探討PLCcontrol system軟件設(shè)計

摘要:由PLC(Programmable logic Controller)為主要核心整合的AUTO control system，稱為PLC control system，可編程控制器的總體結(jié)構(gòu)與運行方法與微控制器、IPC等不完全相似，跟一般的繼電器控制也具有很大的分別。并且決定其control system的設(shè)計也不完全相似，其中主要的一樣就是軟件、硬件是單獨設(shè)計的。本文就PLC control system的軟件設(shè)計做一下講解。

關(guān)鍵詞:PLC 軟件設(shè)計

0 引言

因為要做到生產(chǎn)工藝的控制要求，來提升生產(chǎn)效益與產(chǎn)品品質(zhì)，在設(shè)計PLC control system時必須遵從四大原則:①最大幅度地做到被控對象的控制要求。②在滿足控制要求之后，努力把control system做到更方便更經(jīng)濟(jì)與更容易維護(hù)。③檢驗好control system的security與reliability。④設(shè)計規(guī)劃要想到生產(chǎn)力與技術(shù)改進(jìn)，預(yù)備一定的擴(kuò)充性能的地方。PLC control system軟件就是設(shè)計生產(chǎn)時的可控程序。可控程序的設(shè)計必須明白工藝過程，確實控制規(guī)則，列出輸入輸出分配表的基礎(chǔ)上進(jìn)行。在實際的工作中，軟件的實現(xiàn)方法有很多種，具體使用哪種方法，根據(jù)設(shè)計人的需求不同而不同的，以下是幾種常用的方法。

1 經(jīng)驗設(shè)計法

在一些一般的操控環(huán)節(jié)和電路的基礎(chǔ)里，依據(jù)被操控對象對control system的總體需求，根據(jù)實際情況進(jìn)行選擇、結(jié)合。并為了獲取一個合理的設(shè)計效果，肯定要多次重復(fù)調(diào)試與整理，增進(jìn)某些輔助觸點和電子元件。這種設(shè)計方式?jīng)]有固定的規(guī)律可以詢查，就算有一定的可探性和隨基性質(zhì)，最終所求的結(jié)果也并不單一，設(shè)計需要的速度、設(shè)計的品質(zhì)與設(shè)計者的工作經(jīng)驗多少有一定關(guān)。經(jīng)驗設(shè)計法對于某些設(shè)計難度不大的control system的設(shè)計時效果比較明顯，能以最短的時間獲得最大最佳的效果。只是，這種設(shè)計方法往往是依賴設(shè)計者的經(jīng)驗去進(jìn)行設(shè)計的，所以對設(shè)計人員的水平要求較高，對設(shè)計人員的實踐經(jīng)驗要求比較高，對工業(yè)control system和工業(yè)上常用的各種典型環(huán)節(jié)比較熟悉。不過如果是復(fù)雜的系統(tǒng)，通常經(jīng)驗法設(shè)計周期長，掌握上手較難，系統(tǒng)正常之后，維護(hù)難度較大。因此，經(jīng)驗法通常只用于比較簡單的或與某些典型系統(tǒng)相類似的control system的設(shè)計。

2 邏輯設(shè)計法

在工業(yè)電氣控制中，大多都是通過繼電器來運作的，但是繼電器，交流接觸器的接點都具有兩個狀態(tài)就是吸合和斷開，因此，用“1”和“0”兩個值為邏輯代數(shù)設(shè)計電氣控制線路時完全是沒問題的，最早的PLC應(yīng)用就是替代繼電器control system，因此用邏輯設(shè)計方法一樣適合PLC應(yīng)用程序的設(shè)計。當(dāng)一個邏輯函數(shù)用邏輯變量的基本運算式表達(dá)出來后，實踐這個邏輯函數(shù)的線路就沒問題了了。其實這種方法運用多了之后，甚至梯形程序也能不做了，立刻寫出邏輯函數(shù)與公式調(diào)用的指令語句程序。用邏輯設(shè)計法設(shè)計PLC應(yīng)用程序的一般步驟如下:

2.1 羅列執(zhí)行元件動作節(jié)拍表;

2.2 繪制電氣control system的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖;

2.3 進(jìn)行系統(tǒng)的邏輯設(shè)計;

2.4 編寫程序;

