70PR02可编程逻辑控制处理模块

0　前言

在葛洲坝换流站的站控系统中，采用了ABB公司的70PR02可编程逻辑控制处理模块。该模块用于解决通用的控制任务，也可单独使用或者和其它的控制器、处理器在就地总线上连接耦合。数据的输入与输出是通过P13就地总线通信控制器来完成，编程是用由ABB公司开发的P10功能化语言，该语言简单易学。此模块还具有控制应用的基本功能，用户可以规定它自己的组合功能。
　　
1　程序的存贮过程
　　
在70PR02模块的面板上有个PROGR的插键可插入试验存贮器70SP02，它与编程箱70SK02或70SK03等配合使用，可实现编程、调试用户指令清单，还可以读出指令清单并进行修改。同样也可以对复合功能指令进行修改和调整。
　　
1.1　指令清单
　　
指令清单是用户编写的程序。此程序是用P10语言编写。其中包括基本功能块及复合功能块的调用。存放这些指令清单的存贮器是2块并列的EPROM。存贮范围可以是2 048行或者4 096行。通过跳线插头S41来选择。
　　
程序是以指令“END”结束的。如果由于某种原因，指令“END”超过120 ms未被处理，则此时所有到就地总线的输出被闭锁，并产生内部故障信号SME，并使告警灯ALARM发出指示。
　　
1.2　复合功能清单
　　
复合功能块是用户使用P10语言编成、经常重复用到的功能块。它是由指令清单调用的，只要不超过存贮器的存贮容量，任何数量的复合功能块都可以存放在程序存贮器中。但是在指令清单中只能调用64个复合功能块（包括一个复合功能块的重复调用）。存贮容量为2 048行或4 096行，可以通过跳线插头S42来选择。
　　
复合功能指令可由S42跳线插头位置选择存贮范围（2 048行或4 096行）。
　　
程序存贮的流程见图1。


图1　程序存贮流程图

2　程序处理过程
　　
编程箱70SK03或70SK04将用户编写好的指令通过PROGR输入口到70PR02的模块的存贮单元，在信号交换后，将进行信号处理，处理部分是由TTL-LS集成电路构成的，核心元件是28S42N和18S130N型PROM来实现此项功能，在它的微程序器中存放着处理基本功能的处理指令及服务程序。处理部分与数据存贮器配合处理程序存贮器中的指令清单和复合功能清单的指令。
　　
2.1　程序处理的工作顺序
　　
在模块合上电源后约10 ms，程序就已准备好，并可以启动了。在下列情况下，启动以后需要进行初始化：①合上电源US；②就地总线的地址受到扰动；③当模块带各试验存贮器，其上的按钮“RAM”或“PROM IN ACTION”被按过，即从EPROM切换到试验存贮器。
　　
初始化完成下列工作：
　　
在开始的大约35个周期里（700 ms）所有的功能块都被初始化，在这段时间及随后的10个周期（200 ms）内模块到就地总线的输出被闭锁。

2.2　输入输出数据的处理
　　
在处理周期开始时，先进行数据交换。数据字交换的数量可由跳线插头S21～S32来调节。数据字交换的数量即每一个数据字的地址分别为32个、64个、128个。
　　
在数据交换之后，运行服务程序。处理完服务程序之后，紧接着处理指令清单，直到处理完“程序结束”指令END。
　　
功能块“COED”完成下列功能：
　　
将模块输出的已置定的“A0，A1”记录到内部数据存贮域00单元的3，4位，并运行“看门狗”程序使得处理过程循环运行。在功能块“COED”处理完之后，模块的处理部分将等待着下一次新的处理周期。
　　
3　数据的存贮
　　
3.1　总线数据存贮域
　　
总线数据存贮域占有16位的128个单元；地址是00～7F，每一个处理周期，都要通过就地总线接口读入就地总线数据及将处理后的数据结果送到就地总线上。这些都是通过接口辩认就地总线上的交通管理器70BV01的信息字来实现的。处理部分对数据存贮区域的数据调用及数据存放，是通过带有前缀4，5，8及B的指令一位一位地调用及存放的。4个前缀的功能如下：4为正输入即调用串行数据线DN；5为负输入即调用取反串行数据线DI；8和B为存入。
　　 
此存贮区域的数据可由服务设备指示及模拟。
　　
3.2　内部数据存贮域
　　
内部数据存贮区域占有16位存贮器的128个单元，地址是00～7F，对于用户程序作为中间有效的存贮，它们通过指令表逐位进行调用带有前缀2，3，A的指令。
　　
3.3　过去值存贮区域
　　
过去值存贮区占用12位的存贮器。1 024个单元存放的是一些特殊功能的数据，如与时间有关的或是状态输入模块的数据，用户不能直接取用它们[page]
　　
3.4　复合功能内部数据存贮域
　　
复合功能内部数据存贮域占有256个16位存贮单位，分成64个区域，每个区域4个单元，64个区域对应于最多64次复合功能块的调用，每次调用就分配一个新的4单元的区域。这些存贮单元里的数据是复合功能块中带有前缀2，3，A的指令进行一位一位地调用。前缀的功能是：2作为正调用；3作为负调用；A作为存入存贮单元。
　　
地址的范围是00～03，最高位的地址是F03。
　　
如在复合功能块中，要输入01单元中的第6位（5位）。则用指令：2 501。
　　
4　70PR02处理模块与就地总线的接口
　　
70PR02与就地站的总线是通过串行地址线AD，时钟信号线CK，串行数据线DN和取反串行数据线DI交换信息的。给模块提供的标准电压US是24 V。
　　
4.1　就地总线耦合单元
　　
耦合单元控制本模块的数据存贮器与就地总线的数据交换。此单元包括一个控制系统。此控制系统与就地总线同步工作。与就地总线的数据交换是在每一次处理周期的开始的一段时间内进行。在这段时间里，耦合单元的控制系统辩认就地总线交通管理器70BV01的信息或者接收就地总线的数据并将它存入总线数据存贮区域，或者将上一个处理周期的结果送到就地总线上。
　　
就地总线耦合单元的管理存贮器，记录着指令表中数据的使用次序，它将指令表清单中的数据字的使用情况按照次序顺次地记录着。它的两个管理位就表示了数据字的使用情况。如总线数据存贮区域中的某一数据是“源”即要输出到就地总线上，还是“目的”即要从就地总线上接收数据，既不是“源”又不是“目的”就是不需要进行交换的单元。
　　
在数据交换的时候，此管理位存贮器被访问。根据管理位提供的信息以及就地总线上接收到的数据的状态（控制系统辩认信息后接收到的数据）判断之后，将就地总线数据存入数据存贮器的总线数据存贮区域（见表1）。

