西門子模塊6ES7235-0KD22-0XA8型號規(guī)格

可編程控制器（Programmable Controller）是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應用而設計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller）， 簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制隨著技術的發(fā)展這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機（Personal Computer）的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC。

一、PLC 的由來

      在60 年代，汽車生產(chǎn)流水線的自動控制系統(tǒng)基本上都是由繼電器控制裝置構成的。當時汽車的每一次改型都直接導致繼電器控制裝置的重新設計和安裝。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，汽車型號更新的周期愈來愈短，這樣，繼電器控制裝置就需要經(jīng)常地重新設計和安裝，十分費時，費工，費料，甚至阻礙了更新周期的縮短。為了改變這一現(xiàn)狀，美國通用汽車公司在1969 年公開招標，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出了十項招標指標，即：

1．編程方便現(xiàn)場可修改程序；

2．維修方便采用模塊化結(jié)構；

3．可靠性高于繼電器控制裝置；

4．體積小于繼電器控制裝置；

5．數(shù)據(jù)可直接送入管理計算機；

6．成本可與繼電器控制裝置競爭；

7． 輸入可以是交流115V；

8．輸出為交流115V 2A 以上能直接驅(qū)動電磁閥接觸器等；

9．在擴展時原系統(tǒng)只要很小變更；

10．用戶程序存儲器容量至少能擴展到4K。

     1969 年，美國數(shù)字設備公司（DEC） 研制出第一臺PLC，在美國通用汽車自動裝配線上試用，獲得了成功。這種新型的工業(yè)控制裝置以其簡單易懂，操作方便，可靠性高，通用靈活，體積小，使用壽命長等一系列優(yōu)點，很快地在美國其他工業(yè)領域推廣應用。到1971 年，已經(jīng)成功地應用于食品飲料冶金造紙等工業(yè)。

      這一新型工業(yè)控制裝置的出現(xiàn)，也受到了世界其他國家的高度重視。1971 日本從美國引進了這項新技術，很快研制出了日本第一臺PLC。1973年，西歐國家也研制出它們的第一臺PLC。我國從1974 年開始研制，于1977年開始工業(yè)應用。

  通過本方法優(yōu)化可以極大的減少程序語句數(shù)，使程序更簡潔、可讀性更好，由于不需要做耗時的類型轉(zhuǎn)換，程序運行效率也得到提高。且數(shù)學運算量越大，效率提高越明顯。

      缺點是要多占用兩字節(jié)的內(nèi)存，以后程序中不能使用VW0。但S7-200的RAM空間很大，一般是用不完的，以226為例，有多達10K的RAM，偶從來沒有超過1K。這些RAM都是花錢買來的，不用白不用，不用也是浪費了。

      同理，如果有字節(jié)型變量經(jīng)常需要與字類型變量相互轉(zhuǎn)換，讓字節(jié)變量占用一個字的內(nèi)存寬度浪費一個字節(jié)，避免類型轉(zhuǎn)換。具體步驟如下：

      1：根據(jù)工程實際需求，進行功能塊規(guī)劃，編寫子程序

      在PLC中子程序是為一些特定的控制目的編制的相對獨立的程序。執(zhí)行子程序調(diào)用指令CALL等，如果條件不滿足子程序調(diào)用時,程序的掃描就僅在主程序中進行，不再去掃描這段子程序,這樣就減少不必要的掃描時間。

      2：用字或雙字數(shù)據(jù)傳送給DO點方法來控制輸出

      在PLC的應用中通常都會有大量的輸出控制，用字或雙字數(shù)據(jù)傳送給DO點方法來控制輸出可以提高速度，只要根據(jù)實際應用的要求，合理分配輸出，變換控制輸出控制字，可以大大減少PLC程序執(zhí)行的步數(shù)，從而加快PLC的程序運行速度。

      3：脈沖觸發(fā)SET、RESET

      PLC中，使用SET指令只執(zhí)行一次即可，不必每次掃描都執(zhí)行這個指令，很適合與脈沖輸出（PLS/PLF）指令配合使用。有些工程人員忽視了這個問題，使用了常規(guī)的方法來驅(qū)動SET指令，無意中增加了PLC程序掃描運行時間。

