输出导向法在PLC编程中的应用研究

王宪菊，周小波

（阜阳师范大学物理与电子工程学院，安徽阜阳236037）

PLC所有的控制功能都是依靠程序完成的，程序设计在PLC的应用中至关重要[1]。针对在PLC教学过程中，学生普遍存在编程能力弱、无法独立完成程序设计的问题，本文提出一种新型的PLC程序设计方法--输出导向法。以三人抢答器程序设计为例，详细叙述了运用该方法完成程序设计的思路和步骤。

三人抢答器程序设计按照以下四个步骤进行：1、任务分析；2、I/O地址分配；3、编写程序；4、程序测试。

1 任务分析

控制任务要求：设计一个三人抢答器，抢答器包含1个启停开关，1个复位按钮，3个抢答按钮，1盏运行指示灯及3盏抢答结果指示灯。

启停开关闭合后，运行指示灯亮，选手方可开始抢答。最先抢答选手按下按钮后，对应指示灯点亮，其余抢答选手抢答无效。系统复位后，方可继续抢答。启停开关断开，系统停止运行[2]。

根据控制任务要求获知：三人抢答器系统包含4个输出单元（1盏运行指示灯和3盏抢答结果指示灯）和5个输入单元（1个启停开关、1个复位按钮和3个抢答按钮）。理清输入和输出单元的个数，为下一步（I/O地址分配）做好准备。

2 I/O地址分配

本项目选用西门子S7-300PLC，I/O地址分配如下表所示。

表1 I/O地址分配表

3 编写程序

采用输出导向法编写程序。此方法的第一步是画出三人抢答器系统所有的输入输出器件，如图1所示。

图1 三人抢答器系统元件布置图

第二步是查找三人抢答器系统的输出器件，该系统的输出器件有1盏运行指示灯和3盏抢答结果指示灯。

第三步是以每一个输出为编程单元，根据控制任务要求查找控制每一个输出器件的所有输入信号。首先查找控制系统运行指示灯的输入信号，启停开关闭合后，运行指示灯亮，说明启停开关是控制运行指示灯的输入信号，在启停开关与系统运行指示灯之间画一个指向线，如图2所示。接下来再寻找控制1号选手抢答结果指示灯的输入信号，影响一号选手抢答结果指示灯亮灭的信号有1号选手抢答按钮、启停开关、复位按钮以及2号选手和3号选手抢答结果指示灯的状态。1号选手抢答按钮是一个启动信号，复位按钮是停止信号，抢答操作必须在启停开关闭合后才有效，同一时刻只有一位选手抢答成功，说明三盏抢答结果指示灯是互锁的关系。综合以上分析，画出输入与输出关系图，如图3所示。2号选手和3号选手抢答结果指示灯的控制关系与1号选手抢答结果指示灯类似，在此不再赘述。

图2 系统运行指示灯控制关系图

图3 1号选手抢答结果指示灯控制关系图

第四步是根据第三步画出的输入与输出之间的关系图，分析其逻辑关系，编写出梯形图程序。图4为系统运行指示灯的控制程序，图5为三位选手抢答结果指示灯的控制程序。

图4 系统运行指示灯控制程序

图5 三位选手抢答结果指示灯的控制程序

4 程序测试

采用博图软件的PLCSIM功能对编写好的程序进行仿真测试，闭合启停开关，分别测试1号选手抢答按钮、2号选手抢答按钮、3号选手抢答按钮和复位按钮的功能。经过仿真，验证了程序的正确性。

5 总结

本文成功运用输出导向法完成三人抢答器系统设计，此方法不但适用于简单的案例，对于复杂的项目也有借鉴作用。作者指导学生参加“西门子杯”中国智能制造挑战赛编写电梯控制程序，也用了此方法，学生普遍反映该方法简单，易学易用。输出导向法启发了学生的编程思维，提高了学生的编程能力。