PLC控制程序的模块化设计

    近年来，PLC技术已广泛地应用于各种工业控制领域。工业生产在PLC的控制下，可高精度地加工材料和部件，使生产具有更高的速度和效率。PLC的功能取决于编程语言的开发和拓展，其应用范围的扩大，主要受程序设计者或电气工程师编制软件的能力，而这一切则需PLC程序的精心编制。程序的优化，要求设计者不但要熟练掌握许多控制设备类型及硬件配置，而且更要掌握PLC的各种语言及编程方法，使PLC技术的应用，既能满足用户短期产品开发的需要，又能最终给用户带来所期望的最佳经济效益。    1．PLC的模块化程序设计思想    小型PLC的操作系统（系统管理软件）是建立在逻辑运算的基础上的，并不具备系统管理能力。而大多数PLC使用梯形图语言来编制程序，该语言与继电器控制系统图相似，比较直观，易于理解和掌握。但对于一个较复杂的控制系统而言，若其内部的联锁及互动关系较为复杂，应用梯形图编程就显得非常繁琐，逻辑关系不清，难以将程序进行优化。如果将计算机高级语言的编程算法和模块化、结构化的程序设计思想应用到PLC软件设计中，则对于复杂的控制系统就能制定一个合理的总体方案，根据系统控制要求，将要完成的任务转变成能适合于编程的有限步骤，进行模块化编程。这种程序不仅清晰，且通用性很强，是PLC程序设计的一种新颖的方法。    2．PLC控制软件的模块化设计举例    将计算机高级语言的编程算法和程序设计思想，应用到工业控制系统的PLC中，设计出功能较强、性能优化的模块化应用程序。对PLC在自动化领域的应用具有借鉴意义。    应用系统的软件由主程序和子程序构成，进行模块化设计。主程序充分利用PLC的内部核心——单片机的强大的位运算和逻辑比较功能，将一组可位寻址的内存单元作为控制对象，采用地址虚拟技术，将所选的可位寻址单元的每一个位映射为一个唯一的子程序。主程序作为控制台，只需对所选位单元进行控制，即可实现对各模块子程序的全局控制，从而体现了主程序真正的控制台功能。系统效率比采用传统的继电一接触器控制系统的设计思想设计的程序高出若干倍，避免了各功能之间的相互干扰，保证了系统的可靠性和稳定性。    主程序采用扫描方式，按分配的位地址和权限，对各子程序进行调用。全套系统的整体结构采用典型的计算机网络拓扑模型：环形拓扑模型，非常适合大型复杂工业控制系统的设计。    子程序完成单一的任务，为一个独立的模块，与其他子程序和主程序共享系统资源，可实现子程序的参数调用和传值处理，程序精简可靠、处理速度快。进入子程序时，保存现场参数到公共单元，返回时，从公共单元取出数据恢复现场。保证程序中不存在因其他子程序运行而留下的垃圾数据使软件误动作，设计者不用考虑其他模块的影响和干扰，每个模块相对独立。只需约定公共单元及本模块数据单元，即可将一个大型的控制系统软件分为多人同时设计开发，每人只需考虑本模块的内部数据及运行过程，安排接口数据便可提交，由主程序设计者将各个模块分配一个唯一的端口，整个控制系统软件的开发过程便可完成。设计过程思路清晰明了、开发周期短、费用低。    应用程序的流程图，如图7-20所示。    主程序的梯形图，如图7-21所示。
      图7-20    应用程序流程图    以上PLC程序设计的方法，由于采用了算法语言的模块化设计思想，故程序具有通用性，只要将该程序稍做移植，即可用于其他复杂的控制系统中，该设计方法有很好的推广性。
      图7-21    主程序梯形图