編寫PLC程序從做Excel表開始

1、編寫PLC程序從做Excel表開始第一次接觸PLC,是在海天公司給一臺雙色注塑機增加一個轉(zhuǎn)軸功能, 這個功能注塑機電腦上沒有，所以外加了一個PLC,記得當時用的是 三菱FX,這是我接觸的第一個PLC,當時因為供應(yīng)商提供了 PLC、伺 服電機、減速機等一套產(chǎn)品，所以程序也就讓供應(yīng)商寫了。到了倍福之后，由于整個辦事處就我一個人，處于什么都干的狀態(tài), 所以除了銷售工作，也做技術(shù)支持。記得第一個項目是上海的同事寫 的代碼，同事來現(xiàn)場一次，后面的維護我接過來。所幸TwinCAT2這 軟件比較簡單，一來二去自己就上手了。后來慢慢地也給客戶寫一點DEMO,用來給客戶解釋為啥IEC61131-3 是一個簡單的

2、東西，不像想象的那么難，不要一想到ST語言就想到 高級語言，等等諸如此類的問題。寫著寫著，也有了一些心得。在聊聊這些心得之前，先說點題外話。我做過兩件和工作不太相關(guān)的 學習，一次是讀研究生時，一個培訓班來學校推銷ISO內(nèi)審員的培訓, 當時因為好奇去報了名，花了幾百塊錢聽了一堆ISO的知識，記得講 課的是一位老干部。另一次是剛上班時，去報了一個計算機高級程序 員的考試，看了幾個月書，離及格線差了那么一大點（不是一小點）。但這兩個事情，對我的影響比較大，ISO的學習，讓我理解了凡事要 有流程，流程要有標準，標準要有數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)要可追溯，這為后來理 解工業(yè)4.0打下了基礎(chǔ)，而高級程序員的考試，讓我學到

3、不少IT的 知識，尤其是軟件工程方面的知識，對于構(gòu)建一個大的程序，還是有 幫助的。下面的心得，和這兩件事情，有比較大的關(guān)系，說穿了，就是多做紙 面工作。02在寫代碼之前，我會先建個EXCEL表格，大約有這么幾項(這里我虛 擬了一個立體車庫的項目，因為每天到辦公室都會和立體車庫打交 道)：1、10表，輸入輸出的模塊型號，模塊的位置，每個模塊上每個點的 定義，以及外面接的是什么元器件。對于一些電氣CAD軟件，會自動 生成這個表，但我們還是建議用EXCEL做一份，以便存檔。BCDEFG H1JKLMN0變星名地址類型搐塊編號點位bMotorlUpatQbool(*1上提升EL200810bMotor

4、lDo.vnaxGQbool1上下注EL200811bMotor2UpatQbool卜2上提升)EL200812bMotor2Do.vnatQbool(2上下腔)EL200813bMotor3l)pat'Qbool(3上提升)EL200814bMotor3Do.vnatQbool(3上下降)EL200815bMotor4UpatG0bool(4上提升)EL2C0816bMotordDo.vnatbool卜4上下怪)EL2008172、變量表，一部分變量是有地址的，比如需要和上面提到的10表進 行對應(yīng)，比如Modbus通訊。Modbus通訊需要定義變量地址，而1()對 應(yīng)的不需要在程序中

5、指定，只要在系統(tǒng)配置中和硬件進行連接。另一 部分變量是沒有地址的，但也不能隨便定義，要有一定的規(guī)則，以便6iC D E F _ G IHI I I J I K I I I M交呈右是否失妾捶電保持初始值一最小值金大值是否在人機界百中iFreemtl<記錄空位位？Y4操作頁面iRequiremtI 妾存，取的位百)N14於作充面iTctdlint總共有車數(shù)£)Y操作頁面iTimeOutlmtf 運動超時報婺)N力機頁面iTime0ul2int卜運動超時18警±_N互祝頁面iTimeOut3mt(運動超M報三)N與視交面iTimeOuUint(運動超時報警N佐稅頁面iTi

6、meOut5mt(運動超琳報婺)N匕視無面iTirneCut6int(覺動貂時報髻“N生稅頁面iTimeOut7mt(運動超才報W)N匕視頁面iTimerOutSettjnaint.活動貂時報警R；Y101020設(shè)置頁面閱讀。3、結(jié)構(gòu)體(Structure),結(jié)構(gòu)體的設(shè)計，可以放在變量表之前，為了提高效率，我們會設(shè)計一些結(jié)構(gòu)體來做數(shù)據(jù)類型，比如一個氣缸，就 可以設(shè)計一個結(jié)構(gòu)體來表述，這個結(jié)構(gòu)體會包含氣缸的方向，磁性開 關(guān)狀態(tài)，以及兩個方向的超時報警時間。在使用到氣缸時，就可以用這個結(jié)構(gòu)體類型來直接定義氣缸，而無需去定義每個氣缸設(shè)計的變量。 直回回唱為倒嘲里1奧-rTYPE strRackUpp

