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西門(mén)子PLC應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)流程

    與一般的計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)類(lèi)似，PLC的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)是指根據(jù)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)和工藝要求，在軟件系統(tǒng)規(guī)格書(shū)的基礎(chǔ)上，使用相應(yīng)的編程語(yǔ)言，對(duì)用戶(hù)控制程序的編制和相應(yīng)文件的形成過(guò)程。

    PLC應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容包括：定義輸入／輸出、中間標(biāo)志和存儲(chǔ)單元等參數(shù)表、繪制程序框圖、編制程序和編寫(xiě)程序說(shuō)明書(shū)。

    根據(jù)這些設(shè)計(jì)內(nèi)容，PLC應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)流程包含以下內(nèi)容。

    ·熟悉被控對(duì)象。

    ·熟悉編程器和編程語(yǔ)言。

    ·參數(shù)表的定義。

    ·程序框圖的設(shè)計(jì)。

    ·程序的編寫(xiě)。

    ·程序的測(cè)試。

    ·程序說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)。

    5.1.1 熟悉被控對(duì)象

    熟悉被控制對(duì)象是為PLC程序設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備，是應(yīng)用程序設(shè)計(jì)中*的一個(gè)環(huán)節(jié)。通常應(yīng)熟悉兩個(gè)方面的內(nèi)容。

    ·對(duì)PLC控制系統(tǒng)的總體了解：通過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案了解PLC控制系統(tǒng)的全部功能、控制規(guī)模、控制方式、輸入輸出信號(hào)的種類(lèi)和數(shù)量，是否有特殊功能接口，與其他設(shè)備的關(guān)系，通信內(nèi)容與方式等。

    ·熟悉被控對(duì)象的控制要求：按照工藝說(shuō)明書(shū)或軟件規(guī)格書(shū)將控制對(duì)象和控制功能進(jìn)行分類(lèi)，可按響應(yīng)要求、信號(hào)用途或按控制區(qū)域進(jìn)行劃分，確定檢測(cè)設(shè)備和控制設(shè)備的物理位置，分析每一個(gè)檢測(cè)信號(hào)和控制信號(hào)的形式、功能、規(guī)模、互相之間的關(guān)系，使程序設(shè)計(jì)有的放矢

    5.1.2 熟悉編程器和編程語(yǔ)言

    熟悉編程器和編程語(yǔ)言是進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的前提。

    這一步驟的主要任務(wù)是根據(jù)有關(guān)手冊(cè)詳細(xì)了解所使用的編程器及其操作系統(tǒng)，選擇一種或幾種合適的編程語(yǔ)言形式，并熟悉其指令系統(tǒng)和參數(shù)分類(lèi)，尤其注意研究那些在編程中可能要用到的指令和功能。

    一個(gè)比較好的熟悉編程語(yǔ)言的方法是上機(jī)操作，并編制一些試驗(yàn)程序，在模擬平臺(tái)上進(jìn)行試運(yùn)行，以便更詳盡地了解指令的功能和用途，為后面的程序設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)，避免走彎路。

    5.1.3 參數(shù)表的定義

    參數(shù)表的定義是程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，包括對(duì)輸入信號(hào)表、輸出信號(hào)表、中間標(biāo)志位和存儲(chǔ)單元表的定義。

    參數(shù)表的定義格式和內(nèi)容根據(jù)個(gè)人的愛(ài)好和系統(tǒng)的情況而不同，但所包含的內(nèi)容基本是相同的?？偟脑O(shè)計(jì)原則是便于使用，盡可能詳細(xì)。

    定義輸入／輸出信號(hào)表的主要依據(jù)是硬件接線(xiàn)原理圖。每一種PLC的輸入點(diǎn)編號(hào)和輸出點(diǎn)編號(hào)都有自己明確的規(guī)定，在確定了PLC型號(hào)和配置后，要對(duì)輸入、輸出信號(hào)分配PLC的輸入、輸出編號(hào)（地址），并編制成表。

    一般情況下，輸入輸出信號(hào)表要明顯地標(biāo)出模板的位置、信號(hào)端子號(hào)或線(xiàn)號(hào)、輸入輸出地址號(hào)、信號(hào)名稱(chēng)和信號(hào)的有效狀態(tài)等。表5.1是輸入／輸出定義表的一種典型格式，內(nèi)容應(yīng)根據(jù)具體情況，盡可能詳細(xì)。

    表5.1    輸入／輸出定義表格式

    對(duì)表5.1的說(shuō)明如下。

    ·框架序號(hào)、模板序號(hào)、信號(hào)端子號(hào)三者是為了查找和校核信號(hào)時(shí)使用，在表中列出便于查找。

    ·信號(hào)地址、信號(hào)名稱(chēng)和信號(hào)的有效狀態(tài)是程序設(shè)計(jì)中常用的。地址要按輸入信號(hào)X、輸出信號(hào)Y，并按由小到大的順序排列，沒(méi)有定義或備用的點(diǎn)也不要漏掉，這樣便于在編程、調(diào)試和修改程序時(shí)查找使用。

    ·有效狀態(tài)中要明確標(biāo)明上升沿有效還是下降沿有效，高電平有效還是低電平有效，是脈沖信號(hào)還是電平信號(hào)，或其他有效方式。

    中間標(biāo)志表的定義要包括：信號(hào)地址、信號(hào)處理和信號(hào)的有效狀態(tài)等；存儲(chǔ)單元表中也要含有信號(hào)地址、信號(hào)名稱(chēng)等。這兩個(gè)表在該階段還不能*定義，但可以一并列出，在編程時(shí)再完成詳細(xì)內(nèi)容的填寫(xiě)。

