常州SIEMENS西門子PLC模塊S7-300代理商         常州SIEMENS西門子PLC模塊S7-300代理商

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面向?qū)ο缶幊淌怯?jì)算機(jī)高級(jí)語言的一種先進(jìn)的編程模式,，在工業(yè)控制系統(tǒng)的PLC程序中也可以采用這種設(shè)計(jì)思想,，雖然我們無法實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟮暮芏嗵攸c(diǎn)如“繼承”，甚至于它根本就不具備面向?qū)ο缶幊陶Z言的特點(diǎn),，但面向?qū)ο缶幊痰幕靖拍罹褪穷惡皖惖膶?shí)例（即對象）,，我們只需要使用這種概念就可以了。在計(jì)算機(jī)編程中我們需要把一些事物抽象和歸納,，才能編寫類,，而在工業(yè)控制系統(tǒng)中，控制對象如：電機(jī),，閥等等是很明顯的控制類別,，不需要抽象就可以很明顯的針對它們編寫類，以下將會(huì)用到西門子的Step7編程語言和施奈德的Unity編程語言來講解PLC的面向?qū)ο缶幊獭?/p>

    一,、實(shí)現(xiàn)方式

    面向?qū)ο缶幊淘赟tep7中使用功能塊（即FB）編程,，一談到此大家就會(huì)想到西門子提出的模塊化編程，不錯(cuò),，就是這個(gè)模塊化編程,，但西門子提出的模塊化、背景數(shù)據(jù)塊,、多重背景等名詞并不能讓大家很明白的理解和使用這設(shè)計(jì)理念,。如果大家從面向?qū)ο缶幊痰慕嵌热ダ斫猓瑒t可以很好的理解這種設(shè)計(jì)模式,。“FB塊”被看成“類”,，它可以被看成是對相似的控制對象的代碼歸納，如對MM440的變頻器可以編寫FB塊:MtrMM440,這在面向?qū)ο缶幊讨蟹Q為“類”,，當(dāng)需要編程控制具體的電機(jī)時(shí),，可以給它分配一個(gè)背景DB塊，在面向?qū)ο缶幊讨蟹Q為類的實(shí)現(xiàn)（即創(chuàng)建類的實(shí)例：對象），當(dāng)需要控制多個(gè)電機(jī)時(shí),，可以分配不同的背景DB到這個(gè)FB塊,，即創(chuàng)建類的多個(gè)實(shí)例。Step7中有另外一種程序塊,，即FC塊,，以FC塊為主的編程在西門子中稱為結(jié)構(gòu)化編程，這也可以類比于計(jì)算機(jī)編程中的面向過程編程,，即純粹以函數(shù)為主體的編程,。

    施奈德的Unity軟件編程可以更好的理解面向?qū)ο缶幊獭Ｋ腄FB定義中包含輸入/輸出參數(shù),，私有/共有變量,，以及代碼實(shí)現(xiàn)，而這正是計(jì)算機(jī)的面向?qū)ο缶幊讨?ldquo;類”的基本元素,，而創(chuàng)建類的實(shí)例（對象）就像創(chuàng)建普通的“布爾”變量一樣,，只需在“FunctionBlocks”中定義這種“類”的變量即可。

    Step7和Unity都可以采用面向過程和面向?qū)ο缶幊谭绞?，這兩種編程方式的區(qū)別類似于計(jì)算機(jī)高級(jí)語言中的C語言和C++語言編程的區(qū)別,。

    以下的講解將會(huì)把Step7中的FB和Unity中的DFB稱為“類”，Step7中的FB+背景DB以及Unity中DFB的實(shí)例稱為“對象”,。

    二,、面向?qū)ο缶幊碳軜?gòu)

    以上講解的是實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，而編程思想是建立在程序架構(gòu)上的,，不是某個(gè)局部使用了面向?qū)ο蠓绞?，則可以稱之為這種編程就是面向?qū)ο缶幊獭＿@種編程需要從以下方面著手：

    1,、電路設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)化,。

    這里主要以自動(dòng)線為主介紹，對于單機(jī)機(jī)床可以是它的簡化結(jié)構(gòu),，

    <1>,、自動(dòng)線層次，它擁有一個(gè)主PLC,，對屬于它下面的各區(qū)域控制

    <2>,、工程層：擁有獨(dú)立的配送電系統(tǒng)，但沒有PLC,，只有分布式模塊，由自動(dòng)線控制,。顧名思義,，它有著較大的獨(dú)立性，可以作為一個(gè)單獨(dú)的工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)和制造，當(dāng)自動(dòng)線比較小時(shí),，可以省略該層次,。