7、er:STRUCTbotorUpperBOOL;。電機上升bWotorDown:BOOL；(電機下降 ”)bSonsorUppor:BOOL。上升至 i位 *)bSensorDownBOOL下眸到位力bSensorFaslUpperBOOLQ睡上升減速時bSe ns orF qs1D own:BOOL;(“快速下降減速點與END_STRUCTEND.TrFE6 Data typesL.strRackUppei (STRUCT)翊 頤必要的話，可以設(shè)計枚舉變量，用來表述機器的狀態(tài)。4、POU 名稱(Program Organization Unit 程序組織單元)。POU 有三 種類型：程序（P

8、rogram）、功能塊（Function Block）、函數(shù)（Function）。 在規(guī)劃階段，程序和功能塊的構(gòu)建是很重要的，功能塊會降低很多重 復工作，從而避免一些普遍性的錯誤（當然，錯了也就都錯了），程 序的調(diào)用、狀態(tài)的切換是否清晰可控，則決定了整個項目是否足夠強 壯，并可持久改進及維護。ABCDEFGH1POU名稱類型TASK運行周期說明輸入輸出MainprgTASK110ms主程序praAlarmeraTASK110ms報警程序，處建超時等報 簍prgManualprgTASK1LCms爭動程序.進行車位的移 動處理fbDownfb下車位功能塊，車位的平 移處理察限指令/ 使能/傳感

9、器/到位傳 感器狀態(tài)（移 動中,報 警等）/電 機運動方 向fbUpperfb上車位功能快.車位的升 降處理升降指令/ 使能/速度 轉(zhuǎn)換點/到 位傳感器狀態(tài)（移 初中.報 警等）/電 機運動方5、工藝說明，包括各個工作步驟、步驟的銜接、條件的轉(zhuǎn)換等。這個 步驟，可以在EXCEL中做，也可以用word、PPT,但相比之下，EXCEL 可能是個更好的選擇，因為EXCEL的紙面是沒有限制大小的，而word 和PPT很容易遇到編輯范圍太小的問題。事助 p Its劭 冷自動防 鬣般亙至序合并眉目中8 - %，拈2當然，也可以在紙張上來畫。我個人建議每個項目備一個A4的本子,的方式后 我字挪車位b7 9

10、910111213141516171919202122232425262720293031323334353637383940和EXCEL配合使用。做完這個表格之后，我習慣將變量表直接復制到TwinCAT中，因為在EXCEL中，很多重復工作可以直接選中表格單元進行拖拉復制，比如注釋的“（* ”和“*）”，以及末尾的“；”，都是直接復制單元格的, 而對于一些帶序號的變量，如XO-X7,順序復制即可，這會在大幅度 減少工作量的同時，降低變量編寫出錯機率。 在程序編寫過程中，除了用于for循環(huán)的累加數(shù)，以及用來調(diào)試時的 一些標志之外，如果要增加有實際意義的變量名，必須先在EXCEL里 增加，再復制到

11、程序中。這有點強迫癥，但事實證明，這個有用。 接下去就是建立各個POU,對于功能塊，要寫好輸入變量和輸出變量， 而函數(shù)只需要有參數(shù)即可。寫完了每個POU,記得在每個POU的主體 敲個“；“，這樣，即使我們一句代碼也不寫，也是可以編譯通過的。 如果這時候編譯不通過，可以看看是不是哪里有手誤了，因為這時候 能錯的地方都是系統(tǒng)保留字，或者是忘記敲“；"，注釋的括號少了之 類。,J fbDown(FB)|i回 fbUpperFB) |“g MAIN (PRG)prglarm (PRG)0000000000000000接下來是不是寫代碼？不是的，是先寫注釋，而且是全面注釋，即在 各個功能塊中，

12、先寫好注釋。在TwinCAT中，一個程序塊只需要一個 “；”，即可編譯通過，我們上面已經(jīng)敲好了“； "，所以不用擔心沒有 代碼會造成程序不能編譯。典 TwinCAT PLC Control - (Untrtied)A - prgMarual (PRG-ST)99 File Edit Project Insert Extras Online Window Help圄國。唱陶為|臥兔|弱| £ |圄制策嘲|0POWW MAIM(PRG| 目 pfg4larm(FRG)prcMcnud(FRG)g PO DajpJReJ100 叫PROGRAM prgManual 0002p/W

13、0003 END VAR1«1 nnnik磁細為自劃主庫均為言理人員手動漫作，園畛有自幼程序p0O3hI ftriC|<A果下層有空，司機可以根據(jù)目則尋找空主俗，因此操作n?對于上層三位 Mr)1 nni nkA撲館珥人員法界的車位，窗該車位下后定否為空晅簿口里下層為空，百枚不修王位畫翼如果下層不空，則移動至位，直到卜岳為空叵力100201(1>tJroor判斷下層是否有空)酶我們回到前面第4點，如果流程圖已經(jīng)畫好，那我們就把流程圖搬到編程環(huán)境中，還是按照從大到小的原則，我們先把步驟編好，具體每 一步里面做什么，可能遠不如步驟之間怎么切換銜接來得重要。所以, 在這個過程中

