如何提升PLC的編程效率？

選擇合適的控制器及其相應(yīng)的編程軟件，有助于提高控制器的編程效率。先進(jìn)的控制器正越來越多地通過采用自上而下的方法和以設(shè)備為中心的概念來簡化編程。

可以基于應(yīng)用類型來選擇可編程邏輯控制器（PLC）或其它類型的控制器，但是在選擇時(shí)，應(yīng)考慮到隨附的控制器編程軟件平臺(tái)的能力，因?yàn)檫@將對快速和高效的編碼有很大的影響。

打開軟件開發(fā)平臺(tái)，創(chuàng)建新項(xiàng)目，利用控制器自帶的編程軟件包，從零開始編寫梯形代碼。這種方法要求進(jìn)行動(dòng)態(tài)配置，效率有時(shí)不如其它方法。但是，某些控制器編程軟件平臺(tái)能夠提供更高的效率。通過設(shè)計(jì)，這些平臺(tái)引導(dǎo)開發(fā)人員，按照正確的步驟開發(fā)軟件，可以減少編程所需的工作量。

一種集成了兩方面優(yōu)勢的方法：自上而下的組態(tài)和以設(shè)備為中心的概念，可以實(shí)現(xiàn)更高效的編程（見圖1）。在配置PLC項(xiàng)目時(shí)，自上而下的組態(tài)通過展示哪些是需要的，哪些是不需要的，為程序員提供了一個(gè)清晰的路徑，上述工作都是通過菜單驅(qū)動(dòng)的選擇。以設(shè)備為中心的概念使設(shè)備可以在“幕后”處理公共功能，從而解放執(zhí)行這些任務(wù)的編程人員。

自上而下的配置

對于某些控制器而言，使用自上而下的方法可以簡化配置（見表1）。在該表中，任務(wù)按優(yōu)先級排序，列表中的每一項(xiàng)取決于該項(xiàng)或其上各項(xiàng)。例如，CPU配置之下的所有內(nèi)容都取決于CPU的配置方式。串口和端口類型、以太網(wǎng)輸入/輸出（I/O）等主站選項(xiàng)和服務(wù)器選項(xiàng)（如Modbus/TCP和EtherNet/IP顯式報(bào)文等），通常是CPU配置期間可用的配置選項(xiàng)。這些選擇為CPU配置下的部分或全部項(xiàng)目添加必要的參數(shù)。

按照適當(dāng)?shù)捻樞騺砼渲每刂破?，有助于后續(xù)步驟的順利實(shí)施，簡化并實(shí)現(xiàn)軟件的自動(dòng)化開發(fā)。例如，將CPU配置為Modbus RTU客戶端，僅提供合適的參數(shù)來配置后續(xù)的項(xiàng)目，從而簡化后續(xù)步驟。

以設(shè)備為中心的概念

有序配置所實(shí)現(xiàn)的開發(fā)效率，直接導(dǎo)致以設(shè)備為中心的概念的出現(xiàn)。利用這些概念，梯形圖代碼可以與中間設(shè)備進(jìn)行通信，而不是直接與硬件本身通信（見圖2）。中間設(shè)備類似于PC上的打印機(jī)驅(qū)動(dòng)程序，其中驅(qū)動(dòng)程序（設(shè)備）處理所有底層細(xì)節(jié)，因此程序員可以向打印機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，而不必?fù)?dān)心打印機(jī)的程序設(shè)計(jì)。

圖2：以設(shè)備為中心的方法，利用設(shè)備來處理硬件接口的底層細(xì)節(jié)，可以簡化編程。

程序員可以將設(shè)備看作傳感器、編碼器、I/O模塊、變頻器、EtherNet / IP模塊、遠(yuǎn)程機(jī)架或類似的硬件部件。在以設(shè)備為中心的控制器中，這些設(shè)備就是程序和硬件之間的替代代碼。采用這個(gè)方法可以對設(shè)備進(jìn)行配置，并且處理控制器對硬件控制的細(xì)節(jié)，例如建立通信協(xié)議、信號(hào)交換和定義存儲(chǔ)器要求。大部分硬件細(xì)節(jié)都是通過每個(gè)設(shè)備的配置來處理，而不是通過控制器編程來處理的。

配置完成之后

一旦配置完成，程序指令就會(huì)與設(shè)備進(jìn)行通信，而不是直接與硬件通信。該指令使用定義的內(nèi)存、信號(hào)交換和在設(shè)備配置期間創(chuàng)建的內(nèi)存標(biāo)志。指令還可以使用位和整數(shù)進(jìn)行邏輯決策直接與內(nèi)存“對話”。例如 ，該指令可以執(zhí)行數(shù)學(xué)功能，并將浮點(diǎn)數(shù)計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)在內(nèi)存中。

類似串行的設(shè)備，也可直接與存儲(chǔ)器通信。當(dāng)數(shù)據(jù)流入或流出串口時(shí)，設(shè)備會(huì)處理內(nèi)存中的緩沖和狀態(tài)標(biāo)志。該裝置處理幕后細(xì)節(jié)，使編程以設(shè)備為中心，所有其它一切都圍繞設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)。

服務(wù)器也可以被認(rèn)為是一個(gè)設(shè)備。服務(wù)器在后臺(tái)運(yùn)行，直接與硬件通信，在硬件和內(nèi)存之間移動(dòng)數(shù)據(jù)。Modbus TCP就是服務(wù)器的一個(gè)實(shí)例。它執(zhí)行的功能，大多數(shù)情況下都在控制器程序之外，但控制器可以訪問服務(wù)器。

