基于模型的設(shè)計(jì)在plc控制系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用

陳健+張敬宇

【摘要】現(xiàn)階段來(lái)看，plc（可編程控制器）在模型設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上是一種比較新的開發(fā)方式。plc在生產(chǎn)領(lǐng)域和制造領(lǐng)域中有著廣泛的使用，plc作為一種比較先進(jìn)的自動(dòng)化控制裝置，具有高度的穩(wěn)定性和可靠性。本文將以電梯控制和遠(yuǎn)程水泵控制為實(shí)例，將電梯模型轉(zhuǎn)化為plc編程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化文本開發(fā)，導(dǎo)入到plc編碼軟件中，得到電梯模型功能塊之后，編寫電梯的控制程序。

【關(guān)鍵詞】plc；基于模型設(shè)計(jì)；開發(fā)應(yīng)用

近年來(lái)，基于模型設(shè)計(jì)在單片機(jī)和DSP等系統(tǒng)中的開發(fā)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，相比起傳統(tǒng)的開發(fā)方式而言，具有強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。一般情況下，先建立起可執(zhí)行的模型，再進(jìn)行仿真調(diào)試，再轉(zhuǎn)化成代碼，最后將代碼下載到目標(biāo)器中進(jìn)行測(cè)驗(yàn)。從2010年開始，plc代碼的自動(dòng)轉(zhuǎn)換工具——SIMULINK plc CODER能夠?qū)⒒谀Ｐ驮O(shè)計(jì)引入到plc控制系統(tǒng)開發(fā)中。在國(guó)家提倡建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的背景下，借助科技的力量，實(shí)現(xiàn)水泵的自動(dòng)化日常管理，是現(xiàn)階段科學(xué)家需要研究的主要課題之一。和發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的水泵管理和控制有很大的發(fā)展空間。plc是一種應(yīng)用比較廣泛的自動(dòng)化控制裝置，此類工業(yè)技術(shù)在發(fā)達(dá)國(guó)家得到了廣泛的應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，plc的發(fā)展也在數(shù)字運(yùn)算和模擬運(yùn)算等方面取得了比較大的進(jìn)步。本文將以電梯控制和遠(yuǎn)程水泵控制為例，簡(jiǎn)要介紹基于模型設(shè)計(jì)在plc控制系統(tǒng)開發(fā)過(guò)程中的應(yīng)用。

一、plc的基本概念

plc是計(jì)算機(jī)信息技術(shù)發(fā)展控制裝置與繼電器進(jìn)行完美結(jié)合的結(jié)果。在計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展日益成熟的今天，plc在各種類型方面發(fā)展日益完善，人們可以根據(jù)自身的生產(chǎn)控制需求來(lái)選擇不同的plc機(jī)型。不管是體積比較大的plc，還是體積比較細(xì)致的plc，均具有各種特殊的功能。伴隨著更多計(jì)算機(jī)技術(shù)在plc裝置中的植入，plc的穩(wěn)定性和自動(dòng)化等管理水平均有很大程度的提高。作為一種自動(dòng)化的工業(yè)開工至裝置，plc已經(jīng)逐漸成為諸多工業(yè)領(lǐng)域的主要控制設(shè)備?；趐lc控制系統(tǒng)，一方面可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集，另外一方面通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控，技術(shù)人員不用去到現(xiàn)場(chǎng)就可以監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)作狀態(tài)。通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控不難發(fā)現(xiàn)，技術(shù)人員能夠方便利用豐富的軟件和硬件資源，繼而對(duì)遠(yuǎn)程對(duì)象進(jìn)行高效控制，從而維護(hù)機(jī)械設(shè)備能夠正常運(yùn)行。

