什麽是逐次運行控制系統？
Run-to-run控制系統字面上知道生產過程是分批進行的，英文是Batch Control System。中文也是據此翻譯的。主要應用行業為制藥行業、食品飲料、精細化工、塗料行業。相信大家都有過購買飲料或者藥品的經歷，所以這些商品除了會顯示生產日期和有效期，還會顯示批號，或者批號，也就是說生產的批次。如果有質量問題，也方便產品追溯和原料追溯。批號通常用英文表示為lotNo。或者洛特諾..
就拿大家時不時想喝的可樂來說吧，比如原味可樂，零熱量可樂，蘋果味可樂，還有我最近剛嘗過的咖啡可樂。可以說是多元的。那麽對於每壹種可樂，成分都是不壹樣的。咖啡味可樂需要添加壹定比例的咖啡，其他可樂不需要。但原料如水、二氧化碳、糖等多種口味，但不同種類的可樂，原料所占的比例是不同的。那麽這就是公式。不同類型的產品使用不同的配方。同壹產品的配方每次生產都是壹個批次，會有壹個批號。
那麽為實現這種批量生產而部署的控制系統就是批次間控制系統。
隨著社會的進步，人們對新產品的需求變化非常快，尤其是現在大家都在追求個性，都想擁有自己獨特的定制產品。因此，批量生產逐漸從以前種類少的大批量轉變為種類多的小批量。
在批量生產中，面對復雜的工藝、種類繁多的原料、種類繁多的產品，會出現大量的配方，需要不斷的創建、更新和維護。同時對原材料追溯、產品追溯、批生產報告等也有要求。如果仍然采用傳統的PLC控制，顯然無法滿足這種不斷變化的需求。這時候就需要壹套跑來跑去的控制系統。
02連續運行控制系統標準
早在1995的逐程控制中，美國國家標準協會就發布了批量標準:ANSI/ISA-88。也就是人們常說的S88標準。
標準中定義了幾個標準模型，如下所示:
物理模型
物理模型中定義了幾個層次，如上圖所示，具體描述如下:
企業企業層-商業企業。
站點工廠級-壹個企業可能有壹個或多個工廠。
區域級別-工廠可能有多個生產區域。
這三個級別不被逐次運行控制所考慮，而是為了物理模型的完整性而列出的。逐批運行控制系統涉及到整個地區的層級結構。
單元車間級-生產區域可能有多個車間。
單元單元——車間內可能有壹個或多個生產單元，比如壹個生產鋼瓶可以作為壹個單元，車間內多個單元可能存在上下遊關系或平行關系。
設備模塊，簡稱EM模塊。壹個單元生產罐可以包含壹個或多個EM模塊，甚至EM模塊也可以包含EM模塊。EM模塊也稱為流程模塊，相當於執行壹個流程動作。
控制模塊控制模塊——簡稱CM模塊，控制模塊，是最基本的控制單元，比如壹個閥門、壹個泵、壹個儀器、壹個稱重單元都可以稱為控制模塊。同時，壹個CM還可以包含其他CM控制模塊。
再次解釋EM設備模塊。比如壹個單位的生產罐，有多個工序動作，加水、加糖、香精、攪拌、QA質檢。放電是所有過程動作，因此每種類型的過程動作可以用作EM設備模塊。如果加入壹定重量的水，可以作為設備EM模塊，要控制的控制設備包括生產缸進水閥CM、出水泵CM、稱重CM和其他CM等。
這樣就不僅僅是某壹臺設備，而是根據工藝的要求，在壹定的步驟打開相應的閥門和泵以及重量是否達到目標，誤差值以及誤差是否在允許的範圍內，都需要在添加後進行計算。這是壹個設備模塊EM。
程序控制？程序控制模型
過程控制程序控制模塊是面向設備控制模塊的控制模塊，即面向過程動作模塊的控制模式。該模型如下:
程序模塊模型包含四個部分:
壹般程序-制造焦炭是壹般程序。
單元程序單元程序-單元程序是完成整個產品的某些部分的程序。
操作操作-在壹個單元程序中可能有壹個或多個操作。
階段階段-每個操作中可能需要壹個或多個過程動作。
公式類型
公式主要分為四類:
通用配方，企業級配方，沒有具體設備信息，只標識是哪個產品。
站點配方工廠配方，特定工廠的產品配方。
主配方是將識別實際被調用的設備的配方。
控制配方控制配置。從主配方復制並實際運行的配方是控制配置。
主食譜
在實際工廠應用中，主配方是編輯和修改最多的，每個主配方包含以下幾個方面:
