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台電核能月刊
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四、設計開發工作台(TriStation Workbench)
  TriStation 1131設計開發工作台是一個讓使用者很容易對Tricon控制系統進行開發、規劃、測試、及程序控制文件管理之工作站,也是對重要程序控制(Tricon控制器)應用增修的整合性工具。它具有程式規劃、人機介面、及自行文件化的能力,而使得Tricon系統很容易就可依使用者需求規劃上線。TriStation使用符合國際標準IEC 61131可程式化控制器內所定義的程式語言,其軟體可在微軟視窗(Windows NT)作業系統下運作,並遵循微軟視窗圖型化使用者介面的準則,因此只要任何使用微軟Windows NT作業系統的個人電腦都可被用做TriStation;也就是一台安裝有微軟視窗作業系統的個人電腦,再載入一些相關軟體就可用作數位儀控系統的開發平台。
  TriStation提供三種編輯器來支援IEC61131內的三種程式語言:功能方塊圖、梯狀圖、及建構型文字;此外,該工作平台也提供因果矩陣程式語言編輯器(CEMPLE)以支援使用因果矩陣控制的數位儀控系統(因果矩陣控制方法主要用於定義警報、緊急停機、及減輕事件的行動),如此擴大了TriStation在程序控制上廣泛的用途。為能支援Tricon控制器,TriStation提供下列:構型編輯器、模擬控制板、控制板、及診斷板等特定編輯器與工具,使用者只要利用這些編輯器與工具就能自動產生:
1.程式、功能方塊、及功能。
2.定義輸出/入模組的架構。
3.宣告輸出/入點的名稱。
4.宣告程式的物件體。
5.連結程式實況的輸出入到對應點的名稱。
6.用模擬控制來測試與監測程式之執行。
7.下載與監測Tricon內執行程式。
8.監測Tricon系統的狀態與故障診斷。
  一台要完成一項安全設備/系統的控制之專用TriStation工作台應具有哪些主要軟體?這些軟體一旦裝載進TriStation,那使用者就可依其需求來規劃並產生一項自動控制的應用專案。在敘及應裝載的軟體之前,我們先談談TriStation工作台的一些術語吧!

程式
:在工作台內應用專案的一些高階可執行之邏輯元件,它是集合一些程式語言元素(如功能方塊、功能、數據資料變數等)來共同運作,並藉以允許可程式控制系統能完成設備或程序之控制;每一程式由使用者依需要給予唯一(不可有兩個同名的程式)的名稱,在TriStation應用專案內支援多個程式。

功能方塊
:一個可產出一個(或以上)結果之邏輯元件,它由使用者依需要給予與唯一的名稱。通常功能方塊被用在程式內,功能方塊型態的物件體在程式內都須先宣告並賦予可辨識的物件體名稱,才能被程式所辨別。所有關於功能方塊之物件體資料都應在功能方塊評估下保留以供下次(或下個案例)使用。

功能
:一個可真正產出一個結果之邏輯元件且被賦予唯一可辨識的功能名稱。它與功能方塊的差別是在特定案例中關於功能的資料不會在評估下保留以供下次(或下個案例)使用,功能不必是被物件體化。

資料型態
資料型態定義程式、功能、及功能方塊內所宣告變數的特性。一般資料型態有布林、長整數、或實數等。

共享程式庫
共享程式庫是一些預先定義好了的功能方塊功能,以供作程式與其他功能方塊功能開發用。TriStation提供三種共享程式庫給每一應用專案使用。此三種共享程式庫分別為:IEC 61131-3標準程式庫(為IEC所定義的功能與功能方塊之標準組合)、Triconex程式庫(用於Triconex可程式控制器的功能與功能方塊之組合)、及Tricon程式庫(用於Tricon控制器的一些功能與功能方塊之組合)。使用者也可自行開發共享程式庫並將其匯入給其他TriStation應用專案使用。

