CN101382786A - 数字指示控制器 - Google Patents

Abstract

提供了一种数字指示控制器，其输出通过执行输入数据的控制计算所提供的数据，并且具有与外部设备进行通信的通信功能。该数字指示控制器包括顺序计算部分，该顺序计算部分利用输入数据、通过执行输入数据的控制计算所提供的数据、内部和外部设置数据、内部和外部设置参数、或者来自外部设备的作为状态输入的数据中的至少任意一种数据来执行梯形程序，并且输出执行结果。

Description

数字指示控制器

技术领域

本公开涉及一种数字指示控制器，其输出通过计算输入数据所提供的控制数据，并且具有与外部设备进行通信的通信功能。

背景技术

作为典型的面板安装类型的温度控制器，数字指示控制器具有紧凑的结构，其中输入处理部分、控制计算部分、输出处理部分、通信处理部分、运行与显示部分、数据库等功能部件均被装配在一个机壳中。然而，这种数字指示控制器不包括顺序控制功能。

为了采用所述温度控制器来实现顺序控制，必须将温度控制器和PLC(可编程逻辑控制器)的顺序控制器等结合起来。专利文献1公开了一种关于与顺序控制器连接的温度控制器的技术。

将用图7至9来讨论使用了外部顺序控制功能的温度控制器的实施例。图7是与顺序控制功能结合并且应用于加热热交换器的温度控制器的控制特征图。

在时刻t1开始控制，在时刻t1至热交换器被加热的t2之间，产生MAN固定输出(OUT＝U1)，从时刻t2起，采用温度控制器的控制功能来执行AUT控制，在预定时间结束后的时刻t3，停止该控制。如果在MAN操作期间用A/M键来设置AUT，则在该时间点将立即开始AUT操作。在此，U1是输出调节值参数。

图8是采用了温度控制器警报输出的控制面板的操作示意图。如果出现了报警器警报并且恢复了正常，则保持报警触点输出，然后用复原触点输入信号来释放警报触点输出。

图9是互锁系统的配置图，该互锁系统结合地采用了多个温度控制器和PLC。该系统操作如下：

(1)当区域1至3中的任何一个区域中的温度传感器中出现断线时，区域1至3中的所有温度控制器均被互锁。

(2)当进来外部互锁命令时，区域1至3中的所有温度控制器也均被互锁起来。

(3)在互锁时间内，灯被点亮。

[专利文献1]日本专利特许公开No.013639/1995

图7至9中所示的结合采用了温度控制器和顺序控制器的技术涉及以下问题：

(1)当执行图7所示的从在操作开始时刻的开始顺序控制起在时刻t2进入PID控制的切换操作和对伴随该切换的干扰的顺序控制处理时，在现场对温度控制器的主体程序进行修改和评估，因此需要更多的人工和时间；这是一个问题。

(2)图10是基本系统结构图，其中连接了温度控制器和小型顺序控制器。为了实现图8所示的应用，如图10所示，通过在DI/DO处连接小型顺序控制器和温度控制器并创建梯形程序，来提供报警器的显示/检查运行部分的功能。因此，需要附加小型顺序控制器并将其接线到温度控制器，而且需要创建该程序，并针对运行检查该程序，需要更多的人工和时间；这是一个问题。

(3)图11是基本系统结构图，其中连接了多个温度控制器和PLC。为了实现图9所示的应用，如图11所示，通过PLC通信变换器，用于进行RS485通信的温度控制器连接至用于执行开放式网络通信的PLC，并且PLC中的梯形程序创建了互锁功能。

因此，需要附加PLC并将其接线到温度控制器来进行通信，需要创建通信程序，并且需要创建该梯形程序并且针对运行需要对该梯形程序进行检查，因此需要更多的人工和时间；这是一个问题。

发明内容

本发明的示范性实施例提供了一种具有顺序计算功能的数字指示控制器，该顺序计算功能是能从外部设备进行维护的内置功能。

本发明的示范性实施例配置如下：

(1)一种数字指示控制器，其具有与外部设备进行通信的通信功能，该数字指示控制器包括：

顺序计算部分，其用输入数据、通过执行输入数据的控制计算而提供的数据、内部和外部设置数据、内部和外部设置参数，或者来自外部设备的作为状态输入的数据中的至少任意一种数据来执行梯形程序，并且输出执行结果。

