一种工业控制系统的编程方法.pdf

本发明涉及自动化领域中的一种工业控制系统的编程方法，包括：设置配置参数表，设置变量参数表，以及设置内部变量表；将模拟量输入端口的采样值转化为内部输入值，并将内部输入值存储到内部变量表的对应记录中；根据内部变量表中的内部输入值进行控制以获得输出值，并且将输出值作为内部输出值存储到内部变量表中；将内部变量表中内部输出值转化为外部输出值并且输出到相应的输出端口上。本发明解决现有控制程序直接对硬件输入点和输出点进行处理，导致系统维护和管理成本高，可移植性差的技术问题。采用本发明的自动控制系统具有便于资源共享、移植，便于维护和管理的优点。

1.  一种工业控制系统的编程方法，其特征在于，包括：
步骤101：设置配置参数表，配置参数表中包括多条记录，每一条记录对应产品的一个设备或部件，一条记录的记录值表示该记录所对应的设备或部件的数量；
步骤102：设置变量参数表，用于存储模拟量传感器或输出端口的零点值和满度值；
步骤103：设置内部变量表，内部变量表包括多条记录，每条记录均对应一个内部输入值或内部输出值；
步骤104：将模拟量输入端口的采样值转化为内部输入值，并将内部输入值存储到内部变量表的对应记录中；
步骤105：根据内部变量表中的内部输入值进行控制以获得输出值，并且将输出值作为内部输出值存储到内部变量表中；
步骤106：将内部变量表中内部输出值转化为外部输出值并且输出到相应的输出端口上。

2.  根据权利要求1所述工业控制系统的编程方法，其特征在于，利用下列公式将模拟量输入端口的采样值转化为内部输入值：
Ai=Pi-P0P2-P0×(Si-Zi)+Si]]>
A_i表示第i个采样点的内部输入值，P₀表示模拟量输入端口能够采集的最小数据，P₂表示模拟量输入端口能够采集的最大数据，P_i表示第i个采样点的采样值，S_i表示第i个采样点对应模拟量传感器的满度值，Z_i表示第i个采样点对应模拟量传感器的零点值，i为自然数。

3.  根据权利要求1所述工业控制系统的编程方法，其特征在于，利用下列公式将将内部变量表中内部输出值转化为外部输出值：
AOj=Bj-ZjSj-Zj×(X2-X0)+X0]]>
AO_j表示第j个输出端口的外部输出值，B_j表示第j个输出端口对应的内部输出值，Z_j表示第j个模拟量传感器的零点值，S_j表示第j个模拟量传感器的满度值，X₂表示第j个输出端口能够采集的最大数据，X₀表示第j个输出端口能够采集的最小数据，j为自然数。

4.  根据权利要求1所述工业控制系统的编程方法，其特征在于，还包括如下步骤：
步骤201：接收并且检验当前用户的用户名和密码，以判断当前用户是否具有参数修改权限，如果有参数修改权限则进入步骤202；
步骤202：更新内部变量表，以修改模拟量传感器的零点值和满度值。

5.  根据权利要求1所述工业控制系统的编程方法，其特征在于，步骤104中，将模拟量输入端口的采样值转化为外部输入值之前还包括：
步骤301：从模拟量输入端口获得采样值；
步骤302：判断采样值是否在与采样值对应的模拟量输入端口的零点值与满度值之间，如果是，则将模拟量输入端口的采样值转化为外部输入值。

