输出Q端被置1,即r2841=1,P840=1且为长电平,变频器启动,实现电机长动控制;当再次按下SB1,此时RS触发器运行中r2842=0,r2841=1,类似上面分析,RS触发器置位端为0,复位端为1,RS触发器复位,P840=0,变频器停止,电机停止运行。

2.2 利用1个数字端子及D触发器实现电机长动控制

采用1个与门、2个非门和1个D触发器实现电机长动控制,变频器外部连接不变,与图2一致,内部功能块连接如图3所示。

变频器主要参数如下:

P701=99 (使能BiCo参数化,激活数字端子5);

P2810[0]=2836,P2810[1]=722.0 (定义与门1的两个输入);

P2828=722.0,P2830=2829 (定义两个非门输入,两个非门起延时作用);

P2834[1]=2811,P2834[2]=2831(定义D触发器两个输入端);

P840=2835 (变频器启动/停止ON/OFF1命令)

其工作过程为:变频器上电后,D触发器复位,输出Q为0,对应参数r2835=0,同时,Q非为1,对应参数r2836=1;按下SB1,与门的两个输入端,分别为P2810[1]=r722.0=1,P2810[0]=r2836=1,则与门输出r2811=1,D触发器的D输入端P2834[1]=1;同时,输入信号经过两次取反,输出值不变(两次取反相当于图2中延时作用),P2834[2]=1,D触发器CP存储端得到一个上升沿触发脉冲,根据D触发器的原理,当D输入端为1时,存储端CP来一个上升沿脉冲,D触发器输出置1,r2835=1,则变频器启动命令P840=1,变频器启动,同时电机连动运行;D触发器处在运行状态时,输出端Q端为1,即r2835=1,Q非端r2836=0,当再次按下SB1时,与门输入P2810[0]=0,则与门输出r2811=0,同时,D触发器CP存储端来一个上升沿脉冲触发,触发器状态反转,Q端输出r2835为0,变频器停止,电机停车。

2.3 利用2个数字输入实现电机长动控制

采用2个数字端口和1个RS触发器和1个非门实现电机的长动控制,如图4所示。端口5接常开,作启动按钮,端口6接常闭,作停止控制用。

其工作过程如下:当按下SB1时,RS触发器输入端P2840[0]=722.0=1,RS触发器输出置1,变频器实现电机长动控制;当按下SB2时,常闭触点变常开,非门输出r2829=1,RS触发器复位端P2840[1]=1,RS触发器复位,变频器停止,电机停止运行。

3结束语

MM440变频器BiCo技术,可以让r参数不断被调用,同时利用系统内自由功能块的逻辑组合实现控制,该技术给变频器的应用提供了灵活多样的控制方式,同时利用BiCo技术及自由功能块可以省去变频器大量的外部自锁控制电路,优化系统,减少了外部电路产生故障的可能,节约了成本。如何充分利用MM440变频器BiCo技术来优化系统仍是今后应用的一个研究方向。

摘要：通过实例探讨了MM440变频器BiCo技术及自由功能块的应用,通过BiCo功能实现变频器I/O的互联,对输入与输出功能进行了组合,结合内部自由功能块,使变频器控制更为灵活,与传统的控制方式相比,控制电路更简单,系统更优化。

关键词：BiCo,自由功能块,RS触发器,D触发器,变频器

参考文献

[1]王廷才,王伟.变频器原理及应用[M].北京:机械工业出版社,2009.

[2]孟晓芳,李策,王珏.西门子系列变频器及其工程应用[M].北京:机械工业出版社,2010.

英语演讲中预制语块功能探究篇2

1 预制语块理论

1.1 预制语块的定义

预制语块(prefabricated chunks)这一概念最早由Becker(1975)、Bolinger(1975)等人提出,是指英语语言中广泛存在的各种固定和半固定短语。这些短语以整体形式被记忆储存,并在即时交际时被整体提取,而不需要使用语法规则来加工分析(Wary,1999)。语言学家们从各自不同的研究目的出发使用了不同的术语对这一“复杂的连续体”(Wary,2002)进行描述,如词汇化句干(lexicalized sentence stems)(Pawley&Syder,1983)、词汇短语(lexical phrases)(Nattinger&DeCarrico,1992)、词汇组块(lexical chunks)(Lewis,1993)、语块(formulaic sequences)(Wary,2002)等。