14、，我們還可以用注釋來替代代碼，但別忘了在各種for.case中加上“；”。最后一步，讓我們在所有注釋的地方，把代碼寫上。然后，編譯一下。如果有人可以把PackML的文檔看一遍，會發(fā)現(xiàn)里面就有關(guān)于狀態(tài)切 換的圖表，如果有興趣，可以去找下PackML的文檔。 Figure 1: Machine State Model for Automatic Mode Operation.如果你用的是TwinCAT或者Codesys的環(huán)境，我建議在寫EXCEL表格 和畫流程圖的時候，順帶把人機界面的草圖也畫了，我覺得集成人機 界面的開發(fā)環(huán)境就是自動化工程師的大救星。人機界面和PLC在同一 個環(huán)境內(nèi)，意味著可以隨

15、時看到工程師想看到的內(nèi)容，比如在調(diào)試時, 需要看多個變量，那建在人機界面上會方便很多，不需要在程序中在 線觀察。人機界面和PLC的集成，除了大大提高自動化工程師的幸福感之外, 也會極大激發(fā)自動化工程師的創(chuàng)作欲望。比如有些DEMO,我會將邏輯 動作的條件和輸出狀態(tài)都放在畫面中，這樣可以很清楚看到一個邏輯 動作沒有執(zhí)行的原因，比如某幾個動作有先后，那做個定時器或者多 個定時器，將這些定時器的輸出放在同一個畫面，就可以明察秋毫了。 寫完了程序，機器也動了，我們再來做一張表，就是修改記錄，在這 張表里，我們寫下，某年某月某日，為了什么原因，我們改了哪個程 序，怎么改的，修改后我們怎么測試的，測試的效果

16、如何。而修改的程序，不建議直接在原程序上改，可以建一個新的POU,也 可以在POU里寫一個新的action,在對應(yīng)的調(diào)用處改掉調(diào)用名字即 可。這樣，即使新的程序出了問題，也很容易改回(RollBack)到原 來的程序。而新的代碼中，記得在頭部寫好注釋。03至此，我們回過頭來看看，我們獲得了哪些好處：1、我們有了一個清晰的名字列表，包括變量的、10的、程序的2、我們有了一個清晰的結(jié)構(gòu)3、所有的問題會有據(jù)可查。上面這幾點是針對程序本身的益處，而對于項目和企業(yè)而言，則有更 大的意義：1、通過分解，將代碼部分的工作量比例降低了，這種逐步聚焦的方 式，可以讓工程師把精力放在最關(guān)鍵的地方。2、便于溝通，在

17、代碼之前的這些工作，都可以和其他人共享，比如 10表部分可以和電氣工程師以及電工溝通，程序流程部分可以用來 和工藝工程師溝通。3、便于維護，在移交給其他工程師，或者多人開發(fā)同一項目時會方 便很多。如果沒有注釋，基本上工程師自己都會忘記原來寫的什么。 4、便于更換平臺，當需要更換一個控制器平臺時，會發(fā)現(xiàn)，大部分 工作是相通共用的，這會在切換平臺時節(jié)約大量的時間。本文用了一些IEC61131-3的概念，關(guān)于IEC61131-3的書很少，推薦 彭瑜老師和何衍慶老師的那本IEC61131-3編程語言及應(yīng)用基礎(chǔ), 機械工業(yè)出版社出版，這本書我買了應(yīng)該不下三十本，用來送人。記 得在倍福10周年慶典那天，公

18、司邀請了彭瑜老師，恰好慶典在人民 廣場附近舉辦，席間跑步前進到福州路的上海書城，居然買到了那本 IEC61131-3編程語言及應(yīng)用基礎(chǔ)，請彭瑜老師簽了個名,留作紀 念。另外推薦林銳博士寫的高質(zhì)量程序設(shè)計指南C+/C語言，這本書 有人不喜歡，覺得這本書水份太多，干貨太少，但讀起來還是比較輕 松的，這本書出到了第三版，目前在網(wǎng)上有很多二手的在銷售，也有 一些電子版的，建議找來讀一讀。后記寫這篇文章的原因，一方面是看了鄧李老師的文章，也想談?wù)勛约旱?心得，另一方面，也是看到隨著工業(yè)4.0的普及，以及我國OEM制造 業(yè)正在向高端發(fā)展，PLC程序方面，也慢慢向IT方向發(fā)展。相比于PC或者網(wǎng)絡(luò)軟件，自動化程序有幾個特點：1、使用對象比較窄，這造成了對程序的質(zhì)量要求、功能要求都不是 太高，機器能開就行。2、代碼量小，因為1的原因，以及機器本身的特性，PLC的代碼量是 很小的。3、協(xié)作性很低，很多公司只有一個自