0724 「万泉河」烟台方法前进之路：在信捷PLC中实现FB功能

0724 【万泉河】烟台方法前进之路：在信捷PLC中实现FB功能

前段时间， 微信群里有个网友杠我：

万老师， 你如果能研究把烟台方法应用到信捷小PLC中，实现优雅编程就厉害了。

我说，那怎么样？

佩服你厉害。

那就是男人之间最朴素的赌约了：承认你厉害。

虽然没有啥实际意义， 我还是到信捷官网下载了编程软件研究了一下。

属于最简单的那种PLC， 没有FC, 也没有FB， 只有一个C函数功能，然而主要用于自定义算法实现的，看来也用不上什么大用场。

所以简单研究后， 就放弃了。 软件卸载， 文档资料也都删除到回收站里了。

反正我也没吹过牛，没拍过胸脯， 做不出就做不出了。 也不是我个人的责任。 没什么。

然而两天前， 某位参加了烟台方法学习的深圳的学员讲， 他们那里周边有很多非标设备的厂家，大量使用信捷PLC控制，因为成本低，所以用量很大。 是一块巨大的市场。

所以， 如果我们能努力研究下，开发出便捷高效的程序架构，帮助这些工厂实现一定程度的标准化架构，也可以带来一些市场收益。

所以我就把删除的文件从回收站里又翻出来恢复，软件也重新安装了。 再从头研究了解。 其实本意想的是， 如果实在不能实现面向对象模块的重复调用， 那就最朴素的方法平铺开写，然后通过STL的规律， 顶多想办法 再用高级语言软件生成一套上位编程软件，对象的应用库都在上位软件中，在上层实现面向对象的标准化应用， 顶多实现过程麻烦一点，但只要花出些精力实现了， 以后一劳永逸，也仍然可以实现高效和优雅。

于是按照上述的思路， 把80双联开关的例子程序在迅捷PLC中实现了， 先做了一般发给他。

然后再具体翻阅文档的时候， 发现信捷PLC虽然不支持单独文件格式的子程序，所有程序都在一个主程序中实现， 然而仍然可以有子程序：

虽说相当简陋，但也总比一遍一遍无穷次地重复写代码要好一些。

所以研究了如何用这个P子程序实现功能块的方法。 只有实现了功能块， 后面才有可能实现面向对象的标准化应用。

而这种子程序的缺点非常多，没有参数接口，没有INPUT, OUTPUT, TEMP , STATIC， 其实就是啥都没有。

那么就需要把这些功能全都逐一规划实现。

比如没有INOUT接口， 我们可以统一规划M100-M199为输入接口，而M200-M299为输出接口。所有FB均使用同一接口，可以实现在调用时结构的统一规范，易于使用。

那么每个FB逻辑内部， 需要对使用的公共M区（以及D区）进行备份保存现场，以及运行数据恢复。那么需要得到每个实例的UID标识， 以将静态数据保存到固定的存储区域。

然而也并不适合所有数据全部存储，需要部署安排一部分TEMP区域，否则所有数据都保存的话，在系统设备多的时候，D区很快会耗光。

我做三菱标准化的时候为什么曲折特别多？就是因为它的FB里面没有TEMP， 全靠STATIC VAR , 导致软元件消耗非常快，动辄一不小心就耗光。

而对于TEMP区，还需要考虑到子程序多重调用产生的堆栈和出栈的问题，同一个子程序内部，在调用了另外的子程序进入并回来后，TEMP的数据以及INOUT的数值都不应该丢失被冲掉。

即需要有一个堆栈层数的计量。

这种编程其实已经完全回到最古老的汇编语言的编程了。 而其实所有高级语言，以及PLC语言， 最终也都是经过编译后成为汇编语言并到机器码，才被CPU识别并执行。 所以是否支持面向对象的功能， 那是高级语言系统的区别， 到了机器代码层级，都一回事， 并没有什么区别。

