PLC程序設計及編程注意事項
1 引言
可編程序控制器(plc)是以微處理器為基礎，綜合計算機、通信、聯網以及自動控制技術而開發的新一代工業控制裝置。可編程序控制器plc在我國的發展與應用已有30多年的歷史，現在它已經廣泛應用于國民經濟的各個工業生產領域，成為提高傳統工業裝備水平和技術能力的重要設備和強大支柱。隨著我國國民經濟的全面發展和技術水平的不斷提高，可編程序控制器應用領域不斷擴大，了解熟悉和掌握plc程序設計語言以及應用軟件編程技術，對plc的進一步推廣應用和使用維護具有十分重要的作用。
2 plc程序設計語言
根據plc應用范圍，程序設計語言可以組合使用，常用的程序設計語言有：梯形圖程序設計語言;布爾助記符程序設計語言(語句表);功能表圖程序設計語言;功能模塊圖程序設計語言;結構化語句描述程序設計語言;梯形圖與結構化語句描述程序設計語言;布爾助記符與功能表圖程序設計語言;布爾助記符與結構化語句描述程序設計語言。
2.1 梯形圖(ladder diagram)
程序設計語言梯形圖程序設計語言是用梯形圖的圖形符號來描述程序的一種程序設計語言。采用梯形圖程序設計語言，程序采用梯形圖的形式描述。這種程序設計語言采用因果關系來描述事件發生的條件和結果。每個梯級是一個因果關系。在梯級中，描述事件發生的條件表示在左面，事件發生的結果表示在后面。梯形圖程序設計語言是最常用的一種程序設計語言。它來源于繼電器邏輯控制系統的描述。
在工業過程控制領域，電氣技術人員對繼電器邏輯控制技術較為熟悉，因此，由這種邏輯控制技術發展而來的梯形圖受到了歡迎，并得到了廣泛的應用。梯形圖程序設計語言的特點是：
(1) 與電氣操作原理圖相對應，具有直觀性和對應性。
(2) 與原有繼電器邏輯控制技術相一致，對電氣技術人員來說，易于撐握和學習。
(3) 與原有的繼電器邏輯控制技術的不同點是，梯形圖中的能流(power
flow)不是實際意義的電流，內部的繼電器也不是實際存在的繼電器，因此，應用時，需與原有繼電器邏輯控制技術的有關概念區別對待。
(4) 與布爾助記符程序設計語言有一一對應關系，便于相互的轉換和程序的檢查。
2.2布爾助記符(boolean mnemonic)
程序設計語言布爾助記符程序設計語言是用布爾助記符來描述程序的一種程序設計語言。布爾助記符程序設計語言與計算機中的匯編語言非常相似，采用布爾助記符來表示操作功能。布爾助記符程序設計語言具有下列特點：
(1) 采用助記符來表示操作功能，具有容易記憶，便于撐握的特點。
(2) 在編程器的鍵盤上采用助記符表示，具有便于操作的特點，可在無計算機的場合進行編程設計。
(3) 與梯形圖有一一對應關系。其特點與梯形圖語言基本類同。
2.3功能表圖(sepuential chart)
程序設計語言功能表圖程序設計語言是用功能表圖來描述程序的一種程序設計語言。它是近年來發展起來的一種程序設計語言。采用功能表圖的描述，控制系統被分為若干個子系統，從功能入手，使系統的操作具有明確的含義，便于設計人員和操作人員設計思想的溝通，便于程序的分工設計和檢查調試。功能表圖程序設計語言的特點是：
(1) 以功能為主線，條理清楚，便于對程序操作的理解和溝通。
(2) 對大型的程序，可分工設計，采用較為靈活的程序結構，可節省程序設計時間和調試時間。
(3) 常用于系統的規模校大，程序關系較復雜的場合。
(4)只有在活動步的命令和操作被執行，對活動步后的轉換進行掃描，因此，整個程序的掃描時間較其他程序編制的程序掃描時間要大大縮短。功能表圖來源于佩特利(petri)網，由于它具有圖形表達方式，能較簡單和清楚地描述并發系統和復雜系統的所有現象，并能對系統中存有的象死鎖、不安全等反常現象進行分析和建模，在模型的基礎上能直接編程，所以，得到了文泛的應用。
近幾年推出的plc和小型集散控制系統中也已提供了采用功能表圖描述語言進行編程的軟件。學習、了解和掌握佩特利(petri)網的一些基本概念，可以有助于對功能表圖的進一步理解。
2.4結構化語句(structured text)
描述程序設計語言結構化語句描述程序設計語言是用結構化的描述語句來描述程序的一種程序設計語言。它是一種類似于高級語言的程序設計語言。在大中型的
plc系統中，常采用結構化語句描述程序設計語言來描述控制系統中各個變量的關系。它也被用于集散控制系統的編程和組態。結構化語句描述程序設計語言采用計算機的描述語句來描述系統中各種變量之間的各種運算關系，完成所需的功能或操作。大多數制造廠商采用的語句描述程序設計語言與basic語言、pascal語言或c語言等高級語言相類似，但為了應用方便，在語句的表達方法及語句的種類等方面都進行了簡化。結構化程序設計語言具有下列特點：
