PLC程序編寫的基礎(chǔ)要求
一套完整的PLC程序,并不僅僅是使系統(tǒng)能夠運(yùn)行起來這么簡單,它也需要完整的注釋、精良的架構(gòu)、良好的可擴(kuò)展性、完備的報(bào)警保護(hù)系統(tǒng)、運(yùn)行前的模擬系統(tǒng)。
簡單性
使PLC程序盡可能簡單。簡單的含義就是盡可能的使用標(biāo)準(zhǔn)化的程序框架,盡可能使用簡單的指令。
要想程序簡單,從大的方面講,要優(yōu)化程序結(jié)構(gòu),用流程控制指令簡化程序,從小的方面講還要用功能強(qiáng)的指令取代功能單一的指令,以及注意指令的安排順序等。
可讀性
要求所設(shè)計(jì)的程序可讀性要好。這不僅便于程序設(shè)計(jì)者加深對程序的理解,便于調(diào)試,而且,還要便于別人讀懂你的程序,便于使用者維護(hù)。必要時(shí),也可使程序推廣。
要使程序可讀性好,所設(shè)計(jì)的程序就要盡可能清晰。要注意層次,實(shí)現(xiàn)模塊化,以至于用面向?qū)ο蟮姆椒ㄟM(jìn)行設(shè)計(jì)。要多用一些標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)。
如遇特殊情況下采用語言編程,多數(shù)情況下請使用梯形圖編程,方便閱讀。
再就是I/O分配要有規(guī)律性,便于記憶與理解。必要時(shí),還要做一些注釋工作。內(nèi)部器件的使用也要講規(guī)律性,不要隨便地拿來就用。
可讀性在程序設(shè)計(jì)開始時(shí)就要注意。這不易全做到。因?yàn)樵诔绦蛘{(diào)試的過程中,指令的增減,內(nèi)部器件的使用變化,可能使原較清晰的程序,變的有些亂。所以在設(shè)計(jì)時(shí)就對調(diào)試增減留有一定的余地,然后調(diào)試完畢后再做一下整理,這樣所設(shè)計(jì)的程序具有更高的質(zhì)量。
程序的注釋,起碼應(yīng)該有以下幾個(gè)方面:
A、系統(tǒng)注釋:整套程序的版權(quán)公司和此套程序用途
B、程序塊注釋:此程序塊的主要用途和作者
C、段注釋:此段代碼的用途
D、變量注釋:重要性無需多言,包含I/O注釋、中間變量注釋
而至于保密性的考慮,我覺得應(yīng)該在程序的加密算法或者塊的加密上考慮,而不應(yīng)該用減少注釋這種小聰明來實(shí)現(xiàn)。
正確性
PLC的程序一定要正確,并要經(jīng)過實(shí)際工作驗(yàn)證,證明其能夠正確工作。這是對PLC程序的最根本的要求,若這一點(diǎn)做不到,其它的再好也沒有用。
要使程序正確,一定要準(zhǔn)確的使用指令,正確的使用內(nèi)部器件。準(zhǔn)確的使用指令與準(zhǔn)確理解指令相聯(lián)系,為此對指令含義和使用條件一定要弄清楚。必要時(shí),可編些小程序?qū)σ恍┎磺宄闹噶钭餍y試。
同一指令,由于PLC的出廠批次不同或是PLC的系列型號(hào)的不同,一些指令細(xì)節(jié)有可能不一樣,應(yīng)仔細(xì)查閱編程手冊。
內(nèi)部器件正確使用也是重要的。如有的PLC有掉電保護(hù),有的PLC沒有。一定要做到該掉電保護(hù)的一定要用掉電保護(hù)的器件,反之則不能用。
總之,要準(zhǔn)確的使用指令,正確使用內(nèi)部器件,使所編的程序能正確運(yùn)作,這是對PLC程序最根本的要求。
舉個(gè)簡單的例子,西門子的上升沿和下降沿需要使用帶存儲(chǔ)功能的變量作為中間變量,比如M點(diǎn)或者DB點(diǎn),如果使用FC的temp變量就會(huì)出問題的。
可靠性
程序不僅要正確,還要可靠。可靠反映著PLC程序的穩(wěn)定性,這也是對PLC程序的基本要求。
有的PLC程序,在正常的工作條件下或合法操作時(shí)能正確工作,而出現(xiàn)非正常工作條件(如臨時(shí)停電,又很快再通電)或進(jìn)行非法操作(如一些按鈕不按順序按,或同時(shí)按若干按鈕)后,程序就不能正常工作了。這種程序,就不大可靠,或說不穩(wěn)定,就是不好的程序。
