以支持为中心的企业控制:触发优先的设计策略

触发优先设计策略意味着控制系统设计人员必须开发运动检测和辅助触发电路，作为所有控制器应用的基础。这意味着设计人员对每个控制点或站进行分组、分配和隔离触发电路。触发电路隔离使得支持人员，控制集成商和未来的程序员可以轻松访问，理解和更改逻辑电路。隔离和随后的识别将为开发用于控制应用的大多数锁存/解锁电路信号提供基础。这种触发优先策略消除了不同设计师为同一组运动和辅助事件开发冗余且可能不太可靠的基于指令的触发器的需要。

冗余触发器是控制和信息系统设计者在控制系统设计中不必要地添加传感器和/或触发器的结果。当制造商强制执行规定所有触发电路应驻留在公共触发程序中的规范时，就会消除冗余电路。消除随机编程的基于指令的触发器意味着禁止使用它们。在事先批准的情况下也有例外。通过规范，制造商可以禁止日常使用基于指令和线圈阻塞的触发器。如果没有描述异常需求的批准文档，这些不太可靠的触发器就不能存在于控制应用程序中。规范还应该规定程序员在所有异常电路之上的注释区域中包含批准信息。

触发优先的设计策略使制造商能够从许多独立的机器和输送机供应商那里获得结构化和有组织的控制应用。设计过程使制造商能够通过运动检测或随后的辅助触发器实现大多数锁存/解锁电路信号的设置或重置。此方法为设计触发应用程序创建了一种通用方法，同时支持以标准方式开发基于规则、模板和表的控件应用程序。

机械工程师首先认识到，物体在车站停车后的物理定位和定位是大多数设计的关键。许多控制系统设计人员都遵循这个前提，因为存在检测是大多数机器在固定部件上工作的基础。然而，如果设计师重新评估运动检测在控制和信息系统应用的各个方面的使用和效果，他们将得出结论，触发设计必须放在第一位。任何客观的检查过程都清楚地表明，运动检测对控制和系统应用具有显着更大的影响。例如，运动检测可以实现以下开发:

1. 周期启动和周期完成反重复电路
2. 反重复按钮电路
3. 对象占用内存电路
4. 阻断防止物体碰撞的电路
5. 防止机器与物体碰撞或崩溃的阻塞电路
6. 移位寄存器索引信号使数据与移动对象保持同步
7. 车站部分或对象计数电路
8. 车站周期时间采集电路
9. 站阻塞等待下游工艺时序电路
10. 站饥渴等待上游工艺时序电路
11. 机械和物体的基本运动计时电路
12. 解除辅助触发电路
13. 阅读器应用触发电路
14. 系统专用消息电路
15. 缓冲电路使用的关键进程信息
16. 应用启用或复位电路。

很明显，运动检测是支持和催生大量控制和信息系统应用的基石或催化剂。启用索引信号允许设计人员开发移位寄存器应用程序。移位寄存器的开发使其他应用程序能够同步、比较、收集和发送进程信息。用于合并工艺线的多个移位寄存器可以跟踪和监控应用程序，以最大限度地减少由零件的无序或不平衡流造成的生产损失。移位寄存器的发展也使系统级跟踪应用程序的发展成为可能。

有了所有已知的运动检测触发器的用途，为什么它仍然是控制系统设计的一个隐藏功能?是否有可能因为存在许多特定于机器的变体而被隐藏?也许这是因为管理层强调设计师需要专注于控制器功能而不是过程相似性。无论如何，这个隐藏的特征迫使控制集成商开发冗余触发电路。无信号的单次电路是另一个因素。为什么有人要添加多余的传感器?混乱引起的混乱通常是由于某些东西的移动对每个独立触发的应用程序产生了不利影响。

更大的问题是制造商将如何或是否会纠正这种状况。所有这些问题的答案都很简单。认识到问题并适当地控制，使所有设计人员、程序员、集成商和支持人员都可以随时使用触发器。这从控制机械工程师如何通过机器设计规范驱动和定位传感器开始。同样重要的是将所有触发逻辑电路带到控制系统设计的最前沿。通过这种方式，每个人都将认识并理解它们是如何工作的，应用程序之间存在的相互依赖关系，以及某些事情发生时预期的共同结果。

