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PLC控制系統(tǒng)軟件設計
（作者未知） 2011/6/23
摘要:由PLC為核心組成的自動控制系統(tǒng),稱為PLC控制系統(tǒng),可編程控制器的結構和工作方式與單片機、工控機等不盡相同,與傳統(tǒng)的繼電器控制也有本質的區(qū)別。這就決定了其控制系統(tǒng)的設計也不完全一樣,其最大特點就是軟、硬件可以分開設計。本文就PLC控制系統(tǒng)的軟件設計做一下介紹。
關鍵詞:PLC;軟件設計
為了實現(xiàn)生產工藝的控制要求,以提高生產效率和產品質量,在設計PLC控制系統(tǒng)時要遵循以下原則:
1、 最大限度地滿足被控對象的控制要求。
2、 在滿足控制要求的前提下,力求使控制系統(tǒng)簡單、經濟,使用和維修方便。
3、 保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。
4、 考慮到生產的發(fā)展和工藝的改進,應適當留有擴充余量。
PLC控制系統(tǒng)的軟件設計就是針對生產工藝要求的控制程序的設計,也就是常說的用戶程序設計。用戶程序的設計需要分析工藝過程,明確控制要求,列出輸入輸出分配表的基礎上進行。
在實際的工作中,軟件的實現(xiàn)方法有很多種,具體使用哪種方法,因人因控制對象而異,以下是幾種常用的方法。
一、經驗設計法
在一些典型的控制環(huán)節(jié)和電路的基礎上,根據(jù)被控制對象對控制系統(tǒng)的具體要求,憑經驗進行選擇、組合。有時為了得到一個滿意的設計結果,需要進行多次反復地調試和修改,增加一些輔助觸點和中間編程元件。這種設計方法沒有一個普遍的規(guī)律可遵循,即具有一定的試探性和隨意性,最后得到的結果也不是唯一的,設計所用的時間、設計的質量與設計者經驗驗多少有關。
經驗設計法對于一些比較簡單的控制系統(tǒng)的設計時比較有效的,可以收到快速、簡單的效果。但是,由于這種方法主要時依靠設計人員的經驗進行設計,所以對設計人員的要求也比較高,特別時要求設計者有一定的實踐經驗,對工業(yè)控制系統(tǒng)和工業(yè)上常用的各種典型環(huán)節(jié)比較熟悉。對于比較復雜的系統(tǒng),經驗法一般設計周期長,不易掌握,系統(tǒng)交付使用后,維護困難。所以,經驗法一般只適合于比較簡單的或與某些典型系統(tǒng)相類似的控制系統(tǒng)的設計。
二、邏輯設計法
工業(yè)電氣控制線路中,有不少都是通過繼電器等電氣元件來實現(xiàn),而繼電器,交流接觸器的觸點都只有兩種狀態(tài)即吸合和斷開,因此,用“0”和“1”兩種取值的邏輯代數(shù)設計電氣控制線路時完全可以的,PLC的早期應用就是替代繼電器控制系統(tǒng),因此用邏輯設計方法同樣也適用于PLC應用程序的設計。當一個邏輯函數(shù)用邏輯變量的基本運算式表達出來后,實現(xiàn)這個邏輯函數(shù)的線路就確定了。當這種方法使用熟練后,甚至梯形程序也可以省略,可以直接寫出于邏輯函數(shù)和表達式對用的指令語句程序。
用邏輯設計法設計PLC應用程序的一般步驟如下:
1、列出執(zhí)行元件動作節(jié)拍表
2、繪制電氣控制系統(tǒng)的狀態(tài)轉移圖;
3、進行系統(tǒng)的邏輯設計;
4、編寫程序;
5、對程序檢測、修改和完善。
三、順序功能圖法
順序功能圖法是首先根據(jù)系統(tǒng)的工藝流程設計順序功能圖,然后再依據(jù)順序功能圖設計順序控制程序。在順序功能圖中,在實現(xiàn)轉換時使前級步的活動結束而使后續(xù)步的活動開始,步之間沒有重疊。這是系統(tǒng)中大量復雜的連鎖關系在步的轉換中得以解決。而對于每一步的程序段,只需處理極其簡單的邏輯關系。因而這種編程方法簡單易學,規(guī)律性強。設計出的控制程序結構清晰、可讀性好,程序的調試和運行也很方便,可以極大地提高工作效率。西門子S7-200 PLC采用順序功能圖法設計時,可用順序控制繼電器(SCR)指令、置位/復位(S/R)指令、移位寄存器(SHRB)指令等實現(xiàn)編程。
順序控制繼電器(SCR)指令是基于順序功能圖(SFC)的編程方式,專門用于編制順序控制程序。使用它必須依據(jù)順序功能圖進行編程。順序控制繼電器指令的SCR程序段對應于順序功能圖中的步,當順序控制繼電器S位的狀態(tài)為“1”時,對應的SCR段中被激活,即順序功能圖對應的步被激活,成為活動步,否則是非活動步。SCR段中執(zhí)行程序所完成的動作或命令對應著順序功能圖中該步相關的動作或命令。程序段的裝換(SCRT)指令相當于實施了順序功能圖中的轉換功能。由于PLC周期循環(huán)掃描執(zhí)行程序,編制程序時各SCR段只要按順功能圖有序地排列,各SCR段活動狀態(tài)的進展就能完全按照順序功能圖中有向連線規(guī)定的方向進行。
依據(jù)順序功能圖用置位/復位(S/R)指令編制順序控制程序。用置位/復位(S/R)指令編制順序控制程序時,使內部標志位繼電器與順序功能圖中的步驟建立對應關系。通過置位/復位(S/R)指令,使其某標志位繼電器置位或復位,從而達到使相應步的激活和失勵的（未完，下一頁）
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