好的PLC程序?qū)Ψ钦9ぷ鳁l件出現(xiàn),能予以識(shí)別,并能使其與正常條件銜接,可使程序適應(yīng)于多種情況。好的PLC程序?qū)Ψ欠ú僮髂苡枰跃芙^,且不留下“痕跡"。只接受合法操作。
聯(lián)鎖是拒絕非法操作常用的手段,繼電電路常用這個(gè)方法,PLC也可繼承這個(gè)方法。
易改性
要使程序易改,也就是要便于修改。
PLC的特點(diǎn)之一就是方便,可靈活地適用于各種情況。其辦法就是靠修改或重新設(shè)計(jì)程序。
重新設(shè)計(jì)程序用于改變PLC工藝的用途要求的情況,不僅程序重編,而且I/O也要重新分配。多數(shù)情況下不需要重編程序,做一些修改就可以了。這就要求程序具有易性,便于修改。
易改也就是彈性,要求只要作很少的改動(dòng),即可達(dá)到改變參數(shù)或易改動(dòng)作的目的。
擴(kuò)展性
許多程序可能在進(jìn)現(xiàn)場之前都已經(jīng)編好,但是到了現(xiàn)場,可能還需要添加另外的程序,為了避免打亂整套系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),需要在每個(gè)功能區(qū)預(yù)留一定的空間作為備用。
硬件上留出足夠的余量,軟件在編寫的時(shí)候把手動(dòng),自動(dòng),半自動(dòng)考慮好,位置留出來。
完備報(bào)警系統(tǒng)
PLC系統(tǒng)往往用于工業(yè)環(huán)境中,每一次的事故都會(huì)造成或大或小的損失,為了做到事故預(yù)處理或者在事故中將損失降到最小,必須重視PLC的報(bào)警和保護(hù),在此將其摘出來作為系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。
程序模擬
為了保證現(xiàn)場的調(diào)試進(jìn)度或者給客戶展示,往往在進(jìn)現(xiàn)場之前,要對自己的程序進(jìn)行全自動(dòng)的模擬。為此需要在程序中加入模擬程序部分,模擬程序部分在正常現(xiàn)場運(yùn)行之后斷開。為了使程序具備模擬功能,需要做以下工作:
(1)將實(shí)際的PLC的I/O點(diǎn)轉(zhuǎn)換為PLC的中間變量或者數(shù)據(jù)塊變量;
(2)根據(jù)工藝要求編寫各個(gè)設(shè)備的模擬程序。
在設(shè)計(jì)PLC程序的過程中,能夠滿足以上幾個(gè)方面的要求的就能稱的上是一個(gè)好程序了。
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PLC程序設(shè)計(jì)規(guī)范
(1)選擇合適的PLC型號(hào)及I/O點(diǎn)數(shù),有特殊功能需求時(shí)選擇特殊功能模塊。
(2)熟悉所選擇的PLC編程指令及編譯軟件。
(3)進(jìn)行軟元件規(guī)劃,包括內(nèi)部繼電器、保持繼電器、數(shù)據(jù)寄存器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等。
(4)進(jìn)行程序規(guī)劃,一般以故障提取、故障處理、手動(dòng)處理、自動(dòng)處理、輸出處理這樣的順序進(jìn)行編程。比較大型的工程或設(shè)備按功能單元分段、分塊進(jìn)行處理,如一條自動(dòng)化生產(chǎn)線中有提升機(jī)、移行、頂起旋轉(zhuǎn)裝置等,則應(yīng)按上述單元分段分塊編程。
(5)在分段分塊編寫的程序前應(yīng)加上簡短的段注釋,說明此段程序的功能,如有必要可以注明相應(yīng)的工藝流程。分塊或分段的程序在總體程序的位置順序應(yīng)基本上按工藝流程順序排列,便于程序的可讀性。
(6)在程序設(shè)計(jì)之前,應(yīng)對設(shè)備進(jìn)行抽象,對如停止、急停、過載、超限、超時(shí)、安全光幕、碰停、門開關(guān)等共用因子進(jìn)行提取,放在啟動(dòng)回路或啟動(dòng)主控、連鎖回路,作為整個(gè)程序結(jié)構(gòu)的大前提,在此基礎(chǔ)下,再將程序分為自動(dòng)、手動(dòng)兩大功能區(qū)。
