計(jì)算機(jī)編程思想在PLC程序設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

蔡月

摘要：隨著我國(guó)工業(yè)建設(shè)進(jìn)程的穩(wěn)步提升，PLC程序逐漸應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)中。通過PLC程序可以更加高效、快捷地完成工業(yè)生產(chǎn)步驟，保證工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量。本文就計(jì)算機(jī)編程思想在PLC程序設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，希望能幫助PLC程序有更好發(fā)展。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)編程；PLC程序；設(shè)計(jì)應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TH862.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2018）02-0019-01

可編程控制器又稱PLC控制器，它的出現(xiàn)使得我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)得以完善。其工作原理是由計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序預(yù)設(shè)，然后再將生產(chǎn)信息輸入進(jìn)PLC控制器中，由控制器進(jìn)行分析后向外部程序發(fā)布指令，外部程序執(zhí)行命令開始進(jìn)行生產(chǎn)。在這個(gè)工程中，主要就是由計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行計(jì)算、分析和執(zhí)行，同時(shí)PLC程序也是由計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)置，所以計(jì)算機(jī)對(duì)于PLC程序來說十分重要。

1 PLC程序發(fā)展歷程

1.1 PLC程序起步階段

在第二次工業(yè)革命后到上世紀(jì)六十年代之間，工業(yè)生產(chǎn)控制主要由繼電接觸器來完成，這是一種早期電子控制系統(tǒng)，其利用導(dǎo)線連接定時(shí)器、繼電器和接觸器觸電，然后根據(jù)一定邏輯關(guān)系進(jìn)行系統(tǒng)性運(yùn)行。繼電接觸器因其價(jià)格低廉、操作簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用到當(dāng)時(shí)工業(yè)控制領(lǐng)域之中，但是隨著科技不斷進(jìn)步，工業(yè)生產(chǎn)難度不斷加大，人們?cè)趯?shí)踐中發(fā)現(xiàn)繼電接觸器不夠靈活，如果出現(xiàn)故障會(huì)影響整個(gè)控制系統(tǒng)運(yùn)行，不利于工業(yè)生產(chǎn)。

1.2 PLC程序初級(jí)階段

在這個(gè)階段，PLC程序依舊受到繼電接觸器影響，但是這個(gè)時(shí)候出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)，它的出現(xiàn)使PLC程序可以實(shí)現(xiàn)少量控制功能，可以執(zhí)行少量簡(jiǎn)單運(yùn)算和指令，在一些大型程序設(shè)計(jì)上還是捉襟見肘。

1.3 PLC程序高級(jí)階段

十九世紀(jì)末期以來，計(jì)算機(jī)程序呈現(xiàn)出高速發(fā)展趨勢(shì)，計(jì)算機(jī)編程思想也逐漸形成系統(tǒng)化體系，這種系統(tǒng)化計(jì)算機(jī)編程體系也在PLC編程思想上有所體現(xiàn)，不僅完善了PLC編程思想，還在PLC程序設(shè)計(jì)中加入數(shù)據(jù)庫(kù)元素，用各種形式來采集工業(yè)生產(chǎn)過程中加工、消耗等各種數(shù)據(jù)，并對(duì)這些龐大、復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和儲(chǔ)存，將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)化分類，對(duì)數(shù)據(jù)中存在問題進(jìn)行提取，方便人們?cè)谙乱淮紊a(chǎn)時(shí)能夠更加快速、有效掌握數(shù)據(jù)信息。

2 計(jì)算機(jī)編程思想

計(jì)算機(jī)編程思想是由算法和基本結(jié)構(gòu)組成，算法是指利用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)值進(jìn)行計(jì)算或是利用計(jì)算機(jī)對(duì)一些非數(shù)值數(shù)據(jù)進(jìn)行排序、管理?；窘Y(jié)構(gòu)有三種：順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)。順序結(jié)構(gòu)局勢(shì)利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行一個(gè)順序執(zhí)行系統(tǒng)，在這種結(jié)構(gòu)中輸入一個(gè)數(shù)據(jù)會(huì)按照命令順序進(jìn)行自上而下執(zhí)行。選擇結(jié)構(gòu)又叫做分支結(jié)構(gòu)和條件結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)中輸入數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)都會(huì)對(duì)所給數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷數(shù)據(jù)符合哪種條件，根據(jù)數(shù)據(jù)自身情況選擇進(jìn)行不同計(jì)算和執(zhí)行方式，產(chǎn)生不同結(jié)果。循環(huán)結(jié)構(gòu)就是給數(shù)據(jù)設(shè)置一個(gè)條件，然后在計(jì)算機(jī)內(nèi)不斷計(jì)算，直到達(dá)到條件為止。

3 PLC程序設(shè)計(jì)原理

3.1 以結(jié)構(gòu)為目標(biāo)進(jìn)行編程設(shè)計(jì)

這種編程設(shè)計(jì)原理主要就是依托于計(jì)算機(jī)編程思想，在進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)時(shí)，也是根據(jù)順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)這三種思路進(jìn)行設(shè)計(jì)，使PLC程序只有一個(gè)出口和一個(gè)入口，在程序內(nèi)部按照 邏輯層次關(guān)系建立多個(gè)功能相對(duì)獨(dú)立的模塊，并將任務(wù)進(jìn)行細(xì)化，分配到這些模塊身上，然后將這些模塊按照程序執(zhí)行順序進(jìn)行連接，讓復(fù)雜的任務(wù)程序能通過PLC程序變成小型任務(wù)，通過不同模塊間配合使用，完成目標(biāo)任務(wù)。這種基于計(jì)算機(jī)編程思想的PLC程序設(shè)計(jì)原理能很好整理各個(gè)模塊之間順序和邏輯關(guān)系，將復(fù)雜程序細(xì)致化、簡(jiǎn)單化，方便進(jìn)行工業(yè)上調(diào)試、設(shè)置和維護(hù)。

