隨著工業(yè)控制技術(shù)的發(fā)展，PLC已經(jīng)作為工業(yè)控制的基礎(chǔ)廣泛地運(yùn)用到工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中。

1 可編程控制器的組成及其各部分的功能

可編程控制器的基本組成：

從語(yǔ)辭義上來(lái)講，PLC也是一種計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，只不過(guò)它比一般的計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)的與工業(yè)過(guò)程相連接口和更直接地適用于控制要求的編程語(yǔ)言。所以PLC與計(jì)算機(jī)的組成十分相似，具有中央處理器（CPU），存貯器，輸入/輸出（I/O）接口，電源，編程語(yǔ)言，詳見(jiàn)圖1。

2 PLC編程思想

現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的控制體系通常需要涉及很多外部的設(shè)備，對(duì)于設(shè)備的動(dòng)作要求通常十分嚴(yán)格。在很長(zhǎng)一段時(shí)間中，編程需要首先根據(jù)具體要求繪制流程圖，然后根據(jù)流程圖編寫程序的框架，再在這個(gè)流程框架中增加約束信息和報(bào)警信息，因此這一編程思想是面對(duì)過(guò)程的。數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)的處理過(guò)程是統(tǒng)一的，沒(méi)有多少可以重用的代碼，并且如果代碼的數(shù)量過(guò)大，會(huì)對(duì)維護(hù)工作產(chǎn)生很大壓力。面向過(guò)程的PLC編程方法，主要存在的缺陷在于：割裂被控對(duì)象在PLC程序和現(xiàn)實(shí)中的聯(lián)系，使得內(nèi)部邏輯和被控對(duì)象不太明確，從而使程序后期的維護(hù)工作變得困難；另外程序內(nèi)部的邏輯關(guān)系復(fù)雜，因此控制的流程不夠明確，容易造成錯(cuò)誤；輸入和輸出都缺乏整體性，程序員通常對(duì)于各輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)作出孤立的考慮，無(wú)法實(shí)現(xiàn)兩者之間有效的邏輯關(guān)聯(lián)。

3 可編程控制器的編程方法

3.1 編程語(yǔ)言

目前的PLC編程語(yǔ)言主要有梯形圖、語(yǔ)句表、邏輯圖、高級(jí)語(yǔ)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?yàn)樗容^直觀，簡(jiǎn)單易懂，只要具備基本的電路知識(shí)，易看懂易編程。

語(yǔ)句表———用助記符表示的PLC的一個(gè)功能。PLC在執(zhí)行程序時(shí)，實(shí)際上就是按照語(yǔ)句表編寫順序，逐個(gè)按照助記符表示的功能進(jìn)行執(zhí)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(zhí)行過(guò)程中，用語(yǔ)句表編寫比用梯形圖編寫掃描時(shí)間較少。但對(duì)于初學(xué)者和復(fù)雜的功能有一定的難度。

邏輯圖———用邏輯關(guān)系表達(dá)出來(lái)的方式編程。它具有邏輯關(guān)系比較、清晰，但不易懂。一般情況下不采用此方法。

高級(jí)語(yǔ)言———如C語(yǔ)言，Basic語(yǔ)言或?qū)ｉT的高級(jí)語(yǔ)言。使用高級(jí)語(yǔ)言編程的PLC，一般是中高型PLC。

3.2 程序的結(jié)構(gòu)框圖

在編程序之前，必須首先具備一些資料，這些資料是根據(jù)被控對(duì)象的要求和條件確定的，一般有：I/O點(diǎn)分布和意義表，參數(shù)的定義和地址分配表，被控對(duì)象響應(yīng)的工藝及安全性條件說(shuō)明書等。

程序框圖是編程的主要依據(jù)，用此要盡可能地根據(jù)資料詳細(xì)化，以便確定應(yīng)用程序的基本結(jié)構(gòu)。程序框圖包括兩種：程序結(jié)構(gòu)框圖和功能控制框圖。