構型體
構型體係定義那些下載到控制器的物件體化之程式元件(每個物件體將是可存取)。
4.1、設計程式的語言(Programming Languages)
  數位控制的主要規劃在於設計程式,用於Tricon三重控制系統的程式語言有:功能方塊圖、建構型文字、梯狀圖、因果矩陣程式語言編輯器(CEMPLE)、及構型編輯器。功能方塊圖是一種相當於線路圖的圖式語言(如圖4-1中最內層的那一張),功能方塊圖的元件係以相互接線的方塊來顯示以呈線路型。該接線用以表示元件間的二進位或其他型態數據資料之轉移/傳送。建構型文字(如圖4-1中層的那張)是一種高階、文字化的程式設計語言,它有點類似PASCAL的電腦程式語言;建構型文字可讓使用者規劃產生布林(邏輯代數)、算術的表示、及條件式的程式結構(如IF…THEN…ELSE),功能與功能方塊也能在建構型文字中被引用。梯狀圖(如圖4-1中最外層的那張)是一種使用一些標準符號來表達電驛邏輯的圖式語言,其基本元件有線圈與接點,它是藉由這些基本元件的連結來完成邏輯的運作,它也與電線連結的功能方塊在資料數據的連結上稍有不同。
 
圖4-1、程式語言類別範例
 
圖4-2、TriStation因果矩陣法之案例
 
  因果矩陣程式語言編輯器(參考圖4-2)是一種高階、圖式的程式設計語言,它提供一個兩度空間的矩陣可讓使用者很容易地將程序的問題與改正行動(一個或一個以上)做起關聯,一般程序上的問題我們稱作『因』(如圖4-2的左邊),而對應的改正行動叫做『果』(如圖4-2向上突出部分),將『因』、『果』的關連串接起來形成行列式矩陣(如圖4-2中央棋盤式之格狀),其中『因』是列、『果』是行,這種方式叫做「因果矩陣法」。因果矩陣程式語言編輯器是世界上第一個將「因果矩陣法」完成加以自動化並普遍使用於程序控制的業界上,也因而讓程序控制的工程人員對此技術都有相當廣泛地了解。現在電腦化「因果矩陣法」所開發的控制圖也能(或由特定程式)自動轉換成符合IEC 1131-3的功能方塊圖,以避免手繪的控制圖,由人員手動轉換成符合IEC 1131-3功能方塊圖所衍生出的錯誤。
  Tricon構型編輯器是用來定義要下載到Tricon控制器內的物件體程式及每一物件體能存取的資料點。除此外,該構型編輯器也可讓使用者建構應用專案所需的盤櫃及輸出/入模組等。該編輯器將顯示與操作視窗特性化成分割式視窗,左邊為階層式的構型樹,右邊則顯示當時左邊選項項目的資訊。為達成建構三重式控制系統的功能,該構型編輯器分成四個主要的編輯功能來定義系統的架構,這四個主要的編輯功能分別是「硬體建構功能」、「資料點名稱的定義」、「程式物件體的宣告」、及「程式物件體變數的連接」。
  「硬體建構功能」是使用者透過圖形介面來建構應用專案所使用的盤櫃與輸出/入模組,TriStation就會自動配置模組所需之記憶體給相關模組。「資料點名稱的定義」允許使用者手動或自動宣告輸出/入點及駐入記憶體點之名稱與其他屬性。「程式物件體的宣告」能讓使用者將每個要下載到控制器內的程式加以物件體化,並給予物件體化的程式一個唯一的識別碼,每個程式可能被物件體化一次以上。「程式物件體變數的連接」是允許使用者連結程式物件體的輸入變數與輸出變數到輸出/入點或電腦記憶體點。
4.2、Tricon控制器的工具(Tools for Tricon Controller)
  對一般數位控制系統而言,控制系統建構、控制與診斷、及控制系統模擬等功能一貫性作業的軟體或工具都是必要的,Tricon三重式控制系統也是如此;在使用「硬體建構功能」來建立系統架構後,接著須使用一些特定工具來分析、模擬、或診斷所建構之控制系統,確認無誤後再下載到Tricon控制器,以證實該控制可達成預期的功能。大體上來說,Tricon控制器的協助工具可分成三大類:模擬控制盤(參考圖4-3)、Tricon控制盤、及診斷控制盤。
  模擬控制盤-如圖4-3所示,它可讓使用者連結到一個軟體模擬器,並匯入應用專案到軟體模擬器來進行測試與除錯,模擬控制盤也採用分割視窗方式來顯示,左上邊(圖4-3的左上方)列出所有物件體程式的變數,右上邊(圖4-3的右上方)則是測試與監測區域,下邊(圖4-3的下方)為物件體程式觀察區;當要進行測試時,使用者只要將欲測試的變數拉至右上邊測試與監測區並改變所想要變數的參數值,然後選擇執行就可在物件體程式觀察區看到應用專案執行過程中所標註的變數值了。為了使應用專案的模擬能分段或暫停,以讓使用者能深入觀察與研究,模擬控制盤可選擇「執行」、「單步」、或「暫停」。
  Tricon控制盤-控制盤的功能特性與模擬控制盤相同,唯一的差別是此控制盤連結到真正Tricon控制器來進行實際的即時執行控制,而不是連結到一個軟體模擬器。
  診斷控制盤-診斷控制盤可讓使用者監測Tricon控制系統內模組與盤櫃的狀態並診斷其是否故障。該控制盤也提供了一些系統資訊,這些資訊包括應用專案名稱、版本、記憶體大小、掃描時間、及現行執行情況。
 
