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1、PLC 编 程 的 优 化收稿日期:2009-10-30;修订日期:2010-02-04作者简介:程光德（1982-），男，重庆人，计算机中心实验室主任，研究方向：基于web应用程序的开发。程光德（重庆工商大学 派斯学院计算机科学系，重庆401520）摘要:PLC编程的优化可以使程序更简洁、可读性更好，程序运行效率有所提高。笔者根据多年工作经验，就PLC编程的优化方法提几点粗浅看法。关键词:PLC编程；优化；方法中图分类号:TP31文献标识码:A文章编号:1008-8725（2010）10-0231-02Discusses PLC Programming Shallowly Optimizat
2、ionCHENG Guang-de（Chongqing Technology and Business University,School of Computer Science Department Pais,Chongqing 401520,China）Abstract:The PLC programmings optimization may cause the procedure to be more succinct,thereadability to be better,the program run efficiency improves.The author acts acco
3、rding to manyyear work experiences,proposes several spot shallow views on the PLC programmings optimizedmethod.Key words:PLC programming;optimization;method第29卷第10期2010年10期煤炭技术Coal TechnologyVol.29,No.10October,2010（上转第222页）=dBH4IDA1,IDAn,IDB,mA1,mAn,KA1,KAn?+sjk=0rkH5?k+ni=1Ai=dBH4IDA1,IDAn,IDB,mA1
4、,mAn,KA1,KAn?+sRj+ni=1Ai计算完成之后立即删除rj,Rj-1,skpj-1?；则Rj,skpj?为负责人代理签名人在第j时段的代理签名密钥。（6）代理多重签名方案设计中代理签名的生成：负责人代理签名人用第j时段的代理签名密钥 对Rj,skpj?的签名实施过程如下：令T=Rj；随机选取rpZq*，计算RP=rpPG，HP=H3IDB,m,RP?G；计算VP=skpj+rPHPG；负 责 人 代 理 签 名 人 对m的 代 理 签 名 为：j,T,RP,VP,IDB,KA1,KAn,mA1,mAn?。（7）代理多重签名方案设计中代理签名的验证代理签名的接收者收到代理签名j,T
5、,RP,VP,IDB,KA1,KAn,mA1,mAn?后，验证：e P,VP?=e Ppub,QB?H4IDA1,IDAn,IDB,mA1,mAn,KA1,KAn?ni=1仪e Ppub,?Tni=1仪e KAi,HAi?e RP,HP?是否正确无误，若正确无误则认为签名有效，否则认为签名无效。1.3代理多重签名方案设计中签名方案正确性分析代理多重签名方案设计的正确性可以通过下面的推导得出：e P,VP?=e P,skpj,+rPHP?=e P,skpj?e rPHP?=eP,dBH4IDA1,IDAn,IDB,mA1,mAn,KA1,KAn?+sRj+ni=1Ai?erPP,HP?=eP,d
6、BH4IDA1,IDAn,IDB,mA1,mAn,KA1,KAn?eP,sRj?eP,ni=1Ai?e RP,HP?=e Ppub,QB?H4IDA1,IDAn,IDB,mA1,mAn,KA1,KAn?e Ppub,Rj?ni=1仪e P,Ai?e RP,HP?=e Ppub,QB?H4IDA1,IDAn,IDB,mA1,mAn,KA1,KAn?e Ppub,Rj?ni=1仪e P,dAi+kiHAi?eRP,HP?=e Ppub,QB?H4IDA1,IDAn,IDB,mA1,mAn,KA1,KAn?e Ppub,Rj?ni=1仪e P,dAi?ni=1仪eP,kiHAi?e RP,HP?=e
7、 Ppub,QB?H4IDA1,IDAn,IDB,mA1,mAn,KA1,KAn?e Ppub,Rj?ni=1仪e Ppub,QB?ni=1仪eKAi,HAi?e RP,HP?由上面推导可知，根据本方案代理签名的生成能推导出验证公式的成立，也就是当正确签署签名时，检验能通过；但是假如没有按照本方案进行签名，则不满足验证公式成立的条件，签名的验证公式也就不能不成立。由此就可证明本方案的正确性。2小结文中设计了一种能抵抗公钥替换的代理多重签名方案，该方案能够抵抗公钥替换和合谋攻击，在电子商务和网络安全等方面有着非常广泛的应用前景，有较高的实用价值。参考文献：1HWANG M S,LIN I C,L
8、U E J L.A secure nonrepudiablethreshold proxy signature scheme with known signers J.Inter-national Journal of Informatica,2000,11(2):1-8.2ZHANG K.Threshold proxy signature schemes A.1997 Infor-mation Security WorkshopC.Japan,1997.3伊丽江,白国强,肖国镇.代理多重签名J.计算机研究与发展,2001,38(2):204-206.4LI J G,CAO Z F,ZHANG
9、 Y C.Improvement of M-U-O andK-P-W proxy signature schemes J.Journal of Harbin Instituteof Technology,2002,9(2):145-148.5PEDERSEN T.Distributed provers with applications to undeni-able signaturesA.Proc EUROCRYPT91C.1991.6伊丽江,白国强,肖国镇.代理多重签名:一类新的代理签名方案J.电子学报,2001,29(4):569-570.7YI L J,BAI G Q,XIAO G Z
10、.Proxy multi-signature scheme:A new type of proxy signature scheme J.Electron Lett,2000,36(6):527-528.（责任编辑吕瑶）仪仪仪仪仪仪仪仪仪仪仪仪仪仪仪仪仪仪仪仪仪仪仪仪仪仪仪仪仪仪仪仪仪仪仪仪仪仪仪仪仪仪仪仪仪煤炭技术第29卷2320引言PLC即可编程控制器，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会颁布的PLC标准草案中对PLC做了以下定义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺
11、序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”通过PLC编程优化可以减少程序语句数，使程序更简洁、可读性更好，程序运行效率也得到一定的提高。1PLC编程的特点1.1可靠性高高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，与同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数千分之一，故障率也
12、就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自我诊断保护。这样，就使得整个系统具有极高的可靠性。1.2功能完善PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了超强的逻辑处理功能之外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。与此同时，PLC通信能力的增强及人机界面技术的快速发展，使得用PLC组成各种控制系统
13、变得非常容易。1.3活学活用PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。1.4维护相对容易PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。1.5能耗较低以迷你型PLC为例，新近出
14、产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于130g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。2PLC编程的优化方法2.1有针对性的编写子程序在PLC编程中子程序是为一些特定的控制目的编制的相对独立的程序。执行子程序调用指令CALL等，如果条件不满足子程序调用时,程序的扫描就仅在主程序中进行，不再去扫描这段子程序,从而就减少了不必要的扫描时间。2.2合理分配输出地址在PLC的应用中通常都会有大量的输出控制，用字或双字数据传送给DO点方法来控制输出可以提高速度，只要根据实际应用的要求，合理分配输出地址，可以减少PLC程序执行的步数，从而加快PLC的程序运行速度。2.
