復雜工程的PLC編程方法及改進

俞濤 趙紅昌

摘要：目前，隨著社會的發展，我國的現代化建設的發展也有了進步。在PLC的編程方法研究中，針對復雜工程的PLC編程方法研究涉及較少。用波形圖展示了梯形圖控制的流程和結果，體現了PLC在邏輯控制方面的功能，但沒有提到編程方法的改進。展示了基于IEC61131國際標準的5種編程語言，但只提到了編程語言，沒有提到編程方法。基于PLC控制的一致性檢測問題，屬于依據順序功能圖進行編程的方法，但沒有提到方法的改進。PLC在電軌自動化控制中的應用，替代了傳統的邏輯控制系統，但沒有提及編程方法。置復位（S/R）指令編程和步進指令（STL）編程，其實這是2種編程方式，并不屬于方法范疇。以主程序調用子程序的方式構想了在PC機上實現面向對象的編程方法，屬于PLC編程語言的改進，不是編程方法的改進。用PC機代替PLC進行工業控制，但穩定性難以確定。雖然提到了PLC編程方法包括：經驗設計法，邏輯設計法、時序圖設計法、順序控制設計法等，但沒有提及方法的改進。

關鍵詞：復雜工程;PLC編程方法;改進

引言

隨著工業控制技術的發展，PLC已經作為工業控制的基礎廣泛地運用到工業自動化領域中。文章通過對電機PLC控制設計為例，在現代化的工業生產設備中，有大量的數字量及模擬量的控制裝置，例如電機的啟停，電磁閥的開閉，產品的計數，溫度、壓力、流量的設定與控制等，而PLC技術是解決上述問題的最有效、最便捷的工具，因此PLC在工業控制領域得到了廣泛應用。下面就PLC工業控制系統的問題進行探討。

1PLC編程思想

現代工業生產的控制體系通常需要涉及很多外部的設備，對于設備的動作要求通常十分嚴格。在很長一段時間中，編程需要首先根據具體要求繪制流程圖，然后根據流程圖編寫程序的框架，再在這個流程框架中增加約束信息和報警信息，因此這一編程思想是面對過程的。數據與數據的處理過程是統一的，沒有多少可以重用的代碼，并且如果代碼的數量過大，會對維護工作產生很大壓力。面向過程的PLC編程方法，主要存在的缺陷在于：割裂被控對象在PLC程序和現實中的聯系，使得內部邏輯和被控對象不太明確，從而使程序后期的維護工作變得困難;另外程序內部的邏輯關系復雜，因此控制的流程不夠明確，容易造成錯誤;輸入和輸出都缺乏整體性，程序員通常對于各輸入點和輸出點作出孤立的考慮，無法實現兩者之間有效的邏輯關聯。

2復雜工程的PLC編程方法及改進

2.1編程語言

目前的PLC編程語言主要有梯形圖、語句表、邏輯圖、高級語言等。梯形圖———這種方法比較適合于初頻道接觸PLC的編程人員使用，因為它比較直觀，簡單易懂，只要具備基本的電路知識，易看懂易編程。語句表———用助記符表示的PLC的一個功能。PLC在執行程序時，實際上就是按照語句表編寫順序，逐個按照助記符表示的功能進行執行。這種方法比較直觀地反映出編寫程序的大小;在某些指令執行過程中，用語句表編寫比用梯形圖編寫掃描時間較少。但對于初學者和復雜的功能有一定的難度。邏輯圖———用邏輯關系表達出來的方式編程。它具有邏輯關系比較、清晰，但不易懂。一般情況下不采用此方法。高級語言———如C語言，Basic語言或專門的高級語言。使用高級語言編程的PLC，一般是中高型PLC。