圖4-3、模擬控制台範例
 
4.3、主要特性(Key Features)
  系統安全、軟體構型管理等都是分散式數位儀控製造廠家所共同要面對的問題,因此這類系統廠家在設計時都會考慮系統安全、與文件管理、報告等構型管理的自動化。TriStation為符合前述的功能需求,特別加入一些特性功能,如報表與文件化功能、密碼管控之安全功能、應用專案的沿革、及線上協助功能等。
  報表與文件化-TriStation提供多種排序資料與應用專案元件文件化的方法,在應用專案開發期間及開發後可依使用者需要列印出使用者開發的功能方塊與程式,以作為與使用者所選擇的控制樣板圖來做比較,以瞭解其差異/變動之情形。再者,有許多種標準報表型式可用以自動產生應用專案所需的構型管理資料並加以文件化,當然使用者也可用Crystal Report™或dBASE相容報表產生器來製作產生合適報表。
  密碼管控-使用者密碼管控提供一個定義使用者及其權力安全功能系統,該受管控的權力事項有:編輯、程式庫變更、系統狀態的改變、及其他運作模式。
  應用專案的沿革-應用專案的沿革提供一個已文件化的應用專案沿革及程式版次變更之稽核追蹤功能,以滿足軟體構型管理的要求。它詳細的記錄可保持應用專案的可追蹤性,追蹤使用者所採取的行動與意見(對關鍵事件自動附以時間戳記,但使用者意見則依需求手動輸入紀錄)。
  線上協助-線上協助與一般電腦應用軟體的線上協助功能一樣,它提供設計與使用者一個應用專案開發與管理期間的詳細資訊。線上協助功能相當廣泛,就連使用各種編輯、程式庫、及控制盤都有;而線上協助功能的包括:Tricon平台資訊、IEC 61131-3的參考語言、如何做(how-to)之章節(用來描述共通作業)、一個問題與答案(Q&A)章節、及一個錯誤訊息的列表(含可能原因及其解決方法)。
五、通訊能力(Communication Capabilities)
  從通訊協定的定義--於兩個或以上裝置之間,一組資料交換的規則,我們知道主機對主機的通訊協定裡,網路上任何一台電腦主機都能夠開始執行資料傳送運作,但在主/副台通訊協定中,就只有主台才能起始資料交換的運作;Triconex已開發出一種主機對主機的通訊協定與三種主/副台通訊協定(時間同步、TriStation、及Tricon系統存取應用-TSAA)來支援不同的應用案例。
  在大多數電廠的分散式數位儀控、與工業界大部分程序控制的應用專案中,通常會有兩個主要儀控系統來監測與管控整個程序,一個是分散式控制系統,另一個負責安全設備系統或需高可靠度要求的控制系統(如DRS、Tricon控制系統等);這兩個系統總是分開/隔離的,但卻又要共享一些資訊及共同操作介面。分散式數位控制系統往往與程控操作人員的介面通訊能力較強,可讓程控操作人員隨時掌握程序控制的狀態,然而從工業界的經驗,分散式數位控制系統卻無法適用安全設備系統或需高可靠度設備系統的程序控制上,因此支援多種通訊協定的微處理機控制器,如Tricon控制器,就在不同的應用專案中扮演安全系統之程序控制的角色,為符合該項要求,Tricon系統設計有各種通訊協定的不同模組,因此它可與下列的程序控制系統的網路相連或搭配:
1.任何Modbus主台,包括ABB、Bailey、Fisher-Rosemount、及Yokogawa的數位控制系統。
2. Modbus副台裝置系統。
3. Foxboro智慧型自動控制系列(節點匯流排)。
4. Honeywell通用控制網路、資料高通速與區域控制網路。
5.乙太網路的外部電腦機台。
6.其它主機對主機的Tricon控制系統(TUV認證的網路架構)。
7. TriStation工作站。
8. OPC伺服器。
5.1、與Modbus的通訊能力
  大部份數位儀控供應商所提供的操作工作站軟體都會支援Modbus RTU及ASCII通訊協定,但也有一些廠家則需透過網路橋接裝置來達成該項支援功能,強化型智慧通訊模組以一個串列連結方式來支援工業界標準的Modbus通訊協定。強化型智慧通訊模組本身可運作為Modbus主台、副台、或兩者皆有,當它運作為Modbus主台時,就可控制副台的裝置,如警報器、可程式邏輯控制器的旁通開關等;若它運作為Modbus副台,則網路上的電腦就是主台,這種情況Tricon系統就變成被控制的設備,這類的主台通常是分散式數位控制系統、操作工作站等。不論如何,Tricon控制系統要與Modbus的儀控設備相連,那Tricon系統中必須具有此強化型智慧通訊模組。
  強化型智慧通訊模組也可被選用為RS-232點對點(一個主台,另一個副台)之介面裝置、或RS-485(一個主台與高達32個副台)之介面裝置,若它被選用為RS-485之介面裝置,則網路骨幹可為一對或兩對雙絞纜線,最長距離可達1200公尺(4000英呎)。強化型智慧通訊模組適合用於很多應用專案上,不過當它用在需要快速回應時間或大量資料處理能力的系統時,Triconex還是提出替代通訊方式來因應,這也是Tricon控制系統較弱的地方。
表5.1、NCM、ACM、EICM支援的通訊協定
Triconex通訊協定
NCM
ACM
EICM
Triconex通訊協定
NCM
ACM
EICM
主機對主機
ˇ
Tricon系統存取應用(TSAA)
ˇ
ˇ
時間同步
ˇ
TriStation
ˇ
ˇ
ˇ
TCP/IP;TCP/UDP
ˇ
ˇ
Modbus RTU & ASCII
ˇ
事件序列(SOE
ˇ
ˇ
TriStation Programming system
ˇ
ˇ
ˇ
DDE伺服器
ˇ
ˇ
OPC伺服器
ˇ
 