    <3>、功能組層：根據(jù)工藝劃分,，將實(shí)現(xiàn)某一個(gè)工藝功能的區(qū)段設(shè)備劃分為一個(gè)功能組,，它隸屬于工程層，當(dāng)工程層被省略時(shí),，隸屬于自動(dòng)線層,。

    面向?qū)ο缶幊滩⒉灰欢ㄒ笫褂靡陨系慕Y(jié)構(gòu)，但好的電氣結(jié)構(gòu)更利于面向?qū)ο缶幊獭?/p>

    2,、任何控制對象邏輯都在“類”中實(shí)現(xiàn),。

    為了做到這點(diǎn),，必須分析與控制對象相關(guān)的信息,，譬如，對于一個(gè)電機(jī),，有以下相關(guān)的信息需要考慮：

    輸入信息：

    <1>,、電路保護(hù)信息,，如電機(jī)的空氣開關(guān)，熱繼電器等,。

    <2>,、功能保護(hù)信息，如運(yùn)動(dòng)電機(jī)的限位開關(guān),，風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓開關(guān),，油泵的油位開關(guān)等。

    <3>,、啟動(dòng)和終止條件,，以上的電路保護(hù)和功能保護(hù)都可能導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)終止，復(fù)位也可能導(dǎo)致重啟動(dòng),，但這里的條件指的是正常運(yùn)行的啟動(dòng)和終止條件,，譬如順序控制的流程步。

    <4>,、控制模式：如手動(dòng)和自動(dòng)等,。

    <5>、故障復(fù)位：通過復(fù)位信息,，重新啟動(dòng),。

    輸出信息：

    <1>、控制輸出,，如控制電機(jī)的主接觸器,。

    <2>,、狀態(tài)信息輸出

    <3>、故障輸出

    .........

    狀態(tài)儲(chǔ)存信息：

    用于代碼實(shí)現(xiàn)的中間變量以及可以被人機(jī)界面讀出的狀態(tài)變量等

    把以上信息都整合到一個(gè)類中,，并盡量使類的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化,。不過，同高級(jí)編程語言還是曾在一些差別,，針對Step7,應(yīng)該遵循的標(biāo)準(zhǔn)是：程序結(jié)構(gòu)由FC實(shí)現(xiàn),，對象控制由FB實(shí)現(xiàn)，如下的一種結(jié)構(gòu)體系（其電氣結(jié)構(gòu)來自上面的介紹）：這只不過是一個(gè)粗略的PLC程序架構(gòu)體系,，好的架構(gòu)應(yīng)該更完善和科學(xué),。

    3、規(guī)劃好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

    數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義相當(dāng)重要,，并盡量統(tǒng)一這些結(jié)構(gòu),，不要顧慮存儲(chǔ)空間，當(dāng)今的PLC內(nèi)存足以容納大量的數(shù)據(jù),。說明一點(diǎn)的是在Step7中盡量不要在類的外部定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(UDT),而是在類里面定義,，雖然會(huì)造成不同類中同一結(jié)構(gòu)的重復(fù)性定義，但卻提高了類的獨(dú)立性,。

    三,、*性

    1、標(biāo)準(zhǔn)化

    使用這種設(shè)計(jì)模式,，可以將程序設(shè)計(jì)分為兩個(gè)階段,，即標(biāo)準(zhǔn)庫、基本架構(gòu)開發(fā),，以及實(shí)際應(yīng)用層面設(shè)計(jì),。其中標(biāo)準(zhǔn)庫、基本架構(gòu)是制定程序標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ),，而應(yīng)用層設(shè)計(jì)是針對具體的控制工程編程,，這樣可以把程序設(shè)計(jì)人員分成兩類，一類是標(biāo)準(zhǔn)開發(fā),，由資深程序員負(fù)責(zé),，一類是應(yīng)用設(shè)計(jì)（其中程序調(diào)試規(guī)劃到應(yīng)用設(shè)計(jì)），由經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化培訓(xùn)的一般程序員完成,，通過這種分配就可以解決中國工業(yè)自動(dòng)化中面臨的尷尬局面,。傳統(tǒng)的中國控制工業(yè)，一個(gè)程序設(shè)計(jì)由一個(gè)人完成,，這樣他還必須負(fù)責(zé)現(xiàn)場調(diào)試,，而擁有豐富經(jīng)驗(yàn)的程序員一般是三十歲后，這時(shí)他已經(jīng)成家,，而顯然長期出差對家庭不利,，很多的程序員為了家庭考慮不得不改行,，要么轉(zhuǎn)到管理崗位，要么去制造工廠搞設(shè)備維護(hù),，這是資源的嚴(yán)重流失。毫無疑問,，使用以上的設(shè)計(jì)流程,，我么可以讓經(jīng)驗(yàn)豐富的程序員搞標(biāo)準(zhǔn)庫和架構(gòu)的設(shè)計(jì)，而讓剛踏入這個(gè)行業(yè)的年輕人搞應(yīng)用設(shè)計(jì)和調(diào)試,，這不僅可以讓老程序員繼續(xù)他自己的工作,，而不影響家庭，也可以讓年輕的程序員參入現(xiàn)場調(diào)試,，培養(yǎng)自己的經(jīng)驗(yàn),，提高自己的收入。

