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摘要：基礎自動化系統(tǒng)是工業(yè)自動化系統(tǒng)中最重要的部分，是實現(xiàn)整個系統(tǒng)自動化運行的核心。基礎自動化大多通過PLC控制器進行，實現(xiàn)基礎自動化主要是進行PLC的組態(tài)與編程。
關鍵詞：PLC軟件；基礎自動化；組態(tài)；編程
　基礎自動化系統(tǒng)是工業(yè)自動化系統(tǒng)中最重要的部分，是實現(xiàn)整個系統(tǒng)自動化運行的核心?；A自動化大多通過PLC控制器進行，實現(xiàn)基礎自動化主要是進行PLC的組態(tài)與編程。目前市場上擁有多個PLC廠家及編程平臺，各自具有不同的特色，本文對冶金行業(yè)運用較多的三種平臺進行了比較闡述，對PLC編程平臺的結(jié)構(gòu)進行概括，方便相關軟件的使用和改進。
　　一、幾種PLC編程平臺
　　我國工控機系統(tǒng)的發(fā)展道路，大多是在引進成套設備的同時，也相繼引進了各種工控機系統(tǒng)，并開始自己設計控制系統(tǒng)和裝置，然后進行消化吸收，進行二次開發(fā)和應用。也有一些廠家引進國外技術，與外商合作合資組裝生產(chǎn)國外產(chǎn)品，并逐步實現(xiàn)國產(chǎn)化。工控機來講，主要產(chǎn)品有PLC、DCS、IPC、FCS、RTU等，其中份額最大的仍然是PLC，并且在其他工控產(chǎn)品的競爭之下仍然保持這進一步增長的趨勢。在工業(yè)控制系統(tǒng)中，PLC可與上位機聯(lián)網(wǎng)，也可下掛PLC及智能儀表，組成分布式控制系統(tǒng)。PLC已廣泛應用于冶金、電力、石油、化工、輕工、食品、市政、交通和軍工等行業(yè)，在冶金行業(yè)中，PLC是主流控制器，為PLC第一大應用行業(yè)，且目前仍被國外產(chǎn)品壟斷，其中應用最多的仍然為西門子，其他如ABB、Schnerder、Rockwell應用也較多，Omron及Mitsubishi在冶金行業(yè)也有應用，其他則使用很少。因為冶金行業(yè)西門子PLC應用較多，相關總線也以Profibus為主，組態(tài)平臺也就以西門子的STEP為主流，界面則多為WINCC設計，其他相對典型的是ABB的IndustrialIT工業(yè)控制系統(tǒng) AC 800M。PLC應用包括選型、安裝、組態(tài)、編程、調(diào)試，最主要的便是編程，以程序?qū)崿F(xiàn)過程的自動化，PLC供應廠家通常同時提供自己的PLC軟件，其PLC及軟件除基本原理外各有各的特色，現(xiàn)對幾種運用過的軟件平臺做一個比較與闡述，對PLC軟件平臺典型結(jié)構(gòu)進行概括，旨在給予軟件平臺使用的總體認識及改進的角度，方便學習與選擇。
　　（一）ALSTOM ALSPA P80I
　　ALSPA P80I 編程工具是ALSTOM用于對ALSPA C80 - HPCI高性能控制器進行配置、編程和監(jiān)測的編程軟件，擁有圖像監(jiān)控輔助功能及含有PERTU變量曲線監(jiān)督（monitoring）工具，是面向?qū)ο笈c面向結(jié)構(gòu)的結(jié)合。其編程軟件平臺結(jié)構(gòu)為：
　　1．工程瀏覽器：第一層為項目（project），即主目錄；其下包含硬件組態(tài)、用戶自定義功能模塊列表及處理器層；第二層為處理器層(CPU)，最多可以配置4個處理器；第三層為資源（Resource）層，每個CPU可以設置最多32個資源，資源的概念實際上是CPU中程序按主要功能進行分類，如PLC控制、通訊及數(shù)據(jù)庫處理等；第四層為文檔及任務層（Document and Task），文檔包含同一資源下所用到的所有程序，Task則是依據(jù)不同任務編制的程序，相當于文檔中程序按照任務重新分類，不同的Task可以重復使用到同一個文檔程序，這樣的處理方式方便按任務查找程序，及對程序進行統(tǒng)一瀏覽與管理，避免重復建設，亦即對需要重復使用的程序，只需直接復制或稍作修改，不必重新編寫，而在任何一個地方修改了程序就會作用到所有交叉使用到的同一程序中。ALSPA P80I 中任務程序必須從文檔中復制后再進一步加工。