1.2 预制语块的结构分类

研究者对预制语块按结构进行了分类(Nattinger&DeCarrico,1992;Lewis,1993)。该文所讨论的预制语块分类主要依据Nattinger和DeCarrico在《词汇短语与语言教学》一书中所介绍的语块类型,即多元词语块、习俗语语块、短语架构语块和句子构建语块。1)多元词语块是一种固定的词语组合,在功能上与单个词语相似,不允许有结构上的变化。这类语块可以用作转换话题(如by the way)、进行总结(如in a nutshell)等等。2)习俗语语块具有句子长度和单句功能,结构固定,使用规范。格言、谚语(如no pains,no gains)、交际套话(如how are you/have a nice day)都属于这类语块。3)短语架构语块则多为内部结构允许有变动的短语,但其可变性受到短语结构的限制。如举例说明时所用for___(instance/example),总结时所用to___(tie/wrap)this up,问候时所用good___(morning/afternoon/evening)等。4)句子构建语块指搭建完整句子的框架,语言使用者可以根据不同语境对语块中的可变参数(variable parameters)进行替换。如开始某一话题时使用let me start by,表示关联意思时用not only...but also,进行总结时会用my point is that等。

1.3 预制语块的功能分类

从功能上来看,预制语块可分为社交互动、必要话题和话语手段三类(Nattinger&DeCarrico,1992:60-65)。1)社交互动语块的功能在于维持会话,例如可用hello,how are you doing开始交谈,用that reminds me of转换话题,而会话结束时可用well,I must be going或是see you later进行告别。社交互动语块还可以描述会话目的,如表示礼貌please,if you don’t mind,提供帮助may I help you,表示谢意thank you very much for等。2)必要话题语块涉及语言使用者在会话中经常提到的问题或必须提到的信息。如my name is或I’m from用来自我介绍,where is用于询问地点,is it going to用于询问天气情况等。3)话语手段语块的功能是连接话语的意义和结构。例如在话语中起逻辑连接作用的because of,as a result,具有时间顺序连接作用the day before/after,the next is,以及保持话语流畅的语块如you know,and so on等。从上述语块例子中可以看出同一功能的语块可以是多元词、习俗语、短语架构或句子构建语块。

2 英语演讲中的预制语块

2.1 英语演讲的概念

演讲是指单独一个人,针对某个主题,以多数听众为对象所进行的一种语言交际活

动。英语演讲具体可分为信息性演讲、劝说性演讲和致辞类演讲三大类。信息性演讲的目的是帮助听众了解和掌握某一主题的新信息。劝说性演讲则注重影响听众的价值观、信念、态度和行为。致辞类演讲的主要目的既不仅仅为了传递信息,也不完全是希望说服或鼓动听众,这类演讲总是为了某一特定的需要在特定的场合下进行(Lucas,2006:464)。人们所熟悉的婚礼祝辞、葬礼悼词、获奖感言、就职演说等都属于致辞的范畴。

演讲作为一项在东西方都有着悠久历史的技艺,要求演讲者熟练掌握写作技能、会话技能和表演技能(Sprague&Stuart,2003:8)。三者中以会话技能最为重要,这是因为演讲最终是以口头传递形式呈现的。由于英语演讲需要演讲者熟练使用英语与听众进行沟通、传递信息乃至宣传鼓动,这对英语为第二语言的中国学习者的语言水平提出了很高的要求。事实上即使英语母语者要成为一名成功的演讲者,也需要接受系统的理论学习和实践训练。对于英语学习者而言,首先要掌握英语会话技能,在此基础之上还要具备英语写作技能和现场表演技能,同时还必须具有很强的跨文化交际意识,才能在不同的文化背景下进行有效的交流。毋庸置疑,掌握好英语演讲技能除了有利于学习者在公开场合展示自己的英语口头表达流利程度和人际沟通技巧,更为其在国际化的工作环境中赢得更多的机会,从而在职业道路上发展得更为顺利。