2.5 檢驗;調(diào)整;維護(hù)好設(shè)計程序。

3 順序功能圖法

順序功能圖法是第一根據(jù)系統(tǒng)的工藝流程設(shè)計順序功能圖，第二再依據(jù)順序功能圖設(shè)計順序控制程序。在順序功能圖里，在實踐轉(zhuǎn)換時使前級步的活動終結(jié)再使后續(xù)步的活動開始，步之間不會重疊。就是系統(tǒng)中大量復(fù)雜的連鎖關(guān)系在步的轉(zhuǎn)換中得以解決。而對于每一步的程序段，只需處理十分容易的邏輯關(guān)系。所以這種編程方式十分容易上手，規(guī)律性強(qiáng)。設(shè)計出的控制程序結(jié)構(gòu)清晰、可讀性高，程序的調(diào)試和運行也很容易上手，能大副度提升工作能力。西門子S7-200 PLC采用順序功能圖法設(shè)計時，可用順序控制繼電器(SCR)指令、置位/復(fù)位(S/R)指令、移位寄存器(SHRB)指令等實現(xiàn)編程。順序控制繼電器(SCR)指令是基于順序功能圖(SFC)的編程方式，專門用于編制順序控制程序。使用它必須依據(jù)順序功能圖進(jìn)行編程。順序控制繼電器指令的SCR程序段對應(yīng)于順序功能圖中的步，當(dāng)順序控制繼電器S位的狀態(tài)為“1”時，對應(yīng)的SCR段中被激活，即順序功能圖對應(yīng)的步被激活，成為活動步，否則是非活動步。SCR段中執(zhí)行程序所完成的動作或命令對應(yīng)著順序功能圖中該步相關(guān)的動作或命令。程序段的裝換(SCRT)指令相當(dāng)于實施了順序功能圖中的轉(zhuǎn)換功能。由于PLC周期循環(huán)掃描執(zhí)行程序，編制程序時各SCR段只要按順功能圖有序地排列，各SCR段活動狀態(tài)的進(jìn)展就能完全按照順序功能圖中有向連線規(guī)定的方向進(jìn)行。依據(jù)順序功能圖用置位/復(fù)位(S/R)指令編制順序控制程序。用置位/復(fù)位(S/R)指令編制順序控制程序時，使內(nèi)部標(biāo)志位繼電器與順序功能圖中的步驟建立對應(yīng)關(guān)系。通過置位/復(fù)位(S/R)指令，使其某標(biāo)志位繼電器置位或復(fù)位，從而達(dá)到使相應(yīng)步的激活和失勵的目的。現(xiàn)以4臺電動機(jī)的順序啟動為例說明用移位寄存器(SHRB)指令來編制順序控制程序，啟動的順序為M1→M2→M3→M4，順序啟動的實踐間隔為30s，啟動后進(jìn)行正常運行，直到停車。順序功能圖如下所示:

control system設(shè)計的難易程度因控制任務(wù)而異，也因人而異。對于經(jīng)驗豐富的工程技術(shù)人員來說，在長時間的專業(yè)工作中，受到過各種各樣的磨練，積累了許多經(jīng)驗，除了一般的編程方法外，更有自己的編程技巧和方法，可采用經(jīng)驗法。但不管采用哪種方法，平時多注意積累和總結(jié)時很重要的。在程序設(shè)計時，除了I/O地址列表外，有時還要把在程序中用到的中間繼電器(M)、定時器(T)、計數(shù)器(C)和存儲單元(V)及它們的作用或功能列寫出來，以便編寫程序和閱讀程序。在編程語言的選擇上，用梯形圖編程還是用語言表編程或使用功能圖編程，這主要取決于以下幾點:①有些PLC使用梯形圖編程不是很方便，則可以使用語句表編程，但是梯形圖總比語句表直觀;②經(jīng)驗豐富的人員可以使用語句表直接編程，就像使用匯編語言一樣;③如果是清晰的單順序、選擇順序或并發(fā)順序的控制任務(wù)，則最好用順序功能圖來設(shè)計。

4 結(jié)語

通過本文作者的詳細(xì)解說的各種設(shè)計的關(guān)鍵，例如包括經(jīng)驗設(shè)計法，邏輯設(shè)計法，順序功能圖法的詳細(xì)解說，對于PLC為核心組成的自動control system，即PLC control system的軟件設(shè)計方面大家都有一定程度上的理解。設(shè)計PLC control system時只要遵循4個基本原則，問題基本就可以解決了。其實設(shè)計方法還是有很多的，希望各位同行能給予各種意見。