　　2．庫瀏覽器：顯示所有系統(tǒng)及用戶自定義的功能塊，用戶自定義包括自定義系統(tǒng)功能塊及自定義程序功能塊。自定義功能塊可以就功能塊外觀進行設置，其內(nèi)容則需將新的功能塊放置在一個程序中然后打開編寫界面進行編寫。
　　3．變量瀏覽器：查看所有數(shù)據(jù)庫變量。P80i的特點是樹狀結(jié)構(gòu)，硬件配置簡單，沒有很復雜的選型；數(shù)據(jù)庫處理形式簡明；庫的配置瀏覽比較方便。但程序語言只有功能塊（包括LogiCAD FBD及Cogito FBD）及梯形圖（Ladder：GEM80），由于功能塊連線較多鋪開范圍大，使得程序粗放而不利于瀏覽，雖然有導航窗口，但要將復雜的邏輯關系看得比較清楚仍然效率不高。
　　（二）ABB Industrial Compact Control Builder
　　ABB CompactCB 是ABB Industrial IT的組成部分，主要用于ABB高端PLC AC 800M的編程組態(tài)，與ALSPA P80i有些相似，都為庫-程序結(jié)構(gòu)。ALSTOM的ALSPA P80i將項目、庫、變量分窗口顯示，ABB的CompactCB則為分目錄顯示。P80i的庫主要是功能塊庫，而ABB的庫將庫之間的引用關系和變量描述包含在內(nèi)，且將控制器模塊獨立顯示，庫的層次感比較強，另外還包含有硬件庫提供硬件配置的選擇。
　　CompactCB的權(quán)限功能較強，對一些項目都有密碼設置功能以決定是否可以對其進行系統(tǒng)操作。
　　CompactCB提供五種編程語言：功能塊（FBD）、結(jié)構(gòu)文本（Structure Text）、梯形圖（Ladder Diagram）、順控圖（Sequential Function Chart）和指令表（Instruction List），以及ABB自有的功能強大的Control Module語言。其應用層結(jié)構(gòu)與庫層類似，亦分庫引用、數(shù)據(jù)類型、功能塊類型（Function Block Types）、控制模塊類型（Control Module Types）及控制模塊，程序則位于'program'項中。對控制模塊（控制塊類型）雙擊可打開，亦可用右鍵中Goto功能進入編輯頁面，程序（功能塊類型）則需Goto狀態(tài)打開進入編輯頁面（庫中可雙擊打開，編輯頁面存在權(quán)限設置），同時Goto中的項目中瀏覽（In project explore）可以查看該塊在庫中的位置。這些組成功能與STEP7是類似的。CompactCB的控制器層包括了應用引用、庫引用、硬件配置、任務速度級別設置（快、中、慢）和變量。
　　CompactCB的特點是：功能及硬件配置較為齊全，支持語言較多，權(quán)限設置方便，但是顯得有些雜亂繁瑣，相比而言，ALSPA雖然簡單粗放，但也簡潔明了，說明描述及程序邏輯關系都比較明確，而CompactCB的變量函數(shù)有時候要弄清名稱含義就得花費不少功夫。
　?。ㄈ㏒IEMENS STEP7
　　SIEMENS的STEP7本身組合了多種功能，是比較典型的大而全的軟件平臺，也是PLC編程組態(tài)的經(jīng)典軟件，其兼容普遍使用的編程環(huán)境，結(jié)構(gòu)明確、功能齊全、編程方便，這與SIEMENS的PLC控制器本身功能集成較為強大是相互關聯(lián)的。與ALSPA P80i基于庫、任務及ABB CompactCB基于庫、控制模塊的結(jié)構(gòu)不同，SIEMENS STEP7沒有繁瑣地定義庫，以程序本身為主，其結(jié)構(gòu)立足于處理器原理，著眼于控制器本身，將數(shù)據(jù)、變量、程序以塊的形式進行組織，結(jié)構(gòu)明晰，使程序與數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系更明朗化。