2.2 英语演讲的语言特征

语言按交际用途可分为互动功能和事务功能。依照《朗文语言教学与应用语言学词典》中所给出的定义:“互动功能是指说话者之间的社会互动和满足亲善、移情、兴趣和社会和谐等的交流需要,事务功能是指进行信息沟通和完成现实世界的各种事务处理”(Richards&Schmidt,2005:339)。而演讲作为一种语言交际活动,根据其进行信息沟通的本质可以认为它主要具备的是事务功能。因此虽具有口头交流的特点,演讲却不似一般口语体那样随意,不宜使用太多俚语或缩略语。它更兼具书面语交际的元素,尤其是一些正式场合的演讲,如国际会议上与会者的论文宣读、政治家的就职演说、新闻发言人的陈述等等,都需要使用用词讲究、句式复杂的书面语。许多著名演说家在撰写演讲稿的时候,常常在修辞手法上反复推敲以求达到理想的演讲效果。然而在正式演讲之后的问答环节,由于演讲者需要回答听众的提问,为了拉近与听众之间的距离,演讲者所使用的语言应具有互动功能,从而产生良好的沟通效果。笔者认为根据演讲过程中的交际用途需要,选择在较为正式的书面语体与较为随意的口语语体之间进行转换,这是由演讲的双重功能特点所决定的。因此,学习者在初学演讲时就应了解英语演讲较为特殊的语言特征,否则可能会有在正式演讲场合使用非正式语言或者在非正式的场合使用过于正式语言等不恰当的情形出现。

2.3 英语演讲中的预制语块功能

2.3.1 组织演讲语篇

无论演讲者进行演讲是希望提供信息、表达谢意或号召行动,其演讲内容都必须语意连贯、逻辑清晰,反之,听众就无法理解演讲者的真正意图,更谈不上响应号召采取行动。成功的演讲离不开合理的布局、鲜明的论点和详实的论据,而要充分体现演讲语篇的层次、条理以及连贯,就必须在演讲的开篇、正文和结语之间,论点与论点之间进行自然地过渡。有了过渡,听众才能清楚演讲者的思路,才能知道演讲者已经说了什么以及即将要说什么。通过前文所述已知预制语块具有很强的语用功能,尤其是话语手段语块能够连接话语的意义和结构,因此合理使用此类预制语块将有助于演讲者顺利组织语篇。常见的具有组篇功能的语块可大致分为以下几类:

(1)表达先后顺序,如in the first place,now that,upon this,in the same period等。

(2)表示举例,如in other words,to give you an example等。

(3)表示对比关系,如in contrast to,not only...but also,on the other hand等。

(4)表示让步,如although it is true that,it must be granted等。

(5)表示逻辑关系,如because of,as a result,in contrast to,in the same way等。

(6)表示结论,如to make a long story short,to sum up,my point is that等。

很显然演讲者借助以上具有组篇功能的预制语块可在阐明论点时使语言表达更具逻辑性,能够自然地转换观点,引导听众充分领会演讲者的思想,并且保持演讲的完整性。

2.3.2 保持语言得体

与听众互动效果良好的演讲需要演讲者从开篇至结语(包括最后的问答环节)所使

用的语言都符合礼貌、得体的标准,这一点容易为英语学习者所忽略。由于传统的词汇加语法学习模式未能向学习者输入足够多的英语语用知识,因此他们虽然感到口头交际时表达句式单一,但往往不觉得自己的语言上有欠得体。笔者在教学过程中注意到学习者经常在走上讲台后直接以today my topic is这样的句式开始演讲,而最后的结语则习惯使用that’s all。而就某一问题展开讨论时,学习者往往会多次使用I want to add something这样的句式来获取发言的机会。毫无疑问,如此直接的表达在英语母语者听来语气颇为突兀,不够恰当。要改变这一状况就需在交际过程中有意识地增加预制语块,从而有效提高学习者语言运用得体性。社交互动语块常见于日常交谈中,演讲者在开场白中使用这类语块可以表达对听众的善意友好,如使用ladies and gentlemen,good morning/afternoon来唤起听众的注意力。在结束语部分使用如thank you,I really appreciate...这类语块以表达对听众的尊重感谢。在互动交流较多的问答环节,更应增加语块使用频率保证演讲者与听众之间对话的顺利进行,如使用would you,may I来礼貌地提出要求,表示同意对方观点时使用I(absolutely)agree,(that’s)a(very)good point,表示保留看法时采用yes,but the problem is...;I am not very sure,but...,而在提出反对意见时则使用I’m afraid I disagree because...;yes,that may be true,but...等语气较为委婉的句式。这些具有维持会话功能的预制语块在特定语境中体现出很强的语用功能,使学习者英语表达更为地道,也更容易为英语母语者理解与接受。

