幾種ＰＬＣ編程平臺的比較

1、幾種編程平臺的比較    摘要：基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)是工業(yè)自動化系統(tǒng)中最重要的部分，是實現(xiàn)整個系統(tǒng)自動化運行的核心?；A(chǔ)自動化大多通過PLC控制器進行，實現(xiàn)基礎(chǔ)自動化主要是進行PLC的組態(tài)與編程。關(guān)鍵詞：PLC軟件；基礎(chǔ)自動化；組態(tài)；編程中圖分類號：TP273文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2009）05-0030-02基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)是工業(yè)自動化系統(tǒng)中最重要的部分，是實現(xiàn)整個系統(tǒng)自動化運行的核心?；A(chǔ)自動化大多通過PLC控制器進行，實現(xiàn)基礎(chǔ)自動化主要是進行PLC的組態(tài)與編程。目前市場上擁有多個PLC廠家及編程平臺，各自具有不同的特色，本文對冶金行業(yè)

2、運用較多的三種平臺進行了比較闡述，對PLC編程平臺的結(jié)構(gòu)進行概括，方便相關(guān)軟件的使用和改進。一、幾種PLC編程平臺我國工控機系統(tǒng)的發(fā)展道路，大多是在引進成套設(shè)備的同時，也相繼引進了各種工控機系統(tǒng)，并開始自己設(shè)計控制系統(tǒng)和裝置，然后進行消化吸收，進行二次開發(fā)和應(yīng)用。也有一些廠家引進國外技術(shù)，與外商合作合資組裝生產(chǎn)國外產(chǎn)品，并逐步實現(xiàn)國產(chǎn)化。工控機來講，主要產(chǎn)品有PLC、DCS、IPC、FCS、RTU等，其中份額最大的仍然是PLC，并且在其他工控產(chǎn)品的競爭之下仍然保持這進一步增長的趨勢。在工業(yè)控制系統(tǒng)中，PLC可與上位機聯(lián)網(wǎng)，也可下掛PLC及智能儀表，組成分布式控制系統(tǒng)。PLC已廣泛應(yīng)用于冶金、電

3、力、石油、化工、輕工、食品、市政、交通和軍工等行業(yè)，在冶金行業(yè)中，PLC是主流控制器，為PLC第一大應(yīng)用行業(yè)，且目前仍被國外產(chǎn)品壟斷，其中應(yīng)用最多的仍然為西門子，其他如ABB、Schnerder、Rockwell應(yīng)用也較多，Omron及Mitsubishi在冶金行業(yè)也有應(yīng)用，其他則使用很少。因為冶金行業(yè)西門子PLC應(yīng)用較多，相關(guān)總線也以Profibus為主，組態(tài)平臺也就以西門子的STEP為主流，界面則多為WINCC設(shè)計，其他相對典型的是ABB的IndustrialIT工業(yè)控制系統(tǒng) AC 800M。PLC應(yīng)用包括選型、安裝、組態(tài)、編程、調(diào)試，最主要的便是編程，以程序?qū)崿F(xiàn)過程的自動化，PLC供應(yīng)廠

4、家通常同時提供自己的PLC軟件，其PLC及軟件除基本原理外各有各的特色，現(xiàn)對幾種運用過的軟件平臺做一個比較與闡述，對PLC軟件平臺典型結(jié)構(gòu)進行概括，旨在給予軟件平臺使用的總體認識及改進的角度，方便學(xué)習(xí)與選擇。（一）ALSTOM ALSPA P80IALSPA P80I 編程工具是ALSTOM用于對ALSPA C80 - HPCI高性能控制器進行配置、編程和監(jiān)測的編程軟件，擁有圖像監(jiān)控輔助功能及含有PERTU變量曲線監(jiān)督（monitoring）工具，是面向?qū)ο笈c面向結(jié)構(gòu)的結(jié)合。其編程軟件平臺結(jié)構(gòu)為：1工程瀏覽器：第一層為項目（project），即主目錄；其下包含硬件組態(tài)、用戶自定義功能模塊列表及

5、處理器層；第二層為處理器層(CPU)，最多可以配置4個處理器；第三層為資源（Resource）層，每個CPU可以設(shè)置最多32個資源，資源的概念實際上是CPU中程序按主要功能進行分類，如PLC控制、通訊及數(shù)據(jù)庫處理等；第四層為文檔及任務(wù)層（Document and Task），文檔包含同一資源下所用到的所有程序，Task則是依據(jù)不同任務(wù)編制的程序，相當于文檔中程序按照任務(wù)重新分類，不同的Task可以重復(fù)使用到同一個文檔程序，這樣的處理方式方便按任務(wù)查找程序，及對程序進行統(tǒng)一瀏覽與管理，避免重復(fù)建設(shè)，亦即對需要重復(fù)使用的程序，只需直接復(fù)制或稍作修改，不必重新編寫，而在任何一個地方修改了程序就會作用