2.2安全回路的設計

設計工業化控制程序，安全和信息描述是必要的一個環節。壓鑄機的動作流程具有一定的危險性，因此安全回路的設計是應引起重視。安全指設備和操作人員。安全回路應考慮以下因素，并進行控制：（1）操作失誤引起的危險或冒險。（2）外部配件的損壞引起的危險，外部配件包括PLC本身故障和硬件電路信號。（3）動作工藝流程規定的混亂引起的危險。（4）特殊性引發的危險，例如：冷室機的空壓射，易引發設備損壞時。停電或電源模塊故障時。安全回路的設計時大部分采用緊急停止回路，自鎖回路，互鎖回路。外部信號保護回路，順控型回路等方式。同進外部硬件回路也要組成保護回路：如熱繼電器、急停按鈕等。綜合上述設計PLC的軟件有許多方法，設計人員除保持自己的設計風格和必須遵循本公司的指導性要求外，設計的經驗是至關重要的，所以只有不斷地努力，才能摸索出適合自己的一種有效方法。但一些基本的步驟是公共的。（1）對被控對象的過程和要求進行分解，繪制出程序的結構框圖，了解和掌握被控對象的控制要求和流程。（2）確定各單元的功能特性，繪制出功能控制框圖。（3）選擇合適的程序結構方式，將各功能控制聯系起來。（4）慎重考慮安全回路的設計，制定故障的形式及控制方案。（5）編寫各獨立部分的程序，確定各模塊程序的接口資料。（6）調試各獨立塊程序，調試各模塊的接口程序。調試安全回路程序。（7）聯機在線調試設備或過程。

2.3程序設計結構方式

軟件設計任務的復雜程度決定用戶程序的結構。（1）線性編程：程序以線性的或順序的方式執行每條指令。基本上是將程序放在一個主程序內全部完成。（2）分部式編程：程序設計按照動作邏輯功能的不同分成各自獨立的子程序塊，每個子程序完成一項或多項簡單的且獨立的任務。然后由主程序按照工藝有條件或無條件調用子程序。這些子程序在每一個掃描周期內只能調用一次。（3）結構化編程：獨立編制具有通用性的程序塊或子程序，通過賦給這些通用子程序塊不同的信息或條件，在每個掃描周期內可以反復調用這些通用程序塊。對于壓鑄機程序設計，由于其有一定的復雜性，建議采用“分部式編程”方法。具有的優點有：易設計、易維護、易擴展。

2.4邏輯設計法的編程步驟

邏輯設計法適合于設計開關量控制程序，它是對控制任務進行邏輯分析和綜合，將元件的通、斷電狀態視為觸點通、斷狀態，作為邏輯變量的邏輯函數，利用PLC邏輯指令設計出滿足要求且較為簡練的程序。邏輯設計法的設計步驟如下：（1）通過工藝過程分析，明確控制系統要求。繪制工作循環輸入/輸出設備與PLC的I/O地址分配表。（2）編制控制系統狀態轉換表。通常它由輸出信號狀態表、輸入信號狀態表、狀態轉換主令表及中間記憶狀態表4個部分組成。狀態轉換表全面、完整地展示了系統各部分、各時刻的狀態和狀態之間的聯系及轉換，是進行系統分析和設計的有效工具。（3）根據狀態轉換表進行控制系統的邏輯設計，包括寫中間記憶元件的邏輯表達式和執行元件的表達式。（4）將邏輯函數轉化為PLC梯形圖或語句表形式。（5）程序的完善和補充。根據設計要求，對控制程序中無法用邏輯狀態表或邏輯表達式描述的過程進行補充和完善，如手動工作方式、自動工作循環及電氣保護措施等。

結語

通過分析以及實際驗證發現，本次研究所采用的編程方法編寫PLC程序，具有清晰的邏輯，并且具有層次分明和運行穩定的優勢。這一編程方法能夠為程序調試以及后期程序的維護以及程序功能的擴展提供重要基礎。將此編程方法應用在復雜的控制系統當中，能夠有效提高編程效率，同時這一編程技術也能夠適用簡單系統，保證了復雜控制系統的集體設計具有更明確的分工，并確保更穩定的性能。

參考文獻

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