(7)將程序結(jié)構(gòu)手動(dòng)功能區(qū)共用因子,如手動(dòng)、危及設(shè)備人身安全等因數(shù)因子進(jìn)行提取,放在手動(dòng)主控、連鎖回路,對手動(dòng)控制進(jìn)行保護(hù)、屏蔽、報(bào)警。
(8)將程序結(jié)構(gòu)自動(dòng)功能區(qū)共用因子,如自動(dòng)、超限、超時(shí)等因數(shù)因子進(jìn)行提取,放在自動(dòng)主控、連鎖回路,對自動(dòng)控制下設(shè)備進(jìn)行保護(hù)、屏蔽、報(bào)警。一個(gè)總的原則就是,在確保安全的前提下,嚴(yán)格限制設(shè)備的進(jìn),寬松限制設(shè)備的出。
(9)程序設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)設(shè)計(jì)程序總復(fù)位功能,便于使用者在設(shè)備出現(xiàn)故障情況下,可以方便盡快恢復(fù)設(shè)備正常工作??倧?fù)位應(yīng)充分考慮在復(fù)位過程中設(shè)備和人員的安全。
(10)自動(dòng)模式切換到手動(dòng)模式時(shí),程序應(yīng)清除自動(dòng)模式下的輸出和中間狀態(tài)。特別是在自動(dòng)模式使用SET指令時(shí),必須在手動(dòng)模式用RESET指令予以清除。
(11)嚴(yán)禁在編制程序中使用雙輸出,即同一條輸出語句或同一個(gè)輸出線圈在程序中出現(xiàn)2次及以上。在不同模式條件下的對同一輸出點(diǎn)的輸出使用中間繼電器進(jìn)行中轉(zhuǎn),最后集中到一起并列到輸出點(diǎn)。
(12)使用觸摸屏?xí)r,對觸摸屏和PLC公用的控制區(qū)和狀態(tài)區(qū),不得做其他功能方面的編程使用。
(13)對PLC的特殊模塊,在使用之前,應(yīng)先查明其控制區(qū)和狀態(tài)區(qū)是否占用工作字,若占用,不得將這些工作字做其他方面的編程。
(14)PLC的輸入、輸出、中間繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器等都要加中文注釋。輸入、輸出還要有元器件名稱位號(hào)。對應(yīng)的輸入點(diǎn),一般情況下默認(rèn)為外圍開關(guān)連接的是NO觸點(diǎn),對于需要接NC觸點(diǎn)的須在注釋中標(biāo)明。所有注釋應(yīng)當(dāng)清晰明了,不易產(chǎn)生誤解,盡量少使用泛指。
(15)工程調(diào)試完成后,系統(tǒng)必須保留最終軟件程序,保存的文件名應(yīng)包含項(xiàng)目編號(hào)/作者/日期信息/版本號(hào)等。
(16)關(guān)于程序加密:對于加密程序的密碼必須有專門的文件予以保存,并注明相應(yīng)的用戶名+密碼+權(quán)限,分發(fā)給至少兩個(gè)人以上了解密碼,防止密碼丟失帶來無法打開程序的情況。
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編程建議
(1)PLC和上位機(jī)(或觸摸屏)組成監(jiān)控系統(tǒng)時(shí),在畫面上很多時(shí)候需要有“手動(dòng)"、“自動(dòng)"等控制模式(一般都是多個(gè)只能一個(gè)時(shí))。在程序里面可以用“MOV"指令。如:當(dāng)選擇“手動(dòng)"就將常數(shù)1 MOV到一個(gè)寄存器VB10里面,當(dāng)選擇“自動(dòng)"就將2 MOV到同一寄存器VB10。只要判斷寄存器的數(shù)據(jù)是多少,就知道系統(tǒng)是那種控制方式。這樣的思路好處是容易理解,不需要互鎖之類的麻煩程序。
(2)程序有模擬量控制時(shí),如果讀取的模擬量基本上沒誤差,可以采取時(shí)間濾波的方式,延時(shí)一段時(shí)間。如果讀取的數(shù)據(jù)誤差很大,就需要采取其它的濾波方式,如算平均值等。可以查閱相關(guān)的資料。
(3)在程序調(diào)試過程中(特別是設(shè)備改造時(shí),你的程序是加入到原來設(shè)備的程序中時(shí)),當(dāng)程序語句中出現(xiàn)條件滿足,而輸出線圈不接通時(shí),可以檢查你的這段程序是否是在這樣的語句之間,如JUMPgo to等語句。還有一種可能就是在中斷程序之后,條件滿足而沒輸出不接通,一般都是這段的程序不被掃描。