3.2 以對(duì)象為目標(biāo)進(jìn)行編程設(shè)計(jì)

這種編程設(shè)計(jì)模式就是某一對(duì)象、某一類物品等作為PLC程序基本概念，了解編程對(duì)象特點(diǎn)，根據(jù)其特點(diǎn)進(jìn)行編程。這種編程方式在近年來工業(yè)生產(chǎn)中受到廣泛應(yīng)用。其好處在于可以將數(shù)據(jù)進(jìn)行類別分類，使PLC程序在工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中更加成熟，同時(shí)這種編程設(shè)計(jì)可以不斷重復(fù)利用，減少PLC程序開發(fā)時(shí)間和經(jīng)歷，提高PLC程序設(shè)計(jì)編程效率。這種PLC程序設(shè)計(jì)方式雖然是以對(duì)象為目標(biāo)，但是在編寫時(shí)，仍舊應(yīng)用了一些計(jì)算機(jī)編程思想，讓PLC程序設(shè)計(jì)總能夠相互產(chǎn)生連接，支持PLC程序正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

4 幾種計(jì)算機(jī)編程思想在PLC程序設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

4.1 數(shù)據(jù)庫(kù)思想

PLC控制系統(tǒng)最大特點(diǎn)就是要對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行大量整理、計(jì)算，然后分析大量數(shù)據(jù)，輸出結(jié)果。簡(jiǎn)單編程設(shè)計(jì)并不能真正實(shí)現(xiàn)對(duì)流動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行大范圍控制，在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算并根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行執(zhí)行過程中，難免出現(xiàn)效率低下等情況。為了完成這種高難度工作任務(wù)，可以計(jì)算機(jī)編程思想中數(shù)據(jù)庫(kù)思想應(yīng)用到PLC程序設(shè)計(jì)之中，當(dāng)向PLC程序輸入大量數(shù)據(jù)之后，PLC控制程序就會(huì)自動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類處理，然后自行訪問數(shù)據(jù)查找向匹配資料進(jìn)行計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果輸出至PLC控制程序終端進(jìn)行結(jié)果執(zhí)行命令。

4.2 程序嵌套思想

程序嵌套思想優(yōu)勢(shì)在于可以將復(fù)雜程序變成一個(gè)個(gè)小程序，進(jìn)行獨(dú)立運(yùn)行和操作，主要應(yīng)用于以對(duì)象為目標(biāo)進(jìn)行的PLC程序設(shè)計(jì)中。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，總會(huì)出現(xiàn)一些需要反復(fù)進(jìn)行重復(fù)運(yùn)算數(shù)據(jù)，這個(gè)時(shí)候可以應(yīng)用程序嵌套思想，為需要重復(fù)計(jì)算部位建立單獨(dú)運(yùn)算模塊，在工業(yè)控制程序中將計(jì)算處理模塊按照功能區(qū)別，進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)，使PLC程序結(jié)構(gòu)更加清晰，框架更加有條理。在執(zhí)行命令時(shí)，將所有重復(fù)程序操作都集中到同一模塊上，減少數(shù)據(jù)在PLC程序中運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間和運(yùn)轉(zhuǎn)流程，以此提高PLC程序運(yùn)行速度，方便工人在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中對(duì)PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。

4.3 模糊控制思想

模糊控制編程思想是指將設(shè)計(jì)者思維通過計(jì)算機(jī)技術(shù)變成計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，將設(shè)計(jì)者控制思維進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使PLC程序能自然模擬出設(shè)計(jì)者思維，將實(shí)際工程操作程序按照模糊控制原則進(jìn)行編程處理，改變PLC程序數(shù)據(jù)輸入精度和輸出精度。簡(jiǎn)單來說就是由使用者向PLC控制程序輸入一個(gè)模糊范圍，然后PLC控制程序針對(duì)這個(gè)范圍進(jìn)行大量數(shù)據(jù)分析、比對(duì)，使輸出數(shù)值符合使用者給出范圍，這種模糊控制設(shè)計(jì)思想多用于小型汽輪機(jī)控制、熱交換機(jī)、熱水器等領(lǐng)域。

5 結(jié)語(yǔ)

通過以上對(duì)PLC程序發(fā)展歷程、計(jì)算機(jī)編程思想和幾種計(jì)算機(jī)編程思想在PLC設(shè)計(jì)中應(yīng)用的介紹，我們可以知道傳統(tǒng)PLC控制程序在不斷發(fā)展的工業(yè)實(shí)踐中不斷暴露出一些自身弊端和不足之處，通過將計(jì)算機(jī)編程思想和PLC程序設(shè)計(jì)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，可以很好改善傳統(tǒng)PLC控制程序弊端及不足。如數(shù)據(jù)庫(kù)思想很好地解決了PLC程序在數(shù)據(jù)處理上存在的弊端，程序嵌套思想使PLC程序得到簡(jiǎn)化，運(yùn)行起來更加快捷，模糊控制思想使PLC程序更加擬人化等，使PLC程序設(shè)計(jì)更加成熟。

參考文獻(xiàn)

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