6、到所有交叉使用到的同一程序中。ALSPA P80I 中任務(wù)程序必須從文檔中復(fù)制后再進一步加工。2庫瀏覽器：顯示所有系統(tǒng)及用戶自定義的功能塊，用戶自定義包括自定義系統(tǒng)功能塊及自定義程序功能塊。自定義功能塊可以就功能塊外觀進行設(shè)置，其內(nèi)容則需將新的功能塊放置在一個程序中然后打開編寫界面進行編寫。3變量瀏覽器：查看所有數(shù)據(jù)庫變量。P80i的特點是樹狀結(jié)構(gòu)，硬件配置簡單，沒有很復(fù)雜的選型；數(shù)據(jù)庫處理形式簡明；庫的配置瀏覽比較方便。但程序語言只有功能塊（包括LogiCAD FBD及Cogito FBD）及梯形圖（Ladder：GEM80），由于功能塊連線較多鋪開范圍大，使得程序粗放而不利于瀏覽，雖然有導(dǎo)

7、航窗口，但要將復(fù)雜的邏輯關(guān)系看得比較清楚仍然效率不高。（二）ABB Industrial Compact Control BuilderABB CompactCB 是ABB Industrial IT的組成部分，主要用于ABB高端PLC AC 800M的編程組態(tài)，與ALSPA P80i有些相似，都為庫-程序結(jié)構(gòu)。ALSTOM的ALSPA P80i將項目、庫、變量分窗口顯示，ABB的CompactCB則為分目錄顯示。P80i的庫主要是功能塊庫，而ABB的庫將庫之間的引用關(guān)系和變量描述包含在內(nèi)，且將控制器模塊獨立顯示，庫的層次感比較強，另外還包含有硬件庫提供硬件配置的選擇。CompactCB的權(quán)限

8、功能較強，對一些項目都有密碼設(shè)置功能以決定是否可以對其進行系統(tǒng)操作。CompactCB提供五種編程語言：功能塊（FBD）、結(jié)構(gòu)文本（Structure Text）、梯形圖（Ladder Diagram）、順控圖（Sequential Function Chart）和指令表（Instruction List），以及ABB自有的功能強大的Control Module語言。其應(yīng)用層結(jié)構(gòu)與庫層類似，亦分庫引用、數(shù)據(jù)類型、功能塊類型（Function Block Types）、控制模塊類型（Control Module Types）及控制模塊，程序則位于'program'項中。對控制模塊

9、（控制塊類型）雙擊可打開，亦可用右鍵中Goto功能進入編輯頁面，程序（功能塊類型）則需Goto狀態(tài)打開進入編輯頁面（庫中可雙擊打開，編輯頁面存在權(quán)限設(shè)置），同時Goto中的項目中瀏覽（In project explore）可以查看該塊在庫中的位置。這些組成功能與STEP7是類似的。CompactCB的控制器層包括了應(yīng)用引用、庫引用、硬件配置、任務(wù)速度級別設(shè)置（快、中、慢）和變量。CompactCB的特點是：功能及硬件配置較為齊全，支持語言較多，權(quán)限設(shè)置方便，但是顯得有些雜亂繁瑣，相比而言，ALSPA雖然簡單粗放，但也簡潔明了，說明描述及程序邏輯關(guān)系都比較明確，而CompactCB的變量函數(shù)有時

10、候要弄清名稱含義就得花費不少功夫。（三）SIEMENS STEP7SIEMENS的STEP7本身組合了多種功能，是比較典型的大而全的軟件平臺，也是PLC編程組態(tài)的經(jīng)典軟件，其兼容普遍使用的編程環(huán)境，結(jié)構(gòu)明確、功能齊全、編程方便，這與SIEMENS的PLC控制器本身功能集成較為強大是相互關(guān)聯(lián)的。與ALSPA P80i基于庫、任務(wù)及ABB CompactCB基于庫、控制模塊的結(jié)構(gòu)不同，SIEMENS STEP7沒有繁瑣地定義庫，以程序本身為主，其結(jié)構(gòu)立足于處理器原理，著眼于控制器本身，將數(shù)據(jù)、變量、程序以塊的形式進行組織，結(jié)構(gòu)明晰，使程序與數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系更明朗化。編程界面支持LAD、STL、FBD