讓設(shè)備發(fā)揮效率

無論所選硬件的復(fù)雜程度如何，設(shè)備都應(yīng)該能在硬件和控制器程序之間提供簡潔、統(tǒng)一的界面。每個(gè)設(shè)備的設(shè)置方式都是相同的，例如Modbus / RTU或通用串行端口，方法是遵循自上而下的配置步驟。

一個(gè)典型的應(yīng)用程序，比如箱子轉(zhuǎn)向器，包含幾個(gè)必須控制的硬件。該應(yīng)用程序可以包括編碼器，以使分流門與不同的箱子長度同步，電機(jī)由變頻器控制，條碼閱讀器掃描被傳送的箱子以確定目的地。需要輸入和輸出來檢監(jiān)測傳感器、以定位箱子，并控制氣壓驅(qū)動(dòng)器，比如提升裝置。

正如箱子轉(zhuǎn)向器應(yīng)用程序所展示的，將幾個(gè)不同的自動(dòng)化硬件，通過硬件組件及其所需的定義設(shè)備，連接到同一個(gè)PLC上，這并不少見。然而，在這種情況下，一個(gè)具有自上而下配置和以設(shè)備為中心的概念的控制器，很快就可以完成配置工作，而且其中大部分工作都是自動(dòng)完成的。

如果控制器缺少板載高速輸入，則高速計(jì)數(shù)器模塊可用于編碼器正交脈沖信號(hào)的計(jì)數(shù)。此模塊不是CPU配置的一部分，但它在第二步即I/O配置中自動(dòng)出現(xiàn)。然后，第三步采用默認(rèn)值，為出現(xiàn)的模塊自動(dòng)填充所需的參數(shù)。任何配置編輯任務(wù)都可以在這一步實(shí)現(xiàn)。PLC將自動(dòng)處理新增模塊的I/O映射，并創(chuàng)建所需的映像寄存器地址。

控制器的以太網(wǎng)端口可以與變頻器通信。作為CPU配置步驟的一部分，從配置列表的頂部開始，啟用主以太網(wǎng)I/O。這需要在I/O配置中創(chuàng)建一個(gè)輸入，可以對其進(jìn)行IP配置和其它通信選項(xiàng)。由于其它參數(shù)（如I/O映射）都已經(jīng)自動(dòng)完成，因此正常情況下就不需要進(jìn)行更多配置。

控制器的串行端口，利用簡單的ASCII文本字符串與條形碼掃描儀進(jìn)行通信。在CPU配置期間，進(jìn)行通用串行總線的配置，可以識(shí)別該端口，包括諸如波特率和硬件協(xié)議（如RS-232）的設(shè)置。不需要I/O和模塊配置，只要提供預(yù)先配置的接口訪問系統(tǒng)資源，就可以自動(dòng)完成設(shè)備的配置。內(nèi)存配置步驟自動(dòng)為設(shè)備分配內(nèi)存。

可采用多點(diǎn)離散輸入、輸出模塊用于對傳感器和氣動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測和控制。這些模塊的配置方法類似。這些設(shè)備中的某些選項(xiàng)很容易設(shè)置，而另外一些選項(xiàng)則比較復(fù)雜，但都使用相同的方法。配置從列表頂部開始，逐行向下，只填寫在現(xiàn)有步驟中未自動(dòng)定義的參數(shù)。

有效的指令

如圖2所示，可以快速配置自上而下和以設(shè)備為中心的控制器編程平臺(tái)。具有這類編程軟件的控制器通常還提供更有效的功能，如比例-積分-微分（PID）回路和運(yùn)動(dòng)控制模塊。

PID回路有成千上萬的用途，所以沒有一個(gè)普遍適用的解決方案。有些控制器選擇有限，但另一些控制器則改進(jìn)了PID指令，以通過獨(dú)立、模塊化、互換、實(shí)時(shí)的配置方法來提高效率，滿足應(yīng)用程序的需求。

效率提升，一部分得益于PID回路分解為較小模塊。不是將所有PID參數(shù)，例如過濾器、縮放、斜坡表和報(bào)警處理器嵌入到同一個(gè)PID指令中，而是使用獨(dú)立的指令來訪問單個(gè)參數(shù)，以簡化這些控制算法的定制。這些指令還包括用于顯示的趨勢圖，便于了解控制回路的響應(yīng)情況，并幫助進(jìn)行最初的調(diào)節(jié)和故障排除。

運(yùn)動(dòng)控制指令，可以遵循類似的方法，可根據(jù)指令的復(fù)雜程度，細(xì)分為不同的層次。簡單的運(yùn)動(dòng)指令，用最基本的運(yùn)動(dòng)命令，輔以少量配置，就可以快速完成應(yīng)用配置。中級運(yùn)動(dòng)指令，則需要提供更多的用戶定義參數(shù)。高級指令，則使選擇或創(chuàng)建客戶運(yùn)動(dòng)路徑成為可能，而這只需要一個(gè)簡單的配置過程。

先進(jìn)的控制器正越來越多地通過采用自上而下的配置方法和以設(shè)備為中心的概念來簡化編程。 通過適當(dāng)?shù)呐渲茫刂破鬈浖绦蚝陀布g的大部分設(shè)備接口可以自動(dòng)且高效地完成工作，而無需編寫代碼。 更快的配置導(dǎo)致快速的編程，而且隨著各種可用指令的增加，這一點(diǎn)得到了增強(qiáng)。