李峰

摘 要：本文介紹了AB公司Logix5000開發(fā)平臺自動內存管理的面向"對象"技術在電子皮帶秤控制系統(tǒng)中的應用。應用該技術在多傳感器、多秤臺聯合監(jiān)控的電子皮帶秤程序開發(fā)中比以往開發(fā)方式更高效，尤其在一拖多（一臺PLC控制器控制多臺電子皮帶秤輸送機）的多傳感器、多秤臺聯合監(jiān)控的電子皮帶秤程序開發(fā)中優(yōu)勢更突出，是傳統(tǒng)的開發(fā)方式無法企及的。

關鍵詞：Logix5000 面向對象 Tag 結構體 電子皮帶秤 PLC編程 數據結構

PLC應用程序由算法和數據結構（也即數據，Logix5000開發(fā)環(huán)境里習慣稱為標簽Tag，定義變量稱為定義標簽）組成，通過應用程序對數據的運算，實現對數據的處理和設備的控制。簡言之，PLC控制過程就是PLC應用程序對數據進行運算處理，將運算結果送到執(zhí)行單元執(zhí)行的過程。PLC程序開發(fā)存在一個普遍的問題是很多開發(fā)平臺無法定義有意義的變量名，如AB公司SLC500系列PLC，它的應用程序開發(fā)平臺是Logix500，變量定義（如定義實數：F12：0）是面向機器的，可讀性差。雖然可以對變量添加有意義的注釋，增加可讀性，但是注釋無法上傳下載，要想上傳帶注釋的有實時數據的程序，除非隨時帶著有注釋的源程序上傳，就算帶有注釋，可讀性也很差，給程序維護升級等帶來一定困難，而且在開發(fā)測試階段就要制作好變量表，以便調試及以后維護升級時隨時查找，PLC應用程序開發(fā)人員對變量的識別讀取耗費了大量的時間精力，開發(fā)、修改及升級程序容易出錯且效率低下。如何提高PLC應用程序的開發(fā)效率，讓程序開發(fā)人員把更多精力放在對邏輯及算法的優(yōu)化上來成為亟待解決的問題。AB公司的Logix5000開發(fā)平臺支持面向“對象”的自動內存管理技術，理論上可以解決了這一問題，但在電子皮帶秤控制系統(tǒng)開發(fā)中還沒有應用。

1 面向對象的程序設計概念

1.1 類的概念

類是對所有具有相同屬性的事物的抽象概念，相當于模具；而對象是類中的一個實體，相當于是用模具制造出來的一個產品。同一類設備的控制方法、信號反饋、故障檢測等操作相同或相似。

電子皮帶秤可以抽象為一個大類，其下有輸送機、電控系統(tǒng)二個子類，輸送機下面有傳感器、秤臺等對象，對象與包含它的類之間、子類與包含它的上一級別類之間可以層層嵌套，反映出電子皮帶秤的真實屬性及對象與對象、對象與類之間所屬關系。

1.2 封裝

封裝將數據與操作數據的源代碼有機結合成類。封裝將對象的屬性和方法形成一個不可分割的整體；只保留有限的對外接口，并盡可能隱藏內部的具體細節(jié)。封裝在對象與外界之間建立了一道屏障，使外界只能通過對象所提供的接口與對象發(fā)生聯系，而不能直接修改對象的屬性值。

一臺電子皮帶秤擁有多個傳感器，這些傳感器具有相同的屬性，可將這些屬性的數據結構抽象出來，封裝在一個類或對象里。這就大大減少了變量的定義、優(yōu)化了數據結構，提高編程和維護的效率。

2 數據結構的概念

2.1 數據（Data）

數據是外部世界信息的載體，它能夠被計算機識別、存儲和加工處理，是計算機程序加工的原料。計算機程序處理各種各樣的數據，可以是數值數據，如整數、實數；也可以是非數值數據，如字符、文字、圖形、圖像、聲音等。

2.2 數據元素（Data Element）和數據項（Data Item）

數據元素是數據的基本單位，在計算機程序中通常被作為一個整體進行考慮和處理。數據元素有時也被稱為元素、結點、頂點、記錄等。一個數據元素可由若干個數據項（Data Item）組成。數據項是不可分割的、含有獨立意義的最小數據單位，數據項有時也稱為字段（Field）或域（Domain）。