11、三種典型的通用PLC編程語言，是使用最方便、程序閱讀最清楚的編程界面。雖然ALSPA P80i、ABB CompactCB同樣使用了高級語言如C、C+來編寫庫，但SIEMENS STEP7在編程界面風(fēng)格上與高級語言較為靠近，包括VC、VB的風(fēng)格，符合一般化的編程風(fēng)格模式，使用起來很方便，也易于程序員掌握。STEP7為不同偏好的程序員提供不同的語言，包括語句表STL（適用于偏好使用類似機器碼的語言進行編程的用戶，程序?qū)⒏鶕?jù)運行時間和存儲器要求進行優(yōu)化）；梯形圖LAD（習(xí)慣于使用電路圖進行工作的用戶，編寫邏輯控制程序）；功能塊圖FBD（熟練布爾代數(shù)的邏輯框的用戶，編寫邏輯控制程序）；F-LAD、F

12、-FBD選項包（熟悉編程語言LAD和FBD的用戶，編寫F系統(tǒng)的安全程序）；SCL （結(jié)構(gòu)控制語言）選項包（使用過高級語言例如PASCAL或C語言進行編程的用戶，編寫數(shù)據(jù)處理任務(wù)程序）；S7-GRAPH選項包（順序控制的簡便描述）、HiGraph選項包（異步、非順序控制的簡便描述）、CFC選項包（連續(xù)過程的描述，適用于希望面向技術(shù)功能進行工作且不具備豐富編程/PLC知識的用戶）。STEP7的另一個特點是程序塊的類型，它包含五種程序塊：組織塊（OB），功能塊（FB），功能（FC），數(shù)據(jù)塊（DB）及系統(tǒng)功能（SFC）和系統(tǒng)功能塊（SFB），不同的程序塊使得數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序結(jié)構(gòu)條理清晰邏輯性強，有利于用

13、戶對程序的掌握，同時STEP7的用戶自定義數(shù)據(jù)類型及變量表更拓展了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的使用及對程序監(jiān)控的方式。STEP7的硬件配置界面及網(wǎng)絡(luò)配置界面（NetPro）一目了然，在硬件配置工具中可將參數(shù)分配給功能模塊（FM）和通訊處理器（CP）。但對于初學(xué)者來講，由于其硬件配置明細，對選型要求較高。如果事先不知道用什么硬件，組態(tài)時選型比較麻煩。STEP7系統(tǒng)化結(jié)構(gòu)化強，適合開發(fā)更深更高級的應(yīng)用，對于PLC編程開發(fā)人員尤其冶金行業(yè)來講，掌握STEP7基本上就等于掌握PLC實現(xiàn)的通行證了。二、結(jié)語PLC軟件系統(tǒng)的一般功能結(jié)構(gòu)包括硬件組態(tài)、邏輯程序編制及邏輯程序執(zhí)行結(jié)果監(jiān)視，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件及編程語

14、言，而就軟件形式來講，以上所用到的ALSTOM、ABB及SIEMENS平臺顯示了兩種典型的PLC編程軟件結(jié)構(gòu)，ALSPA與ABB皆呈現(xiàn)面向結(jié)構(gòu)的形式，而西門子則更類似于程序語言軟件。由于PLC控制器與編程軟件通常是捆綁在一起的，各個廠家并沒有通用的PLC編程平臺，因此編程軟件本身的功能也與PLC本身的性能緊密聯(lián)系。在控制系統(tǒng)設(shè)計中，除工藝功能外，要求設(shè)計人員對PLC的硬件性能，編程語言，軟件結(jié)構(gòu)都要了解。三種PLC控制系統(tǒng)在各自的項目應(yīng)用中皆能穩(wěn)定順利的運行，但相對來講，ALSTOM用于電力系統(tǒng)的自動化較為合適，對于工業(yè)自動化系統(tǒng)有所欠缺。從鋼廠的系統(tǒng)應(yīng)用效果來講，三種軟件平臺在順控方面的差異不大，而產(chǎn)品性能控制上，西門子、ABB較為成熟，西門子則相對更為精細一些，并具有行業(yè)和市場上的優(yōu)勢。參考文獻1工業(yè)控制自動化行業(yè)基本狀況中國自動化網(wǎng)2PLC未來發(fā)展趨勢開放的多功能一體化PLC國際電器網(wǎng)3ALSTOM公司Programming Toolkit for ALSPA C80-HPCi4ABB公司Control Builder Professional Program5西門子公司Step7 v5.3編程使