(4)在順序控制程序時(shí),即一個(gè)動(dòng)作完成后,進(jìn)入到下一個(gè)動(dòng)作,等類似的順序控制,采用+10+10控制模式,本人覺得很方便。其思路是:預(yù)置一個(gè)寄存器,在初始化時(shí)值為0,當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)后,對它+10,此時(shí)寄存器為10,寄存器等于10時(shí)可以做第一個(gè)動(dòng)作;第一個(gè)動(dòng)作完成后,再對寄存器+10,此時(shí)寄存器等于20,可以做第二個(gè)動(dòng)作,第二個(gè)動(dòng)作完成后又+10,此時(shí)寄存器等于30,這樣只要判斷寄存器里面數(shù)據(jù)為多少,就知道要完成那個(gè)動(dòng)作。當(dāng)需要跳躍動(dòng)作時(shí),可以不再+10,可以加+20+30....,看實(shí)際的需要而定。
為什么加10而不是加1,因?yàn)榧?0之后,如果插入一段,只要在這10個(gè)空余的地方隨便選擇一個(gè)位置就可以了。
(5)在設(shè)計(jì)程序的時(shí)候,當(dāng)出現(xiàn)工藝上的故障(非控制系統(tǒng)控制),最好將故障現(xiàn)象保持,并有燈光聲音報(bào)警。直到操作工復(fù)位,以讓其知道系統(tǒng)出現(xiàn)了故障。不然停機(jī)了,別人還認(rèn)為你的程序問題。一般都是在設(shè)計(jì)一個(gè)新系統(tǒng)時(shí),要注意到這些。
(6)對于經(jīng)常調(diào)用的子程序,可以做成子模塊,頻繁調(diào)用。
(7)由于生產(chǎn)機(jī)械在工作循環(huán)中的各工步運(yùn)動(dòng)在執(zhí)行時(shí)需要一定的時(shí)間,且這些時(shí)間都有一定的限度,因此可以以這些時(shí)間為參考,在要檢測的工步動(dòng)作開始的同時(shí),起動(dòng)一個(gè)定時(shí)器,定時(shí)器的時(shí)間設(shè)定值比正常情況下該動(dòng)作要持續(xù)的時(shí)間長20%~30%,而定時(shí)器的輸出信號(hào)可以用于報(bào)警或自動(dòng)停機(jī)裝置。當(dāng)生產(chǎn)機(jī)械某工步動(dòng)作的時(shí)間超過規(guī)定時(shí)間,達(dá)到對應(yīng)的定時(shí)器預(yù)置時(shí)間,還未轉(zhuǎn)入下一工步動(dòng)作時(shí)定時(shí)器發(fā)出故障信號(hào),該信號(hào)停止正常工作循環(huán)程序,起動(dòng)報(bào)警或停機(jī)程序,這就是我們常說的超節(jié)拍保護(hù)。
(8)一些安全用檢測開關(guān)(如急停按鈕、安全光幕、極限開關(guān)等)使用常閉(NC)輸入。
(9)為安全、節(jié)能考慮,盡量將輸出設(shè)計(jì)成需要?jiǎng)幼鲿r(shí)才動(dòng)作,一旦到位就停止輸出,而不要設(shè)計(jì)成平時(shí)一直輸出,需要停止時(shí)才讓輸出斷開。
(10)執(zhí)行元件的動(dòng)作原則應(yīng)當(dāng)是寧可不動(dòng),也不要亂動(dòng)!
(11)單臺(tái)設(shè)備控制:單臺(tái)設(shè)備必須有軟手操/自動(dòng)切換以及軟手操時(shí)可以啟/停功能,由自動(dòng)切換到軟手操時(shí),設(shè)備不能停機(jī);由軟手操切換到自動(dòng)時(shí),設(shè)備啟/停取決于自動(dòng)程序。
(12)單臺(tái)設(shè)備(泵、風(fēng)機(jī)及其它大型設(shè)備)運(yùn)行滿24小時(shí)必須進(jìn)行輪換,且必須有運(yùn)行時(shí)間累計(jì),如果由上位機(jī)設(shè)定啟/停順序除外,操作人員自行設(shè)定。