編程界面支持LAD、STL、FBD三種典型的通用PLC編程語言，是使用最方便、程序閱讀最清楚的編程界面。雖然ALSPA P80i、ABB CompactCB同樣使用了高級語言如C、C++來編寫庫，但SIEMENS STEP7在編程界面風格上與高級語言較為靠近，包括VC、VB的風格，符合一般化的編程風格模式，使用起來很方便，也易于程序員掌握。STEP7為不同偏好的程序員提供不同的語言，包括語句表STL（適用于偏好使用類似機器碼的語言進行編程的用戶，程序?qū)⒏鶕?jù)運行時間和存儲器要求進行優(yōu)化）；梯形圖LAD（習慣于使用電路圖進行工作的用戶，編寫邏輯控制程序）；功能塊圖FBD（熟練布爾代數(shù)的邏輯框的用戶，編寫邏輯控制程序）；F-LAD、F-FBD選項包（熟悉編程語言LAD和FBD的用戶，編寫F系統(tǒng)的安全程序）；SCL （結(jié)構(gòu)控制語言）選項包（使用過高級語言例如PASCAL或C語言進行編程的用戶，編寫數(shù)據(jù)處理任務程序）；S7-GRAPH選項包（順序控制的簡便描述）、HiGraph選項包（異步、非順序控制的簡便描述）、CFC選項包（連續(xù)過程的描述，適用于希望面向技術功能進行工作且不具備豐富編程/PLC知識的用戶）。STEP7的另一個特點是程序塊的類型，它包含五種程序塊：組織塊（OB），功能塊（FB），功能（FC），數(shù)據(jù)塊（DB）及系統(tǒng)功能（SFC）和系統(tǒng)功能塊（SFB），不同的程序塊使得數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序結(jié)構(gòu)條理清晰邏輯性強，有利于用戶對程序的掌握，同時STEP7的用戶自定義數(shù)據(jù)類型及變量表更拓展了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的使用及對程序監(jiān)控的方式。STEP7的硬件配置界面及網(wǎng)絡配置界面（NetPro）一目了然，在硬件配置工具中可將參數(shù)分配給功能模塊（FM）和通訊處理器（CP）。但對于初學者來講，由于其硬件配置明細，對選型要求較高。如果事先不知道用什么硬件，組態(tài)時選型比較麻煩。STEP7系統(tǒng)化結(jié)構(gòu)化強，適合開發(fā)更深更高級的應用，對于PLC編程開發(fā)人員尤其冶金行業(yè)來講，掌握STEP7基本上就等于掌握PLC實現(xiàn)的通行證了。
　　二、結(jié)語
　　PLC軟件系統(tǒng)的一般功能結(jié)構(gòu)包括硬件組態(tài)、邏輯程序編制及邏輯程序執(zhí)行結(jié)果監(jiān)視，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括系統(tǒng)軟件、應用軟件及編程語言，而就軟件形式來講，以上所用到的ALSTOM、ABB及SIEMENS平臺顯示了兩種典型的PLC編程軟件結(jié)構(gòu)，ALSPA與ABB皆呈現(xiàn)面向結(jié)構(gòu)的形式，而西門子則更類似于程序語言軟件。由于PLC控制器與編程軟件通常是捆綁在一起的，各個廠家并沒有通用的PLC編程平臺，因此編程軟件本身的功能也與PLC本身的性能緊密聯(lián)系。在控制系統(tǒng)設計中，除工藝功能外，要求設計人員對PLC的硬件性能，編程語言，軟件結(jié)構(gòu)都要了解。三種PLC控制系統(tǒng)在各自的項目應用中皆能穩(wěn)定順利的運行，但相對來講，ALSTOM用于電力系統(tǒng)的自動化較為合適，對于工業(yè)自動化系統(tǒng)有所欠缺。從鋼廠的系統(tǒng)應用效果來講，三種軟件平臺在順控方面的差異不大，而產(chǎn)品性能控制上，西門子、ABB較為成熟，西門子則相對更為精細一些，并具有行業(yè)和市場上的優(yōu)勢。