3 结束语

自由功能块篇3

随着全球一体化进程的不断深入,机械产品对控制系统可重用的要求越来越高,而传统的运动控制系统大多是封闭式系统,由于运动控制编程语言并不统一,运动控制的软件系统太过依赖硬件平台,其中的大部分功能都只能运行在单一的硬件平台上,不能进行跨平台使用[1]。如目前广泛使用的PLC、DSP以及FPGA控制器都有各自的编程语言,这极大地增加了用户的学习以及开发成本[2]。因此,市场迫切地需要一种统一的标准化编程语言来实现控制系统的可复用性。PLCopen组织为推动工控领域编程语言的标准化推出了标准PLCopen运动功能模块[3]。

PLCopen标准包含了两个方面:定义运动功能块的功能、接口以及轴运行状态机[4]。功能块包括单轴和多轴功能块,多轴功能块可以分为两类:①主/从结构功能块;②轴组功能块[5]。

PLCopen标准定义了功能块的功能,并未给出功能块的内部实现算法。为实现PLCopen标准在工业生产中的应用,学者们对PLCopen功能块的实现做了一些研究。文献[6,7,8]对PLCopen单轴功能块的实现框架以及运动控制接口扩展进行了研究,但并未涉及多轴功能块的内容。罗林丹等[9]针对单轴运动功能块的参数传递进行了研究,提出了IL指令传参法和参数模板传参法两种方法实现了参数的传递,但均并未涉及多轴运功功能块的参数保存及传递。Sünder C等[10]和郑仲谦等[11]对PLCopen多轴功能块进行了研究,实现了多轴功能块,但并未给出多轴功能块的参数保存及传递过程,也未涉及规范中的Buffer Mode功能。王瀚等[12]设计了一套基于PLCopen标准的控制系统,并完成了部分单轴功能块以及Buffer Mode功能,但并未在多轴功能块中实现Buffer Mode功能。同时,目前对于多轴协调运动控制系统的研究主要是基于硬件运动控制器的算法研究[13,14,15,16],运动控制软件的开发仍然依赖于硬件平台,无法实现控制软件的可复用性。

综上所述,目前对PLCopen标准研究主要是针对单轴运动功能块的实现以及参数的传递方法。但PL-Copen单轴及主/从结构多轴运动功能块只能进行简单的运动控制,无法实现复杂运动。而且主/从结构多轴功能块是由一个主轴的定位生成多个从轴的定位命令,若某一轴在运动时出现错误,其他轴因无法进行判断仍会继续运动,会导致运行错误。随着智能制造进程的不断推进,对于运动控制器跨平台使用的要求越来越高,现有针对PLCopen标准和多轴协调运动的研究已经不能满足高端数控机床以及机器人等机械产品对于三维空间内复杂运动控制的需求。

针对以上问题,笔者在深入研究PLCopen标准第4部分多轴协调运动控制模块的基础上,提出结构体队列法,设计并实现PLCopen轴组运动功能块,完成多轴协调运动控制。

1 PLCopen轴组功能块Buffer Mode功能的实现

PLCopen标准通过定义运动功能块模型及其状态机来实现编程语言的标准化[17]。PLCopen功能块的执行建立在轴状态机之上,对于轴组功能块,PLCopen标准根据多轴协调运动的控制方式,定义了一组相关协调运动的功能块,便于按运动控制的要求在各个状态之间转换,以此建立了轴组功能块的状态机[18],如图1所示。

PLCopen标准在定义轴组运动功能块时加入Buffer Mode引脚,Buffer Mode功能模式说明如表1所示。

Buffer Mode功能有两方面作用:一是可以根据Buffer Mode模式来实现不同的执行方式,包括Buffered模式和Aborting模式,其中Buffered模式包括Buffered、Blending Low、Blending Previous、Blending Next和Blending High 5种速度控制模式;二是在缓存模式中,可以选择不同的速度控制模式,实现前后功能块间速度的混成和缓和。本研究采用建立信息队列的方法来实现Buffer Mode功能。当轴组功能块被使能准备开始运动时,会为其建立一个信息队列,使其成为队首功能块,利用信息队列先进先出的执行方式,每次扫描信息队列时只执行队首功能块,后续使能的功能块也将依次被放入队列中,后续使能的功能块根据所选的执行模式来决定是否清空队列,将其移至队首,以此来实现Buffer Mode功能。

