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西門子PLC程序中輸入設(shè)備狀態(tài)的表示

    在邏輯控制系統(tǒng)中，邏輯控制是以二進制邏輯運算進行的，操作對象一般是開關(guān)量輸入、輸出及中間標(biāo)志位。

    工程上的邏輯控制一般不是很復(fù)雜，但要真正編制一個合適的邏輯控制程序卻不是一件輕而易舉的事。因為針對的是直接控制的機械設(shè)備，而各設(shè)備之間又保持著緊密的聯(lián)系，必須細致、完整地了解其間的連鎖關(guān)系。在程序設(shè)計時，尤其要注意輸入設(shè)備的狀態(tài)在程序中的表示方法，不清楚這一點必將導(dǎo)致邏輯混亂。

    PLC的輸入信號來自現(xiàn)場的操作設(shè)備、開關(guān)、傳感器等輸入設(shè)備。當(dāng)設(shè)計一個用戶程序時，用哪種編程語言編程并不重要，重要的是要對輸入設(shè)備的屬性有充分考慮，即必須清楚它是常開觸點，還是常閉觸點，在程序中又如何表示。

    注意：

    PLC不能區(qū)分接入的是常開觸點還是常閉觸點，它只能識別信號狀態(tài)是“1”還是“0”。如果接到的輸入端是常開觸點，那么當(dāng)觸點動作（閉合）時，輸入的信號是“1”狀態(tài)；如果使用的是常閉觸點，那么當(dāng)觸點動作（斷開）時，輸入信號為“0”狀態(tài)。

    程序設(shè)計時，對不同類型的輸入設(shè)備，要采用不同的處理方式，其基本原則如下。

    ·如果輸入設(shè)備為一個常開觸點并且已經(jīng)動作，或者是一個尚未動作的常閉觸點，即輸

    入信號狀態(tài)為“1”，則這個輸入點必須直接進行邏輯操作。

    ·如果輸入設(shè)備為一個尚未動作的常開觸點，或者是一個常閉觸點并且已經(jīng)動作，即輸

    入信號狀態(tài)為“0”，則這個輸入點必須經(jīng)過“非”操作后，才能進行邏輯操作。

    以一個實現(xiàn)電機啟動、停止和點動操作的系統(tǒng)輸入設(shè)備為例進行說明，表5.2列出了各設(shè)備的動作狀態(tài)，圖5.2顯示了輸入設(shè)備操作按鈕的接線。

    表5.2    輸入設(shè)備動作狀態(tài)表

    可以看出，輸入信號是X400、X401、X402，在通常狀態(tài)下（無動作時）X400和X402狀態(tài)為“0”，X401狀態(tài)為“1”。動作后，狀態(tài)都要改變。有效狀態(tài)就是動作后的狀態(tài)，X400和X402的有效狀態(tài)為“1”，X401的有效狀態(tài)為“0”。因此，在程序設(shè)計時對X400和X402采用常開觸點表示，X401采用常閉觸點來表示。

    在圖5.3所示的梯形圖中，X401作為電機啟動的聯(lián)鎖條件，以常開觸點的形式（按鈕不按下）串入電機控制回路中。

    根據(jù)圖5.2和圖5.3，當(dāng)S1按下時，X400狀態(tài)為“1”，Y430有輸出信號，電機啟動運行；這時，當(dāng)X400為“0”狀態(tài)時，由于Y430的自鎖，Y400保持“1”狀態(tài)輸出。當(dāng)S2按下時，X401斷開，狀態(tài)為“0”，Y430解除自鎖，輸出“0”信號，電機停止運轉(zhuǎn)。當(dāng)按下S3按鈕時，Y430也有輸出信號，電機運行，松開即停止運行，即電機處于點動運行狀態(tài)。

    圖5.2    輸入設(shè)備接線圖

    圖5.3    梯形圖

    注意：

    系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)盡可能用常開觸點作PLC的輸入信號。對常閉觸點的PLC輸入信號，在繼電器系統(tǒng)電路圖中的表示和梯形圖中的表示剛好相反。
與一般的計算機應(yīng)用程序設(shè)計類似，PLC的應(yīng)用程序設(shè)計是指根據(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)格書的基礎(chǔ)上，使用相應(yīng)的編程語言，對用戶控制程序的編制和相應(yīng)文件的形成過程。

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

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

    ·熟悉被控對象。

    ·熟悉編程器和編程語言。

    ·參數(shù)表的定義。

    ·程序框圖的設(shè)計。

    ·程序的編寫。

    ·程序的測試。

    ·程序說明書的編寫。

    5.1.1 熟悉被控對象

    熟悉被控制對象是為PLC程序設(shè)計做準(zhǔn)備，是應(yīng)用程序設(shè)計中*的一個環(huán)節(jié)。通常應(yīng)熟悉兩個方面的內(nèi)容。

