PLC控制系统软件设计一般步骤

一、PLC应用软件设计的内容    PLC的应用软件设计是指根据控制系统硬件结构和工艺要求，使用相应的编程语言，编制用户控制程序和形成相应文件的过程。主要内容包括：确定程序结构；定义输入／输出、中间标志、定时器、计数器和数据区等参数表；编制程序；编写程序说明书。PLC应用软件设计还包括文本显示器或触摸屏等人机界面(HMI)设备及其他特殊功能模块的组态。二、PLC控制系统软件设计一般步骤    1．熟悉被控制对象、制定设备运行方案    在系统硬件设计基础上，根据生产工艺的要求，分析各输入／输出与各种操作之间的逻辑关系，确定检测量和控制方法，并设计出系统中各设备的操作内容和操作顺序。对于较复杂的系统，可按物理位置或控制功能将系统分区控制。较复杂系统一般还需面出系统控制流程图，用以清楚表明动作的顺序和条件，简单系统一般可省略此步骤。    2．熟悉编程语言和编程器    熟悉编程语言和编程器是进行程序设计的前提。这一步骤的主要任务是根据有关手册详细了解所使用的编程器及其操作系统，选择一种或几种合适的编程语言形式，并熟悉其指令系统和参数分类，尤其注意那些在编程中可能要用到的指令和功能。    熟悉编程语言最好的办法就是上机操作，并编制一些试验程序，在模拟平台上进行试运行，以便详尽地了解指令的功能和用途，为后面的程序设计打下良好的基础，避免走弯路。    3．定义参数表    参数表的定义包括对输入／输出、中间标志、定时器、计数器和数据区的定义。参数表的定义格式和内容根据系统和个人习惯有所不同，但所包含的内容基本是相同的。总的设计原则是便于使用，尽可能详细。    程序编制开始以前必须首先定义输入／输出信号表，其编制的主要依据是PLC输入／输出电气原理图。每一种PLC的输入点编号和输出点编号都有自己明确的规定，在确定了PLC型号和配置后，要根据输入／输出信号分配情况给PLC的输入／输出编号（地址），并编制成表。依据所使用的编程软件的不同，I/O表的格式也略有差异。表7-1是使用西门子STEP7-Micro/WIN软件编制的S7 -200 PLC I/O信号表，表7-2为使用OMRON CX-Programmer软件编制的C200H PLC I/O信号表。    表7-1    S7-200 PLC I/O信号表
    表7-2    C200H PLC I/O信号表
    一般情况下，输入／输出信号表要明显地标出模板的位置、输入／输出地址号、信号名称和信号类型等。尤其输入／输出定义表注释、注解内容应尽可能详细。地址尽量按由小到大的顺序排列，没有定义或备用的点也不要漏掉，这样便于在编程、调试和修改程序时查找使用。    而中间标志、定时器、计数器和数据区在编程以前可能不太好定义，一般是在编程过程中随使用随定义，在程序编制过程中间或编制完成后连同输入／输出信号表统一整理。    4．编写程序    如果有操作系统支持，尽量使用高级形式的编程语言，如梯形图语言等。在编写过程中，根据实际需要，对中间标志信号表和存储单元表进行逐个定义，要注意留出足够的公共暂存区，以节省内存的空间。    由于许多小型PLC使用的是简易编程器，只能输入指令代码。梯形图设计好后，还需要将梯形图按指令语句编出代码程序，列出程序清单。在熟悉所选的PLC指令系统后，可以很容易地根据梯形图写出语句表程序。    编写程序过程中要及时对编出的程序进行注释。注释应包括程序段功能、逻辑关系、设计思想、信号的来源和去向等的说明，以便于程序的阅读和调试。    5．测试程序    程序的测试是整个程序设计工作中的一项重要内容，它可以初步检查程序的实际运行效果。程序测试和程序编写是分不开的，程序的许多功能是在测试中修改和完善的。    测试时先从各功能单元人手，设定输入信号，观察输入信号的变化及其对系统的作用，必要时可以借助仪器仪表。各功能单元测试完成后，再连通全部程序，测试各部分的接口情况，直到满意为止。    程序测试可以在实验室进行，也可以在现场进行。如果是在现场进行程序测试，那就要将PLC与现场信号隔离，以免引起事故。    6．编写程序说明书    程序说明书是整个程序内容的综合性说明文档，是整个程序设计工作的总结。编写的主要目的是让程序的使用者了解程序的基本结构和某些问题的处理方法，以及程序阅读方法和使用中应注意的事项。    程序说明书一般包括程序设计的依据、程序的基本结构、各功能单元分析、使用的公式和原理、各参数的来源和运算过程、程序的测试情况等。    上面流程中各个步骤都是应用程序设计中不可缺少的环节，要设计一个好的应用程序，必须做好每一个环节的工作。但是，应用程序设计中的核心是程序的编写，其他步骤都是为其服务的，本章将重点介绍PLC应用程序设计中程序编写的基本方法和技巧。