功能图例说明如图2所示。

PLCopen功能块虽然采用图形化编程语言,但不同于传统PLC程序只能选择顺序执行的运行方式,轴组功能块能够实现两种执行方式,执行方式如图3所示。

当轴组功能块在执行时,会为功能块建立一个控制信息队列,并且只会运行在控制信息队列队首的功能块,在每个运行周期都会判断队列中的功能块是否已经完成,完成后会将功能块移除信息队列。

当待执行功能块在第一次被执行时,需要判断功能块的模式类型,若选择Buffered模式,将功能块存入到信息控制队列中去,等待前面的功能块执行完成(即完成标志位被置位),并被移除信息队列后,再执行该功能块;若选择Aborting模式,功能块一旦被使能,就不再去判断是否有其它同类功能块正在执行,会立即清空信息队列,将该功能块移至队首,等待下一运行周期扫描后运行。但这时轴的速度并不会减速到零,待执行的功能块会将被打断时轴的速度作为初始速度开始运动。这样就通过建立轴组信息队列的方式实现了功能块不同执行方式的运动控制。

Buffer Mode功能执行流程如图4所示。

同时,在实际应用中,需要根据不同的工况要求选择不同的运动速度控制模式,如恒速涂抹和循环运动等。而且由于多轴协调运动采用插补式运动控制,能够完成复杂路径的运动控制,但在运动过程中并不需要到达或经过所有中间点,可以通过改变速度控制模式来改变速度的大小和方向,根据实际应用需求来修正路径,得到平滑而没有拐角的运行轨迹。

根据信息队列中待执行功能块的速度模式,笔者通过改变队首功能块运行的结束速度和待执行功能块的起始速度,实现了缓存模式中的5种速度控制模式。例如选择Blending Low模式,它的混成速度为前后两功能块目标速度的较小值,本研究先比较两个功能块的速度,得出相对较小的目标速度值,然后将前一功能块结束速度设为得出的速度值,重新调用函数库函数进行运动参数的计算,并以新的运动参数重新对功能块进行控制,直到队首功能块执行完毕。而待执行功能块也将前一功能块的结束速度作为自己的起始速度开始运动。这样不仅避免了前一功能块减速到零,而后一功能块再从零开始加速所造成的时间浪费,大大提高了运动功能块的执行效率,而且还能够根据当前的运行状态改变速度的大小和方向来进行轨迹控制,满足不同的应用要求。

2 PLCopen轴组功能块运动参数保存及传递的实现

如何对运动参数进行快速高效地保存及传递,是实现轴组功能块功能最为核心的问题。本研究采用了建立结构体的方法来实现运动参数的保存及传递,共建立两个结构体,分别为功能块结构体和轴结构体,功能块结构体用来保存用户输入的运动参数,轴结构体则用来传递参数和保存轴的实时运动状态信息。运动参数保存及传递的解析图如图5所示。

首先如A部分,用户编写功能块程序,如果直接将程序进行编译,会因为输入参数过多,产生过多的指令,如B部分,所以要在对参数进行预处理简化,结果如C部分。再将简化后的参数保存到功能块结构体中,如D部分,完成了参数的保存。参数的传递包括E、F两部分。E部分是将被使能的功能块压入到信息队列中。在功能块准备开始运行时,将运动参数从功能块结构体传递给轴结构体,轴结构体通过调用运动函数库进行运动控制,最后输出参数信息,如F部分。

在对参数进行保存时,由于轴组运动功能块的输入输出参数较多,如果在每个扫描周期都对所有参数进行读取,会因为过多的参数读取影响执行效率,因此进行循环扫描的阶段之前,需要对输入输出参数进行预处理简化,如图5中C部分。轴组运动功能块通过预处理把原先占据很多行的参数指令,保存到一个功能块结构体Axes_Group_Ref对象中去,保留原本的功能块标示号,如轴组直线运动功能块的标示号为0xaaaa,并加入运动功能块的ID号,如0x0001和0x0002,它们保存功能块的所有参数信息。运动功能块ID号记为功能块全局唯一标识符,不仅不同功能块的标识符不同,而且同一种功能块在不同实例中标识符也是不相同的。在每次进行扫描执行的时候,通过功能块全局唯一的标识符,就能找到该功能块在此次调用时相应的功能块参数,这样预处理大大提高了运动功能块的执行效率,节省了解析执行的运行时间。同时,预处理还包括对用户输入参数的合法性进行判断,其中主要包括:轴是否被使能,轴号是否超过轴号上限,输入参数如目标位移、目标速度、加速度等运动参数结合当前运行速度是否能够达到功能块的控制要求,这样从软件层面保证运行参数的正确性,如果功能块输入参数不能满足控制要求,则功能块输出引脚的错误标志位置位。