比如我所规划的：

M5000-5099 100 BIT TEMP,M5100-5199 100bit INPUT,M5200-5299 100BIT OUTPUT,DM5300-5320 20WORD TEMP, 其中DM5300存放了当前UID的偏移量---堆栈保存到的D1100

D1000-1020 20WORD STATIC

D1000 参数给定/运行INPUT/OUTPUT

D1020 参数给定内部使用

D1040-1060 TEMP

---堆栈40wWORD保存到的D1200

D1060 运行值静态

有人会反驳， 标准化编程你不是反对用全局变量嘛？ 这不还是规划使用了全局变量

放心， 我这里规划的全局变量，都是同一套变量在重复使用， 而且使用之前会保存现场值，使用之后会恢复现场值。

比如M5000的数据我用过了，然而如果有相邻的程序功能， 有人恰巧也用到了M5000，也不影响。（这里面又又出现了谈虎色变双线圈色又变的故事， 下回专门讲）

最终程序用到的只是D1000—D7999的数据区。 而且数据区的使用都是自动分配的不会发生呼吸干涉， 即便调试程序， 都不需要查阅数据区的使用情况。

如下是实现了定时器以及MOTOR块的情况：

以及电机块的实例化调用：

大学时代有学习过汇编语言， 考试成绩还不错。 然而工作这么多年，除了曾经解读加密软件的反汇编代码曾经接触过一点之外，一直没有机会用到。 没想到那点技能和理解，今天又用上了。

这个程序暂时不打算公开。因为并没有经过调试，还有很多错误。因为我并没有信捷PLC的真机，而信捷的软件里也没有仿真功能。 所以虽然我把架构搭好了，到真正能跑起来， 差的还很远很远。 要完全实现标准化烟台方法， 更是不知到哪年了。

也不打算做完整的培训例子教程，一方面不晓得同行的需求度有多高，我耗费心血做下来市场不认可， 也是白白浪费精力。 另一方面，这个的开发难度比起即便SMART和三菱，又高出了一个层级， 那么价格会比他们更高，而对于习惯使用廉价PLC的同行及工厂来说， 这部分费用肯定难以承受。

开发难度高，学习难度也更高了。 学习的门槛就更高。所以也不认为有推广的意义。 如果哪位玩汇编熟练的老手，想做同样的工作，看看我上面两张截图和说明， 估计自己也能做出来。

如果哪位手里有淘汰不用的迅捷PLC的硬件， 又非常想获得这套例子程序参考，可以跟我联系交换。 但无论如何必须接受一点：程序是不完整的， 一定有很多错误。所以你肯定是先接受了本文中提出的理论理念， 认为有可行性，才来加入学习。 而不是像行业中的某些人，拿到我书看到其中的TIA误写成TAI这样的错误，就破口大骂，抱怨书的内容垃圾， 甚至大有一种通过一个小错误全盘掀翻所有理论， 并逼你下跪认错的架势。 太令人不齿了。

其他的有应用信捷PLC， 或者其它类似的小型PLC如军创等的厂家， 如果有研发非标设备的需求， 希望能有协助开发标准化程度高一些的程序架构，现在可以联系合作了。

PLC的基本结构和作用

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一般 PLC 分为整体式和组合式两类：整体式机型大多应用于小型单机控制，其外形如图7.6所示，结构组成如图7.7所示;组合式机型应用于大型多机网络式控制，其外形如图7.8所示，结构组成如图7.9所示。

现以整体式PLC为例，说明其内部结构及各部分结构的作用。

图7.6 整体式PLC机型的外形

图7.7 整体式PLC结构组成示意图

中央处理单元

即CPU，它是PLC的运算、控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。PLC的档次越高，所用的CPU的位数也越多，运算速度也越快，功能越强。

