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。

0628 「万泉河」优雅的PLC程序一定是用EXCEL写出来的

0628 【万泉河】优雅的PLC程序一定是用EXCEL写出来的

我有一些认知盲区。

我一直以为，许多能谈得上PLC编程高手的同行， EXCEL的灵活运用肯定不在话下， 至少不会比办公室文员的小姑娘们水平差。

所以，以往我写文章，甚至写书，到接近EXCEL的时候就点到为止，不再多说了。

怕被人指责内容太水， 没有技术含量。

当然，同时也怕被其他行业的人看到，笑话咱们搞高大上的自动化程序，竟然连EXCEL的技巧都还掰扯不清。

所以， 我在《PLC标准化编程原理与方法》书中， 明确把EXCEL技能列在技能需求第二项， 重要程度8， 难度系数2。

因为EXCEL技能现在相当于通用技能， 而不是局限于PLC行业之内。 所以要提升技能， 或者获取答案的方法非常多，即便有解决不了的问题， 网上随便搜索一下， 分分钟可以搞定。

所以，我给标准化学员讲课时也从来不会涉及这个方面， 只需要论证出程序的整体结构， 告诉他们一句话， 这部分可以用EXCEL生成， 后面的操练就他们自己搞了。 而其实我给的资料里面，有时候会夹杂了我做项目时的EXCEL中间文件，他们或许可以借用我的EXCEL文件当模板， 自己做项目的时候可以用到。

但单独的培训交接， 是绝对不会有的。

所以，缺省我会认为，跟我学习的学员一定都具备了EXCEL的基本功。 当然每个人不一样， 如果他自己知道自己这方面有欠缺，自然会私下去补上。 不需要在我这儿添麻烦。

所以，我做的80工位双联开关的例子， 把程序脚本列在那里，在我看来，就足够优雅了，就自个儿去得意洋洋了。

比如SMART200的例子里面备注了一下：

后面79个工位调用用STL编写

//CALL L31_工位控制, GW01_SIG, LAMP, GW01_SAV

CALL L31_工位控制, GW02_SIG, LAMP, GW02_SAV

CALL L31_工位控制, GW03_SIG, LAMP, GW03_SAV

CALL L31_工位控制, GW04_SIG, LAMP, GW04_SAV

CALL L31_工位控制, GW05_SIG, LAMP, GW05_SAV

CALL L31_工位控制, GW06_SIG, LAMP, GW06_SAV

CALL L31_工位控制, GW07_SIG, LAMP, GW07_SAV

CALL L31_工位控制, GW08_SIG, LAMP, GW08_SAV

CALL L31_工位控制, GW09_SIG, LAMP, GW09_SAV

CALL L31_工位控制, GW10_SIG, LAMP, GW10_SAV

。。。。。。

而至于怎么写出来的， 这么简单的有规律的程序脚本， EXCEL分分钟可以搞定的呀！

昨天发表了文章《0627 【万泉河】程序算法的本质》，其中提到了我3年前写过的文章《201907 【万泉河】PLC编程中的循环语法使用》。

原本想得很好呢， 咱技术进步一步一个脚印，以前一篇文章的结论为基础， 发展理论到最新的认知。 没想到，在群里吵成一团， 一大票人对前一篇文章的观点压根不认同。 你不管怎么表达， 他都一口认定用循环总是最省事的，能节省编程工作量。

我就奇怪了， 你们只看到循环那几句指令省事了， 可前处理后处理的把IO映射到数组中的程序怎么写的， 怎么生成的， 那些不是工作量吗？

纠结了很久，才搞明白，很多人写程序原来都是从来不使用EXCEL的， 甚至许多EXCEL的技巧压根不晓得。难怪行业中总有那么多文章教程和视频在宣讲调用模拟量循环调用，当成提高编程效率的不二法门， 也难怪有人反而倒打一耙把我反对用循环，提倡减少用循环的文章当成流毒了。 感情是你们只会用程序软件的编辑器写程序， 从来不会用EXCEL写程序的呀！

好吧， 那我就从最水货的EXCEL技巧出发， 逐步演示用EXCEL生成PLC程序的方法吧！最终也做个80个模拟量调用的示例程序， 会与80工位双联开关程序合并到一个系列中。当然， 前提基础仍然是所有PLC平台均兼容的方法，所以不必在意我文章中演示是用的什么PLC平台。

把上述的STL程序生成的第一个实例的程序复制到EXCEL中，然后拖拽单元格右下角的小黑点拖到80行，并选择填充序列：

会发现， 程序中2个数字序列， 但EXCEL只给文本中的最后一个数字生成序列。 这怎么办？

方法是文本复制到AB两列，然后各自删掉头和尾，保证数字分到了两个列。然后这时候对这两个单元格同时拖拽80行，即生成了80行调用程序。

直接选中， 复制内容到程序中，直接可用。

当然，其实这样复制的内容中有表格分隔符，也可以另外生成一个C列， 里面的公式填入：

=A1&B1，同样拖拽到80行。 生成了80行结果。 或者在前面两列已经生成80行的情况下，直接双击黑点， 也可以。

由此得到了完整的80行程序调用。

然而， 这里80个工位编号完整整齐的从01递增到80， 是我为了例子生成便捷，刻意安排的。 而实际的工程项目中， 位号通常不连续。比如：GW1001 GW1002 GW1003 GW1004 GW1005 GW1006 GW1007 GW1008 GW1009 GW1010 GW2001 GW2002 GW2003 GW2004 GW2005 GW2006 GW3001 GW3002 GW3003 GW3004 GW3005 GW3006……总计80个。

