復雜控制中面向對象的ＰＬＣ編程方法

摘 要：PLC在現代工業控制的應用中已非常廣泛。但隨著控制系統復雜性和自動化程度的不斷提高，采用常規的面向過程的方法進行PLC編程會變得十分困難。因此，必須采用面向對象的編程方法，為PLC程序組被控對象建立功能/數據模塊FB/DB，為每個控制系統的每個程序組分別定義和創建公用模塊FC。

關鍵詞：PLC編程 功能模塊 段控制 組控制

1 問題的提出

在現代工業生產中，PLC的應用極其普遍，在大型的集中控制系統中，通常會用到多個PLC，每個獨立的PLC又由相對獨立的程序組組成，每個程序組控制幾臺至幾十臺設備，各臺設備間的控制要求較多，有的被控對象自身較為復雜，這就使得PLC控制也就越趨復雜。

PLC控制的復雜性，自然也就使其軟件設計更加繁瑣。其軟件設計在滿足生產工藝和電氣聯鎖控制關系的基礎上，還應盡可能滿足在使用上操作簡便、直觀，這包括：PLC主機自檢；自動進行設備組備妥檢查；系統音響試驗輸出；程序組啟動預告輸出；程序組設備的正常啟/停聯鎖、運行聯鎖、緊急停車；組設備運行狀態輸出；設備啟動過程中或系統正常運行后設備故障時的故障聯鎖停車、故障報警輸出；故障解除后復位且能夠從故障設備位置重新完成程序組設備順序啟動的控制等。

2 解決的思路

控制對象和對象之間關系的多樣性，體現在PLC程序的編寫上，就越來越龐大。這樣采用一般面向過程的方法進行PLC編程會變得十分困難，且程序的調試和修改也同樣十分困難。因此，必須采用面向對象的編程方法［１］。主體思想有兩條：

第一條：為程序組中每個獨立的被控對象或需要同時啟/停的一組被控對象建立功能/數據模塊FB/DB，被控對象在程序組中的聯鎖關系及自身控制要求都通過功能模塊FB的外部屬性和內部屬性進行體現。

第二條：為每個PLC控制系統的每個程序組分別定義和創建公用模塊FC，每個公用模塊FC的入口/出口條件作為公共對象的外部屬性；把按功能劃分的設備間的故障判定、功能輸出等作為公共對象的內部屬性。

3 程序設計的方法

對于各個PLC集中控制系統，首先根據工藝生產流程，將整個車間分成若干個工段。在每個工段內，根據驅動設備的啟停順序和流程分支，將驅動設備分成若干個組。對于每一個組的驅動設備，在正常操作情況下，根據工藝流程，逆流程開車，順流程停車。為了減小設備啟停對電網的沖擊，所有設備都是按順序單臺啟動，根據設備的容量大小和啟動特性，每臺設備的啟停相對于前一臺設備都設置了相應的延時時間。對于操作員來說，整個生產線的啟動，只是按設計的操作順序啟動每個組，只不過是點幾下鼠標而己，不需要每臺設備都去操作，使得操作非常簡單。

3.1 段控制

從生產工藝考慮，不需要其它設備的參與，能夠獨立完成一定生產任務的一些設備的集合被稱為一個段。一臺PLC可以單獨控制一個段，也可以幾個小段由一個PLC控制。根據段的控制要求，設計一個通用的功能塊FB220，功能塊如圖1所示，其主要功能如下：

檢測系統狀態：

AC220V控制電源狀態；

DC24V控制電源狀態；

PLC電池電壓狀態；

PLC冷卻風扇狀態；

系統緊急停車開關位置；

接收上位機的預警測試指令；

段狀態字SSTA送至上位機。

3.2 組控制

按生產工藝，在同一時間段內允許同時開停的設備作為一個組，組內設備的開停不依賴于其它設備的開停，它收集組內各臺設備的驅動狀態，匯總后送至上位機，并接收上位機發出的各種控制指令，通過組控制字節分別送至每個驅動。組控制功能塊FB227，其控制過程如圖2所示：首先向FB227中輸入參數AUX1、AUX2，FB227接收上位機指令GCOM，并采集組內設備的驅動狀態STAC；然后FB227將組控制字節GRUP送至每個驅動，將組狀態GSTA、組報警GALM送至上位機［２］。

3.3 驅動

驅動分為馬達驅動和電磁閥驅動，馬達驅動按控制方式分為主驅動和輔助驅動馬達。主驅動馬達是指為維持正常生產必須持續運行的馬達，其開停與組的開停同步，若遇有分支的情況下，通過選擇來確定。輔助驅動馬達是指在生產過程中不是每時每刻都需要參與的馬達，它的開停是根據生產的需要，是斷續運行的設備，其開停依賴于組，但又不完全由組控制。按馬達種類分有單向馬達、可逆馬達、電動執行器、電動推桿等。根據每種驅動的控制要求編寫各自的功能塊，在主程序中可以很方便地調用，使得程序結構簡單，易于維護。單向主驅動馬達的功能塊FB200，其驅動過程如圖3所示。

結論

采用面向對象的編程方法，設置PLC段、組、馬達驅動等功能模塊，盡可能按功能要求創建各種功能模塊，在主程序中進行調用，使得復雜系統PLC的編程問題變得有跡、有序、系統和規范化，復雜問題簡單化了，其發展前景無限。

參考文獻：

［１］鄭晨科.現代可編程序控制器原理與應用.清華大學出版社，2002.

［２］楊能長，張興毅.可編程控制器PC原理及應用.重慶大學出版社，2006.