5.2、與乙太網路的通訊能力
  Tricon控制系統支援IEEE 802.3乙太網路通訊協定,其通訊埠在網路通訊模組與進步型通訊模組的NET2位置,這兩個模組也支援Triconex的應用案例、使用者自撰的應用專案、並會藉TCP/IP、UDP/IP通訊協定開啟外部網路的系統。此外,網路通訊模組也在NET1埠支援主機對主機與時間同步的通訊協定,更支援一個完整雙重OPC功能的能力,表5.1所列為網路通訊模組支援的通訊協定或應用。
  為使安全最大化,Tricon控制系統提出模組、傳輸介質、及工作站等硬體裝置雙重化;使用者可藉安裝兩個網路通訊模組(或進步型通訊模組)於同一個邏輯溝槽且用兩組纜線連接網路節點來達成模組/傳輸介質雙重化,這樣一旦纜線斷裂、纜線接觸不良(時好時壞)、通訊埠故障、或網路通訊模組(或進步型通訊模組)故障,整體網路仍可持續運作而不會中斷。至於電腦主機(操作工作站)的雙重性就很容易做到,使用者只要將另一台備用電腦主機連上網路就可以了,當原先電腦主機故障,就再啟動備用電腦主機就好了。目前Triconex的一些應用案例(程式)都是使用IBM相容的個人電腦當做系統電腦主機,因此所有應用程式裝載入主要與備用的電腦主機就可。
5.3、通訊協定
  主機對主機的通訊協定允許Tricon在專有網路中交換小量的安全與程序控制資訊,這些資訊的交換藉用主機對主機通訊協定中的SEND與RECV功能來達成。時間同步的通訊協定是一種主/從式的通訊協定,用來維持系統以網路通訊模組相互溝通之主機的時間一致,因為一個控制系統會有多台電腦主機,其時間的標定是很重要的。TriStation的通訊協定也是一種主/從式的通訊協定,它以TriStation個人電腦為主台在一個802.3(乙太網路)網路上與副台(Tricon)溝通;雖然TriStation的通訊協定可支援到十台副台,但主台仍是在同一時間內只能與一個副台通訊。
  Tricon系統存取應用的通訊協定也是一種主/從式的通訊協定,其主台是外部電腦主機透過開放網路與副台(一台或以上的Tricon),此通訊協定將指定介面、指令、及資料結構以用來開發一些應用程式傳送資料到副台或從副台接收資料。開放網路的通訊協定通常是很容易取得,但大都屬於低層級通訊協定,使用者可使用Tricon系統存取應用通訊協定來開發自己的應用程式再依效能與可靠度的需求決定配合哪一個開放式網路(傳輸層、資料連結層、及實體層)來溝通;一般常用開放網路的通訊協定有TCP/IP與802.3、UDP/IP與802.3、或802.2與802.3等等。
  如果使用Tricon系統存取應用通訊協定配合一些低層級通訊協定,使用者可開發出下列兩項應用型態:
1.控制(讀/寫)應用-如需要取得Tricon狀態資料的操作員介面,及寫入資料到Tricon的能力。
2.監測(僅能讀取)應用-如自Tricon取得資料的循序事件記錄器、事件記錄、或狀態顯示等。
5.4、與Foxboro智慧型自動控制的通訊能力
  Triconex提出進步型通訊模組作為與Foxboro智慧型自動控制系列節點匯流排緊密整合的介面,該進步型通訊模組以其網路頻寬的速率將程序控制數據資料傳送到節點匯流排;在節點匯流排內的任一智慧型自動控制系列的電腦主機都可使用,並由該電腦主機(可能為閘道主機或通訊主機)以其顯示格式將所有Tricon定名的資料與診斷資訊傳送到Foxboro操作工作站。
  進步型通訊模組執行下列可用的功能給Foxboro智慧型自動控制系統:
1.處理關鍵的輸出/入電腦點數據資料並將其結果傳出。
2.處理Tricon警報並將其傳遞到使用者指定的智慧型自動控制之主機(如操控台、印表機等)。
3.傳遞Tricon警報點當成智慧型自動控制系列的系統訊息(message)。
4.在智慧型自動控制要求下,讀/寫定名的數據資料。
5.從智慧型自動控制系列的環境下,讓時間同步。
6.讀取Tricon的診斷資訊以供智慧型自動控制系列工作站來顯示。
7.提供一個『寫入』的保護以鎖住任何從智慧型自動控制系列來做Tricon安全系統的變更。
8.提供待機備用能力以避免與智慧型自動控制系列通訊的中斷。
  進步型通訊模組也透過模組中另一個分開的BNC埠(即NET2)來支援Triconex通訊協定的電腦主機,也就是外部的個人電腦主機只要連接到該埠,再配合軟體就可執行相關的應用,這些通訊協定如:
1.為TriStation程式系統所定的TriStation通訊協定。
2.為Triconex應用專案所定的Tricon系統存取應用通訊協定。
3.於外部電腦主機,可由使用者自撰應用程式之TSAA、TCP/UDP-IP通訊協定。
5.5、與Honeywell TDC3000的通訊能力
  Triconex提出安全管理模組與高通速介面模組作為與Honeywell TDC 3000數位控制系統不同網路之界面,安全管理模組只用於通用控制網路的通訊用;通用控制網路是屬於TDC 3000三個主要網路之一,它出現在Honeywell系統中作為一個安全節點。安全管理模組將程序控制資訊以網路頻寬的資料率提供給TDC 3000系統使用,並傳送所有Tricon定名的數據資料與診斷資訊到TDC 3000操作工作站(顯示格式相同於Honeywell)。
  安全管理模組執行下列可用的功能給Honeywell TDC 3000:
1.處理關鍵的輸出/入電腦點數據資料並將其結果傳出。
2.處理Tricon警報並將其傳遞到使用者指定的主機(如操控台、印表機等)。
3.在TDC 3000數位控制系統要求下,讀/寫定名的數據資料。
4.讀取Tricon的診斷資訊以供TDC 3000數位控制系統顯示。
5.提供一個『寫入』的保護以鎖住任何從TDC 3000數位控制系統來做Tricon安全系統的變更。
6.從TDC 3000數位控制系統啟始一個時間同步。
7.允許廠內有很多的Tricon安全系統間做主機對主機的溝通。
8.提供事件發生順序以協助判定跳脫的原因並提升正常運行的時間。
9.提供待機備用能力以避免與TDC 3000數位控制系統通訊的中斷。
  高通速介面模組係藉用高速閘道與區域控制網路作為與Honeywell TDC 3000數位控制系統之界面,高通速介面模組也藉資料高通速與Honeywell TDC 2000數位控制系統(舊型)做界面。因此只要使用高通速介面模組、區域控制網路的高階裝置、或資料高通速(如電腦與操作工作站)就可與一般Honeywell數位控制系統做溝通。當然高通速介面模組也同安全管理模組一樣,它也提出待機備用能力以避免與Honeywell數位控制系統通訊的中斷。
六、因果矩陣程式語言編輯器(CEMPLE)
  「因果矩陣程式語言編輯器」是Triconex用來自動完成近幾十年程序控制所常用的傳統因果矩陣方法,以往程序控制常用的因果矩陣方法都是由使用者手動繪製(如圖紙或空白表格程式並手動轉換,由於程序控制系統複雜致因、果的變數增多、經驗的差異、及深入程度的不同,使得手動轉換耗時、耗力,也容易產生錯誤;如今電腦運算(含邏輯)快速、功能強、應用軟體多,這種自動轉換就漸漸電腦化(由電腦軟體取代了)。Triconex也開發出「因果矩陣程式語言編輯器」來簡化處理程序控制之安全系統的設計、開發、測試、及文件化等作業。