(1) 采用高級語言進行編程，可以完成較復雜的控制運算;
(2) 需要有一定的計算機高級程序設計語言的知識和編程技巧，對編程人員的技能要求較高，普通電氣人員無法完成;
(3)直觀性和易操作性等性能較差;
(4) 常被用于采用功能模塊等其他語言較難實現的一些控制功能的實施。
部分plc的制造廠商為用戶提供了簡單的結構化程序設計語言，它與助記符程序設計語言相似，對程序的步數有一定的限制，同時，提供了與plc間的接口或通信連接程序的編制方式，為用戶的應用程序提供了擴展余地。
3 plc程序設計
3.1 plc控制系統的設計步驟
圖1為plc控制系統設計步驟圖。
圖1 plc控制系統設計步驟圖
3.2 編程編程語言的選擇
在編制plc控制程序設計時，除i/o地址列表外，有時還要把在程序中用到的中間繼電器(m)、定時器(t)、計數器(c)和存儲單元(v)以及它們有作用或功能列寫出來，以便編寫程序和閱讀程序。在編程語言的選擇上，用梯形圖編程還是用語句表或使用功能圖編程，這主要取決于以下幾點：
(1) 有些plc使用梯形圖編程不是很方便(如書寫不方便)，則可用語句表編程，但梯形圖總比語句表直觀。
(2) 經驗豐富的人員可用語句表直接編程，就像使用匯編語言一樣。
(3) 如果是清晰的單順序、選擇順序或并發順序的控制任務，則最好用功能圖來編程設計程序。
3.3 編程注意事項
(1) 設計可編程控制器時，
安全性是第一重要的，即使在外部的電源發生異常時，可編程控制器出現故障時，整個系統也能在安全狀態下工作，應在可編程控制器外部，設置如下幾中安全電路：緊急停止電路，保護電路，正轉逆轉等相反操作的連鎖電路，定位的上限/下線等防止損壞的連鎖電路等，以防止誤操作產生故障。
(2)編程要理論聯系實踐。從最簡單的做起，循序漸進。例如說學習西門子plc編程最開始可以先編寫些只包括數字量的，然后再考慮模擬量的，另外像計時器、計數器也經常使用等。
(3)在一段程序里不可有同樣的兩個輸出存在。比如說前段程序有1個輸出q0.0存在，后面就不要再有了，除非是做子函數，而且要保證主函數和子函數里的輸出也不能重復，否則plc只考慮后者。
(4)數字量輸出分為繼電器輸出和晶體管輸出兩種：前者電流大，后者速度快。要考慮電源容量問題，如果容量小了，那么plc在輸出后電壓不夠，輸出也就停了，然后，電壓又夠了plc又輸出了，電壓又不夠輸出又停，外表特征就是設備反復啟動反復停止。這和程序無關。
(5)用步進指令設計梯形圖時，要注意plc初始狀態繼電器的設置。一般plc的狀態繼電器分有初始狀態繼電器、回零狀態繼電器、一般狀態繼電器、保持狀態繼電器和報警狀態繼電器。狀態繼電器的使用不受限制，當狀態繼電器不用于步進順序控制時，它也可作為輔助繼電器使用。
(6)使用梯形圖編程時，應把串聯多的電路塊盡量放在最上邊，把并聯多的電路塊盡量放在最左邊，這樣即節省指令，又美觀。在同一程序中，同一編號的線圈使用兩次及兩次以上稱為雙線圈，雙圈非常容易引起誤動作，應避免使用。觸點應畫在水平線上，不包含觸點的分支線條應放在垂直方向，不要放在水平方向，以便于讀圖和圖形的美觀。線圈和指令盒一般不能直接連接在左邊的母線上，如需要的話可通過特殊的繼電器完成。
(7)采用什么品牌的plc完全依據個人喜好，不同的plc只是語法有些差異，只要會一種以后另一種也就會了。總之就是一句話，如果想編plc程序設計就要多學多練。
(8)編程完成后，要進行室內模擬調試，可借助模擬開關和plc輸出端的輸出指示燈進行。需要模擬信號i/o時，可用電位器和萬用表配合進行。調試時，可利用外圍設備模擬各種現場開關和傳感器狀態，然后觀察plc輸出邏輯是否正確。目前的plc產品都可在pc機上編程，并進行直接模擬調試。
(9)聯機調試時，可把編好的程序下載到plc中。調試時一定要先將主電路斷開，只對控制電路進行調試，若通過聯調信號接入發現有軟硬件中的問題，對問題進行整改，并反復測試系統無誤后，才能投入交付使用。
4 結束語
plc程序設計工作，除了要熟悉和掌握plc程序設計語言及其控制電路的工作原理外，更重要的是要靠平時更多的編程實踐和應用經驗的不斷積累，才能正真提高編程人員的技術水平，才能更好地掌握編程技巧和程序設計方法，滿足生產實際工作的需要。
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