(2)在(1)中所述的数字指示控制器，其中，在比控制计算的固定循环处理更短的周期内，运行顺序计算部分。

(3)在(1)或(2)中所述的数字指示控制器，其中，所述梯形程序是在外部设备中产生，并且通过进行通信下载到顺序计算部分的。

(4)在(1)至(3)中的任何一项所述的数字指示控制器，其中所述梯形程序是由梯形程序构造软件产生的，该梯形程序构造软件内置在为外部设备提供的参数设置或调谐软件中。

(5)在(4)中所述的数字指示控制器，其中，在梯形程序的运行状态中，梯形程序构造软件对梯形执行情况进行检查。

(6)在(1)至(5)中的任一项所述的数字指示控制器，其中，顺序计算部分通过机器间通信连接到一个不同的数字指示控制器，并且通过与这个不同的数字指示控制器共享信息来执行顺序操作。

(7)在(1)至(6)中的任一项所述的数字指示控制器，其中，顺序计算部分从通过通信连接的一个不同数字指示控制器获得故障信息，并且对连接的数字指示控制器进行互锁。

根据本发明的配置，期望可以获得以下优点：

(1)通过将顺序控制添加到控制特性中，以及控制目标从开始顺序控制转换为连续控制的变化，设备开发工程师在改善控制特性过程中通过试错法执行调谐，根据伴随过程进行等的干扰的影响，临时插入作为顺序控制的连续控制的转换。

(2)为了连接至控制面板、增加报警器功能、以及实现关于单个控制环或多个控制环的互锁系统，不可避免的要在温度控制器外部增加继电器电路和PLC。然而，消除外部电路，以便可以实现降低成本、减少附加步骤数量和布线步骤数量以及节省空间。

(3)可在外部设备的PC中创建面板安装类型的温度控制器中的梯形程序，所创建的梯形程序被下载到温度控制器，由此，该梯形程序能直接访问温度控制器的输入/输出、过程数据、控制参数、设置的其他参数和机器间通信所共享的其他环路中的各种参数，并且能直接改变参数和输入/输出，来管理温度控制器的控制处理。

(4)内部梯形程序能容易地访问温度控制器的各种参数，控制目标值、控制目标号、报警设置值的设置值等，PV，报警状态的过程值等，自动/手动、远程/本地、运行/停止的操作操控参数等，温度控制器的实际输入/输出(AI/AO、DI/DO)，用于控制或监控跟踪标志、跟踪输入的控制计算的控制参数等，由机器间通信获得的或给出的其他环路中的参数，以及实际输入/输出的外部参数等。

(5)该功能可以控制温度控制器的控制操作、温度控制器的实际输入/输出、关于HMI(数值显示、状态显示、条形图)的各种指示器、以及各种操作装置(操作键、DI端子输入、通信输入、参数)。

(6)将数据直接写入温度控制器的状态或条形图数值显示部分，或读取输入，从而，在不将温度控制器中的程序引入制造厂商、修改该程序以及在实际机器中运行该程序来检查结果的情况下，所安排的标志工程师能构造常见的梯形程序并且反复实验；可以在现场进行微调。

(7)采用了用户(所安排的标志工程师、管理仪器的最终用户)常见的梯形程序，以便可以容易地改善温度控制器的控制特性、构造作为设备或控制面板的HMI(报警器、操作按钮)，以及在出现异常状况时构造异常处理顺序控制。

(8)可以在之前提供的温度控制器参数设置、调谐软件中嵌入梯形程序构造软件，可采用该软件来构造梯形程序，并且可以将构造的执行数据下载到温度控制器来运行。

(9)将梯形程序构造软件用作监测工具来检查在梯形中使用的装置的输入/输出(参数、输入/输出)和梯形指令，以检查温度控制器的运行状态中的梯形执行情况。

从以下详细的描述、附图和权利要求，其他特点和优点是显然的。

附图说明

在附图中：

图1是示出了体现本发明的数字指示控制器的一个实施例的功能框图；

图2是描述了体现本发明的数字指示控制器的信号处理过程的流程图；

图3是用于执行图7所示的顺序计算的梯形程序的继电器梯形图；

图4是描述在外部设备中产生并且被下载到温度控制器的梯形程序的运行检查的示图；

图5是描述通过机器间通信进行数据共享以及互锁处理的系统配置图；

图6是用于执行图5中的互锁处理的梯形程序的继电器梯形图；

图7是结合了顺序控制功能的温度控制器的控制特征图；

图8是采用温度控制器的警报输出的控制面板操作的示意图；

图9是互锁系统的配置图，该互锁系统联合地采用了多个温度控制器与PLC；

图10是其中连接了温度控制器和小型顺序控制器的基本系统配置图；以及

图11是其中连接了多个温度控制器和一个PLC的基本系统配置图。

具体实施方式

用附图对本发明进行详细的讨论。图1是示出了体现本发明的数字指示控制器101的一个实施例的功能框图。下文将讨论将该数字指示控制器应用于温度控制器的示例：

温度控制器是由输入处理部分1、数据访问总线2、数据库3、控制计算部分4、输出处理部分5、通信处理部分6、操作和显示部分7和数据设置显示总线8组成的。通信处理部分6通过通信网络9与诸如PC之类的外部设备10进行通信。

