以支持为中心的企业控制:机器操作模式

大多数制造商指定了一套相互排斥的操作模式，使支持人员能够与机器和输送机过程进行操作交互。为机器设计的控制应用程序采用的操作模式是本地的个别站过程。为输送机开发的控制应用通常采用特定于每个区域的操作模式。区域模式通常是一个局部段，区域，扇区，或多站输送过程。大多数制造商根据行业标准定义操作模式。

系统战略家了解操作模式和其他支持模式之间的差异是很重要的。操作模式是特定于使机器、过程或机制循环的，而支持模式是增强用户交互并启用整体站或过程控制模式的操作特征。常用的支持方式包括:

• 手动引导模式是一种设计特性，它要求控制应用程序使用发光按钮来提示手动启动的操作。
• 维护模式允许维护人员在不影响控制应用的情况下将物体或机构移出位置，然后再移回位置。
• 摆模式允许操作人员清除工位、传送带或生产线上的物体。
• Dry-cycle模式允许操作人员在没有零件的情况下循环使用机器或过程。
• 重复模式允许操作人员在同一部件上重复循环工位工艺。
• 操作模式是四种互斥模式之一，允许人员或应用程序启用过程、输送机、机器或机构的操作。

系统战略家认识到每种支持模式的目的是很重要的。引导模式是对各种操作模式的增强，需要有人按按钮。具体来说，它相当于有一个发光的按钮:1)激活一个过程，2)循环一个机制，或3)移动一个对象。战略家经常交替使用“维护模式”一词来表示灵活的手动控制模式。在这种情况下，维护模式是启用一种或多种手动操作模式的先决条件。

当这个顶级模式处于活动状态时，它会阻止所有控制应用程序移动或重置数据变量，以及锁存或解锁存应用程序信号。这通常包括与运动检测电路和基于控制的一次性信号相关的信号。失效模式是一种防止新零件进入机器或过程的模式。这种模式使机器能够清除过程站、输送通道或过程线上的所有物体。干循环模式是一种特殊的模式，它允许操作人员在没有零件的情况下运行机器或过程。

设计人员对这种模式进行预先编程，以防止机器或过程在没有零件的情况下运行时某些子过程活动不起作用。例如，这种模式将阻止机器人捡起并随后试图将子部件加载到缺失的部件上。重复模式类似于干循环模式。然而，这种模式允许机器或过程在同一部件上循环多次。以下定义描述了常见的运行模式:

• 自动模式是一种受限制的操作模式，允许控制应用程序控制对象和机构的运动。
• 半自动模式是一种受限制的操作模式，允许一个人使用一个或多个按钮来实现物体和机构的自动运动。
• 手动模式是一种受限制的操作模式，使人能够通过连续按下按钮来移动物体或机械。
• 不受限制的模式是一种自由操作模式，使人能够通过连续按下按钮来移动物体或机构。
• 模式激活电路是一种设置、密封或锁存/解锁电路，用于使能工作模式信号。
• 稳态信号是一种可检查的条件，必须保持在启用或禁用状态才能激活并保持电路激活。
• 变量状态信号是一种可检查的状态，在其原始状态激活电路后改变状态。

大多数分立部件制造商都明白，自动模式意味着无需人工干预的安全操作。半自动模式意味着同样的操作，但需要有人启动物体和机构的运动。有几种形式的手动模式分别影响支持人员与对象和机制进行限制或无限制交互的需求。

限制交互意味着控制电路验证其他机构和其他对象的明确位置。不受限制的相互作用意味着控制电路不验证其他机构和其他对象的位置。在大多数情况下，无限制模式意味着支持人员必须直观地验证机构和物体的位置，同时物理地按下并保持按钮上的压力。术语“按钮”今后将指硬连线按钮或触摸面板的定义膜区域。

上述每种工作模式都需要模式激活电路以启用唯一模式信号。这些激活电路由许多稳态和可变信号组成。稳态信号允许电路在接通时转换到一种模式，并且必须保持接通以使能该模式。必须打开可变状态信号才能启用该模式。以下定义一般描述了这些可检查的条件:

• 人员安全准备就绪是一种稳态信号，确保在物体移动之前没有人处于不安全的位置。
• 位置好是一种可变状态信号，它确保机器处于适当的位置，使运动成为可能。
• 机器准备好了是一个稳定的状态信号，确保电气，气动和液压回路准备就绪，使运动。
• 无小故障是一种可变状态信号，确保在激活电路启用工作模式之前没有预选故障存在。
• 无大断层在激活电路使能并保持工作模式使能之前，没有预选故障存在的信号。
• 联锁实现是一种可变状态信号，确保在激活电路启用工作模式之前，其他进程相关的机器已准备就绪。
• 联锁以维持在激活电路启用并保持工作模式启用之前，其他进程相关机器准备就绪的信号。

编入模式激活电路的各种条件主要取决于机器的具体情况。由于自动工作模式使机器能够无人值守地运行，因此应用模式激活电路通常具有所有稳态和可变状态条件。设计人员通常提供一个特殊的设置电路，以允许按类别分组条件。

“人员安全就绪”信号意味着所有与安全相关的地垫未被占用，机器周边的门未打开，保护开口的光幕未被阻塞，运动探测器未感知运动。这些条件中有许多是稳态信号，而另一些是变态信号。所有可变状态信号必须有一个并行条件，以确保已启用的就绪信号保持打开状态。例如，一些光屏检测到有人无意中通过正常的零件入口和出口区域进入机器。当零件进入或退出机器时，设计人员希望一些屏幕信号改变状态。为了防止激活电路在部件移动时禁用特定模式，设计人员将禁用的光屏信号与激活的静音开关信号并行。

“机器位置准备好”信号通常用于防止控制应用程序实现自动模式。当机器设计师或制造商认为机器必须首先处于已知的机械位置才能开始自动运动时，这一点很重要。在允许过渡到操作模式之前，设计人员决定必须存在什么物理状态或机制特定位置。由于运动将在模式启用后开始，设计人员希望位置就绪信号在模式激活后改变状态。

“准备就绪”信号表示电源接通，气动压力正常，液压泵运行，专用设备开启。这些类型的信号必须保持开启，才能启用模式激活电路。一些设计人员认识到某些条件必须由消弹电路单独支持。这种特殊的定时器电路防止瞬间信号中断使模式激活信号失效。

两个“无故障存在”信号确定哪些故障必须清除以启用工作模式，哪些必须关闭以保持模式启用。设计人员通常会检查一组可识别的故障，并将它们分类为相对于实现和维持操作模式的次要或主要故障。控制器应用程序如何启用单个故障信号是以后文章的主题。

“联锁实现和维持”信号识别来自其他机器控制器的信号。对其他控制器进行编程的设计人员将所有相关的可变状态信号组合在一起，使联锁能够实现信号，而所有稳态信号使联锁能够保持。

图1显示了两个典型的自动模式激活电路。顶部密封电路使用瞬时按钮来启用自动模式。要禁用模式信号，该设计使用取消按钮来打破密封。设计人员将密封信号放置在所有可变状态条件周围，同时将所有稳态信号编程在密封外部。底部电路使用具有保持开关位置的模式选择器来连续地使能自动模式信号。由于该设计不包括密封或锁存信号，程序员不能在电路中添加可变状态信号。

在支持人员选择所需的工作模式后，模式激活电路通电以使能离散的工作模式信号。控制应用程序使用这些互斥模式信号来区分移动对象和机制所需的逻辑路径。

丹尼尔·卡迪纳尔作为Insyte公司的工程顾问，在汽车行业实施集成调度和零件识别应用。克里斯·瓦夫拉编辑，制作编辑，控制工程，cvavra@cfemedia.com．

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关键概念

• 大多数制造商根据行业标准定义操作模式。
• 被编程的模式激活电路的条件主要取决于机器的具体情况。
• 控制应用程序使用这些互斥模式信号来区分移动对象和机制所需的逻辑路径。

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