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1、第27卷第6期增刊2006年6月仪 器 仪 表 学 报Chinese Journalof ScientificInstrumentVol. 27 No. 6June. 2006计算机编程思想在PLC程序设计中的应用杜 杰 李秋明 赵 强 顾德英 汪晋宽(东北大学秦皇岛分校秦皇岛 066004 )摘 要 本文结合PL C的发展,比较了PLC编程方式与计算机编程的相似点,并将计算机编程中数据库概念和程序嵌套思想应用到PL C编程过程中,简化了原有的电梯程序,充分利用了数据存储空间,取得了理想的编程效果。关键词 PLC数据库 嵌套Applicationof computerprogrammingid
2、ea in PLC programDu Jie Li Qiuming Zhao Qiang GuDeying Wang Jinkuan( N ortheasternUniversity at Qinhuangdao , Qinhuangdao 066004 )AbstractThis paper compares t he similarityof programmingmanner between PLC and Computer , and introducesthe application of computer programmingidea in PLC program , whic
3、hincludes the application of database andprogramnestificationinPLC program.The applicationsimplifiesthe originalelevatorcontrolprogramandsufficientlyuses the memory room of PLC.Finally the elevator control system is perfectlyprogrammed.Key wordsPLCdatabasenestification1引 言随着工业生产自动化水平的提高,PLC控制系统在工业领域
4、的应用日益广泛,运行在PLC中的程序的优劣完全能够决定工业设备的运行情况,甚至影响到一条生产线的生产水平。传统的PLC编程往往只是利用编程软件中的低级语句进行面向控制对象的程序编写,因此编写出的程序往往繁琐冗长,对于高级语句的利用率不高,很大程度上浪费了PLC的数据存储空间。本文结合电梯控制程序的编写,对计算机编程思想在PLC程序中进行尝试性的应用,取得了比较理想的编程效果。2PLC编程的发展2. 1继电接触器控制阶段早期的控制系统是用导线将各种继电器、 定时器、接触器及其触点按照系统要求的逻辑关系连结起来组成的,这就是60年代以前在工业控制领域广为应用的继电接触器控制系统,它的优点是结构简单
5、,易于掌握,价格便宜。继电接触器控制系统基本上能够满足一些工作模式简单而固定的工业场合的控制要求。继电接触器控制系统电气原理图示例如下图1所示,后来在PLC编程中广为应用的梯形图语句就是在此基础上演变而来的:图1三相异步电机压、 反转控制线路图但是继电器接触器控制系统通用性和灵活性不够,如果控制系统中某个继电器出现故障,可能会造成名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 3 页 - - - - - - - - - 604 仪 器 仪 表 学 报第27卷 整个控制系统
6、运行不正常,检修起来也很不方便。为此人们又不断开发新的控制系统来满足工业控制中对稳定性,通用性和灵活性等方面的要求。2. 2PLC编程应用初级阶段PLC在初创阶段的编程方式受设备开发程度影响很大,最初PLC系统是为解决各种继电器控制线路存在的一些体积大、耗电多、 可靠性差、受命短、 运行速度不高等问题而设计的,可以说是在继电接触器控制基础上发展而来的。当时可编程控制器的CPU由中小规模的数字集成电路组成,所以能够实现的控制功能比较少,只能执行一些简单的逻辑运算、 计时和计数运算。硬件的特性在很大程度上限制了PLC编程思想的发展,故而在PLC编程应用的初级阶段编写出的一些相对大型的应用控制程序往
7、往庞大繁琐,PLC的计算和数据处理能力以及数据处理速度还远远达不到当时广为应用的工业计算机的水平。图2三相异步电机正反转控制梯形图PLC编程应用初级阶段的程序比较类似于图2给出的三相异步电机正反转控制梯形图,程序中通过采用一些简单的逻辑指令和输入输出指令来完成控制要求。相对继电接触器控制系统而言,PLC在对生产工艺的适应性和可靠性方面都有了显著提高,因此,早期的PLC在工业领域的应用还是非常广泛的,涉及冶金、 造纸 、 电力、 汽车制造、 轻工业等各种工业领域。2. 3PLC编程应用高级阶段计算机技术的飞速发展对PLC编程思想的完善产生了深远影响,计算机编程思想的很多内容在现代PLC的编程中都