添加到温度控制器组件中的本发明的配置中的特征部分是顺序计算部分100，其用于通过数据访问总线2与数据库3进行通信且以梯形程序LP来运行。该梯形程序LP是在外部设备10中产生的，并且通过通信网络9和通信处理部分6下载的。上述组件的功能如下：

输入处理部分1输入PV(过程输入值)、RSP(远程设置输入值)等的温度测量值，电压、电流等的模拟数据，以及操作模式变换、设置值变换等的数字数据，并且执行线性化计算、定标计算等的输入处理计算。通过数据访问总线2将输入处理部分1中处理的数据存储在数据库3中。在这种情况下，计算周期是T或T/n(其中n大于等于1)。

控制计算部分4执行作为预先安装在温度控制器中的控制计算功能的PID计算、自动调谐计算、警报处理计算等的计算处理。在该计算处理中，通过数据访问总线2可以引用和改变存储在数据库3中的设置数据、过程值、运行操控参数、输入/输出值、控制参数和外部参数。在这种情况下，计算周期是T。

顺序计算部分100执行预先在外部设备10中创建并且下载的梯形程序LP。在顺序计算部分100的处理中，通过数据访问总线2可以引用和改变存储在数据库3中的设置数据、进程值、运行操控参数、输入/输出值、控制参数和外部参数。在这种情况下，计算周期是T/n。

通过数据访问总线2，输出处理部分5从参数、状态等的各种输出信息中获取必要的数据，并以各种方式将数据输出到外部，这些参数、状态是作为存储在数据库3中的控制计算和顺序计算的结果而要被输出的。在这种情况下，输出计算周期是T或T/n。

基于继电器输出、电压脉冲输出、触发输出以及晶体管输出，输出4到20mA、1到5V等的模拟值和警报、事件、状态等的数字值、。

通过数据访问总线2，在输入处理部分1、顺序计算部分100、控制计算部分4、输出处理部分5和数据库3之间存储和加载下列参数：

(1)设置值：控制目标值、控制目标号、警报设置值等；

(2)过程数据：PV、警报状态等；

(3)输入/输出数据：AI(PV、RSP等)，AO(MV、RET输出值等)，DI(运行操控信号等)，DO(警报输出、事件输出、状态输出等)；

(4)外部参数：由机器间通信提供的不同环路的各种参数。

通信处理部分6包括以下三个功能：

(1)专用于温度控制器通信的通信功能的工具：

通过数据设置显示总线8，将在诸如PC之类的外部设备10中实现的参数设置、控制调谐等的参数和用梯形程序构建软件创建的梯形程序下载到数据库3。相反地，通过数据设置显示总线8，将存在于数据库3中的各种参数传递到外部设备10中的工具，以用于监测。

(2)与上位机进行通信的通信功能

根据来自诸如PC、PLC或显示器之类的上位机的读取命令，通过数据设置显示总线8从数据库3读取指定数据。相反地，根据来自上位机的写入命令，通过数据设置显示总线8将数据写入数据库3。

(3)与不同环路中的温度控制器的机器间通信功能

获得先前在本地回路中登记的不同回路中的温度控制器的参数，或者基于所提供的信息，通过数据设置显示总线8，将指定数据写入数据库3或者从数据库3读取指定数据。

通过数据设置显示总线8，操作和显示部分7将键操作所设置的数据写入到数据库3。相反地，通过数据设置显示总线8读取指定数据，并且将该指定数据显示在操作和显示部分7的数值显示部分、状态显示部分、条形图显示部分上。

通过数据设置显示总线8，从操作和显示部分7对数据库3中的以下参数进行设置，或者在操作和显示部分7上显示来自数据库3的以下参数。从上位机对参数进行设置，以及通过通信处理部分6，从梯形程序、调谐工具和不同环路中的温度控制器对数据进行设置。