    5.1.4 程序框圖的設(shè)計(jì)

    程序框圖包括兩種：程序結(jié)構(gòu)框圖和控制功能框圖。

    程序結(jié)構(gòu)框圖是一臺(tái)PLC的全部應(yīng)用程序中各功能單元在內(nèi)存中的先后順序的縮影。根據(jù)此結(jié)構(gòu)框圖可以了解所有控制功能在整個(gè)程序中的位置。

    功能框圖是描述某一種控制功能在程序中的具體實(shí)現(xiàn)方法及控制信號(hào)流程。設(shè)計(jì)者根據(jù)功能框圖編制實(shí)際控制程序，使用者根據(jù)功能框圖可以詳細(xì)閱讀程序清單。

    程序框圖設(shè)計(jì)中的主要工作是：根據(jù)軟件設(shè)計(jì)規(guī)格書(shū)的總體要求和控制系統(tǒng)的具體情況，確定應(yīng)用程序的基本結(jié)構(gòu)，按程序設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)繪制出程序結(jié)構(gòu)框圖；然后，再根據(jù)具體的工藝要求，詳細(xì)繪制出各功能單元的控制功能框圖。

    圖5.1是一個(gè)典型PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用程序的結(jié)構(gòu)框圖，程序設(shè)計(jì)時(shí)可參照使用?？驁D是編程的主要依據(jù)之一，要盡可能地詳細(xì)。該步完成后，應(yīng)該對(duì)全部控制程序的功能實(shí)現(xiàn)有一個(gè)整體的概念。

    編制程序就是通過(guò)編程器用編程語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能框圖對(duì)應(yīng)的程序，這是整個(gè)程序設(shè)計(jì)工作的核心部分。

    如果有操作系統(tǒng)支持，盡量使用編程語(yǔ)言高級(jí)形式，如梯形圖語(yǔ)言。在編寫(xiě)過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際需要，對(duì)中間標(biāo)志信號(hào)表和存儲(chǔ)單元表進(jìn)行逐個(gè)定義，要注意留出足夠的公共暫存區(qū)，以節(jié)省內(nèi)存的使用。

    由于許多小型PLC使用的是簡(jiǎn)易編程器，只能輸入指令代碼。梯形圖設(shè)計(jì)好后，還需要將梯形圖按指令語(yǔ)句編出代碼程序，列出程序清單。在熟悉所選PLC指令系統(tǒng)后，可以很容易地根據(jù)梯形圖寫(xiě)出語(yǔ)句表程序。

    編寫(xiě)程序過(guò)程中要及時(shí)對(duì)編出的程序進(jìn)行注釋?zhuān)悦馔浧溟g的相互關(guān)系。注釋?xiě)?yīng)包括程序段功能、邏輯關(guān)系、設(shè)計(jì)思想、信號(hào)的來(lái)源和去向等的說(shuō)明，以便于程序的閱讀和調(diào)試。

    5.1.6 程序的測(cè)試

    程序的測(cè)試是整個(gè)程序設(shè)計(jì)工作中的一項(xiàng)重要的內(nèi)容，它可以初步檢查程序的實(shí)際運(yùn)行效果。程序測(cè)試和程序編寫(xiě)是分不開(kāi)的，程序的許多功能是在測(cè)試中修改和完善的。

    測(cè)試時(shí)先從各功能單元入手，設(shè)定輸入信號(hào)，觀察輸出信號(hào)的變化情況，必要時(shí)可以借用某些儀器儀表。各功能單元測(cè)試完成后，再連通全部程序，測(cè)試各部分的接口情況，直到滿(mǎn)意為止。

    程序測(cè)試可以在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，也可以在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。如果是在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行程序測(cè)試，那就要將PLC與現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)隔離，可以使用暫停輸入輸出服務(wù)指令，也可以切斷輸入輸出模板的外部電源，以免引起事故。

    5.1.7 程序說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)

    程序說(shuō)明書(shū)是整個(gè)程序內(nèi)容的綜合性說(shuō)明文檔，是整個(gè)程序設(shè)計(jì)工作的總結(jié)。編寫(xiě)的主要目的是讓程序的使用者了解程序的基本結(jié)構(gòu)和某些問(wèn)題的處理方法，以及程序閱讀方法和使用中應(yīng)注意的事項(xiàng)。

    程序說(shuō)明書(shū)一般應(yīng)包括程序設(shè)計(jì)的依據(jù)、程序的基本結(jié)構(gòu)、各功能單元分析、使用的公式和原理、各參數(shù)的來(lái)源和運(yùn)算過(guò)程、程序的測(cè)試情況等。

    上面流程中各個(gè)步驟都是應(yīng)用程序設(shè)計(jì)中*的環(huán)節(jié)，要設(shè)計(jì)一個(gè)好的應(yīng)用程序，必須做好每一個(gè)環(huán)節(jié)的工作。但是，應(yīng)用程序設(shè)計(jì)中的核心是程序的編寫(xiě)，其他步驟都是為其服務(wù)的，本章將重點(diǎn)介紹PLC應(yīng)用程序設(shè)計(jì)中程序編寫(xiě)的基本方法和技巧。

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