6.1、因果矩陣(CEM-Cause & Effect Matrix)技術概述
  「因果矩陣」是一種常用於程序控制工業的技術方法,它的運作法則是現場偵測裝置(如感測器)感測到異常狀態事件(我們稱做事件)後,其安全控制器就會採取一些行動來限制/減輕/緩和該事件可能造成的不利後果。這種感測異常狀態的事件就是「因」,控制器所採取的行動就是「果」,有時一個「因」可能造成好幾個「果」,也可能幾個「因」造成一個「果」,也可能幾個「因」造成好幾個「果」,這種對應關係有點複雜,若安全設備系統愈大,這種對應關係也就愈複雜。然而將這些「因」與「果」拿來建立相互的關連性,那這個關聯性會以一個二維空間的方式來呈現,若以數學表示來看,就是矩陣,也就是「因果矩陣」的技術方法。舉個例子來說吧:當反應器水位低於第三階時,反應器將會跳脫並送信號到爐心隔離冷卻系統;那水位信號就是「因」而反應器跳脫信號與送到爐心隔離冷卻系統的信號就是「果」,以「因」為列、「果」為行,就是矩陣行列式。
  在早期的程序控制工業界,「因果矩陣」法大都用於安全系統來定義警報、緊急停機程序、及減輕事件後果的行動等,也由於電腦科技尚未發展,因此這些因果分析都是以展開頁的方式手動於左邊列出各種的「因」,再把各種所需的「果」列在展開頁的上方,而後針對每個「因」去連結所需的「果」形成其關連性,建立一個很大的矩陣(視控制系統大小、複雜程度而定)資料表,然後再手動分析矩陣資料表並轉換這種關連性成控制邏輯圖。這樣的作法既是耗時,也很耗專業人力,如果經驗不足、作業不小心,就可能於轉換過程發生錯誤。有鑒於此,幾個工程師就開發了一套電腦軟體來將「因果矩陣」法自動轉換成功能方塊,並申請美國專利(編號6898468),這樣程序控制開發者就很容易在電腦上規劃「因果矩陣」並自動轉成功能方塊來使用。
6.2、因果矩陣程式語言編輯器(CEM Programming Editor)
  Triconex有一個「因果矩陣程式語言編輯器」來將因果矩陣法電腦化並自動完成將其轉化TriStation程式可運作的輸入檔,該工具稱為因果矩陣程式語言編輯器。它具有下列特性:
1.能容納到99個「因」、99個「果」、及1000個交叉點。
2.可自動將「因果矩陣」轉化成功能方塊圖之電腦語言。
3.可查看活態的因、交叉點、及果的監測狀態。
4.可多層次對「因果矩陣」編輯來行使重做或/及取消。
  「因果矩陣程式語言編輯器」的主要組件有:矩陣、功能方塊圖網路、及變數細表三大部份。矩陣是整個編輯器最為起端的主要組件,其辨識出關於「因」、「果」、與交叉點的零件,並包括這些因、果、交叉點相關的功能與功能方塊。功能方塊圖網路是用來顯示因、果、交叉點(從因果矩陣所選取的)的功能方塊圖,它也被用來指定屬性並轉化變數的值;功能方塊圖網路利用內部布林代數變數來儲存與搬移其結果,也就是針對每一個因、果、及交叉點都會自動產生一個內部變數,並在這些單元中來儲存與搬移其邏輯結果。變數細表則是在選定因、果、與交叉點後所產生功能方塊圖網路的輸出與輸入,以供檢查、修改、與診斷;另外,從變數細表中也可指定變數型態與資料型態。圖6-1顯示一個因果矩陣式的控制系統,該實體控制在TriStaion工作台上顯示其邏輯控制結果(以紅色表示)。
 
