工控前辈经验之谈 编写PLC程序我从做Excel表开始

作为在工控自动化行业侵淫已久的工程技术人员，无论在程序编写，抑或现场处理都会总结出自己的一套，本文作者周舟，2001年开始接触PC控制和运动控制，先后就职于海天集团、施耐德电气、倍福自动化，宁波致迪自动化，以技术人员和市场人员的身份经历了浙江机械制造的重要发展阶段，也总结出自己的一套PLC编程经验，与大家分享。

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上 次看了邓李老师的文章《如何编写优质的PLC/PAC程序？大神的这份作业建议你抄一下》颇有些感受。工作快20年，多少写了些程序，大多是和机器相关的，记得本科的毕业设计是用VB+数据采集卡写了一个拖拉机发动机喷油嘴的弹簧测试，硕士课题用C在Linux下做了一些代码，而毕业后在海天，和师傅一起，继续在Linux下用C和QT堆了一台注塑机的控制器出来。

01

第一次接触PLC，是在海天公司给一台双色注塑机增加一个转轴功能，这个功能注塑机电脑上没有，所以外加了一个PLC，记得当时用的是三菱FX，这是我接触的第一个PLC，当时因为供应商提供了PLC、伺服电机、减速机等一套产品，所以程序也就让供应商写了。

到了倍福之后，由于整个办事处就我一个人，处于什么都干的状态，所以除了销售工作，也做技术支持。记得第一个项目是上海的同事写的代码，同事来现场一次，后面的维护我接过来。所幸TwinCAT2这软件比较简单，一来二去自己就上手了。

后来慢慢地也给客户写一点DEMO，用来给客户解释为啥IEC61131-3是一个简单的东西，不像想象的那么难，不要一想到ST语言就想到高级语言，等等诸如此类的问题。写着写着，也有了一些心得。

在聊聊这些心得之前，先说点题外话。我做过两件和工作不太相关的学习，一次是读研究生时，一个培训班来学校推销ISO内审员的培训，当时因为好奇去报了名，花了几百块钱听了一堆ISO的知识，记得讲课的是一位老干部。另一次是刚上班时，去报了一个计算机高级程序员的考试，看了几个月书，离及格线差了那么一大点（不是一小点）。但这两个事情，对我的影响比较大，ISO的学习，让我理解了凡事要有流程，流程要有标准，标准要有数据，数据要可追溯，这为后来理解工业4.0打下了基础 ，而高级程序员的考试，让我学到不少IT的知识，尤其是软件工程方面的知识，对于构建一个大的程序，还是有帮助的。

下面的心得，和这两件事情，有比较大的关系，说穿了，就是多做纸面工作 。

02

在写代码之前，我会先建个EXCEL表格 ，大约有这么几项 （这里我虚拟了一个立体车库的项目，因为每天到办公室都会和立体车库打交道）：

1 、IO表 ，输入输出的模块型号，模块的位置，每个模块上每个点的定义，以及外面接的是什么元器件。对于一些电气CAD软件，会自动生成这个表，但我们还是建议用EXCEL做一份，以便存档。

2 、变量表 ，一部分变量是有地址的，比如需要和上面提到的IO表进行对应，比如Modbus通讯。Modbus通讯需要定义变量地址，而IO对应的不需要在程序中指定，只要在系统配置中和硬件进行连接。另一部分变量是没有地址的，但也不能随便定义，要有一定的规则，以便阅读。

3 、结构体 （Structure），结构体的设计，可以放在变量表之前，为了提高效率，我们会设计一些结构体来做数据类型，比如一个气缸，就可以设计一个结构体来表述，这个结构体会包含气缸的方向，磁性开关状态，以及两个方向的超时报警时间。在使用到气缸时，就可以用这个结构体类型来直接定义气缸，而无需去定义每个气缸设计的变量。

必要的话，可以设计枚举变量，用来表述机器的状态。

4 、POU名称 （Program Organization Unit程序组织单元）。POU有三种类型：程序（Program）、功能块（Function Block）、函数（Function）。在规划阶段，程序和功能块的构建是很重要的，功能块会降低很多重复工作，从而避免一些普遍性的错误（当然，错了也就都错了），程序的调用、状态的切换是否清晰可控，则决定了整个项目是否足够强壮，并可持久改进及维护。

5 、工艺说明 ，包括各个工作步骤、步骤的衔接、条件的转换等。这个步骤，可以在EXCEL中做，也可以用word、PPT，但相比之下，EXCEL可能是个更好的选择，因为EXCEL的纸面是没有限制大小的，而word和PPT很容易遇到编辑范围太小的问题。

当然，也可以在纸张上来画。我个人建议每个项目备一个A4的本子，和EXCEL配合使用。

做完这个表格之后，我习惯将变量表直接复制到TwinCAT中，因为在EXCEL中，很多重复工作可以直接选中表格单元进行拖拉复制，比如注释的“（* ”和“*）”，以及末尾的“；”，都是直接复制单元格的，而对于一些带序号的变量，如X0-X7，顺序复制即可，这会在大幅度减少工作量的同时，降低变量编写出错机率。

