PLC 程序设计标准化方法

PLC 程序设计的标准化方法先从内容或者方法层面进行

流程的分解,将分解的内容称为要素,要素的有机结合便构成

了标准化的设计。流程标准化设计完成之后需要对各个要素

分别进行标准化的设计。

2.1、 PLC 程序设计的要素分解与有机结合

根据软件程序设计的一般性方法结合PLC 程序设计的特

点,可以按以下 5 个要素对PLC 程序设计进行分解:文档的建

立与管理、PLC 系统的外部接口、变量定义、程序架构、软

件检验。

程序的架构是 PLC 程序设计的核心,其他要素都围绕其

展开和为其服务;文档为程序设计提供依据、指导、检验以及

数据关系;变量是程序设计的数据流表达;外部接口为PLC 系

统和执行机构、人机界面以及第三方系统提供通讯;而软件的

检验则为程序的准确率提供保障。通过以上这 4 个要素,基本

能够确立程序要实现的目标,以及设计程序所需要的“原材

料”,接下来便是通过适当地方式也即标准化的程序架构来实

现程序的功能[1,2,3]。

程序要素的有机结合就是从流程上来完成程序的设计,

可以分为5 个步骤,分别为确定所需文档、需求表及变量表等

内容,开始程序代码设计、联调联试、试车(见图 1)。按照这

样的流程,PLC 程序设计标准化的设计问题实际上转化成要素

的标准化设计问题。

2.2 、PLC 程序设计的要素标准化设计

不同的程序设计所需要的文档种类和数量是不同的。根

据不同的功能、时间节点、文档对于程序的作用,可以把所需

的文档归成几类,从功能角度分类可将文档分为:功能/工况说

明类文档、变量信息类文档、接口类文档、程序设计辅助类

文档以及检验类文档。

实现接口的标准化,首先得根据具体的项目情况确定应

用哪种通讯协议,确定好通讯协议之后,需要确定具体的传输

数据,包括数据的方向性和数据的数量以及数据的实时性要

求 。

变 量 的 标 准 化 则 分 为 输 入 输 出 变 量 的 标 准 化 和 中 间 变

量 的 标 准 化 。 对 于 输 入 变 量 ,由 于 不 同 项 目 的 不 同 要 求 ,某 一

部 件 的 物 理 地 址 往 往 会 产 生 变 化 。 这 些 地 址 一 旦 更 改 ,将 导 致

对 程 序 也 需 要 相 应 进 行 修 改 ,修 改 量 通 常 较 大 。 鉴 于 这 种 情 况 ,

需 要 在 物 理 地 址 和 变 量 名 称 之 间 引 入 一 组 中 间 变 量 ,通 过 输

入 输 出 变 量 和 中 间 变 量 的 地 址 映 射 ,以 应 对 物 理 地 址 的 变 动

和 变 量 名 称 的 固 定 。 采 用 现 行 软 件 设 计 较 多 的 做 法 ,中 间 变 量

采 用 变 量 名 而 非 物 理 地 址 作 为 变 量 的 寻 址 方 式 。 为 了 解 决 映

射 程 序 的 实 现 问 题 ,在 下 节 中 提 出 了 程 序 代 码 的 自 动 化 生 成

的 方 法 。

从 程 序 的 设 计 过 程 来 看 ,软 件 检 验 可 以 分 为 3 个 内 容 :单

个 功 能 块 的 检 验 ,联 调 检 验 以 及 测 试 检 验 ,并 针 对 各 自 特 点 ,分

别 制 定 标 准 化 检 测 方 法 。

2.3、 PLC 程 序 的 架构

PLC 的 程 序 设 计 更 多 的 属于 结构化 的 程 序 设 计 ,即整个 程

序 由 一 系列功 能 块 构成 ,功 能 块 则 是程 序 的 最基本单 元。 这 种

结构的 好处是能 够使一 些 大 的 复杂的 软 件 问 题 分 解 成 诸多

小的简单的软件问题[4]。然而经常使用的PLC 程序模块有很

多并不能做到功能的相对独立,有许多的互锁、状态等需要在

程序中使用,根据它的这种特点,程序的架构可以分为 3 层。

第一层是基本功能块,包括 I/O 输入输出处理、外部接口处理

等,这些功能块的内部功能较为简单,但重复度高,且不受不同

设备的不同工况的影响;第二层是机构功能块,根据基本功能

块得到的数据来实现各个机构的功能,包含的内容有输入命

令,运行允许,驱动器控制,接触器控制以及特殊故障检测;第

三层是系统功能,是对控制系统的功能实现和处理,包括全局

的运行允许,通讯检测等[5]。以基本功能块为基础,机构功能

块为主要控制内容,系统功能实现了各个机构的整合以及全

局的控制,实现了整个电气控制系统的功能。