工业工程中软件PLC系统的设计与实现

摘 要

随着科学技术的进步和计算机PC技术的进一步发展，PLC系统在工业工程领域得到了快速的推广并得到了很好的应用效果。本文中，笔者重点对我公司所采用的PLC系统进行研究，从其特点、系统功能、实现方法等方面进行了介绍，并对实现策略进行了阐述。

【关键词】工业工程 PLC 系统 设计 实现

近些年，随着PC机对计算机数控系统的进入和改造，开放式CNC（亦称PCNC）几乎成为了数控系统的发展趋势，成为了新时代数控技术的引领。PLC（可编程序控制器）是这一过程中对开关量的访问进行控制的部分，是数控系统的重要组成环节。当前，工业工程的信息化是多数企业面临的共同难题，而工业工程的发展又离不开数控技术的开放式发展，PLC成为了解决这一问题的重要突破口。PLC的生产厂家较多，各个厂家也有不同的型号和种类以及兼容性特点，因此在计算机上对PLC应用程序的实现对数控系统起着重要的作用，开放式的数控系统若能建立在充分利用“软件芯片”的基础上，将得到非常好的运用效果。我公司所采用的PLC主要是ABB和西门子两公司的产品，其具体特点将在下文进行介绍。

1 工业工程中软件PLC开发系统功能分析

PLC软件在工业工程中的应用过程就是在PC平台上通过windows操作环境来实现其功能的过程，这样产生的PLC软件不仅具有硬PLC的众多特点，如速度高、可靠性强、功能强大、故障查找容易等，而且还可以在软件技术的支持下转化为全功能的PLC过程控制器。软件PLC能够提供可靠地操作和强大的指令集，并且周期扫描过程准确，通过开放式结构连接各种网络和系统，综合了PD调节、数值处理、开关量控制、网络通信、模拟量控制、数学运算等功能，在兼容硬PLC功能的情况下表现出其优越性。

PLC的开放式CNC即PCNC，是数控系统在PC机的影响下的最新发展趋势。相对于传统的PLC那种由众多生产厂家生产出来的互不兼容、标准不统一、种类数目及编程语言不同的模式有了很大的变化。企业再也不用像原来一样在新设备的引进或特殊功能的要求时受到PLC型号的影响。实现PLC应用程序在计算机上的编写对数控系统的发展具有非常重要的作用。与此同时，开放式数控系统还能提供最大限度的方便和快捷。

2 工业工程中软件PLC的特点

软件PLC是通过软件技术将标准的工业PC转化成全功能的PLC控制器，并且具有硬PLC的多种特点。软件PLC能够将数控系统合并为一个统一的整体，具有如下的功能特点：

首先，软件PLC能够实现传统硬件PLC的所有功能。软件PLC通过软件形式来代替了传统的硬PLC，成为了软件数控的表现形式，并达到了开放式数控系统的需求。作为开放式数控系统的高级阶段，大大增加了系统的可控性和伸缩性。

其次，软件PLC的运行环境相对开放化和标准化。现如今的软件PLC在机型兼容和控制功能上都有着很大的提升，在对开发语言有基本掌握后变成相对容易。

再次，使用成本低廉，方便用户。在windows图形化的界面下，用户通过对语言编程和梯形图的转化完成PLC的编程过程，降低了准入门槛。在共享CPU的辅助下，软件PLC能够很大程度上节约成本，实现形式上的变革。

最后，对于我公司采用的ABB和西门子两种PLC软件，还具有如下一些特点：如：可靠性相对较高，抗干扰能力较强；编程简单，使用方便；功能完善、通用性强；设计安装简单、维护方便；体积小、重量轻、能耗低等。

3 工业工程中软件PLC系统关键技术

3.1 界面设计

图形编程是用户和系统之间的交互媒介，是重要的编程方法。通过给用户提供直观的编程界面能够很大程度上提升用户的编程效率并降低出错率。因此，提供良好的编辑器是PLC编程的重要前提。

3.2 梯形图的编程

软件PLC系统中的梯形图与其他行业的有所不同，通过不同的符号来表示不同的指令从而对逻辑进行表述。用户不需考虑微处理器的内部结构，只需要通过编程器将信息存储到保护装置内部，便能够方便的进行读取和修改。梯形图是当前广泛使用的一种标准图形语言，在编辑时要遵循特定的编辑原则，从而实现其功能。

3.3 编译模块的设计

整个软件PLC中最重要的模块就是编译模块，通过编译模块的信息传递，用户所编写的程序便能够转化成硬件能够接受和理解的内容。梯形图的编程结果一方面方便用户的使用和修改，让用户无需考虑底层硬件的结构便可对程序图进行直接绘制，但是这种图形并不能够被机器CPU所识别，还要通过特定的转化才能够让其读懂这些语言，本公司使用的ABB和西门子PLC软件除提供梯形图编程外还提供语句表语言来供用户使用，通过助记符来表示用户编程语言，最后生成机器语言。

梯形图（Ladder）按每一个梯级（Rung）依次进行编译的。在针对Rung进行编译时，先对第一行以外的每一行进行扫描，判断该行的是否有元件包含向上或向下的线（Ladder Wire up、Ladder Wire down、Ladder Wire up down），以此来确定该行是否与其他行存在并联（OR）的关系。若不存在，则将该行转换为一个梯级。转换完毕后，从第一个梯级依次编译，生成对应的指令。

4 结论

本文主要介绍了我公司使用的PLC软件的功能和特点，将其与传统硬PLC进行比较找到相应的特点，对PLC系统的关键技术进行了简要的阐述，以期能够对PLC技术的发展起到总结和承前启后的作用。

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作者单位

中铝广西分公司 广西壮族自治区百色市 531400