淺析PLC編程

陳璐

【摘要】：本文就PLC編程，作者淺析了第一編程語言梯形圖的編程規(guī)則、梯形圖的編程技巧及編程經(jīng)驗(yàn)的積累。編程技巧要在實(shí)際編程中不斷總結(jié)，作者給出了自己編程時總結(jié)出的常用編程技巧，同時指出，要編出高效、高質(zhì)的PLC程序要理論、實(shí)踐加經(jīng)驗(yàn)積累。

【關(guān)鍵詞】：PLC編程 編程語言 梯形圖 基本技巧

可編程控制器（PLC）是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制基礎(chǔ)上開發(fā)的工業(yè)自動控制裝置，是計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的一種應(yīng)用技術(shù)。其主要使用者是工廠廣大電氣技術(shù)人員，為了適應(yīng)他們的傳統(tǒng)習(xí)慣，通常PLC不采用微機(jī)的編程語言，而常常采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”編程。下面就PLC編程談?wù)劰P者的見解。

一、常用編程語言

IEC（國際電工委員會）于1994年5月公布的IEC1131-3（可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)的第三部分）中定義了5種PLC編程語言：（1）梯形圖LAD（Ladder Diagram）（2）語句表STL（Statement List）（3）功能塊圖 FBD（Function Block Diagram）（4）結(jié)構(gòu)文本ST（Structured Text）（5）順序功能圖SFC（Sequential Function Chart）。目前，梯形圖和語句表是PLC的主要編程語言，其中梯形圖是使用得最多的編程語言，被稱為PLC的第一編程語言。

梯形圖程序中輸入信號和輸出信號之間的邏輯關(guān)系一目了然，易于理解并與繼電器電路的表達(dá)方式相似，由于梯形圖一定能也較易于轉(zhuǎn)化為語句表，因此，在設(shè)計(jì)以開關(guān)量控制為主的控制程序時建議使用梯形圖。有時把梯形圖也稱為電路或程序。梯形圖的設(shè)計(jì)稱為編程。

二、PLC編程的基本規(guī)則

盡管梯形圖與繼電器電路圖在結(jié)構(gòu)形式、元件符號及邏輯控制功能等方面相類似，但它們又有許多不同之處，梯形圖具有自己的編程規(guī)則。

（1）外部輸入、輸出繼電器、內(nèi)部繼電器、定時器、計(jì)數(shù)器等器件的接點(diǎn)可多次重復(fù)使用，無需用復(fù)雜的程序結(jié)構(gòu)來減少接點(diǎn)使用次數(shù)。

（2）梯形圖按“自上而下，從左到右”的順序繪制。每一邏輯行總是起于左母線，然后是觸點(diǎn)的連接，最后終止于線圈或右母線（右母線可以不畫出）。左母線與線圈之間一定要有觸點(diǎn)，而線圈與右母線之間則不能有任何觸點(diǎn)。

（3）梯形圖中的觸點(diǎn)可以任意串聯(lián)或并聯(lián)，但繼電器線圈只能并聯(lián)而不能串聯(lián)。

（4）觸點(diǎn)的使用次數(shù)不受限制。

（5）同一編號的線圈在同一程序中，使用了兩次或多次，稱為“雙線圈輸出”。雙線圈輸出容易引起錯誤操作，應(yīng)盡量避免線圈重復(fù)使用。

（6）對于不可編程梯形圖必須通過等效變換，變成可編程梯形圖。

（7）有幾個串聯(lián)電路相并聯(lián)時，應(yīng)將串聯(lián)觸點(diǎn)多的回路放在上方，在有幾個并聯(lián)電路相串聯(lián)時，應(yīng)將并聯(lián)觸點(diǎn)多的回路放在左方。

三、PLC編程的基本技巧

PLC編程技巧是在實(shí)踐中不斷總結(jié)出來的。較好地掌握編程技巧，可提高編程的速度和質(zhì)量。下面六點(diǎn)是筆者編程是常用的技巧。

1、“上沉下輕”

在每一邏輯行中，串聯(lián)觸點(diǎn)多的支路應(yīng)放在梯形圖上方。如果將串聯(lián)觸點(diǎn)多的支路放在梯形圖下方，則語句增多，程序變長。如圖1所示。

圖1為兩個邏輯功能相同的梯形圖，但它們對應(yīng)的語句表程序卻不相同，掃描時間也不同。如將圖1（a）中并聯(lián)的兩條支路上、下對換，則變換后的梯形圖即圖1（b），原有的邏輯關(guān)系保持不變，但程序簡化了。

（a）梯形圖語句表? ? ? ? ? ? ? ? （b）梯形圖語句表

0? LD? 0003? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 0? LD? 0001

1? LD? 0001? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1? AND 0002

2? AND 0002? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2? OR? 0003

3? ORB? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?3? OUT 2001

4? OUT? 2001? ? ? ? ? ? ? ? ? ?4? END

5? END

2、“左沉右輕”

在每個邏輯行中，并聯(lián)觸點(diǎn)多的電路應(yīng)放在梯形圖左方。如果將并聯(lián)觸點(diǎn)多的電路放在梯形圖右方，則語句增多，程序變長。如圖2所示。