相较于参数保存为静态地一次性保存过程,参数传递则是需要实时性地进行数据交互。在运行过程中解释执行参数指令时,将上升沿使能触发的功能块存入轴信息控制队列中,并对功能块的输出引脚忙碌标志位置位,此时功能块对其他上升沿信号不再进行反应,这样就避免了功能块被重复调用。每次解析执行的时候,每个周期内只执行轴控制信息队列中队首功能块,当队首功能块首次被执行时,根据轴当前的运行状况再一次判断运动参数的合法性,如果不能达到运动控制的要求,则切换轴运行状态机至错误状态,如果运动参数合法,则将队首功能块的信息参数传递给轴结构体对象,并根据功能块的类型改变轴的相应的运行状态,在这一过程中主要实现传递运动参数和根据运动参数改变轴运行状态机。之后每个扫描周期内,本研究根据轴的状态机调用相应的函数库中的函数计算速度、加速度及位置值来实现相应的控制要求,并将实时的运动参数传递到轴结构体中,保存在轴结构体的链表里。当轴组功能块运行到目标位置时,本研究就将队首功能块移除轴信息队列,并对功能块的完成标志位进行置位操作。

3 PLCopen轴组功能块的实验验证

该实验采用工控机+PMAC运动控制卡的架构,以PMAC运动控制卡为主控单元构建控制系统的硬件平台。运动功能块控制结构图如图6所示。

本研究首先在工控机编写运行程序,再对功能块的参数进行保存及传递,通过调用运动函数库中的控制算法输出参数信息,并转换成对应的物理信号,最后利用PMAC的缓存模式将物理信号实时性地传输给驱动单元,驱动单元接收信号后驱动电机运动。以调用轴组绝对位置直线运动功能块(MC_Move Linear Absolute)为例,对轴组功能块和Buffer Mode功能进行实验验证,根据运行程序中轴结构体中保存的实时运动数据,绘出各轴的速度位移曲线。

实验中调用了3个轴组绝对位置直线运动功能块,采取人工使能的方式,功能块的参数值如表2所示,采用S形加减速算法。

实验具体流程如下:

(1)在工控机输入运行程序,输入界面如图7所示。

(2)对用户编写的程序编译转化,将功能块的运动参数经预处理后保存到功能块结构体中。

(3)当输出寄存器检测有上升沿使能信号触发时,将功能块一存入到信息队列中,功能块一的执行模式为Aborting模式,这时将信息控制队列中的等待执行的功能块全部清空后再存入该功能块。

(4)在每个扫描周期内,只执行信息队列中队首功能块。在队首的功能块一首次被执行时,会将检验合法后的运动参数传递给轴结构体,并根据功能块的类型改变轴状态机,若此时输入的参数不合法,则切换轴状态机至错误停止状态。

(5)轴信息结构体调用运动函数库,计算输出轴每个周期中运动参数信息,并将实时的运动参数保存到轴结构体中。当队首的功能块完成控制时,将队首功能块移出轴信息队列并对功能块的完成标志位置位。

(6)对于功能块二和功能块三,重复步骤(3)~步骤(5),由于它们的执行方式为Blending Low模式和Blending High模式,有两点区别:①在信息控制队列中等待前面的功能块执行完成后再执行该功能块;②在调用函数库时速度设置不同。

轴一、轴二和轴三的速度和位置曲线如图8所示。

在A点处,功能块一以前后两个功能块中较小的目标速度(即功能块一的目标速度)结束运动,在B点处,功能块二以前后两个功能块中较大的目标速度(即功能块三的目标速度)结束运动,在C点处,功能块三完成运动并停止。

实验结果表明,结构体队列法能够解决轴组功能块需要多种控制模式和运动参数保存及传递的问题,功能块中的各轴能够实现多轴协调运动控制。同时,功能块一和功能块二之间的速度混成符合Blending Low模式的要求,功能块二和功能块三之间的速度混成符合Blending High模式的要求,证明了功能块能够完成速度的混成,Buffer Mode功能实现正确。

