西門子SCL語言在汽車制造行業中的應用研究

關偉

宜科（天津）電子有限公司 四川 成都 610000

引言

隨著我國生產力水平的不斷發展進步，傳統工業制造對電氣自動化控制也有了新的需求。信息技術與傳統工業制造行業的結合是必然的趨勢，通過電氣自動化設備在汽車制造行業中的廣泛應用，可以大幅提升企業的生產效率，同時能夠節約大量的人力和物力成本，符合我國倡導的科技強國的發展戰略。為了在汽車生產制造的過程中實現高性能的電氣自動化設備，編程語言的應用不可或缺。在眾多編程語言的實踐應用中，SCL語言得到程序員的青睞。因此，研究SCL語言在汽車制造業中的應用具有重要的現實意義[1]。

1 西門子SCL語言

西門子PLC（可編程控制器）的主要編程語言有梯形圖（LAD）、語句表（STL）、結構化控制語言（SCL）、功能塊（FBD）、順序控制（GRAPH）等。相較于其他編程語言，SCL語言與計算機高級語言類似，在有大量的數據處理需求下，使用SCL編寫的程序效率更高，同時也更加容易閱讀和理解。筆者在實際應用中更加傾向于使用該語言進行設計。

1.1 SCL語言的特點

1.1.1 易讀性。SCL語言在語句的結構上與Basic、Pascal、C這些高級語言相似，同時又與Pascal的語法類似。這就意味著SCL語言更接近高級語言，其關鍵字或者指令的形式基本是簡單的自然語言，易于理解。對于了解計算機高級編程語言的PLC人員，上手SCL語言快、容易。

1.1.2 編輯空間利用率高。由于SCL語言在語句結構和語法上都接近于高級語言，其編程的效率與Basic、Pascal這些高級語言比較接近。SCL語言可以通過“REGION”指令將程序段按照其功能進行歸類，類似于LAD/FBD/STL編程環境下的“程序段”概念。程序員可以根據程序實現的功能進行分類，將每個不同功能的程序指令放到不同的“REGION”組中。“REGION”組可以進行折疊操作，需要使用時再展開，可以大大提高編輯空間的利用率，以便于編寫出更具邏輯性的程序，同時也方便對程序進行管理。

1.1.3 易于管理和移植。SCL語言的功能塊可以導入或者導出，導出的文件，可以通過windows自帶的記事本軟件進行查看。同時，也可以將文件導入到同平臺的其他項目中，生成功能塊進行使用。程序員也可以利用SCL語言的這個優點編輯通用的庫文件，將常用的功能塊歸類存下，在項目需要的時候直接拿來重復使用，可以很大程度節約時間，提高編程的效率。

2 SCL語言的應用

本文結合筆者實際參與的汽車廠Buffer庫區的項目來闡述SCL語言在汽車制造行業中的應用[2]。

2.1 項目描述

某汽車廠在焊裝車間新建Buffer庫區，用于緩存由焊裝車間發往涂裝車間前的白車身。同時，需要按照涂裝車間的需求車型進行發車。本項目采用西門子S7-1518F控制器，西門子Portal V15.1編程平臺，核心數據處理算法采用SCL語言編寫。

2.2 功能設計

2.2.1 白車身庫區布局說明。圖1為白車身庫區布局圖。粉紅色部分是庫位，里面由44臺固定輥床組成，用于存儲白車身。左上角黑色部分為庫區出口，通過輸送通道進入涂裝車間。右下角黑色部分為庫區入口，上一道工序從這里進入庫區。中間黃色部分為兩臺橫移機，用于將入口白車身存入庫區，以及將白車身從庫區里面取出從庫區出口發出。在涂裝車間，需要白車身按照指定的順序進入。因此，庫區除了作為白車身存儲使用外，更重要的一個角色是用于調整車輛進入涂裝車間的順序。庫區里面每一個輥床都有編號，1-44號。在程序中入庫尋址就按照1-44號入庫，出庫根據涂裝車間需求的車型條件進行出庫。

圖1 白車身庫區布局圖

2.2.2 項目動作說明。根據客戶對項目的動作工藝要求，需實現入庫、出庫精準動作。入庫時，當有車輛到達庫區入口時，觸發申請入庫命令，程序開始搜尋庫區數據，找到空位的輥床，然后返回結果，橫移機將車輛送入到對應的輥床上。出庫時，根據涂裝車間需求的類型（Body Type），自動搜索庫區里面的數據，找到滿足類型（Body Type）的車輛，再根據車身編號（Body ID）最小的一臺車，優先出庫（車身編號是唯一的）[3]。

2.3 功能模塊編程

為實現前文所述功能，本項目使用SCL語言進行編程，具體變量及代碼設計如下：//變量聲明

2.4 模擬試驗

2.4.1 入庫動作模擬。令初始庫區里存車量為空，模擬觸發一次進庫請求指令（InFeed_Request），通過邏輯輸出結果（InFeedNumber）得到入庫的庫位號1。然后，模擬庫區里前3個庫位已經存入車輛，再執行一次進庫請求指令，通過邏輯輸出結果得到庫位號4。入庫動作模擬試驗成功。

2.4.2 出庫動作模擬。在庫區里模擬存儲6臺車（A/B/C/D/E/F），將其依次存入1-6號庫位。將A/B/C的車型（BodyType）定義為1300000，將D/E/F的車型定義為1300001，將它們的車身編號（BodyID）從A-F分別定義為1/3/6/7/4/9。現模擬出庫一臺1300001類型的車，在Req_BodyType處填入1300001，觸發一次出庫請求指令（OutFeed_Request），按照車身編號最小優先出庫的原則，通過邏輯輸出結果（OutFeedNumber）得到車身編號為5，表明出庫動作模擬成功。

通過以上項目方案的設計、程序的編寫，功能的模擬驗證，最后實物調試，達到了客戶對項目的功能需求，實現了精準出入庫的目的[4]。

3 結束語

通過本項目中SCL語言編程的實際應用，我們可以更直觀地看到該編程語言在汽車制造業中實現電氣自動化的優勢，SCL語言作為高級語言，和數學公式基本一致，可以運用許多計算機語言的思想，去解決生產中遇到的問題，這樣在寫程序時，大大減小程序量，完成數據的處理分析需求，同時，也讓程序易懂。后續維護人員對程序進行查看和優化也較為方便，很大程度上提高了工作生產效率。SCL語言在汽車制造行業中為企業降低人力、物力成本，大大調高效率，在其他需要電氣自動化控制的生產企業也同樣適用，值得廣泛推廣應用。