首先把上述的位号数据复制到A列，这里是一行数据，可以先复制到一个行中，然后选择性粘贴，转置，把行排列的数据转置成了列。

程序调用的位号部分修改到AAAA，即：

CALL L31_工位控制, AAAA_SIG, LAMP, AAAA_SAV

复制到B列所有行。

C2中填入公式：

=SUBSTITUTE(B2,"AAAA",A2)

意思为把B列中的AAAA字符的部分替换为A2单元格的内容。

即得到了目标的程序， 拖拽到底， 则生成了所有程序：

然后模拟量转换程序的调用。

模拟量程序的特点是，输入的参数很多， 每一个模拟量的标定数据上下限，物理单位等都不一样，来自工艺统计的位号表，如：

工艺表中还必然另外存在一些数据信息列，我们不关心的，只需要隐藏即可，留下的内容都需要生成到程序中。 包括字符类型的注释和单位部分，我们也不愿意亲自手工二次录入，在PLC支持的情况下，可以直接做到FB的管脚上，最终不仅仅程序中直观可见， 字符数据还可以传到上位机中， 上位组态时也不必再包含这部分录入的工作量了。

那么， 程序模板会是：

"//#AAAA(IN_INT:=""AAAA"",

HI_LIM:=CCCC,LO_LIM:=BBBB,

INSTANCE:='DDDD',unit:='EEEE');"

其中除了信号名称AAAA需要替换之外，后面的BBBB,CCCC,DDDD,EEEE也分别替换为表格内的内容。

把模板所在的单元格起名字定义为AI_1500, 替换语法设置为：

=SUBSTITUTE(SUBSTITUTE(SUBSTITUTE(SUBSTITUTE(SUBSTITUTE(SUBSTITUTE(AI_1500,"AAAA",B2),"BBBB",G2),"CCCC",H2),"DDDD",I2),"EEEE",F2),CHAR(10)," ")

最终生成了程序：

"AI_V019"(IN_INT:="AI_V019", HI_LIM:=100,LO_LIM:=0, INSTANCE:='DPT-R5',unit:='pa', QOUT=>"HMI".AI.AI_V019);

"AI_V020"(IN_INT:="AI_V020", HI_LIM:=500,LO_LIM:=0, INSTANCE:='DPT-F5',unit:='pa', QOUT=>"HMI".AI.AI_V020);

"AI_V021"(IN_INT:="AI_V021", HI_LIM:=55,LO_LIM:=-5, INSTANCE:='THT-R6-T',unit:='°C', QOUT=>"HMI".AI.AI_V021);

"AI_V022"(IN_INT:="AI_V022", HI_LIM:=100,LO_LIM:=0, INSTANCE:='THT-R6-RH',unit:='%', QOUT=>"HMI".AI.AI_V022);

"AI_V023"(IN_INT:="AI_V023", HI_LIM:=100,LO_LIM:=0, INSTANCE:='DPT-R6',unit:='pa', QOUT=>"HMI".AI.AI_V023);

把程序直接复制到PLC软件中，即可。

这里篇幅有限， 只复制了其中的前几行。 而实际项目中别说80个模拟量了，就是800个， 8000个， 只要工艺来的数据表格规范完整， 这些工作量都是秒成的。

比如如果有8000个的天量数据， 项目所控制的PLC CPU至少也几十个。那么只需要在数据表中标明CPU的标识， 程序生成后按标识复制到相应的CPU中即可。 啥循环都不需要做。

所有的宣传用循环语法处理模拟量的文章或者视频， 只在意了调用部分， 而参数的输入部分的工作量都忽略不计了。然而那才是工作量最大的， 最令人厌烦的。

模块参数的给定， 物理通道的给定等等，最方便的方式恰恰是通过FB调用的实例化时给定，因为可以在一行程序语句里面一次性完成。如果只为了循环调用的爽一下，留给数据整理部分的工作量反而增加了，而且分散到整个程序的多个角落去了。查错，维护都成了问题。

所有坚持使用循环语法调用模拟量程序的网友们，不妨尝试把我的程序改进到你们的模式，看看效率能不能再提高些。

本文中提及的数据表格，以及生成的例子程序，我会统一打包在一起， 方便下载和借用。

也会归档上传到“80工位双联开关”的群文件中。

当然这种程序方法也完全可以照猫画虎迁移到其它品牌平台，有兴趣者欢迎钻研一下， 完成后署名上传， 业界同行会记住你的名字你的贡献的。

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