4 结束语

(1)本研究采用建立信息队列的方法实现了PL-Copen标准定义功能块中Buffer Mode功能,能够实现多种控制方式,包括缓存和立即打断两种执行模式,以及缓存模式下的5种速度控制模式,实现了功能块之间速度的混成与缓和。

(2)本研究采用建立结构体的方法实现了运动参数的保存及传递。这样的预处理显著地简化了程序,提高了运行效率。

自由功能块篇4

关键词：EPA协议,组态,功能块,设备描述,链接对象

1、引言

EPA标准是建立在IEC61499、IEC61804之上的, 这两个标准分别规定了工业测量和控制系统分布式应用的结构模型和原子级的功能块。因此, 基于EPA标准构建的应用系统是基于功能块的分布式网络控制系统, 所有的控制功能实际上是通过分布于现场设备上的各种功能块之间的互操作来完成的, 所以对EPA设备的组态实际上就是对设备中的功能块进行组态和调度;为了实现功能块之间互操作, EPA标准委员会定义了以XML语法为基础, 专用于描述EPA设备功能块接口信息的XDDL。设备制造商可以使用XDDL来描述自定义功能块的接口信息, 并将这些信息以设备描述文件形式提供给组态软件使用。

2、基于设备描述技术的功能块组态的设计与实现

(1) 设备描述文件的应用过程 (2) 功能分析 (3) 程序流程 (4) 功能块组态类的设计 (5) 功能测试 (6) 结论

3、设备描述文件 (设备描述文件的应用过程)

设备描述文件在组态软件中的主要作用是用来向组态软件提供设备的资源信息。具体实现如下所述:

(1) 设备制作商为自己的设备提供描述文件, 并存放到组态软件所在的相应文件夹下。 (2) 设备上线, 组态软件根据设备声明发送的Device ID在指定文件夹中搜索和设备对应的描述文件。 (3) 找到设备描述文件后, 组态软件对设备描述文件进行解析, 并根据解析的结果建立相应的对象 (有设备对象, 功能块对象, 参数对象, 成员对象) 及其关系。 (4) 然后, 组态软件向设备发送读请求, 从设备获得数据来填充刚刚建立好的对象中的成员变量。 (5) 最后, 组态软件界面从对象中获取成员变量的值显示给组态软件的用户使用。

4、功能分析

(1) 功能测试在功能块组态界面上, 用图形来表达功能块之间的互连。

(2) 链接对象生成通过连线两端的设备和功能块信息, 获取链接对象的参数值。

(3) 下载对单个功能块数据的下载。

(4) 组态对链接对象下载, 从而生成在线设备的控制策略。

5、功能块组态流程序列图

6、功能块组态类设计

(1) CFBlock Draw功能块绘图类绘制了功能块的基本部分, 包括矩形和端口, 其派生类根据不同的功能块类型, 由成员变量h Icon来显示自身特有的部分。

(2) CBlock Line功能块连线类CBlock Line完成界面上连线的绘制内含6个指针成员变量, 正是这6个指针成员变量确定了连线两端的信息, 包括所属的设备, 功能块和端口信息。

(3) CLink Object链接对象类完成对EPA设备中链接对象的抽象描述, 包含了EPA标准中所定义的成员变量。功能块组态的过程, 实质上就是EPA链接对象编译和下载的过程, 由于EPA设备的运行方式是由功能块决定的, 而功能块之间的关系是通过EPA链接对象来体现的, 所以功能块组态决定了当前EPA网络中参与组态设备的运行状态。

(4) EPA链接对象的数据结构如下所示:

class CLink Object:public CFBParam Struct{

private:

Unsigned16 m_Object ID;//EPA链接对象在本地EPA管理信息库中的索引。

Unsigned16m_Local App ID;//本地功能块实例标识。

Unsigned16 m_Local Object ID;//本地变量对象索引号。

Unsigned16m_Remote App ID;//远程功能块实例标识。

Unsigned16m_Remote Object ID;//远程元素对象标识。

Unsigned8m_Service Operation;//链接对象所应用的EPA服务标识:

Unsigned8m_Service Role;//本地对象在通信过程中的角色:

Unsigned32m_Remote IPAddress;//远程设备的IP地址;

Unsigned32 m_Send Time Offset;//报文发送时间相对于通信宏周期起始时间的偏离量。