图7.8 组合式PLC 机型的外形

图7.9 组合式PLC 结构组成示意图

存储器

PLC配有系统存储器和用户存储器两种存储器。在系统程序存储区中存放着相当于计算机操作系统的系统程序，包括监控程序、管理程序、命令解释程序、功能子程序、系统诊断子程序等。由制造厂商将其固化在EPROM中，用户不能直接存取。它和硬件一起决定了该PLC的性能。用户存储器用来存放用户编制的控制程序。存储器常用类型有ROM、RAM、EPROM和EEPROM。

输入/输出单元

又称I/O模块或接口，PLC通过I/O单元与工业生产过程现场相联系。为了保证能在恶劣的工业环境中使用，输入输出口都有光电隔离装置，使外部电路与 PLC 内部之间完全避免了电的联系，有效地抑制了外部干扰源对PLC的影响，还可防止外部强电窜入内部CPU;在 PLC 电路电源和输入、输出电路中设置有多种滤波电路，可有效抑制高频干扰信号。

(1)开关量输入接口

PLC输入接口都采用光电耦合器为电流输入型，能有效地避免输入端引线可能引入的电磁场干扰和辐射干扰。在光敏输出端设置 RC滤波器，是为了防止用开关类触头输入时触头振颤及抖动等引起的误动作，因此使得PLC内部约有10ms的响应滞后。当各种传感器(如接近开关、光电开关、霍尔开关等)作为输入点时，可以用 PLC 机内提供的电源或外部独立电源供电，且规定了具体的接线方法，使用时应加注意。直流开关量输入接口原理及接线图如图7.10所示。

图7.10 直流开关量输入接口原理及接线图

有的PLC输入无须外接电源，称为无源式输入单元。

(2)开关量输出接口电路

PLC的输出形式主要有3种：继电器接点输出、晶体管输出和晶闸管输出。

① 继电器输出：开关速度低，负载能力大，适用于低频交直流负载的场合，如图7.11所示。

② 晶体管输出：开关速度高，负载能力小，适用于高频直流负载场合，如图7.12所示。

③ 晶闸管输出：开关速度高，负载能力小，适用于高频交直流负载场合，如图7.13所示。

图7.11 继电器输出原理及接线图

图7.12 晶体管输出原理及接线图

图7.13 晶闸管输出原理及接线图

提示

① PLC 输出接口是成组的，有汇点式和隔离式两种。每一组有一个COM口，只能使用同一种电源电压。

② PLC 输出负载能力有限，具体参数请阅读相关资料。

③ 对于电感性负载应加阻容保护。

④ 负载采用的直流电源小于 30V 时，为了缩短响应时间，可用并接续流二极管的方法改善响应时间。

电源

PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用，PLC配有开关稳压电源的电源模块，用来将外部供电电源转换成供PLC内部CPU、存储器I/O接口等电路工作所需的直流电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源，用于对外部传感器供电，避免由于外部电源污染或不合格电源引起的故障。小型PLC的电源往往和CPU单元合为一体，大、中型PLC都有专用电源部件。

扩展口

扩展口是PLC的总线接口，当用户所需的I/O点数超出主机的点数时，可以通过加接I/O扩展单元来解决，主机与I/O扩展单元通过扩展口连接，如图7.14所示。PLC具有多种I/O模块，常见的有A/D、D/A模块;另外有快速响应模块、高速计数模块、通信接口模块、温度控制模块、中断控制模块和定位控制模块等种类繁多、功能各异的专用I/O模块和智能I/O模块。针对不同的工业控制应用场合，选择I/O功能模块与基本单元连用，可充分发挥PLC灵活、通用、可靠、迅捷的优势。

外部设备接口

外部设备通过该接口与PLC联系，完成人机对话，如外存储器、EPROM写入器、人机接口(触摸屏)等，如图4.17所示。还可以通过此接口与专用编程器或计算机相连，进行编写 PLC 控制程序、输入程序、调试程序、修改程序以及在线监视PLC的工作状态等。

图7.14 PLC扩展外部设备连接方式图

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