(1)设置值：控制目标值、控制目标号、警报设置值等。

(2)过程数据：PV、警报状态等。

(3)输入/输出数据：AI(PV、RSP等)、AO(MV、RET输出值等)、DI(运行操控信号等)、DO(警报输出、事件输出、状态输出等)。

(4)外部参数：由机器间通信提供的不同环路的各种参数。

图2是描述体现了本发明的数字指示控制器的处理过程的流程图。当在步骤S1开始固定循环处理时，执行输入处理部分1的处理，然后在步骤S3执行顺序计算部分100的处理。

而且，在步骤S4执行控制计算部分4的处理，然后在步骤S5执行输出处理部分5的处理，以及在步骤S6结束该控制循环处理。在适于通常处理响应速度的固定采样周期T内运行输入处理部分1、控制计算部分4以及输出处理部分5的处理，而在比响应速度快n(其中n大于等于1)倍的采样周期T/n内运行顺序计算部分100的处理。同样在T/n内运行在顺序计算中使用的一部分输入处理或输出处理。

输入处理部分1和输出处理部分5也部分地在采样周期T/n内高速运行。例如，在该速度下的操作适用于位置比例控制的反馈输入、阀门开启、关闭信号输出等。

图3是示出了在外部设备10中产生并被下载到顺序计算部分100的梯形程序示例的继电器梯形图。该梯形图执行其目的在于加热图7所述的热交换器的顺序控制。

图4是描述了在外部设备10中产生并且被下载到温度控制器的梯形程序的运行检查的示图。A是用外部设备的梯形程序构建软件创建的并且被下载到温度控制器的梯形程序创建屏，B是从温度控制器调用到外部设备监测工具的梯形程序运行检查屏。

在运行检查状态中，温度控制器被置于运行状态，读取并且在继电器梯形图上显示内部装置值和梯形程序状态，以及检查正常运行。包含于外部设备的梯形程序构建软件和监测工具能与为温度控制器提供的作为标准工具的参数设置工具和调谐工具结合。

图5是描述了通过机器间通信进行数据共享以及互锁处理的系统配置图。数据共享功能使共享传感器断线状态、测量值等数据成为可能。结合使用机器间通信功能和梯形程序功能，从而可以由梯形程序处理多个环路中的数据，而且可以总体地指定多个环路中的操作，从而能容易地构建该系统的互锁机制。

图6是用于执行图5中的互锁处理的梯形程序的继电器梯形图。对每个通道中的温度控制器的传感器断线进行监测，当检测到任何断线或者满足外部互锁命令的条件时，互锁灯被点亮。

在该实施例中，已经描述了作为典型的数字指示控制器的温度控制器的应用示例，但是能将本发明应用于针对流量、压力等的其他过程量的一般数字指示控制。

虽然就有限数量的实施例而言对本发明进行了描述，但是在认识到本公开优势的情况下，所属领域的技术人员能理解的是，可以设计出不脱离本文所公开的本发明范围的其他实施例。因此，本发明的范围应该仅由所附权利要求限定。

Claims (7)

1.一种数字指示控制器，其具有与外部设备进行通信的通信功能，所述数字指示控制器包括：

顺序计算部分，该顺序计算部分利用输入数据、通过执行输入数据的控制计算所提供的数据、内部和外部设置数据、内部和外部设置参数、或者来自外部设备的作为状态输入的数据中的至少任意一种数据来执行梯形程序，并且输出执行结果。

2.根据权利要求1所述的数字指示控制器，其中，在比控制计算的固定循环处理更短的周期内，运行所述顺序计算部分。

3.根据权利要求1或2所述的数字指示控制器，其中，所述梯形程序是在外部设备中产生的，并且通过进行通信下载到所述顺序计算部分。

4.根据权利要求1或2所述的数字指示控制器，其中所述梯形程序是由梯形程序构建软件产生的，该梯形程序构建软件嵌入在为外部设备提供的参数设置或调谐软件中。

5.根据权利要求4所述的数字指示控制器，其中在所述梯形程序的运行状态中，所述梯形程序构建软件对梯形执行情况进行检查。

6.根据权利要求1或2所述的数字指示控制器，其中所述顺序计算部分通过机器间通信连接到一个不同的数字指示控制器，并且通过与所述不同的数字指示控制器共享信息来执行顺序操作。

7.根据权利要求1或2所述的数字指示控制器，其中，所述顺序计算部分从通过通信连接的一个不同的数字指示控制器获得故障信息，并且对连接的数字指示控制器进行互锁。

Images