      4：避免了類型轉(zhuǎn)換，方法如下：

   
      以S7-200為例，它的內(nèi)存格式與我們常用的PC機正好相反，它是高字在前，低字在后的。所以我們可以將字變量放在后兩個字節(jié)，在程序初始化時將前兩個字節(jié)清零（程序的其它地方不得使用這兩個字節(jié)）。

      如我們定義符號時將字變量定義在VW2，同時保持VW0的值為零。則程序中可以用VW2以字型訪問該變量，同時也可以VD0以雙字型訪問，避免了類型轉(zhuǎn)換。

      為了避免使用時混淆，最好以明確的符號定義來區(qū)分字類型和雙字類型。在此強烈推薦類匈牙利命名法：以前綴指示變量類型，用首字母大寫的有意義的英文單詞的組合作變量名。本人習慣用以下綴：b————字節(jié)型變量（byte）

    w————字型變量（word）

    d————雙字變量（double）

    r————實型變量（real）

    f————位變量（flag）

    btn——-自復位按鈕式輸入（button）

    sw————切換開關或自鎖按鈕輸入（switch）

    sig——-傳感器、編碼等電平信號輸入（signal）

    rly——-輸出繼電器位（relay）

    ……

      當然，這個根據(jù)個人習慣來，沒有定則，主要是利于自己區(qū)分。

    如有一個字類型變量名為VarName，為使用的轉(zhuǎn)換技巧，我們可以這樣定義：

    wVarName————VW2

    dVarName————VD0

      在程序初始化時將VW0清零（如果是不需要記憶的變量，直接將dVarName清零也可）或者在數(shù)據(jù)塊中將VW0設置為零。則以后需要以字類型訪問變量時就用wVarName，需要以雙字類型訪問變量時就用dVarName。完全不需要類型轉(zhuǎn)換。

      本方法可以極大的減少程序語句數(shù)，使程序更簡潔、可讀性更好，由于不需要做耗時的類型轉(zhuǎn)換，程序運行效率也得到提高。且數(shù)學運算量越大，效率提高越明顯。

      缺點是要多占用兩字節(jié)的內(nèi)存，以后程序中不能使用VW0。但S7-200的RAM空間很大，一般是用不完的，以226為例，有多達10K的RAM，偶從來沒有超過1K。這些RAM都是花錢買來的，不用白不用，不用也是浪費了。

      同理，如果有字節(jié)型變量經(jīng)常需要與字類型變量相互轉(zhuǎn)換，讓字節(jié)變量占用一個字的內(nèi)存寬度浪費一個字節(jié)，避免類型轉(zhuǎn)換

  軟PLC控制技術是基于軟件和硬件在邏輯功能上等效的思想，采用開放式體系結(jié)構，通過軟件來實現(xiàn)PLC硬件的功能。軟PLC系統(tǒng)由上位機和下位機組成，上位機為用戶提供編輯界面和多種編程語言環(huán)境，便于用戶在PC機上進行PLC程序的編輯，同時還對下位機的一些狀態(tài)量進行監(jiān)控，并給下位機發(fā)送指令。
   
    用戶編輯完PLC的梯形圖和指令表程序后，只有通過對程序的編譯來獲取程序的邏輯后才能按照PLC的工作原理運行。為了配合在PC機上運行的軟PLC編輯開發(fā)系統(tǒng)，使PC機完成相應的控制功能，開發(fā)了軟PLC編譯系統(tǒng)。
   
    1、軟PLC程序編譯系統(tǒng)的組成
   
    PLC編譯模塊由梯形圖語法檢查模塊、梯形圖程序邏輯檢查模塊和指令表程序語法檢查模塊組成。梯形圖程序語法檢查模塊檢查用戶PLC圖形程序有無指令標記重復、指令地址越界等語法錯誤；梯形圖程序邏輯檢查模塊檢查PLC圖形程序有無邏輯錯誤；語言程序語法檢查模塊檢查用戶語句程序有無拼寫、指令格式、指令地址越界等語法錯誤。
   