15、3脉冲输出指令在PLC编程中，使用SET指令只执行一次即可，很适合与脉冲输出指令配合使用。这是容易被工程人员忽视的问题，如果使用了常规的方法来驱动SET指令，无意中增加了PLC程序扫描运行时间.如果在ob里编写子程序段，是扫描的，但是如果您编写为FC调用，那么在FC的调用条件没有满足时，FC中的程序暂时不执行。PLC的执行步数根据程序长短会不同，扫描时间会根据执行步数的不同而不同，如果用一个mov指令完成8个数字量输出的控制，当然比用8个mov指令完成8个数字量输出的控制所需要的程序步数少。2.4类型转换以西门子S7-200为例，它的内存格式与常用的PC机正好相反，它是高字在前，低字在后的。所
16、以可以将字变量放在后2个字节，在程序初始化时将前2个字节清零。如果定义符号时将字变量定义在VW2，同时保持VW0的值为零，则程序中可以用VW2以字型访问该变量，同时也可以VD0以双字型访问，避免了类型转换。为了避免使用时混淆，最好以明确的符号定义来区分字类型和双字类型。在此推荐如下命名法：以前缀指示变量类型，用首字母大写的有意义的英文单词的组合作变量名。b-字节型变量（byte）w-字型变量（word）d-双字变量（double）r-实型变量（real）f-位变量（flag）btn-自复位按钮式输入（button）sw-切换开关或自锁按钮输入（switch）sig-传感器、编码等电平信号输入（
17、signal）rly-输出继电器位（relay）假如有一个字类型变量名为VarName，使用前面的转换技巧，则可以这样定义：wVarName-VW2dVarName-VD0在程序初始化时将VW0清零，也可以在数据块中将VW0设置为零。则以后需要以字类型访问变量时就用wVarName，需要以双字类型访问变量时就用dVarName。完全不需要类型转换。本方法可以极大的减少程序语句数，使程序更简洁、可读性更好，由于不需要做耗时的类型转换，程序运行效率也得到提高。2.5从站断电后主站不停机您只需要在STEP7项目中插入相应组织块。插入这些组织块时，不需要编程内容，当从站断电、通讯失败等现象出现时，主站
18、只报总线故障，但不停机。这样，无论从站先上电，还是主站先上电，系统都能正常运行。在西门子S7-300中加入OB82、OB86、OB122。2.6对程序块进行加密保护实现程序块保护的方法：（1）打开程序编辑窗口LAD/FBD/STL；（2）将要进行加密保护的程序块生成转换为源代码文件；（3）在LAD/FBD/STL窗口中关闭您的程序块，并在SIMATICManager项目管理窗口的source文件夹 中打开上一步所生成的source文件；（4）在 程 序 块 的 声 明 部 分，TITLE行 下 面 的 一 行 中 输 入KNOW_HOW_PROTECT；（5）存盘并编译该source文件；这样
19、就完成了程序块的加密保护。2.7使用SFC65，SFC66，SFC67和SFC68进行通信对于单向基本通信，使用系统功能SFC67(X_GET)从一个被动站读取数据，使用系统功能SFC68(X_PUT)将数据写入一个被动站(服务器)。这些块只有在主动站中才调用。对于一个双向基本通信，调用站中的系统功能SFC65(X_SEND)，在该站中想将数据发送到另一个主动站。在同样为主动的主动接收站中，数据将通过系统功能SFC66(X_RCV)记录。2种类型的基本通信中，每次块调用可以处理最多76字节的用户数据。对于S7-300 CPU，数据传送的数据一致性是8个字节，对于S7-400 CPU则是全长。如
20、果连 接 到S7-200，必须考虑到S7-200只能用作一个被动站。2.8自由分配I/O地址地址的自由分配意味着您可对每种模块(SM/FM/CP)自由的分配一个地址。地址分配在STEP 7里进行。先定义起始地址，该模块的其它地址以它为基准。自由分配地址的优点：因为模块之间没有地址间隙，就可以优化地使用可用地址空间。在创建标准软件时，分配地址过程中可以不考虑所涉及的S7-300的组态。3结语近年来，随着中国经济的高速发展和基础自动化水平的不断提高，同时PLC价格的不断降低和用户需求的不断扩大，越来越多的中小设备开始采用PLC进行控制，PLC在我国的应用领域十分广泛，仍将保持高速增长。参考文献：1李建军.PLC编程优化的方法J.当代化工，2008，1.（责任编辑吕瑶）