PLC控制程序的模块化设计

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机床电器 2004. 5
计算机 PLC 应用
PLC 控制程序的模块化设计
PLC 控制程序的模块化设计
何景瓷, 许建平
中图分类号: TP 391 8 文献标识码: B
( 九江职业技术学院, 332007)
文章编号: 1004- 0420( 2004) 05- 0032- 02
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引言
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的程序, 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, 且难以将 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
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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 的内核 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。系统效率比采用以传统的继电控制系统设 计思想所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 据所产生的软件误动作。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 公共单元及私有数据单元, 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, 由主程序设计者将所有的模块分配一 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。下面以三菱公司 FX2N 系列 PLC 的应用为 例, 介绍模块化程序设计方法。 应用程序的流程图, 如图 1 所示。 主程序的梯形图, 如图 2 所示。
计算机 PLC 应用
PLC 控制程序的模块化设计
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图1
应用程序流程图 图2 [ 2] [ 3] 主程序梯形图
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结束语
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。
参考文献: [ 1] E ROBERT JR WILHELM 著 可 编 程 序 控 制 器手 册 [M ] . 郭殿杰, 等译 北京: 科学技术文献出版社, 1992
崔亚军 可编程控 制器原理 及程序 设计[ M ] 北 京: 电 子工业出版社, 1993 郑 晟 现代可编程序控 制器原理 与应用 [ M ] 北京: 科学出版社, 1999
收稿日期: 2003- 09- 28 作者简介: 何景瓷( 1964- ) , 男, 讲师, 工程师。现在九江职业 技术学院, 从事电工与电子技术应用的教学与科研工作。
( 上接 31 页) 多个定位程序。在每一次加工循环开 始前, 首先将拨码盘设定的参数传送到位控模块 的存储器中, 从而使位控模块在加工时高速地响 应 PLC 主机所发出的各种控制命令, 做出准确控 制。数据传送如图 4 所示。
的闭环细磨。
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结束语
实践证明, 利用 PLC 及其运动控制模块的曲 轴磨床数控系统, 不仅可以成功解决工程配置能 够方便快捷的添加、 删除、 修改的问题, 方便了控 制系统的设计, 缩短了产品的开发周期, 同时提高 了系统的可靠性和磨床加工精度。是一种性价比 比较高的数控方式。
参考文献: [ 1] FX 系列可编程序控制器编程手册[ Z] 三菱电

机公司, 1997 [ 2] 欧阳三泰, 欧阳琳, 周琴 浅谈 PLC 高 级应用程 序设计 与技术要点[ J] 工业控制计算机, 2002( 12) [ 3] 效果, 朱启述编 数字控制机床[ M ] 武汉: 华中理工大 学出版社, 1995 收稿日期: 2004- 07- 16 作者简介: 欧阳三泰( 1947- ) , 男, 湖南 邵东人, 高 级工 程师, 现湖南工程 学 院从 事 教 学和 科 研, 主 要研 究 方 向为 智 能电 器、 智能控制。
图4
数据传送
2. 3 自动加工 加工程序按照拨码盘设定的参数和工艺要 求, 向位控模块发出各种命令, 控制砂轮架的位 置、 速度和停留时间, 同时还对各种过程参数进行 运算, 根据运算结果控制曲轴转速、 自动测量仪接 入及继电器指示灯等。 在磨削过程中, 自动测量仪接入之前, PLC 对 砂轮架开环的速度、 位置进行控制, 对曲轴进行粗 磨。自动测量仪接入之后, PLC 根据自动测量仪 发出的信号控制磨削量与磨削速度。完成对曲轴
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