3.1.2 PLCopen运动控制功能块的概念和模型

1.功能块模型

在PLCopen制定的运动控制规范、安全控制规范和OPC UA通信规范中，都是用相应的功能块来表达其功能的。这些功能块用最少的输入和输出予以表达，图3-2给出两种功能块模型：①Execute（输入）和Done（输出）对；②Enable（输入）和Valid（输出）对。

编程时则用详细的变量来表达，如图3-3所示。

2.运动控制规范中的功能块

PLCopen运动控制功能块的定义包括两个部分：激活部分和状态相关部分。激活功能块又有两个选项：Execute/Done和Enable/Valid。

1）Execute/Done：执行一个输入，触发功能块的执行；用相关的输出Done（或InVelocity、InGear、InTorque或InSync)表示功能块执行完成。

2）Enable/Valid：赋予一个对电平敏感的输入有效，同时Valid作为相关输出。

若使用Execute/Done对，在输入“Execute”的下降沿将复位输出“Done”“Error”“ErrorID”和“CommandAborted”。但“Execute”的下降沿并不会停止或影响已经激活的功能块的执行。即使在功能块完成其功能之前复位已经发生，也必须保证对应的输出能够至少一个周期内保持其设置的状态。如果某个功能块的实例在它完成之前又收到一个新的执行命令（例如，对同一个实例加上一串命令），功能块不必进行任何反馈。

若使用Enable/Valid对，在输入“Enable”的下降沿，输出“Valid”、“Enabled”、“Busy”、“Error”和“ErrorID”，会尽可能快地复位。

在运动控制规范的第一部分的V2.0中，增加了一个输入“ContinuousUpdate”。当功能块被触发（“Execute”上升沿）时，如果“ContinuousUpdate”为TRUE，而且只要它一直保持TRUE，则功能块使用输入变量的当前值作为正在进行的运动的参数。如果“ContinuousUpdate”为FALSE，且“Execute”输入处于上升沿，在整个运动中输入参数的改变被忽略，使用前一个周期的行为。

下面给出功能块有关输出的定义：

● Busy。功能块尚未执行完，新的输出值尚在形成中。在Execute输入的上升沿，Busy置1，而输出Done、Aborted和Error中的某一个置位可使Busy复位。

● Active。表示功能块已经控制该轴。

● Done。表示功能块已经成功地执行完了命令动作。

● CommandAborted。当前命令Command已不执行，被另一命令Command所替代。

● Error。功能块内已出错。

● ErrorID。出错标识。

为了说明运动控制功能块使用Execute/Done对的不同的行为时序图，以功能块MC_MoveAbsolute为例。在图3-4左侧示出MC_MoveAbsolute的一个实例，右侧是该实例的行为时序。在第一个周期（示例1），输入Execute触发功能块，输出Busy立即响应，稍有延迟后输出Active表示功能块已控制了轴Axis。在第一周期的后面时刻发生了输出CommandAborted，表示原来的命令已被另一个命令所替代。但功能块在第二个周期（示例2）仍然保持Busy和Active的状态，只是在第二周期结束前产生一个Error输出，Error使Busy复位。到第三周期（示例3），只要输入Execute上升沿触发，功能块的功能仍然在执行，Busy置1，由于没有出错和中止，因此，直至成功完成命令的动作，就产生输出Done。

3.安全规范中的功能块

PLCopen开发了安全的规范套件，努力保持与运动控制规范在功能块格式和安排上的一致性。

安全规范精简了数据类型和功能性，导入了安全数据类型SAFEBOOL。这意味着在功能块的输出方面，安全控制用的功能块与运动控制用的功能块的重叠更少。而且，由于二者的功能行为稍有不同，因此用Activate/Ready组合代替Execute/Done组合。图3-5为安全功能块的示例。

4.运用OPC UA通信的功能块

PLCopen开发的运用OPC UA进行通信的功能块，与运动控制规范对功能模块的规定一样，采用Execute/Done组合，并且在功能性上采用Busy、Error和ErrorID。如图3-6所示。

5.功能块模型小结

PLCopen开发的各种规范中，其功能块的共性可分为两级（见图3-7）。

● 功能块基本级。采用Execute/Done（或Activate/Ready），以及Busy、Error和ErrorID。ErrorID可以是整型数，也可以是字或双字。

● 扩展级。在基本级的基础上增加Active和CommandAborted。

表3-2是运动控制、安全控制和OPC UA通信规范所用参数的一览表。

表中显示，在安全规范中采用DiagCode参数作为故障诊断的代码；Done输出参数在第1版中，不作为Enable类型功能块的输出，而在第2版中被规定作为其功能块的输出。Valid输出参数在第2版作为Execute类型功能块的输出参数等。

图3-7作为举例表示功能块所使用的输入和输出参数变量。