认识到运动检测的重要性应该是显而易见的。开发和执行电路设计规范将更加困难，因为每个机器供应商可能会反对。反对意见将围绕改变其标准硬件设计以包括额外的传感器和输入硬件而增加的成本。无论如何，我们的想法是了解这些成本并为更改提供理由。例如，简单的两步运动检测形式更容易，但它需要两个传感器。一些低成本的输送机公司使用基于释放的运动检测。这种更便宜的方法使他们能够避免设计，购买，安装和布线成本，每站一个额外的传感器。这意味着使用基于释放的设计的制造商必须有意识地接受可预见异常的内置成本负担。

以前，由于不了解原因，异常成本是无法预料的。有了这些信息，制造商必须认识到并将异常成本与运动检测的不良机电特性联系起来。当规范分析完成时，更重要的是每个人都了解他们有什么或没有什么，以及付出了什么代价。

认识到移动检测重要性的另一个障碍是打破制造商建立的组织障碍。这些障碍通常根据机器类型将控制设计团队分成不同的小组。具体来说，一组负责输送机过程，另一组负责车站过程。这种情况使得整体设计看起来更加混乱，因为支持人员不理解分开组的根本原因。以下定义提供了对每个组设计和实现的控制应用程序类型的洞察:

• 输送机控制监控物体从一个站到另一个站的移动。
• 机控制用于物体停在车站后的机构和过程的重复运动。

输送机和机器控制之间的过渡对许多设计人员来说是困难的。许多制造商看到了一些明显的差异，并以此来证明将人员分成两组的必要性。输送机控制组负责输送机的设计，而机器控制组负责监督静态工作站的过程。设计差异围绕着不同的控制域。传送带组工作在一个领域，其中旅行速度，时间，距离和机器间隙是至关重要的控制器应用，而机器组工作在一个领域，其中循环时间和机械顺序是重要的应用。

要认识到传送带和机器控制系统之间的设计相似性，战略家必须分离使它们不同的品质。首先，制造商必须指定所有触发电路必须出现在每个设计的最前面。这意味着将触发电路的位置指定为所有设计团队都可以轻松查看和访问的特殊例程。其次，战略家必须认识到，传送带控制应用程序需要物体移动信号，当物体进入或离开车站时，这些信号可以启用和禁用输出设备。第三，战略家必须认识到，机器设计需要与加工站的机械和物体的连续运动相适应。这意味着设计需要循环完成或循环启动的防重复电路，以确保每个对象的工位过程循环一次。

这些特殊的反重复信号还为机器控制应用提供了一种方法，以确定当机器物理上处于仅由传感器输入信号定义的重复状态时，是否向前或向后移动机制。第四，战略家需要认识到设计师对其个人流程建模的不同方式。输送机设计人员使用传感器激活图表来描绘一个维度域。这些图表显示了对移动物体至关重要的传感器的位置。机器设计者使用操作顺序图来描绘一个时域。时域图显示了单个机构的运动时间，这对于处理一个停在某一站的物体是至关重要的。相比之下，传送带设计人员对事件的物理位置进行建模，而机器设计人员对事件时间进行建模。

机械设计人员使用条形图创建传感器激活图表，以表示在一个维度域中激活的传感器。具体来说，每个杆的长度表示执行器的物理长度。失活条表示物体在两个失活传感器之间移动的距离。输送机设计人员使用传感器激活图来确定可能的站点触发器的数量和位置。传感器跃迁的上升沿和下降沿表示潜在的物理触发点。许多设计人为地延迟启用触发器，从而改变触发器在物体移动时的激活位置。以下定义描述了输送机控制应用程序如何产生运动检测触发器以及机器控制应用程序如何产生辅助触发器。

• 对象的传感器是一种装置，它激活和停用控制器输入信号，以指示物体正在通过站点移动。
• 过程传感器是一种激活和停用控制器输入信号以指示机构位置的装置。
• 位置触发使用对象传感器的上升沿激活使能的信号。
• 移动触发是通过激活位置触发器来武装的信号，并通过对象传感器的下降沿停用直接或间接启用。
• 过程触发是一种信号，由位置或移动触发器的直接或间接激活来武装，并通过过程传感器的激活或停用来启用。
• Release-now触发是一个由位置触发器武装的信号，当处理周期完成，并且处理机器物理上清空时启用该信号以释放对象。

位置、移出和处理触发器是分配给一般移动检测和辅助触发器的描述性名称。这些触发器在对象或过程传感器激活或停用时触发。现在释放触发器在一个站点的控制应用程序准备从站点释放一个部件的时刻和对象开始离开站点之前触发。

