楊　超

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信號變量在PLC應用設計中的分析

楊超1，2

1.上海天祥投資管理有限公司，上海 201109 2.同濟大學軟件學院，上海201804

摘要輸入/輸出（I/O）模塊是PLC系統中與現場設備連接的接口，其中對于輸入/輸出信號變量的定義又是在設計中至關重要的環(huán)節(jié)。本文重點結合ABB公司的AC800M型PLC，對信號變量的設計及定義進行分析。

關鍵詞輸入/輸出（I/O）模塊；信號變量；設計與定義

0　引言

現代社會要求制造業(yè)對市場需求作出迅速的反應，生產出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質量的產品，為了滿足這一要求，生產設備和自動生產線的控制系統必須具有極高的可靠性和靈活性，可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）正是順應這一要求出現的，它是以微處理器為基礎的通用工業(yè)控制裝置[1]。

目前PLC應用所涉及到的領域也越來越廣泛，大到鋼鐵、機械制造，小到電梯、門禁系統，都可以根據不同的需求來實現靈活、穩(wěn)定的控制。本文主要通過對便利店門禁系統的設計，來介紹PLC控制系統中輸入/輸出信號變量的設計與定義。

1　AC800M型PLC控制系統的組成

此次設計所使用到的AC800M型PLC控制系統是由ABB公司所生產，它采用了模塊化的導軌式安裝，每個功能模塊都可以根據實際需求進行自由添加和拆卸。

PLC系統的核心控制部分是由CPU模塊（包含微處理器和存貯器）、輸入/輸出（I/O）模塊、編程設備以及電源模塊所組成。

1.1輸入/輸出（I/O）模塊

輸入模塊將從現場設備上接收采集到的各類數字量信號（如按鈕、開關、繼電器觸點等）和模擬量信號統一轉換為CPU所能夠處理的數字信號。

輸出模塊則是將通過CPU運算后的各類數字控制信號轉換為現場設備所能識別的數字量信號和模擬量信號，使其能根據程序的控制指令來進行操作。因此在整個程序設計中，對各類設備所需要使用到的變量的定義就顯得格為重要。

1.2編程設備

Control Builder是ABB公司為配合旗下產品所提供的一款控制策略組態(tài)軟件，通過與PLC的連接，來進行程序設計，最終達到控制設備的效果。如圖1所示。

1.3 PLC控制系統的工作原理

PLC系統上電之后，在系統程序的監(jiān)控下，開始周而復始地按照固定順序對系統內部的任務進行查詢、判斷和執(zhí)行，一個循環(huán)掃描過程就稱為掃描周期。

可編程控制器在一個掃描周期內需要執(zhí)行以下六大任務：運行監(jiān)控任務、與編程器交換信息、與數字處理器DPU交換信息任務、與外部設備接口交換信息任務、執(zhí)行用戶程序任務、輸入輸出任務。

2　應用設計分析

對于輸入/輸出（I/O）模塊的信號變量的設計與定義是PLC程序設計中的一個重要環(huán)節(jié)，如果能夠清晰地了解到輸入/輸出設備所采集/輸出的信號是模擬量信號還是數字量信號，并對該信號變量進行合適的定義，那將對整個系統的運作及功能的實現起著關鍵的作用。

以下為一家便利店門禁系統中對信號變量的設計與定義實例。

2.1 需求分析

1）當有顧客靠近便利店的門時，通過激活門前的光電感應器將門打開，并且每扇門都有一個獨立的馬達來進行驅動，當有若干位顧客連續(xù)的進門時，門將會一直保持打開狀態(tài)（增加延遲時間）直至最后一個顧客進入店內。

2）通過光電感應器被激活的次數，可以大約的統計出進入店內的顧客人數，并且這個統計的人數可以被手工清除。

3）當門打開的次數達到預先設定的值時，系統就會警示，需要進行檢修工作，并且當檢修完畢之后，警示將會關閉。

2.2 信號變量的設計與定義

1）Photocell光電傳感器：光電傳感器有兩種狀態(tài)，激活和非激活狀態(tài)，通常只需要一個布爾變量表示即可，我們可以將其命名為i_DoorPhotoCellAct，當其值為True時表示激活，為False時表示非激活。

2）Door Motors馬達：便利店的門一共有兩扇，分別有兩個獨立的馬達來控制它們，我們可以將其命名為o_DoorMotor1Ord和o_DoorMotor2Ord，它也是一個布爾變量，當其值為True時表示門打開，為False時表示門關閉，而門保持打開的狀態(tài)則可以通過增加延遲時間來實現，其命名為v_DoorsOpenDelayTime。上述動作流程圖如圖2所示。

3）Numbers Of Customers客戶數量：每當光電傳感器被激活，則進入商店的顧客數量計數器就要被增加，將該計數器命名為v_DoorCustomersQty，它是一個整數型變量。

4）Reset The Counter On Certain Dates重置客戶數量計數器：當便利店的管理人員記錄下了顧客的數量之后，就需要對計數器進行重置，我們將其命名i_ DoorResetCustomerCounter，它也是一個布爾變量，當其值為True時表示收到重置信號，為False時表示未收到重置信號。上述動作的流程圖如圖3所示。

5）Door service intervals：為了了解到何時需要進行檢修工作，就需要記錄下門打開的次數，我們將此變量命名為v_DoorOpenings，它也是一個整數型變量。

6）Time For Service：當門打開的次數達到預先設定的值（一般在10000次左右），系統就會進行警示，我們將設定值命名為v_DoorOpeningsTotal，它是一個整數型變量。將警示的標示命名為o_DoorServiceReq，它是一個布爾變量，當其值為True時表示激活警示信號，為False時未激活警示信號。手動清除警示標示的變量為v_DoorServiced，當為True時表示收到清除信號，為False時表示未收到清除信號。上述動作的流程圖如圖4所示。

3　詳細設計

將上述所有變量在Control Builder中進行定義，并根據AC800M型PLC的指令索引表，進行編寫程序，如圖5所示。

通過Control Builder中的語句測試之后，將所有設備與PLC連接并運行，在軟件中無任何報錯，并成功實現案列所需功能。

至此，關于PLC控制系統的信號變量設計與定義在便利店門禁系統中的分析均已完畢。

4　結論

通過對便利店門禁系統中所使用到的信號變量的設計與定義，我們可以感受到它在整個PLC程序設計中所起到的重要作用，只要能夠頭腦清晰的了解到各類設備采集/輸出的信號變量之間的轉換，就能在編程過程中事半功倍，使得PLC控制系統在生活、工業(yè)應用中變得更加靈活、穩(wěn)定。

參考文獻

[1]廖常初.PLC編程及應用[M].4版.機械工業(yè)出版社.

[2]王永華.現代電氣控制及PLC應用技術[M].3版.北京航空航天大學出版社.

中圖分類號TP3

文獻標識碼A

文章編號1674-6708（2015）139-0099-02