程序結(jié)構(gòu)框圖是一臺(tái)PLC的全部功能部分在內(nèi)存中前后排列的縮影，使用中可以根據(jù)結(jié)構(gòu)圖了解所有功能控制在整一個(gè)程序中的位置。

3.3 程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方式

軟件設(shè)計(jì)任務(wù)的復(fù)雜程度決定用戶程序的結(jié)構(gòu)。

（1）線性編程：程序以線性的或順序的方式執(zhí)行每條指令。基本上是將程序放在一個(gè)主程序內(nèi)全部完成。

（2）分部式編程：程序設(shè)計(jì)按照動(dòng)作邏輯功能的不同分成各自獨(dú)立的子程序塊，每個(gè)子程序完成一項(xiàng)或多項(xiàng)簡(jiǎn)單的且獨(dú)立的任務(wù)。然后由主程序按照工藝有條件或無(wú)條件調(diào)用子程序。這些子程序在每一個(gè)掃描周期內(nèi)只能調(diào)用一次。

（3）結(jié)構(gòu)化編程：獨(dú)立編制具有通用性的程序塊或子程序，通過(guò)賦給這些通用子程序塊不同的信息或條件，在每個(gè)掃描周期內(nèi)可以反復(fù)調(diào)用這些通用程序塊。

對(duì)于壓鑄機(jī)程序設(shè)計(jì)，由于其有一定的復(fù)雜性，建議采用“分部式編程”方法。具有的優(yōu)點(diǎn)有：易設(shè)計(jì)、易維護(hù)、易擴(kuò)展。

3.4 安全回路的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)工業(yè)化控制程序，安全和信息描述是必要的一個(gè)環(huán)節(jié)。壓鑄機(jī)的動(dòng)作流程具有一定的危險(xiǎn)性，因此安全回路的設(shè)計(jì)是應(yīng)引起重視。安全指設(shè)備和操作人員。安全回路應(yīng)考慮以下因素，并進(jìn)行控制：

（1）操作失誤引起的危險(xiǎn)或冒險(xiǎn)。

（2）外部配件的損壞引起的危險(xiǎn)，外部配件包括PLC本身故障和硬件電路信號(hào)。

（3）動(dòng)作工藝流程規(guī)定的混亂引起的危險(xiǎn)。

（4）特殊性引發(fā)的危險(xiǎn)，例如：冷室機(jī)的空壓射，易引發(fā)設(shè)備損壞時(shí)。停電或電源模塊故障時(shí)。

安全回路的設(shè)計(jì)時(shí)大部分采用緊急停止回路，自鎖回路，互鎖回路。外部信號(hào)保護(hù)回路，順控型回路等方式。同進(jìn)外部硬件回路也要組成保護(hù)回路：如熱繼電器、急停按鈕等。

綜合上述設(shè)計(jì)PLC的軟件有許多方法，設(shè)計(jì)人員除保持自己的設(shè)計(jì)風(fēng)格和必須遵循本公司的指導(dǎo)性要求外，設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)是至關(guān)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(duì)被控對(duì)象的過(guò)程和要求進(jìn)行分解，繪制出程序的結(jié)構(gòu)框圖，了解和掌握被控對(duì)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(jié)構(gòu)方式，將各功能控制聯(lián)系起來(lái)。

（4）慎重考慮安全回路的設(shè)計(jì)，制定故障的形式及控制方案。

（5）編寫各獨(dú)立部分的程序，確定各模塊程序的接口資料。

（6）調(diào)試各獨(dú)立塊程序，調(diào)試各模塊的接口程序。調(diào)試安全回路程序。

（7）聯(lián)機(jī)在線調(diào)試設(shè)備或過(guò)程。

4 案例分析

以汽車微電機(jī)壓裝控制系統(tǒng)為例，對(duì)于PLC編程方法進(jìn)行詳解。這一系統(tǒng)主要通過(guò)觸摸屏TPC、主控單元FPG以及位置控制單元FPG、模擬單元FP0、位移傳感器和伺服電機(jī)構(gòu)成。這一系統(tǒng)主要對(duì)伺服電機(jī)控制脈沖輸出，而脈沖輸出能夠直接封裝電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，而剩下的輸出則不需要在程序中大量使用，能夠單獨(dú)調(diào)用。具體如圖2所示。