    ·對PLC控制系統(tǒng)的總體了解：通過系統(tǒng)設(shè)計方案了解PLC控制系統(tǒng)的全部功能、控制規(guī)模、控制方式、輸入輸出信號的種類和數(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。

    ·熟悉被控對象的控制要求：按照工藝說明書或軟件規(guī)格書將控制對象和控制功能進行分類，可按響應(yīng)要求、信號用途或按控制區(qū)域進行劃分，確定檢測設(shè)備和控制設(shè)備的物理位置，分析每一個檢測信號和控制信號的形式、功能、規(guī)模、互相之間的關(guān)系，使程序設(shè)計有的放矢。

    5.1.2 熟悉編程器和編程語言

    熟悉編程器和編程語言是進行程序設(shè)計的前提。

    這一步驟的主要任務(wù)是根據(jù)有關(guān)手冊詳細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言形式，并熟悉其指令系統(tǒng)和參數(shù)分類，尤其注意研究那些在編程中可能要用到的指令和功能。

    一個比較好的熟悉編程語言的方法是上機操作，并編制一些試驗程序，在模擬平臺上進行試運行，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)計的基礎(chǔ)，包括對輸入信號表、輸出信號表、中間標(biāo)志位和存儲單元表的定義。

    參數(shù)表的定義格式和內(nèi)容根據(jù)個人的愛好和系統(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)計原則是便于使用，盡可能詳細。

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

    一般情況下，輸入輸出信號表要明顯地標(biāo)出模板的位置、信號端子號或線號、輸入輸出地址號、信號名稱和信號的有效狀態(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。

    表5.1    輸入／輸出定義表格式

    對表5.1的說明如下。

    ·框架序號、模板序號、信號端子號三者是為了查找和校核信號時使用，在表中列出便

    于查找。

    ·信號地址、信號名稱和信號的有效狀態(tài)是程序設(shè)計中常用的。地址要按輸入信號X、

    輸出信號Y，并按由小到大的順序排列，沒有定義或備用的點也不要漏掉，這樣便于

    在編程、調(diào)試和修改程序時查找使用。

    ·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

    脈沖信號還是電平信號，或其他有效方式。

    中間標(biāo)志表的定義要包括：信號地址、信號處理和信號的有效狀態(tài)等；存儲單元表中也要含有信號地址、信號名稱等。這兩個表在該階段還不能*定義，但可以一并列出，在編程時再完成詳細內(nèi)容的填寫。

    5.1.4 程序框圖的設(shè)計

    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現(xiàn)方法及控制信號流程。設(shè)計者根據(jù)功能框圖編制實際控制程序，使用者根據(jù)功能框圖可以詳細閱讀程序清單。

    程序框圖設(shè)計中的主要工作是：根據(jù)軟件設(shè)計規(guī)格書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，詳細繪制出各功能單元的控制功能框圖。

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

    5.1.5 程序的編寫

    編制程序就是通過編程器用編程語言來實現(xiàn)控制功能框圖對應(yīng)的程序，這是整個程序設(shè)計工作的核心部分。

    如果有操作系統(tǒng)支持，盡量使用編程語言高級形式，如梯形圖語言。在編寫過程中，根據(jù)實際需要，對中間標(biāo)志信號表和存儲單元表進行逐個定義，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使用的是簡易編程器，只能輸入指令代碼。梯形圖設(shè)計好后，還需要將梯形圖按指令語句編出代碼程序，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)梯形圖寫出語句表程序。

    編寫程序過程中要及時對編出的程序進行注釋，以免忘記其間的相互關(guān)系。注釋應(yīng)包括程序段功能、邏輯關(guān)系、設(shè)計思想、信號的來源和去向等的說明，以便于程序的閱讀和調(diào)試。

    5.1.6 程序的測試

    程序的測試是整個程序設(shè)計工作中的一項重要的內(nèi)容，它可以初步檢查程序的實際運行效果。程序測試和程序編寫是分不開的，程序的許多功能是在測試中修改和完善的。

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

    程序測試可以在實驗室進行，也可以在現(xiàn)場進行。如果是在現(xiàn)場進行程序測試，那就要將PLC與現(xiàn)場信號隔離，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 程序說明書的編寫

    程序說明書是整個程序內(nèi)容的綜合性說明文檔，是整個程序設(shè)計工作的總結(jié)。編寫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。

    程序說明書一般應(yīng)包括程序設(shè)計的依據(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)的來源和運算過程、程序的測試情況等。

    上面流程中各個步驟都是應(yīng)用程序設(shè)計中*的環(huán)節(jié)，要設(shè)計一個好的應(yīng)用程序，必須做好每一個環(huán)節(jié)的工作。但是，應(yīng)用程序設(shè)計中的核心是程序的編寫，其他步驟都是為其服務(wù)的，本章將重點介紹PLC應(yīng)用程序設(shè)計中程序編寫的基本方法和技巧。

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