食譜程序？主配方信息-每個產品都包含壹個主配方。
配方單元程序單元配方-每個主配方可以包含多個單元配方。
食譜？操作方法-每個單元可以包含壹個或多個操作方法。
配方階段單元階段-每個操作配方可能包含多個階段。
下圖畢竟應該算是S88的精華，從左邊的工藝模塊到菜譜模型，最後通過物理模型實現。
物理模型與PLC系統通信，完成最終的設備模型控制。因此，PLC和逐次運行控制模型中最基本的控制單元是相應物理模型中的相位和設備模塊。
03連續運行控制標準
與MES標準中物理模型相比
MES是制造執行系統的縮寫。與本文主題相比，MES有點歪，但也是有聯系的，所以放在壹起加深鞏固S88模型的知識。MES系統執行的ANSI/ISA 95標準。他還在其中定義了許多模型。這裏，為了解釋，僅示出了與S88逐次運行控制相關的物理模型。
從上圖可以看出，逐次運行控制的S88標準只定義了壹個逐次運行控制模型，而S95標準定義了除逐次運行控制以外的所有控制類型，還有其他連續控制和離散控制。
這裏的第二層可以理解為SCADA監控層，第壹層是PLC控制系統層，第0層是具體的現場設備層。
ISA95標準主要定義了第三層&中的生產操作；控制模型如果與本文主題無關就不做過多描述。貼壹張照片。有興趣可以自己看看，研究壹下。
同時，第四ERP層和第三MES層之間的接口在最新章節中定義。
S88中的物理模型圖和對應關系如下。
S88中的企業層、站點工廠層和區域層對應於S95標準中的第四層模型。
S88中的區域層、車間層、單位層對應S95中的流程執行與運營層的第三層；
S88中的設備模塊和控制模塊仍然在S95標準中的第2層和1層。
04 S88實際應用介紹
通過S88標準中定義的模型可以看出，Phase作為壹個基礎模型，是程序控制流、公式類型、物理設備模型中最重要、最基礎的模塊，其中有幾個是通過Phase串聯起來的。
讓我們以生產火鍋底料為例，使用Rockwell羅克韋爾(Rockwell)的FactoryTalk Batch軟件，這是壹家領先的逐次運行控制解決方案提供商。
批處理設備編輯器設備編輯器
首先FT批處理中有壹個設備編輯器，可以編輯S88中物理模型對應的面積Area和Cell workshop。同時，工作坊可以以班級為單位。比如創建壹個火鍋底料的車間類，然後創建壹個火鍋料區域1。
點擊下壹級的箭頭進入單位Unit的編輯，這裏創建了壹個郭鍋的單位類，然後右邊的實例咬了壹口guo1，guo2。如果有多個鍋，可以多造幾個，非常方便。
下壹級單元是EM設備控制模塊，它是對應於公式模型和程序流程模型的階段。階段也可以創建為壹個類，然後相應的階段可以直接在不同的單元中實例化。
如上所示，生產火鍋底料可能涉及的電磁模塊如下
腳板攪拌階段
橄欖油添加橄欖油相
牛油果加黃油相
水水相
加熱保溫階段
手動添加風味階段
QA質量檢查階段
出料卸料階段
清溪終於清凈相了。
打開任意壹個EM模塊，比如加水1，可以看到每個EM模塊都會包含該階段的所有參數和報表屬性。
比如SP_WEIGHT是設定的添加重量，ACT_WEIGHT是添加後實際添加的重量，DIFF_PERCENT是添加的誤差百分比等參數。同時，這些參數會在程序中自動創建。所有工程師需要做的就是操作壹個同步按鈕。
？
程序和批處理設備編輯器的同步操作如下，然後可以選擇更新程序或者更新設備編輯器。
批處理軟件與PLC之間的通信不僅是直接與AB系列PLC的CIP通信，也可以是與其他PLC的OPC通信。
同時，配方編輯器的界面可以通過設備編輯器快速進行，這是下壹節介紹的內容。
批處理配方編輯器配方編輯器
Factory Talk批處理配方的批處理配方編輯器可用於制作配方。此處的配方結構與S88中的相同。這裏定義了主配方，然後主配方包含壹個或多個單元配方，單元配方包含操作配方操作程序配方。最後，操作方案將包含多個階段塊。和之前在設備編輯器裏定義的類是壹樣的，比如水-加水相，牛油-加黃油相等等。