在程序编写过程中，除了用于for循环的累加数，以及用来调试时的一些标志之外，如果要增加有实际意义的变量名，必须先在EXCEL里增加，再复制到程序中。这有点强迫症，但事实证明，这个有用。

接下去就是建立各个POU，对于功能块，要写好输入变量和输出变量，而函数只需要有参数即可。写完了每个POU，记得在每个POU的主体敲个"；"，这样，即使我们一句代码也不写，也是可以编译通过的。如果这时候编译不通过，可以看看是不是哪里有手误了，因为这时候能错的地方都是系统保留字，或者是忘记敲"；"，注释的括号少了之类。

接下来是不是写代码？不是的，是先写注释，而且是全面注释，即在各个功能块中，先写好注释。在TwinCAT中，一个程序块只需要一个“；”，即可编译通过，我们上面已经敲好了"；"，所以不用担心没有代码会造成程序不能编译。

我们回到前面第4点，如果流程图已经画好，那我们就把流程图搬到编程环境中，还是按照从大到小的原则，我们先把步骤编好，具体每一步里面做什么，可能远不如步骤之间怎么切换衔接来得重要。所以，在这个过程中，我们还可以用注释来替代代码，但别忘了在各种for、case中加上“；”。

最后一步，让我们在所有注释的地方，把代码写上。然后，编译一下。

如果有人可以把PackML的文档看一遍，会发现里面就有关于状态切换的图表，如果有兴趣，可以去找下PackML的文档。

如果你用的是TwinCAT或者Codesys的环境，我建议在写EXCEL表格和画流程图的时候，顺带把人机界面的草图也画了，我觉得集成人机界面的开发环境就是自动化工程师的大救星。人机界面和PLC在同一个环境内，意味着可以随时看到工程师想看到的内容，比如在调试时，需要看多个变量，那建在人机界面上会方便很多，不需要在程序中在线观察。

人机界面和PLC的集成，除了大大提高自动化工程师的幸福感之外，也会极大激发自动化工程师的创作欲望。比如有些DEMO，我会将逻辑动作的条件和输出状态都放在画面中，这样可以很清楚看到一个逻辑动作没有执行的原因，比如某几个动作有先后，那做个定时器或者多个定时器，将这些定时器的输出放在同一个画面，就可以明察秋毫了。

写完了程序，机器也动了，我们再来做一张表，就是修改记录 ，在这张表里，我们写下，某年某月某日，为了什么原因，我们改了哪个程序，怎么改的，修改后我们怎么测试的，测试的效果如何。

而修改的程序，不建议直接在原程序上改，可以建一个新的POU，也可以在POU里写一个新的action，在对应的调用处改掉调用名字即可。这样，即使新的程序出了问题，也很容易改回（RollBack）到原来的程序。而新的代码中，记得在头部写好注释。

03

至此，我们回过头来看看，我们获得了哪些好处：

1 、我们有了一个清晰的名字列表，包括变量的、IO的、程序的

2 、我们有了一个清晰的结构

3 、所有的问题会有据可查。

上面这几点是针对程序本身的益处，而对于项目和企业而言，则有更大的意义：

1 、通过分解 ，将代码部分的工作量比例降低了，这种逐步聚焦的方式，可以让工程师把精力放在最关键的地方。

2 、便于沟通 ，在代码之前的这些工作，都可以和其他人共享，比如IO表部分可以和电气工程师以及电工沟通，程序流程部分可以用来和工艺工程师沟通。

3 、便于维护 ，在移交给其他工程师，或者多人开发同一项目时会方便很多。如果没有注释，基本上工程师自己都会忘记原来写的什么。

4 、便于更换平台 ，当需要更换一个控制器平台时，会发现，大部分工作是相通共用的，这会在切换平台时节约大量的时间。

本文用了一些IEC61131-3的概念，关于IEC61131-3的书很少，推荐彭瑜老师和何衍庆老师的那本《IEC61131-3编程语言及应用基础》，机械工业出版社出版，这本书我买了应该不下三十本，用来送人。记得在倍福10周年庆典那天，公司邀请了彭瑜老师，恰好庆典在人民广场附近举办，席间跑步前进到福州路的上海书城，居然买到了那本《IEC61131-3编程语言及应用基础》，请彭瑜老师签了个名，留作纪念。

另外推荐林锐博士写的《高质量程序设计指南 C++/C语言》，这本书有人不喜欢，觉得这本书水份太多，干货太少，但读起来还是比较轻松的，这本书出到了第三版，目前在网上有很多二手的在销售，也有一些电子版的，建议找来读一读。

后记

写这篇文章的原因，一方面是看了邓李老师的文章，也想谈谈自己的心得，另一方面，也是看到随着工业4.0的普及，以及我国OEM制造业正在向高端发展，PLC程序方面，也慢慢向IT方向发展。

