數據結構和指針在PLC編程中的靈活運用

瑞控機械南京有限公司 210038

摘要：本文剖析了PLC控制程序中比較常見的邏輯控制的原理，這種控制方式在如今計算機控制技術日益普及的環境下有很大的技術缺陷存在，于是下文中提出了相應的解決辦法，即數據結構和指針控制，并對這兩種方式的特點進行了比較。

關鍵詞：邏輯控制；PLC編程；結構數據；指針

PLC控制技術在20世紀80年代以后得到了工業控制方面的廣泛應用，目前想要衡量一個企業的現代化水平，PLC控制技術的應用情況已經成為了一個重要的衡量標準。而對于企業以及其自動控制方面的工作人員來說，最需要考慮的就是如何將PLC控制手段充分的利用起來服務于生產工藝。

在世實際生產中，同一組設備可以采用不同的PLC方法進行控制，不同控制方式出現的原因、過程以及利弊都是不一樣的，說明在進行PLC控制程序的編輯中，可以選擇一些適當的高級編程語言技巧，用來補充PLC傳統的控制手段。

1提出問題

傳統的電氣邏輯控制技術在不斷的發展中形成了PLC控制技術，所以邏輯控制是PLC用戶控制程序中最基礎的，同時對單體設備的運行進行控制也是效果最好的。只要對設備的位置位置反饋信號或者運行情況反饋信號進行簡單的收集，就可以以工藝要求為依據對設備下達邏輯指令，例如“與”“非”“或”等，然后實現停止、啟動等具體的操作控制。不過在實際操作的時候需要OS操作站實時進行手動操作和人工監控。

例如圖1中的A、B兩個馬達，分別連接著PLC的反饋信號（Aa，Ab）和控制信號（Oa，Ob）。假如工藝對其的要求是兩臺馬達必須分開工作，那么當操作工人使用OS操作站進行馬達A的啟動時，PLC就會向Oa發送啟動命令，在收到了Aa反饋信號以后，程序會立即聯鎖馬達B，只有馬達A處于停止狀態下才能允許馬達B運行，反之啟動馬達B也是一樣的。

圖1 PLC邏輯控制原理圖

然而在產品品質的日益提升中，工藝也提出了更高的要求給PLC控制過程，如今生產過程中越來越普及計算機控制技術，通過控制計算機來發出操作指令和參數，然后由PLC進行指令的接受并進行自動控制，操作工人主要是對其過程進行監控，避免出現意外情況。這種控制方式對于PLC來說具有一定好處，就是人工的干擾大大降低了，PLC得以更為連續和穩定的運行，可以更加準確并且技術的控制現場設備。但是這種控制方式對于PLC用戶程序的要求也更加高了，不能再使用簡單的邏輯控制。因為PLC的控制原理是將全部的控制程序在一個工作周期內按順序全部進行完，然后以程序的要求為依據采集并處理過程鏡像區中的外部輸入信號，然后將這些指令逐個通過控制程序發送到現場，等到下個工作周期才會采集其余的現場輸入信號。

例如在圖1中，馬達A、B在i周期的事后都是靜止的，并且都允許運行，此時程序1要求對馬達A進行啟動，而程序2要求對馬達B進行啟動，那么馬達A在程序1的控制下啟動了，卻沒有馬達A的反饋信號，那么程序2在這種情況下會默認馬達B也是允許啟動的所以也將馬達B啟動，那么在這樣一個PLC運行周期內兩臺設備就同時啟動了，而他們之間是聯鎖的，很大的影響了生產過程。

想要解決計算機自動控制帶來的這種故障，一個非常有效的方法是，對程序使用數據結構和指針來進行控制。

2實例分析

煉鋼中有一個很重要的工序——物料添加，對于很多環節例如抽真空處理等上來說都是必不可少的。如圖2我們可以看到，物料添加具體可以分為三大部分，其中稱重過程是從M到W的過程，若干個物料倉M組合若干個稱重倉W，形成了稱重線；運輸過程是從W到傳輸帶或者溜槽，最終達到匯總斗；最后是加料過程，就是從匯總斗到鋼水。

圖2 物料添加過程示意圖

PLC在物料添加中的稱重過程，會依據過程計算機的指令，依照物料的名字和時間，來掃描所有的物料倉M，將與下料工藝相符合的料倉尋找出來并且進行稱重過程的執行。這個階段，一條稱重線在同一個時間內允許振料的料倉只有一個，如果稱重線不同那么振料可以同時進行。

PLC在物料添加中的傳輸過程中，會依據過程計算機所下的指令，按照時間的要求來掃描所有的稱重斗W，將那些和下料工藝要求相符合的稱重斗尋找出來，然后進行傳輸過程的執行，同上面的稱重過程一樣，這一階段內的同一時間，只有一個稱重斗允許進行振料。

PLC在物料添加中的下料過程中，會依據過程計算機所下的指令，同樣按照時間的要求來發送加料指令給匯總斗。因為只有唯一一個匯總斗，并且加料的過程中匯總斗就是收尾的階段了，所以這個階段相比起稱重和傳輸過程來說，就顯得更加便于控制。

鋼水的成分對于煉鋼工藝的影響是很大的，所以要求自然也非常嚴格，因此只有保證設計了良好的物料添加系統控制程序，才能保證產品的質量過關。通過上文中提到的物料添加工序我們可以看出，在進行稱重和傳輸的過程中，很可能會出現上文中提到過的故障，所以系統的正常運行僅僅依靠簡單的邏輯控制是很難實現的。

3指數和數據結構的控制

在對PLC程序使用數據結構和指針進行控制的時候，需要開發兩個數據塊，DXa和DXc，分別應用在稱重和運輸過程中。其中DXa存放的是過程計算機下達的數據塊地址Mi，包含著同一時刻進行下料的料倉的相關內容，或是存放著數據塊地址Wi，是在同一時刻允許到匯總斗的稱重斗的相關內容；DXc中存放的是數據塊地址Mi和Wi，分別是關于接受啟動指令下料的料倉內容以及稱重斗的相關內容，詳情如圖3所示。

圖3 數據結構和指針控制圖

在結束了一輪鋼水處理過程后，PLC會自動對DXa和DXc進行處理，其中存放指針的數據字A0和C0會變為1，并且清零A1～Ai和C1中的內容。在開始新一輪的行鋼水處理以后，會自動按照順序將指針A0中的數值，通過計算機傳入的振料料倉數據塊地址Mi填入DXa中的A1～Ai，并且注意相對應的順序，指針I在每一個數據填入的時候自動加1。在I個數據全部填完以后，會有下一批數據送入，然后程序再逐個指針內的數值。

參考文獻

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