    編譯程序的構造包括詞法分析、語法分析、語義分析、錯誤的檢查和處理以及代碼生成和代碼優(yōu)化等程序。
   
    2、軟PLC程序的遍歷算法
   
    軟PLC程序的遍歷算法主要包括梯形圖遍歷算法和指令表遍歷算法。梯形圖程序由若干個梯級組成，遍歷時以梯級為單位，采用深度優(yōu)先的掃描方法。按從上到下，從左到右的順序進行。在掃描過程中，遇到并聯(lián)結(jié)點就轉(zhuǎn)入下一行進行掃描，行與行之間的切換由指針的變換來實現(xiàn)，原先位置的指針被預先存儲起來，待并聯(lián)模塊掃描完后。再從原來的位置開始往下掃描

 指令表是由一系列指令組成。且指令按照鏈式結(jié)構存儲，按照順序讀取指令即可完成對指令表的遍歷。
   
    3、梯形圖與指令表程序的相互轉(zhuǎn)換
   
    3.1 梯形圖轉(zhuǎn)換成指令表
   
    梯形圖轉(zhuǎn)換成指令表是以梯級為單位進行的。
   
    對于沒有并聯(lián)支路的梯級，只要根據(jù)梯形圖元素在梯級中的位置和元素的類型，即可將梯形圖轉(zhuǎn)換為指令表。對于包含有并聯(lián)支路的梯級，可以按照遍歷梯形圖的方法，一邊遍歷一邊轉(zhuǎn)換。在轉(zhuǎn)換過程中，首先設定1個全局變量nDepth(梯級深度)，以確定梯級的深度，然后判斷1個梯級是否包含并聯(lián)支路。如果包含則調(diào)用包含有并聯(lián)支路的轉(zhuǎn)換程序，然后順序讀入當前梯級深度層次上的梯形圖元素；如沒有發(fā)現(xiàn)并聯(lián)支路，則調(diào)用不含并聯(lián)支路的轉(zhuǎn)換程序依次轉(zhuǎn)換。在轉(zhuǎn)換過程中。每轉(zhuǎn)換完1條支路就要添加1個ORB支路并聯(lián)指令。
   
    在對整個梯形圖程序進行轉(zhuǎn)換時，首先生成nLine(行號)和nDepth 2個全局變量，然后從頭開始進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完1個梯級后。下1個梯級從第nLine(nLine=nLine+nDepth+1)行開始，直到梯形圖文件結(jié)束為止。

    3.2 指令表轉(zhuǎn)換成梯形圖
   
    指令表轉(zhuǎn)換成梯形圖的過程就是根據(jù)PLC指令語句生成相應的梯形圖元素鏈表的過程。因為梯形圖和指令表程序是一一對應的關系，可按照語句對應生成相應的梯形圖元素，利用在梯形圖向語言表轉(zhuǎn)換文件中已設計好的位圖資源，建立標志符和位圖之間的相應關系。轉(zhuǎn)換時，將語句表以文件流的方式存入文本文件中，逐行分析，通過適當?shù)乃惴ㄌ幚?，在視窗中畫出對應的梯形圖符號，直到文件結(jié)束。此外，在轉(zhuǎn)換過程中，需要將程序劃分為若干小節(jié)，每節(jié)對應梯形圖中的1個梯級。在指令表中，梯級的劃分可根據(jù)OUT指令來進行。串并聯(lián)模塊的劃分可根據(jù)ANB和ORB指令進行。
   
    4、軟PLC程序的語法分析
   
    在對PLC程序進行編譯時，先將由PLC其他語言編寫的程序轉(zhuǎn)化為指令表后再進行處理。程序語言的文法通常包括I組終結(jié)符、I組非終結(jié)符、1個開始符號和1組產(chǎn)生式。
   
    4.1 軟PLC程序的文法設計
   
    軟PLC程序文法主要指PLC指令表語言的文法設計，PLC指令表語言與梯形圖語言存在一一對應的關系。PLC的指令表程序由若干條語句組成，每條語句包括語句號、操作碼和操作數(shù)。操作碼是PLC指令系統(tǒng)中的指令代碼，包括邏輯取、觸點串聯(lián)指令、觸點并聯(lián)指令指令、支路并聯(lián)指令、支路串聯(lián)指令和線圈驅(qū)動指令。操作數(shù)主要是PLC內(nèi)部的繼電器、定時器和計數(shù)器。下面是一段PLC指令表例程

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