相比于PC或者网络软件，自动化程序有几个特点：

1、使用对象比较窄 ，这造成了对程序的质量要求、功能要求都不是太高，机器能开就行。

2、代码量小 ，因为1的原因，以及机器本身的特性，PLC的代码量是很小的。

3、协作性很低 ，很多公司只有一个自动化工程师负责PLC程序，而且对程序质量要求很低，只要求机器能跑。

这些特点，造成了自动化行业，尤其是离散自动化行业，对于代码的质量基本是没有要求的。我记得大学时候买过一本《软件工程》的书，开头有个例子，是一个科幻电影里的飞船计算机艾尔出了软件故障的故事，随着现在机械设备制造业的发展，机器的销售越来越多，客户的需求也变得越来越定制化，这种软件的故障，在将来会慢慢出现，如何应对这个事情，唯一的道路，只能是从计算机行业去借一些经验来。

我作为一个销售来写这个文章，会有很多漏洞，但还是期望我的文字可以引起自动化工程师的共鸣，起到抛砖引玉的作用，大家一起为未来做些事情。

--END--

❒ 作者简介

周舟，硕士，2003年毕业于河南科技大学，师从张洛平教授，2001年开始接触PC控制和运动控制，先后就职于海天集团、施耐德电气、倍福自动化，宁波致迪自动化，以技术人员和市场人员的身份经历了浙江机械制造的重要发展阶段。

❒ 声明： 本文由《工控百家谈》-工控参考独家发布，如需转载，请联系我们。

初中学历就可以学PLC和上位机 - 电气工程师的路

学PLC和上位机开发，如果非需要定一个学历标准、其实并不是初中，而是小学学历就完全足够了。当然如果你是一个好学分子，那就没有学历限制了，更不用说小学学历。本人虽然上过两年初中，想吐槽的是，那也是被普9教育的那帮人抓回去的，硬是混完了两年，最后为了好找工作，妈妈还找我的班主任花了50元钱买了个毕业证。这都不重要，最主要的是你得精通加减法，并且适当了解下乘除法。还得认识26个大小写字母。什么？要会英语？那你就错了，你都认识26个大小写字母了，碰到英文软件你只需要记住某个功能每次出现的位置和形状就可以了，比如它的第一个字母，下次再用的时候到那个位置去点就好了。有人说数学要好，要学好微积分什么的。你又错了，除了在些极少数的科学项目上要用到复杂点的数学，更不用说微积分，计算机可不会做那玩意，在计算机里用的是另外一套方式来计算微积分。我都说了只有极少数的考研项目才会用到。最起码得会拼音吧？最起码要打字啊！我要说的是这玩意可是个高级的东西，大多数人都会。哎、可惜本人到现在都不会！我只会打一个词语的首字母，不过基本都能打出来，实在不行就打个词然后把没有的那部分删掉。我就一直是这么干的。好在现在的输入法也很智能，好像知道我要什么是的。你要经常看我的视频教程。那基本上是很少看见我打字的，基本都是复制黏贴，有一种编程叫做不写代码，靠动动鼠标就可以了。

其实自动化这个东西，只要和电有关，一切都是通的，关键是你得打通任督二脉。你知道吗？学习自动化，当然其它所有东西也一样，会有3层境界。第一层境界是痛苦的，在这个阶段你得坚持。第二层境界是兴奋的，到了这层你就不在痛苦了，开始对你所学的东西有了兴趣。第三层境界会上瘾，你会达到废寝忘食的境界。到了这层你的任督二脉就已经打通了。

任督二脉打通了接下来学习什么都很快了，因为已经通了。这个时候你就需要深造。比如去学习点PCB设计开发，STM,FPGA之类的。现在，小型设备，或者标机都得用到电路板，其一是为了节约成本，其二就是有些特殊功能PLC实现不了。还有就是如果你的设备很紧凑PLC是放不进去的。尤其是德系PLC比人家的设备还要大，怎么玩？如果你还想进一步深入，你得去学点视觉方面的东西，当然不是VisionPro和Halcon之类的东西了，那玩意成本太高。当然也不是智能相机了，那玩意你更用不起。可能你的设备还没有它贵。更不是opencv了，这玩意是在学校里面给那些大学生玩的，虽然很火，但是效率低得很，实际上什么都干不了。所以你得自己写算法。

以上讲的都是在专业方面的知识，你能够走多远就走多远吧！实际应用中你学会其中两样估计也就够用了，反正现在讲的是团队合作。

最后我要想说的是，其实一个真正的工控高手，并不是你的专业技能有多强，而是你懂不懂机械。一个不懂机械的电气开发人员。就等于不了解自己老婆的脾气一样难搞。一个懂机械的电气工程师，能将他的技能发挥到极致。

其实我想说的是，这个年代的电气工程师是多么幸运的，现在互联网这么发达，网上那么多的教程，那么多人在为你们指路。

最后祝福每一位电气工程师！

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