2.3 數據對象（Data Object）

數據對象是性質相同的數據元素的集合，是數據的一個子集。例如，整數數據對象是{0，±1，±2，±3，…}，字符數據對象是{a，b，c，…}。

2.4 數據類型（Data Type）

數據類型是高級程序設計語言中的概念，是數據的取值范圍和對數據進行操作的總和。數據類型規(guī)定了程序中對象的特性。程序中的每個變量、常量或表達式的結果都應該屬于某種確定的數據類型。數據類型可分為兩類：一類是非結構的原子類型，如 Logix5000的基本類型（整型、實型、字符型、布爾型等）；另一類是結構類型在Logix5000中也稱結構體（如定義的DZC數據類型），它的成分可以由多個結構類型組成，并可以分解。結構類型的成分可以是非結構的，也可以是結構的。

3 開發(fā)背景

沙曲選煤廠2013年新投入使用使用的5臺電子皮帶秤控制系統(tǒng)控制器選用的是AB公司CompactLogix5000系列的1769-L32E，軟件平臺是AB公司Logix5000，版本V19.0。賽摩公司和天地常州科技有限公司第一次開發(fā)了基于Logix5000軟件開發(fā)平臺的電子皮帶秤控制系統(tǒng)，但面臨著巨大的挑戰(zhàn)，即在不足2個月如時間里，開發(fā)出基于新的軟件平臺且要求優(yōu)于以前結構和算法的電子皮帶秤控制系統(tǒng)。Logix5000開發(fā)環(huán)境里有項功能，可以升級轉換Logix500的程序，轉換完成經過修改調試可以在Logix5000平臺的CompactLogix控制器上使用，然后，這只是簡單的升級，電子皮帶秤的技術發(fā)展日新月異，很多新技術層出不窮，要將一些新技術應用到新開發(fā)的電子皮帶秤PLC程序里，且要求開發(fā)出的電子皮帶秤PLC程序有很好的可維護性和擴展性。

4支持Logix5000開發(fā)平臺的PLC開發(fā)電子皮帶秤的數據管理

（1）支持面向對象的自動數據管理，用戶編程無需分配變量/記憶內存地（常規(guī)PLC是必須的步驟），如定義的變量Rated_Flow_QP屬于內部參數畫面Parameter，可以上傳下載，無需注釋也能看懂，指的是額定流量；

（2）支持各種形式的用戶自定義類型，進一步降低了應用系統(tǒng)的抽象程度并提高了可維護性。

（3）對于具有相同屬性的對象，自定義的結構體只需定義一次，如同樣的對象有幾個時，只需將該結構體定義成數組。

5編程

縷清了電子皮帶秤的數據結構，抽象出數據類型，完成數據定義以后，編程變得相對簡單且思路清晰。如對電子皮帶秤的每個傳感器實時碼值進行均值濾波，且濾波深度可以在內部參數表里隨時修改而無需修改源程序，實現起來只需幾條語句即可完成且運行高效。

6 結束語

高效開發(fā)一套復雜的電子皮帶秤PLC程序，除了熟悉開發(fā)環(huán)境、熟練開發(fā)語言的語法和語義外，還要有“面向對象”和“數據結構”的概念和思想，這樣在PLC程序的設計上才是最有效的。AB公司的Logix5000平臺自動內存管理的面向“對象”技術完全滿足這一要求，它的面向“對象”技術，可以將電子皮帶秤的數據抽象出來，將電子皮帶秤定義成一個數據類型；它的自動內存管理系統(tǒng)會自動存儲這些數據結構，開發(fā)者無需知道數據具體存放的物理單元，因而開發(fā)者可以把精力集中應用在對算法的優(yōu)化及對新技術的應用上。Logix5000平臺自動內存管理的面向“對象”技術在河南中煙南陽卷煙廠電子皮帶秤PLC程序開發(fā)中得到了成功實踐，開發(fā)的5套電子皮帶秤控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定，5臺電子皮帶秤已運行將近一年，一直保持很高的精度，各項指標優(yōu)于預定目標值。

參考文獻

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