二、以電梯模型為例

電梯模型主要包括以下兩個(gè)部分：（1）電梯邏輯模塊；（2）信號(hào)控制模塊。電梯邏輯模塊主要是用來(lái)完成電梯的邏輯功能功能，使用stateflow圖來(lái)實(shí)現(xiàn)。電梯所在不同漏乘和運(yùn)動(dòng)情況定義成不同狀態(tài)，將電梯控制系統(tǒng)變成一個(gè)有限狀態(tài)之下。信號(hào)控制模塊主要用于接收來(lái)自外部按鈕的收入信號(hào)，將其送到指示器件中或者電梯邏輯模塊中的某些輸入端。信號(hào)控制模塊主要是由若干個(gè)信號(hào)模塊組合而成的。電梯plc代碼的生成主要是由Simulink plc coder的代碼自動(dòng)轉(zhuǎn)換，將函數(shù)模型轉(zhuǎn)化成結(jié)構(gòu)化文本，使用工業(yè)自動(dòng)化供應(yīng)商提供的IDE（集成開發(fā)環(huán)境）編譯之后，在plc中運(yùn)行。plc代碼的自動(dòng)生成需要遵循一定的規(guī)范，在自動(dòng)轉(zhuǎn)換成相關(guān)代碼之前，需要檢查代碼轉(zhuǎn)換是否能夠順利通過(guò)。將電梯邏輯模塊和信號(hào)控制模塊之間的信號(hào)連接在一起裝成一個(gè)子系統(tǒng)，將其命名為電梯，右鍵且單擊系統(tǒng)電梯和plc coder，檢查轉(zhuǎn)換過(guò)程是否能夠順利通過(guò)，一旦不能通過(guò)，會(huì)有相應(yīng)提示。在建立好系統(tǒng)工程之后，導(dǎo)入生成的文件，由結(jié)構(gòu)化文本構(gòu)成的功能電梯模塊，自動(dòng)定義好輸入量、輸出量以及中間變量等。點(diǎn)擊功能模塊下的標(biāo)簽，查看內(nèi)部邏輯的變量。

三、基于plc的遠(yuǎn)程水泵控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

plc在整個(gè)水泵的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中，扮演者是非常重要的一個(gè)角色。首先，需要選擇匹配的遠(yuǎn)程水泵控制器文本顯示器。在實(shí)現(xiàn)plc的使用過(guò)程中，選擇一款性能良好的編程終端具有十分重要的價(jià)值和意義?；趐lc遠(yuǎn)程水泵控制系統(tǒng)，借鑒同行研究結(jié)果和相關(guān)建議等，選擇合適的文本顯示器，與plc進(jìn)行對(duì)接和連線監(jiān)控。其次，采用分層設(shè)計(jì)方法。發(fā)揮設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)控制層的作用，在啟用plc之前，根據(jù)事先調(diào)查好的數(shù)據(jù)進(jìn)行編程數(shù)據(jù)的掃描。在整個(gè)過(guò)程中，plc按照掃描方式讀入到plc所有終端上的輸入信號(hào)中，將輸入信號(hào)存入到映像區(qū)域中。最后，在plc水泵控制系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)一整套中央控制層，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)水泵遠(yuǎn)程系統(tǒng)的操作控制。在此系統(tǒng)中，建立專門的水泵運(yùn)行管理按鈕。

四、結(jié)束語(yǔ)

采用基于模型設(shè)計(jì)方法，通過(guò)STATEFLOW建立的電梯控制模型，再使用simulink plc coder代碼轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)化文本，導(dǎo)入到plc編程軟件之中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯的邏輯控制。在水泵使用比較謎底的生產(chǎn)企業(yè)中，投入運(yùn)行之后，取得的相關(guān)效果較為顯著，從而顯著提高了水泵的自動(dòng)化生產(chǎn)水平，有效改善水泵使用效果，降低用工成本。plc作為一種先進(jìn)化且自動(dòng)化的控制裝置具有很大的推廣價(jià)值，在本文設(shè)計(jì)的基于模型設(shè)計(jì)的plc遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)開發(fā)中，對(duì)水泵和電梯的日產(chǎn)管理和維護(hù)等有很大提高。相比起傳統(tǒng)的開發(fā)方式來(lái)說(shuō)，基于模型的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)階段中可以不斷完善模型，繼而避免產(chǎn)生錯(cuò)誤或者程序缺陷等，代碼的自動(dòng)生成提高了代碼的質(zhì)量，使得開發(fā)的速度得到有效提高。

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作者簡(jiǎn)介：

張敬宇（1986.3-），男，遼寧沈陽(yáng)人，大專，主要從事電氣自動(dòng)化方面研究。