圖2為兩個邏輯功能相同的梯形圖，但它們對應(yīng)的語句表程序卻不相同，掃描時間也不同。如將圖2（a）中串聯(lián)的兩部分電路左、右對調(diào)，則變換后的梯形圖即圖2（b），原有的邏輯關(guān)系保持不變，但程序簡化了。

（a）梯形圖語句表? ? ? ? ? ? ? ? （b）梯形圖語句表

0? LD? 0003? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 0? LD? 0001

1? LD? 0001? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1? OR? 0002

2? OR? 0002? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2? AND? 0003

3? ANB? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?3? OUT? 2001

4? OUT? 2001? ? ? ? ? ? ? ? ? ?4? END

5? END

3、合并邏輯行

梯形圖中，當(dāng)多個邏輯行都具有相同條件時，常將這些邏輯行合并，能節(jié)省語句數(shù)。如圖3（a）所示，并聯(lián)觸點(diǎn)0001、0002是各個邏輯行所共有的相同條件，可合并成如圖3（b）所示的梯形圖，利用主控指令或分支指令來編程。當(dāng)相同條件復(fù)雜時，可節(jié)省許多存儲空間，這對存儲容量小的PLC很有意義。

4、等效變換

梯形圖中，不允許一個觸點(diǎn)上有雙向“電流”通過，如圖4（a）所示，觸點(diǎn)0005上有雙向“電流”通過，該梯形圖不可編程，這是不允許的。對于這樣的梯形圖，應(yīng)跟據(jù)其邏輯功能作適當(dāng)?shù)牡刃ё儞Q，如圖4（b）所示。再將其簡化成如圖4（c）所示的梯形圖

四、PLC編程經(jīng)驗(yàn)

弄通有關(guān)PLC程序設(shè)計(jì)理論是重要的。沒有經(jīng)驗(yàn)，僅有理論，既無法深刻理解理論，又無法靈活應(yīng)用理論。任何理論也都只是經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，歸根到底也都有是來自實(shí)踐。

1、經(jīng)驗(yàn)積累

經(jīng)驗(yàn)有別人的，也有自己的，都很重要。前者要靠細(xì)心學(xué)習(xí)，后者要靠用心積累，都要在一定的時間與必要的精力。別人的經(jīng)驗(yàn)有上了書的或登載在雜志上的。有的是細(xì)心學(xué)習(xí)別人的，但多數(shù)是我自己的經(jīng)驗(yàn)。所有的例子都經(jīng)我測試過，都經(jīng)實(shí)踐證明是可行的。我想，別的書本或雜志上介紹的也會是這樣的。所以學(xué)習(xí)這樣楊功的經(jīng)驗(yàn)是必要的。還有就是你同事的經(jīng)驗(yàn)，也是值得學(xué)習(xí)。這種經(jīng)驗(yàn)離你很“近”，很易借鑒。自己的經(jīng)驗(yàn)則是最重要的，要在自己的實(shí)踐中，積累自己的經(jīng)驗(yàn)，同時，最好在學(xué)別人的經(jīng)驗(yàn)時，也能親自作些測試，能使自己也有類似的經(jīng)歷，進(jìn)而把這些經(jīng)驗(yàn)變成自己的。這也是自己經(jīng)驗(yàn)的重要積累。

2、經(jīng)驗(yàn)升華

經(jīng)驗(yàn)還有待升華。升華有三個層次：最低的層次就是建立一個典型的程序庫，供今后再用。若程序復(fù)雜，還可建一些功能塊，或子程序，以便以后引用。其次，要總結(jié)出有效算法。如單按鈕起停程序庫等。最高層次的升華是把經(jīng)驗(yàn)上升到理論的高度，為豐富PLC程序設(shè)計(jì)理論作貢獻(xiàn)。我想，隨著PLC使用的普及與提高，是會有越來越多從經(jīng)驗(yàn)中升華出來的，而又能用以指導(dǎo)實(shí)踐的PLC編程理論的。

3、經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用

經(jīng)驗(yàn)積累、經(jīng)驗(yàn)升華都是為了應(yīng)用。經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用有三方面：

1）用作工程設(shè)計(jì)模板。設(shè)計(jì)新系統(tǒng)時，選用一個或幾個與現(xiàn)設(shè)計(jì)工程類似的，已取得成功的工程，作樣板進(jìn)行設(shè)計(jì)。這既可減輕設(shè)計(jì)的工作量，又增加設(shè)計(jì)的成功率。這也是信息可重用的一大好處。

2）用作程序設(shè)計(jì)參考。在無成功的工程可作樣板時，在新設(shè)計(jì)的邏輯中，仍有相當(dāng)一部分控制邏輯，可采用或借用已有典型邏輯，這也可減少設(shè)計(jì)的工作量，增加設(shè)計(jì)的成功率。

3）用作算法設(shè)計(jì)參考。在既無樣板可參照，又無典型可采用時，還可運(yùn)用過去的一些成功的算法。

總之，PLC編程要理論與實(shí)踐相結(jié)合，時時刻刻做個有心人，堅(jiān)持不懈，循序漸進(jìn)，方能提高自己的編程水平。

【參考文獻(xiàn)】

【1】高欽和. 可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計(jì)實(shí)例[M]. 人民郵電出版社， 2004.

【2】魯玲， 黃雄峰， 楊盛. 自動化系統(tǒng)可編程控制器應(yīng)用技術(shù)綜述[J]. 智慧工廠， 2012（9）：33-36.