复杂工程的PLC编程方法及改进

俞涛 赵红昌

摘要：目前，随着社会的发展，我国的现代化建设的发展也有了进步。在PLC的编程方法研究中，针对复杂工程的PLC编程方法研究涉及较少。用波形图展示了梯形图控制的流程和结果，体现了PLC在逻辑控制方面的功能，但没有提到编程方法的改进。展示了基于IEC61131国际标准的5种编程语言，但只提到了编程语言，没有提到编程方法。基于PLC控制的一致性检测问题，属于依据顺序功能图进行编程的方法，但没有提到方法的改进。PLC在电轨自动化控制中的应用，替代了传统的逻辑控制系统，但没有提及编程方法。置复位（S/R）指令编程和步进指令（STL）编程，其实这是2种编程方式，并不属于方法范畴。以主程序调用子程序的方式构想了在PC机上实现面向对象的编程方法，属于PLC编程语言的改进，不是编程方法的改进。用PC机代替PLC进行工业控制，但稳定性难以确定。虽然提到了PLC编程方法包括：经验设计法，逻辑设计法、时序图设计法、顺序控制设计法等，但没有提及方法的改进。

关键词：复杂工程;PLC编程方法;改进

引言

随着工业控制技术的发展，PLC已经作为工业控制的基础广泛地运用到工业自动化领域中。文章通过对电机PLC控制设计为例，在现代化的工业生产设备中，有大量的数字量及模拟量的控制装置，例如电机的启停，电磁阀的开闭，产品的计数，温度、压力、流量的设定与控制等，而PLC技术是解决上述问题的最有效、最便捷的工具，因此PLC在工业控制领域得到了广泛应用。下面就PLC工业控制系统的问题进行探讨。

1PLC编程思想

现代工业生产的控制体系通常需要涉及很多外部的设备，对于设备的动作要求通常十分严格。在很长一段时间中，编程需要首先根据具体要求绘制流程图，然后根据流程图编写程序的框架，再在这个流程框架中增加约束信息和报警信息，因此这一编程思想是面对过程的。数据与数据的处理过程是统一的，没有多少可以重用的代码，并且如果代码的数量过大，会对维护工作产生很大压力。面向过程的PLC编程方法，主要存在的缺陷在于：割裂被控对象在PLC程序和现实中的联系，使得内部逻辑和被控对象不太明确，从而使程序后期的维护工作变得困难;另外程序内部的逻辑关系复杂，因此控制的流程不够明确，容易造成错误;输入和输出都缺乏整体性，程序员通常对于各输入点和输出点作出孤立的考虑，无法实现两者之间有效的逻辑关联。

2复杂工程的PLC编程方法及改进

2.1编程语言

目前的PLC编程语言主要有梯形图、语句表、逻辑图、高级语言等。梯形图———这种方法比较适合于初频道接触PLC的编程人员使用，因为它比较直观，简单易懂，只要具备基本的电路知识，易看懂易编程。语句表———用助记符表示的PLC的一个功能。PLC在执行程序时，实际上就是按照语句表编写顺序，逐个按照助记符表示的功能进行执行。这种方法比较直观地反映出编写程序的大小;在某些指令执行过程中，用语句表编写比用梯形图编写扫描时间较少。但对于初学者和复杂的功能有一定的难度。逻辑图———用逻辑关系表达出来的方式编程。它具有逻辑关系比较、清晰，但不易懂。一般情况下不采用此方法。高级语言———如C语言，Basic语言或专门的高级语言。使用高级语言编程的PLC，一般是中高型PLC。

2.2安全回路的设计

设计工业化控制程序，安全和信息描述是必要的一个环节。压铸机的动作流程具有一定的危险性，因此安全回路的设计是应引起重视。安全指设备和操作人员。安全回路应考虑以下因素，并进行控制：（1）操作失误引起的危险或冒险。（2）外部配件的损坏引起的危险，外部配件包括PLC本身故障和硬件电路信号。（3）动作工艺流程规定的混乱引起的危险。（4）特殊性引发的危险，例如：冷室机的空压射，易引发设备损坏时。停电或电源模块故障时。安全回路的设计时大部分采用紧急停止回路，自锁回路，互锁回路。外部信号保护回路，顺控型回路等方式。同进外部硬件回路也要组成保护回路：如热继电器、急停按钮等。综合上述设计PLC的软件有许多方法，设计人员除保持自己的设计风格和必须遵循本公司的指导性要求外，设计的经验是至关重要的，所以只有不断地努力，才能摸索出适合自己的一种有效方法。但一些基本的步骤是公共的。（1）对被控对象的过程和要求进行分解，绘制出程序的结构框图，了解和掌握被控对象的控制要求和流程。（2）确定各单元的功能特性，绘制出功能控制框图。（3）选择合适的程序结构方式，将各功能控制联系起来。（4）慎重考虑安全回路的设计，制定故障的形式及控制方案。（5）编写各独立部分的程序，确定各模块程序的接口资料。（6）调试各独立块程序，调试各模块的接口程序。调试安全回路程序。（7）联机在线调试设备或过程。

2.3程序设计结构方式

软件设计任务的复杂程度决定用户程序的结构。（1）线性编程：程序以线性的或顺序的方式执行每条指令。基本上是将程序放在一个主程序内全部完成。（2）分部式编程：程序设计按照动作逻辑功能的不同分成各自独立的子程序块，每个子程序完成一项或多项简单的且独立的任务。然后由主程序按照工艺有条件或无条件调用子程序。这些子程序在每一个扫描周期内只能调用一次。（3）结构化编程：独立编制具有通用性的程序块或子程序，通过赋给这些通用子程序块不同的信息或条件，在每个扫描周期内可以反复调用这些通用程序块。对于压铸机程序设计，由于其有一定的复杂性，建议采用“分部式编程”方法。具有的优点有：易设计、易维护、易扩展。

2.4逻辑设计法的编程步骤

逻辑设计法适合于设计开关量控制程序，它是对控制任务进行逻辑分析和综合，将元件的通、断电状态视为触点通、断状态，作为逻辑变量的逻辑函数，利用PLC逻辑指令设计出满足要求且较为简练的程序。逻辑设计法的设计步骤如下：（1）通过工艺过程分析，明确控制系统要求。绘制工作循环输入/输出设备与PLC的I/O地址分配表。（2）编制控制系统状态转换表。通常它由输出信号状态表、输入信号状态表、状态转换主令表及中间记忆状态表4個部分组成。状态转换表全面、完整地展示了系统各部分、各时刻的状态和状态之间的联系及转换，是进行系统分析和设计的有效工具。（3）根据状态转换表进行控制系统的逻辑设计，包括写中间记忆元件的逻辑表达式和执行元件的表达式。（4）将逻辑函数转化为PLC梯形图或语句表形式。（5）程序的完善和补充。根据设计要求，对控制程序中无法用逻辑状态表或逻辑表达式描述的过程进行补充和完善，如手动工作方式、自动工作循环及电气保护措施等。

结语

通过分析以及实际验证发现，本次研究所采用的编程方法编写PLC程序，具有清晰的逻辑，并且具有层次分明和运行稳定的优势。这一编程方法能够为程序调试以及后期程序的维护以及程序功能的扩展提供重要基础。将此编程方法应用在复杂的控制系统当中，能够有效提高编程效率，同时这一编程技术也能够适用简单系统，保证了复杂控制系统的集体设计具有更明确的分工，并确保更稳定的性能。

参考文献

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