在配方編輯器中，不僅可以順序執行，還可以並行和條件選擇執行。
主配方的標題標題信息用於定義產品名稱和描述，以及其他描述性信息。
FactoryTalk批處理視圖
FT Batch View軟件可以監控批量生產的創建，控制和監控批量生產狀態。
妳可以通過右邊的+號創建批量生產，然後選擇具體的配方，點擊確定。
如下圖，利用卞太拉的配方創建了卞太拉_ 20200829的批量生產，選擇了郭1的1號鍋進行生產。批量大小為100%。
可以選擇特定批次進行批次控制和監控。可以根據SFC或表進行監控。
批量操作界面和其他控制界面。
您還可以支持手動控制階段和查看狀態信息。
通過這個軟件，不僅可以讀取這些信息，還可以讀取日誌信息、未確認提示信息、簽名信息、報警信息等等。
上述FactoryTalk Batch View軟件中的這些功能可以嵌入到SCADA上位機中，通過ActiveX控件進行顯示和控制。例如，羅克韋爾的SCADA軟件中顯示的界面如下:
FT批處理的其他服務
批處理服務管理器批處理服務管理器控制批處理服務器、數據采集服務器和電子過程網絡服務器的啟動、停止或暫停。
FT批料編輯器軟件提供了原料和儲罐的管理，方便了後期原料的追溯。
FT Batch提供的報表服務可用於預定義的報表服務，如批量生產分析、批量生產統計、批量生產明細、原材料使用分析以及向前和向後追溯。
BatchSystemStatus是壹款零成本的增值軟件，可以將批量軟件的批量信息傳輸給PLC進行存儲、處理和使用。
05 S88在程序中的實現
在設備編輯器中編輯並同步後，設備編輯器中的所有設備相位都會批量同步到程序中。同步後處理全部放入計劃任務中，如下所示:
單擊此處添加圖片標題。
從圖中可以看出，批處理軟件中的每個階段在程序中都有相應的階段塊，不同的單元放在不同的任務中，以便於調試和維護。
用水1打開區塊看其屬性，比如設備ID: 6，也是和批量設備管理軟件壹壹對應的。
程序中的shui1的標簽與批處理軟件中的標簽也是壹壹對應的，如下圖所示:
在程序中，每個階段對應壹個設備模塊，然後每個設備模塊根據工藝要求控制壹個或多個控制模塊。控制模塊控制特定設備的開啟、關閉或啟動和停止。
06階段狀態機模型
相信讀者可以看到，在SHUI1的階段程序中有很多程序段，包括運行、中止、掛起等等，也是S88標準中定義的狀態機模型。通過在Studio/RSLogix 5000軟件中直接集成設備相位監視器的功能，可以直接看到相位的當前狀態。妳也可以獲得手動控制Phase執行的權限。
根據上圖中狀態機監控的相位和S88的標準:
相位控制過程塊的初始狀態是空閑。
空閑狀態下有啟動命令時，會轉到運行程序段，這是中間運行狀態。
沒有其他命令會自動執行到完成狀態。
在運行程序的執行過程中，如果有Hold暫停命令，就會跳轉到Hold的程序段，該程序段也處於中間狀態。保持完成後，它將跳轉到保持狀態。
保持後，重啟命令可用於執行重啟的程序段，然後在恢復完成後繼續返回運行的程序段執行。
在重啟的程序執行過程中，還可以執行Hold pause命令繼續跳回掛起的程序，最終回到掛起狀態。
如果在程序運行或暫停的過程中有停止結束命令，將跳轉到停止程序段停止程序，停止後再切換到停止狀態。
如果在程序運行或暫停過程中有中止命令，將跳轉到中止程序段執行中止程序，中止完成後切換到中止狀態。
無論是處於完成狀態、停止狀態還是中止狀態，都需要通過Rest reset命令執行復位程序段，執行後返回空閑狀態。
在正在運行的程序段執行過程中，還可以執行pause命令在運行過程中暫停，最後會處於暫停狀態，然後可以通過Resume命令繼續返回正在運行的程序執行。
階段的狀態機模型交叉矩陣表也可以直接引用S88中的對應表，如下:
07摘要
經過我們的具體分析，我們應該對逐次運行控制系統有壹個大致的了解。如果還有興趣，可以通過微信後臺留言繼續交流。