图1显示了进入和退出第二个传送带站的对象到步骤域的转换。单个重叠表示物体传感器的同时激活。识别重叠非常重要，因为触发优先设计策略的下一步是将激活条从维度域转换为阶跃域。在维度域中，传感器激活条的长度表示执行器的长度。在阶跃域中，所有目标传感器激活条的单位长度都是基于激活条重叠的增量。长度为一个单位的条表示一个对象传感器的激活和停用，与另一个传感器没有重叠的激活。

长度为两个单位的条表示一个对象传感器的激活，该对象传感器的激活与另一个传感器重叠，并且该另一个传感器没有与任何其他传感器的激活重叠。长度为三个单位的条代表一个传感器，它与另外两个物体传感器在不同点重叠。一些传感器激活条有额外的扩展，表示对象停止等待基于机制的机器控制应用程序在时域中运行。此外，所有描述性属性都保留在转换为阶跃域的每个条中。

指定控制程序

图1显示了一个使用向上指向箭头的触发图表。该图表包括一组潜在的阶梯域激活条形图，以显示站点触发器的位置。从传感器激活条的末端向上指向的箭头显示了触发器相对于传感器的位置。位置触发器旁边的时间框表示对象在第二个站点停止后随时间发生的流程活动。从时域框右侧向上指向的箭头表示在机器控制过程完成并且机构处于准备释放对象的明确位置后，过程触发器触发。

制造商可以指定机器控制程序，以使用循环启动或循环完成反重复电路。周期启动设计依赖于车站入口处新物体的到达来设置反重复信号。这些设计依赖于一个物体离开车站来重置信号。如果制造商指定周期完成电路，设计人员可以开始为图1中向上指向的箭头组装触发逻辑。从左侧或上升边指向上方的箭头表示位置触发器，而从右侧或下降边指向上方的箭头表示移出触发器。最后，从时域框右侧向上指向的一个箭头表示一个进程触发器，它也发生在停止位置。

图2显示了触发电路，臂和火灾仅基于感知物体的运动。制造商的设计规范可以根据需要控制其他可检查的条件，以提供额外的触发灵活性或刚性。维护模式信息为带箭头的对象创建属性字段声明的参数。如果设计人员选择维护模式，设计人员可以在触发电路中添加常闭维护模式触点。如果支持人员需要访问设备和重新放置工位物体，在维护模式下不会触发。在不影响控制应用的情况下，为技术支持人员提供了更大的灵活性，可以可靠地重新定位物体、进行维护和将物体返回到原来的位置。

当触发电路设计不能可靠地支持维护模式时，制造商必须承担额外的运营成本。当设计迫使制造商在维护人员移动和重新定位物体后提前开始生产班次以确保机器准备就绪时，就会产生这些成本。在许多情况下，额外的启动时间允许维护人员调试那些受意外触发冗余触发器影响的控制应用程序。

大多数控制系统设计师都知道为每个站点创建至少两个基本运动检测触发器。对于循环完整的设计，这意味着使用一个出口位置传感器和另一个在移动物体激活出口传感器之前激活的传感器。这意味着唯一地确定启动每个触发器所需的先决条件。他们还需要分配一个共同的手臂信号，在位置触发器触发之前关闭，在触发后打开。然后，设计人员使用相同信号的启用状态来触发关闭信号的退出触发器。最后，他们需要为每个触发器的触发信号选择并分配一个标记或名称。

触发优先策略允许设计人员使用系统的过程来识别可检查的电路条件。对于退出触发器，设计人员首先为退出传感器选择常开触点指令。如果出口传感器的激活条与一个或多个下游传感器激活条重叠，设计人员为每个同时启动的传感器增加相等数量的打开触点。接下来，设计人员为第一个关闭的上游传感器添加一个常闭触点。对于站内触发器，设计人员遵循类似的过程来确定条件。设计人员为传感器选择一个常开触点，以识别站中位置上的物体。当第一个传感器激活时，如果有任何其他上游启用的传感器，则设计人员为每个同时激活的传感器添加常开触点。接下来，设计人员为每个关闭的下游传感器添加一个常闭触点，以出口位置传感器结束。