    這可能讓某些人士擔(dān)心,，認(rèn)為年輕的程序員可以參加現(xiàn)場的調(diào)試嗎,？可以肯定的是沒有標(biāo)準(zhǔn)化支撐的程序不僅年輕的程序員編不出來，而且現(xiàn)場調(diào)試會(huì)問題多多,。但有了好的標(biāo)準(zhǔn)化后,，一年半以上工作經(jīng)驗(yàn)的程序員就應(yīng)該能夠獨(dú)立面對自動(dòng)線。

    PLC中的面向?qū)ο缶幊痰暮诵木褪呛谙蛔泳幊?，針對Step7,我們使用FB去實(shí)現(xiàn)每一個(gè)對象的控制,，控制邏輯、報(bào)警處理,、信號(hào)交換全在FB中,，對于應(yīng)用設(shè)計(jì)人員，不需要明白里面的代碼實(shí)現(xiàn),，只需要了解該FB的功能以及如何使用好它就行,，這樣對于應(yīng)用程序人員的編程能力要求大大降低，對于編程只不過是遵循架構(gòu),，拷貝代碼,，改變輸入輸出條件而已。

    那么調(diào)試呢,？很多人認(rèn)為使用FB編程的麻煩就是FB的多次調(diào)用后,，根本無法診斷這些代碼，從技術(shù)層面上講確實(shí)如此,，我們除了從背景DB上查看信息外,，是無法在它多次被調(diào)用后監(jiān)控代碼的，但我已說過,，這是黑匣子編程,，我們不需要診斷這些代碼,，只需要知道什么樣的輸入、什么樣的參數(shù)設(shè)定導(dǎo)致什么樣的輸出就行,，代碼的邏輯與功能好壞是由標(biāo)準(zhǔn)庫開發(fā)人員負(fù)責(zé)的,，這就要求標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)人員需要對他設(shè)計(jì)的功能塊在不同條件下進(jìn)行不同的測試，保證無誤,，還需要編寫完整,、詳盡的功能說明文檔，以便于應(yīng)用設(shè)計(jì)人員了解這些塊,，標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)并不是制定出來就一勞永逸的,，針對千變?nèi)f化的工程，它是需要不斷完善和修訂的,，這也是一個(gè)工程公司可以實(shí)實(shí)在在進(jìn)行知識(shí)積累的地方,。

    程序不僅需要給調(diào)試人員使用，而且用戶（設(shè)備維護(hù)人員）也需要了解,，如果把完整的標(biāo)準(zhǔn)庫文檔給用戶,，可能曾在技術(shù)外泄的可能，若不給,，對他們診斷設(shè)備可能曾在困難,，這就需要標(biāo)準(zhǔn)制定人員制作另外一分文檔，即設(shè)備維護(hù)文檔,，其知識(shí)的透漏以用戶能夠使用程序進(jìn)行診斷為限,。

    2、重用性和易管理型

    計(jì)算機(jī)面向?qū)ο缶幊痰膬?yōu)點(diǎn)也有重用性和易管理型,，在PLC中也曾在,，以Step7為例，需要討論FC和FB的差異,。觀察數(shù)據(jù)類型,，F(xiàn)B比FC只不過多一個(gè)“STAT”類型，在使用上FB需要背景DB,，F(xiàn)C不需要,，但就這個(gè)差別導(dǎo)致FB擁有自己獨(dú)立的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存空間，而FC的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存卻必須借助公有變量（如中間變量M或者共享DB）,，有這樣一種準(zhǔn)則,，程序塊的獨(dú)立性越強(qiáng)，其重用性也越好,，產(chǎn)生數(shù)據(jù)訪問沖突的可能性也更少,，則更易于管理。有些公司生產(chǎn)的PLC,，其程序語言沒有類似FB的這種特性,，這時(shí)可以采用類似“FC+共享DB”的替代方案解決,，但它的獨(dú)立性已經(jīng)大大降低。