圖6-1、因果矩陣程式語言編輯器之案例監測
 
  於「因果矩陣程式語言編輯器」中產生的因果矩陣將視想要控制的安全設備架構而定,在基本的因果矩陣內,一個「因」藉交叉點而輸入到對應多個「果」,因此「果」的邏輯就受到「因」的邏輯(「真」或「假」)決定;如果多個「因」藉交叉點而輸入到對應一個「果」,那「果」的邏輯就看該矩陣運作的結果。交叉點的邏輯運算子通常只有「及閘」或「或閘」兩種,而「及閘」大部份用在失能跳脫,「或閘」用在賦能跳脫。對於比較複雜的程序控制,「因果矩陣程式語言編輯器」提供可附加在因、果、與交叉點內的功能與功能方塊,這項特質可用在很多複雜的程序控制中,如:評估輸入狀況才能決定「因」的邏輯、基於一個「果」的狀態才能計算多個(或一個)程序變數值、及時間延遲等案例,至於自行定義的功能與功能方塊須先產生並賦予可用後才能在矩陣中加以引用。
  「因果矩陣」也能在離線狀態用模擬控制盤加以測試與除錯,待沒問題後下載到控制器,此時亦可用控制盤來監測即時的變數值;於物件體的矩陣觀察中,活態的因、果、與交叉點也能以顏色的選用來觀察;其次,不管在模擬或即時執行下,都可使用設定功能來變更變數與變數值。「因果矩陣程式語言編輯器」有一些工具可用來支援應用專案的開發,如:
Ÿ 「因果矩陣」可用不同圖形介面來開發或編輯修改,其指令可從主選單、工具列、及彈出選單中選用。
Ÿ 變數也能藉變更變數細表方式來做一個變數的增加或更名。
Ÿ 下拉式選單可提供變數名稱、功能名稱、與功能方塊名稱供選用。
七、結論
  Tricon控制系統除採用三重式架構以提升高可靠度與高可用度外,最特別的是它的通訊能力,讓它能夠與其他控制系統相容,進一步整合成一個全廠完整性與友善的控制系統。尤其一個具安全等級的數位控制系統,要與非安全等級(如Foxboro數位控制系統)搭配,符合IEEE的通訊隔離是必要的,因此藉用廣播通訊以滿足該項要求是最常被使用的方式,Tricon控制系統已經取得美國核管會的認可而成為少數安全等級的數位控制系統之ㄧ,它也是使用廣播方式(大部份)將控制系統內的數據資料傳給其他數位控制系統。
  或許也有人會說:「專利的通訊協定將是無法突破,使用者恐怕無法掌握維護而落入廠家的緊箍咒。」;這句話說的也對,但也說錯,因為數位儀控的通訊協定都是專利的,除非要自行發展週邊設備或任何更改系統架構,否則通訊協定可視為一個黑盒子處理,至於黑盒子並不是什麼都可不要知道(這是大部份維護人員易犯的錯誤)?至少它的形狀、大小、輸出/入量、吃入(輸入)啥?吐出(輸出)啥?如何測試?等等一定要了解,這樣維護數位儀控的技術才能深化。Tricon控制系統在這些通訊協定也跟其他數位控制系統一樣,不會給黑盒子內的專利與程式碼,但對外觀、輸出/入等資訊是提供的,也就是最起碼的診斷是能做到的。
  近來數位控制系統漸漸以微處理器為主且內含通訊晶片的數種卡片式模組,規劃、設計、與診斷等主機則漸漸以個人電腦外掛程式並透過網路來運作,這樣一來可降低控制系統硬體設備的價格,二來可提升人機介面的親和力與相容性。Foxboro數位控制系統如此,Tricon控制系統也是這樣,因此初學者對於各廠家之數位控制系統架構也只要了解一種就夠了,這可大大地減少儀控維護人員學習的壓力,並讓儀控維護人員面對整合通訊網路、電腦、與控制於一身的數位控制系統,可致力於專業的深化。
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