当某一数据被编进了指令清单，它在就地总线受到的干扰超过200 ms时，总线数据存贮区域的对应存贮单元就被置为0000，并且发出故障信号SME；如果它被干扰不超过200 ms，存贮单元仍将上次存入的正确数据保留下来使用。
　　
4.2　模拟方式
　　
在70PR02模块的面板上的SIM插键，可插入模拟存贮器70SS01的调试模块的辅助设备。在编程过程中，需要从就地总线上接收信号，或者从数据存贮器中送到就地总线上的信号都可以通过耦合单元的模拟接口SIM来模拟。
　　
模拟存贮器70SS01插在面板上的SIM插键上，此存贮器可以通过一条互相电缆与模拟及指示模块相连，如70SK02、70SK03等，这些指示模块可以完成下列功能：①指示就地总线的信号；②模拟就地总线的输入及输出；③对就地总线信号受到干扰或者丢失进行跟踪；④指示内部存贮器的数据。
　　
内部数据的指示是由服务地址处理的，需要指示某一地址的数据是服务地址提供，而数据信号只能由模拟接口来指示。
　　
5　诊断
　　
模块出现故障后，由硬件输出信号SME、SMS和SMG，并发出告警信号。
　　
5.1　SME告警信号
　　
SME信号告警是指内部受到电子干扰信号，这些信号都是由模块的监视单元产生的。产生这些信号的故障原因以及结果如下：
　　
第一个原因：地址传送受到干扰；试验存贮器70SP02的RAM或PROM按钮动作。
　　
如果是这两种原因引起的告警信号，则在逻辑控制器总清零后，并且闭锁到就地总线的输出。当这些干扰都消失后，用初始化再启动装置。
　　
第二个原因：在指令表中程序结束不能实现，因为指令“END”损失；程序太长；处理部分的顺序被干扰。
　　
如果是这些原因引起的故障告警信号，则在此后的120 ms将闭锁本逻辑控制到就地总线的输出。
　　
第三个原因：就地总线输入的数据受到干扰，或者是丢失时间超过200 ms。
　　
如果是这种故障，在时间超过200 ms之后，与此丢失的数据对应的数据存贮器的存贮单元置成0000。如果就地总线上传送的所有数据重新正确有效的话，则此故障指示信号消失。
　　
第四个原因：内部电源电压过高；数据从当地总线进入到数据存贮4周期超过120 ms还未送到。
　　
在这种情况下只是告警。
　　
5.2　SMS模拟信号
　　
如果就地总线的信号是由模拟存贮器70SS01来模拟的话，则会出现SMS信号，直到模拟状态信号不出现，则此信号就消失。
　　
5.3　SMG装置故障信号
　　
SMG信号是信号SME与SMS信号的组合。
　　
6　结语
　　
以上对70PR02可编程逻辑控制模块作了些分析。此模块的运行方式具有灵活的可调性，如最大处理时间、程序长度等都是可调的。此模块有以下基本功能：①逻辑运算：与门、或门、RS双稳态；②时间元件：延时起动、延时返回；③记数器读数的递减；④信号的比较：3取2，4取2；⑤多功能：顺序功能、预选功能。