基于模型的設計在plc控制系統開發中的應用

陳健+張敬宇

【摘要】現階段來看，plc（可編程控制器）在模型設計基礎上是一種比較新的開發方式。plc在生產領域和制造領域中有著廣泛的使用，plc作為一種比較先進的自動化控制裝置，具有高度的穩定性和可靠性。本文將以電梯控制和遠程水泵控制為實例，將電梯模型轉化為plc編程標準進行結構化文本開發，導入到plc編碼軟件中，得到電梯模型功能塊之后，編寫電梯的控制程序。

【關鍵詞】plc；基于模型設計；開發應用

近年來，基于模型設計在單片機和DSP等系統中的開發得到了越來越廣泛的應用，相比起傳統的開發方式而言，具有強大的優勢。一般情況下，先建立起可執行的模型，再進行仿真調試，再轉化成代碼，最后將代碼下載到目標器中進行測驗。從2010年開始，plc代碼的自動轉換工具——SIMULINK plc CODER能夠將基于模型設計引入到plc控制系統開發中。在國家提倡建設節約型社會的背景下，借助科技的力量，實現水泵的自動化日常管理，是現階段科學家需要研究的主要課題之一。和發達國家相比，我國的水泵管理和控制有很大的發展空間。plc是一種應用比較廣泛的自動化控制裝置，此類工業技術在發達國家得到了廣泛的應用。隨著計算機網絡技術的發展，plc的發展也在數字運算和模擬運算等方面取得了比較大的進步。本文將以電梯控制和遠程水泵控制為例，簡要介紹基于模型設計在plc控制系統開發過程中的應用。

一、plc的基本概念

plc是計算機信息技術發展控制裝置與繼電器進行完美結合的結果。在計算機技術發展日益成熟的今天，plc在各種類型方面發展日益完善，人們可以根據自身的生產控制需求來選擇不同的plc機型。不管是體積比較大的plc，還是體積比較細致的plc，均具有各種特殊的功能。伴隨著更多計算機技術在plc裝置中的植入，plc的穩定性和自動化等管理水平均有很大程度的提高。作為一種自動化的工業開工至裝置，plc已經逐漸成為諸多工業領域的主要控制設備。基于plc控制系統，一方面可以實現現場數據的采集，另外一方面通過遠程監控，技術人員不用去到現場就可以監視現場設備的運作狀態。通過遠程監控不難發現，技術人員能夠方便利用豐富的軟件和硬件資源，繼而對遠程對象進行高效控制，從而維護機械設備能夠正常運行。

二、以電梯模型為例

電梯模型主要包括以下兩個部分：（1）電梯邏輯模塊；（2）信號控制模塊。電梯邏輯模塊主要是用來完成電梯的邏輯功能功能，使用stateflow圖來實現。電梯所在不同漏乘和運動情況定義成不同狀態，將電梯控制系統變成一個有限狀態之下。信號控制模塊主要用于接收來自外部按鈕的收入信號，將其送到指示器件中或者電梯邏輯模塊中的某些輸入端。信號控制模塊主要是由若干個信號模塊組合而成的。電梯plc代碼的生成主要是由Simulink plc coder的代碼自動轉換，將函數模型轉化成結構化文本，使用工業自動化供應商提供的IDE（集成開發環境）編譯之后，在plc中運行。plc代碼的自動生成需要遵循一定的規范，在自動轉換成相關代碼之前，需要檢查代碼轉換是否能夠順利通過。將電梯邏輯模塊和信號控制模塊之間的信號連接在一起裝成一個子系統，將其命名為電梯，右鍵且單擊系統電梯和plc coder，檢查轉換過程是否能夠順利通過，一旦不能通過，會有相應提示。在建立好系統工程之后，導入生成的文件，由結構化文本構成的功能電梯模塊，自動定義好輸入量、輸出量以及中間變量等。點擊功能模塊下的標簽，查看內部邏輯的變量。

三、基于plc的遠程水泵控制系統設計

plc在整個水泵的遠程控制系統中，扮演者是非常重要的一個角色。首先，需要選擇匹配的遠程水泵控制器文本顯示器。在實現plc的使用過程中，選擇一款性能良好的編程終端具有十分重要的價值和意義。基于plc遠程水泵控制系統，借鑒同行研究結果和相關建議等，選擇合適的文本顯示器，與plc進行對接和連線監控。其次，采用分層設計方法。發揮設計現場控制層的作用，在啟用plc之前，根據事先調查好的數據進行編程數據的掃描。在整個過程中，plc按照掃描方式讀入到plc所有終端上的輸入信號中，將輸入信號存入到映像區域中。最后，在plc水泵控制系統中，設計一整套中央控制層，實現對整個水泵遠程系統的操作控制。在此系統中，建立專門的水泵運行管理按鈕。

四、結束語

采用基于模型設計方法，通過STATEFLOW建立的電梯控制模型，再使用simulink plc coder代碼轉換成標準的結構化文本，導入到plc編程軟件之中，從而實現對電梯的邏輯控制。在水泵使用比較謎底的生產企業中，投入運行之后，取得的相關效果較為顯著，從而顯著提高了水泵的自動化生產水平，有效改善水泵使用效果，降低用工成本。plc作為一種先進化且自動化的控制裝置具有很大的推廣價值，在本文設計的基于模型設計的plc遠程控制系統開發中，對水泵和電梯的日產管理和維護等有很大提高。相比起傳統的開發方式來說，基于模型的設計在設計階段中可以不斷完善模型，繼而避免產生錯誤或者程序缺陷等，代碼的自動生成提高了代碼的質量，使得開發的速度得到有效提高。

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作者簡介：

張敬宇（1986.3-），男，遼寧沈陽人，大專，主要從事電氣自動化方面研究。