壓裝流程中，前三項(xiàng)依次為快速工進(jìn)、預(yù)壓和慢速壓裝，這些過(guò)程是同向運(yùn)動(dòng)，主要目的在于提高工作效率，因此三個(gè)過(guò)程之間都不能出現(xiàn)任何停頓，采用“P點(diǎn)控制”就能滿足要求。慢速壓裝的運(yùn)動(dòng)方向和第四項(xiàng)的快速退回方向相反，并且這一過(guò)程需要停頓。快速退回功能借助“E點(diǎn)控制”實(shí)現(xiàn)。具體如圖3所示。

FPWINGR編程軟件不能進(jìn)行模塊封裝的操作，但這也不會(huì)對(duì)對(duì)象思維產(chǎn)生影響。“E點(diǎn)控制”的觸發(fā)條件是R20，而“E點(diǎn)控制”的目標(biāo)脈沖頻率是雙字寄存器DT412，也是“E點(diǎn)控制”的目標(biāo)位置。采用對(duì)象封裝，主要目的在于避免數(shù)據(jù)的隨意訪問(wèn)，使數(shù)據(jù)得以繼承。在“E 點(diǎn)控制”中，電機(jī)的屬性啟動(dòng)速度是500Hz，加速時(shí)間是100ms，正反方向的定義采用參數(shù)的方式固定。如果對(duì)這一對(duì)象進(jìn)行調(diào)試，則默認(rèn)繼承了這一屬性。只要對(duì)多個(gè)內(nèi)部繼電器觸發(fā)R20進(jìn)行擴(kuò)展，就能夠被多次調(diào)用繼承，也就是多態(tài)性。

時(shí)序?qū)拥幕A(chǔ)包括輸出層和外設(shè)層，時(shí)序?qū)訒?huì)根據(jù)一定時(shí)間順序?qū)敵鰧优c外設(shè)層進(jìn)行組合，同時(shí)輔助必要的數(shù)據(jù)處理，從而形成應(yīng)有的功能。壓裝的主流程為“P 點(diǎn)控制”和“E 點(diǎn)控制”模塊，再加上時(shí)間延時(shí)和計(jì)數(shù)處理與力峰值功能，最終形成初步的壓裝功能，再經(jīng)后期調(diào)試加上小范圍的改動(dòng)，形成功能編寫能力。根據(jù)這一方法，能夠?qū)λ韪鞴δ苓M(jìn)行編寫，在完成了整個(gè)程序之后，實(shí)現(xiàn)整體調(diào)試的功能。后期維護(hù)需要修改某部分功能時(shí)，可以快速定位到要修改的層，再找到相應(yīng)的模塊；增加功能時(shí)，可以迅速查到已有硬件的封裝模塊，直接在時(shí)序?qū)釉黾右蟮墓δ軙r(shí)序。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)分析以及實(shí)際驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，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(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)。這一編程方法能夠?yàn)槌绦蛘{(diào)試以及后期程序的維護(hù)以及程序功能的擴(kuò)展提供重要基礎(chǔ)。將此編程方法應(yīng)用在復(fù)雜的控制系統(tǒng)當(dāng)中，能夠有效提高編程效率，同時(shí)這一編程技術(shù)也能夠適用簡(jiǎn)單系統(tǒng)，保證了復(fù)雜控制系統(tǒng)的集體設(shè)計(jì)具有更明確的分工，并確保更穩(wěn)定的性能。
責(zé)任編輯：YYX