8、得到了体现。比如数据库思想在PLC编程中的充分应用,数据库(Database)是使用计算机管理数据的一门最新技术,使用数据库对数据进行管理是计算机应用中一个重要而广阔的领域 。图3 数据库思想在PC中的应用计算机编程中所应用到的数据库是指存储在计算机系统内的,有结构的数据的集合,这些数据是由数据库管理系统管理的,没有不必要的冗余,合法用户都可以方便调用数据库中的相应数据。数据管理是数据处理的中心问题,也就是对各种形式的数据进行采集、 储存、 加工和传播的一系列活动的总和,数据处理往往是为了借助计算机科学地保存和管理大量复杂的数据,以便人们进行利用。而在PLC编程中应用数据库思想可以把编程中应用
9、到的数据分类规范存储,充分利用数据存储空间,便于程序中对数据的调用。另外就是程序嵌套思想的体现,计算机编程中一个非常灵活之处就是通过程序嵌套使程序的条理更加清晰,程序更加简化。因为在一段程序中可能有很多地方需要执行同样的一种操作,这时可以把该操作单独编制成一个子程序,在主程序需要执行这种操作的地方执行一条调用指令,转到子程序去执行,在执行完子程序中的操作后再返回主程序继续执行,并可以反复调用相应的子程序。将程序嵌套思想应用到PLC编程过程中可以使程序的逻辑更加清晰,并且缩短了原程序长度,便于模块化编程并且方便调试。3计算机编程思想在PLC中的应用本电梯控制系统应用的是罗克韦尔自动化公司下属AB
10、品牌的ControlLogix5000可编程控制器,该可编程控制器采用模块化设计,具有强大的运算处理能力和网络连接能力。 它的无源数据总线背板可提供高性能的确定性数据传送。 电梯控制系统的程序部分是在RSLogix5000编程软件中完成的,该编程软件采用工程( Project)文件夹来管理每个工作项目,使用标签来存储数据,所有的梯形图、数据标签等都要一起存放在以工程名命名的文件里。3. 1数据库编程思想在电梯PLC编程中的应用电梯控制系统涉及大量的输入输出数据,在编写程序时需要对这些输入输出数据进行控制,如果用简单的编程语句调用的话将会使电梯控制程序十分庞大名师资料总结 - - -精品资料欢迎
11、下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 3 页 - - - - - - - - - 第6期增刊计算机编程思想在PLC程序设计中的应用605繁琐,如果将数据库编程的方法应用于PLC编程中将会使数据的调用更加方便并且充分利用了数据存储空间。图4PLC电梯控制中所建立的数据库以下面的电梯控制程序中楼层显示为例,当处理器运行程序时,根据电梯模型楼层位置的检测信号(位置输入3)访问数据库(数码管对照表)中的数据,查询到相应的数据后运行程序输出对应的结果(楼层显示) :图5PLC程序中对数据库中数据的调用3.
12、2PLC编程中程序嵌套思想的应用鉴于前面叙述的程序嵌套思想的优点,如果在电梯控制程序中将各部分的功能块设计成子程序,在主程序中进行调用就会使电梯控制程序更加简化。而且方便今后对各部分功能块程序进行修改完善以及故障的迅速解决。在电梯程序设计中,将电梯的各个功能模块设计成子程序在主程序(MainRoutine )中进行调用,执行完毕再返回主程序继续执行,这样程序的条理更加清晰,且可以简化大型应用程序的编写。图6程序嵌套思想的应用示意图4结束语本文结合PLC编程的特点,将计算机的一些编程思想应用到PLC程序设计过程中,通过电梯控制实验证明这些应用对PLC编程有很好的帮助。数据库技术的应用能够有效节省
13、数据存储空间,提高数据刷新速率,程序的嵌套思想既能有效简化程序,又能使程序逻辑更加清晰,而且为后期工程扩展和程序维护提供了便利 。参考文献 1RockwellAutomation.Logix5000ControllersGeneralInstructionsReference ManualZ.2002. 2胡学林.可编程控制器教程基础篇 M .北京:电子工业出版社,2003.3 郭盈发,赵伟华.数据库原理与应用 M .西安:西安电子科技大学出版社,2002. 4闫冬梅.电梯群控系统调度策略 D .辽宁沈阳:东北大学,2003. 5T. P. So Albert, K. L Janson.W. L.Chan.DynamicZoningBased SupervisoryControlforElevatorsJ .Proceedingsofthe1999IEEE ,InternationalConferenceonControlApplications,KohalaCoast2Island ofHawaii , USA ,1999 :22227.名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 3 页 - - - - - - - - -