图2还显示了从图1所示的发射图中提取的两个与间隙相关的运动检测触发电路。请注意，当第一个触发器触发时，基本武装信号是如何设置的，并且在第二个触发器触发后重置。

大多数制造商接受来自输送机供应商的控制应用程序，这些供应商没有遵循文件化的系统流程来设计触发电路。这意味着他们可以期望有很大比例的控制应用程序具有可靠的触发器，而一小部分具有不可靠的触发器。一小部分具有较不可靠触发器的应用程序可能会给支持人员造成最大的困惑，并为制造商造成生产损失停机时间。

为了减少不可靠触发器设计的小比例，制造商必须进行触发器合规性测试。要做到这一点，他们必须强制供应商提交特定于站点的触发器触发图以供批准。审批过程意味着每个提交的步骤域图必须匹配标准激活模式。可接受的模式意味着它必须与已经批准的、可工作的和可靠的模式相匹配。这并不能保证供应商将正确设计触发电路，但它确实意味着所需的机电元件将是正确的。

为了增强这种方法，制造商需要指定设计人员为每个触发器提供规格表。规格表中提供的信息将使设计人员和/或支持人员了解每种类型的触发器，指定的一次性信号名称，其主要用途，如何武装，如何重新武装，是否需要设置其他武装信号，可能需要什么计时器，以及将编程哪些其他特殊条件以使其能够开火。例如，如果规格表显示了创建其他手臂信号的要求，它会指定所需的数量和名称。

图3显示了一个产生160个离散触发信号的电路。为此，电路使用一个出口位置触发器将一个固定常数加载到10位和16位寄存器中。这将每个元素的所有16位设置为启用的“on”状态。对于任何辅助的、车站特定的触发电路，设计人员必须选择一个武装信号。当辅助扳机开火时，选定的武装信号被设定为发射一枪。在大多数情况下，传感器的配置和随附的制造商设计规范影响信号选择过程。周期完整的机器设计策略意味着该车站的出口触发器将为给定车站设置所有武装信号。同样，循环启动策略是指一个进入触发器或前一个站的退出触发器设置所有的武装信号。

图4显示了一个位置触发电路的示例，当物体激活慢速位置传感器时，该电路会触发。设计人员选择图3所示电路产生的报警信号作为触发触发器的条件。由于下一个触发器是位置触发器，因此前提条件仅仅是该传感器的常开触点。可选的是，设计人员包括一个命令信号，使外部电路能够将物体向前移动到慢速位置传感器。常闭维护模式触点确保在应用程序处于该模式时触发器不会触发。当触发器触发时，电路重置缓慢的位置武装信号，防止触发器的重复触发。

如果下一个下游触发器是移开触发器，则触发电路包括支持设置逻辑。设置逻辑确保停用传感器可靠地触发一次移动触发器。逻辑的确切配置取决于与特定触发器关联的规格表定义的属性字段的组合。

图5显示了一个带有支持设置逻辑的移动退出触发器。该逻辑包括一个正常闭合的触点，用于预期的传感器。该电路还包括一个常开触点，表示传感器接通电源。此条件确保触发电路在电源故障时不会意外触发。当运动命令信号打开时，集成的验证传感器信号确认退出传感器已打开。一个稳定的、去反弹的传感器关闭信号确保了现有传感器已经关闭了预定的时间。这可以过滤掉由于移动物体的致动器瞬间从传感器反弹而导致的瞬间传感器失活。电机运行反馈触点(未显示)提供额外的安全性，以确认电源打开，并且运动命令是电使电机能够引起运动。

如果传送带的控制应用程序将一个对象移动到一个循环完成的处理站，则设计需要一个特殊的释放触发器。此释放触发器标识工作站的机器应用程序从工作站释放对象的瞬时准备情况。“准备就绪”一词是指空间站的工具、设备和工艺都是完整的，并且在物理上已经就位，可以让物体不受阻碍地离开空间站。

图6显示了一个立即释放触发电路的示例。本文下一节中的电路示例将展示这种类型的触发器对于使传送带应用程序从站点释放对象是多么重要。

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。Chris Vavra编辑，CFE Media制作编辑，控制工程，cvavra@cfemedia.com．

更多的建议

关键概念

Trigger-first设计策略意味着控制系统设计者必须开发运动检测和辅助触发电路作为所有控制器应用的基础。

制造商可以指定机器控制程序使用循环启动或循环完成反重复电路。

大多数制造商接受控制应用从输送机供应商谁没有遵循一个文件化的，系统的过程来设计触发电路。

考虑一下这个

触发优先设计在哪些特定应用中最有用?它们能提供哪些好处?

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