一种工业控制系统的编程方法
技术领域
本发明涉及自动化领域中的一种工业控制系统的编程方法，可应用于使用可编程逻辑控制器(PLC)做控制器的自动控制系统，以实现产品系列化和规范化。
背景技术
在自动化领域，有很多自动控制系统的控制器是采用PLC来实现的，传统编程方法都是直接针对PLC的硬件IO(输入输出)端口进行处理。但是，采用传统编程方法会使硬件输入点和输出点分散在程序的各个模块中，在更换硬件后不便于维护，也不便于程序移植、共享和标准化。同系列产品的自动控制系统都会具有相当大的相似性，区别只是局部的，如果为每套自动控制系统都单独编制程序，将会耗费大量人力资源，又不便于管理和售后服务。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种工业控制系统的编程方法，解决现有控制程序直接对硬件输入点和输出点进行处理，导致系统维护和管理成本高，可移植性差的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：
一种工业控制系统的编程方法，其特征在于，包括：
步骤101：设置配置参数表，配置参数表中包括多条记录，每一条记录对应产品的一个设备或部件，一条记录的记录值表示该记录所对应的设备或部件的数量；
步骤102：设置变量参数表，用于存储模拟量传感器或输出端口的零点值和满度值；
步骤103：设置内部变量表，内部变量表包括多条记录，每条记录均对应一个内部输入值或内部输出值；
步骤104：将模拟量输入端口的采样值转化为内部输入值，并将内部输入值存储到内部变量表的对应记录中；
步骤105：根据内部变量表中的内部输入值进行控制以获得输出值，并且将输出值作为内部输出值存储到内部变量表中；
步骤106：将内部变量表中内部输出值转化为外部输出值并且输出到相应的输出端口上。
优选的，利用下列公式将模拟量输入端口的采样值转化为内部输入值：
Ai=Pi-P0P2-P0×(Si-Zi)+Si]]>
A_i表示第i个采样点的内部输入值，P₀表示模拟量输入端口能够采集的最小数据，P₂表示模拟量输入端口能够采集的最大数据，P_i表示第i个采样点的采样值，S_i表示第i个采样点对应模拟量传感器的满度值，Z_i表示第i个采样点对应模拟量传感器的零点值，i为自然数。
优选的，利用下列公式将将内部变量表中内部输出值转化为外部输出值：
AOj=Bj-ZjSj-Zj×(X2-X0)+X0]]>
AO_j表示第j个输出端口的外部输出值，B_j表示第j个输出端口对应的内部输出值，Z_j表示第j个模拟量传感器的零点值，S_j表示第j个模拟量传感器的满度值，X₂表示第j个输出端口能够采集的最大数据，X₀表示第j个输出端口能够采集的最小数据，j为自然数。
优选的，所述工业控制系统的编程方法还包括如下步骤：
步骤201：接收并且检验当前用户的用户名和密码，以判断当前用户是否具有参数修改权限，如果有参数修改权限则进入步骤202；
步骤202：更新内部变量表，以修改模拟量传感器的零点值和满度值。
优选的，步骤104中，将模拟量输入端口的采样值转化为外部输入值之前还包括：
步骤301：从模拟量输入端口获得采样值；
步骤302：判断采样值是否在与采样值对应的模拟量输入端口的零点值与满度值之间，如果是，则将模拟量输入端口的采样值转化为外部输入值。
本发明提供了一种工业控制系统的编程方法，通过本方法，解除了控制逻辑与算法对PLC硬件IO(输入输出)地址的依赖；应用本发明所提供的编程方法，解决了传统的PLC直接获得的软件资源不便于共享、移植和标准化，不便于维护和管理的问题。实现了相似产品的自动控制系统的标准化和系列化。
附图说明
图1是本发明的方法流程图；
图2是修改内部变量表的流程图；
图3是进行采样值检验的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下列举实施例，并参照附图对本发明进一步详细说明。本实例中的所有地址、变量、产品的类型以及所涉及到的数值型数据和逻辑型数据均只为便于理解本发明，并不用于限制本发明的保护范围。
本实施例采用的某系列产品包括A产品和B产品，A产品和B产品除了存在细微差别外，主要控制功能及逻辑都相同。
A产品有一个模拟量温度采集样点T1，连接到AI0端口；B产品有模拟量温度采集样点T1和T2，分别连接到AI0和AI2端口。A产品有一个压力开关，没有流量开关；B产品有一个流量开关，没有压力开关。为减少资源占用，A产品的压力开关和B产品的流量开关均连接到开关量输入点DI2.0上。为描述简单，假定两个产品连接到同一个电机控制点DO0.0，和同一个模拟量速度控制输出点AO0。
为了实现产品的标准化，参见图1，对自动控制系统作如下处理：
步骤101：设置一个配置参数表DB0，每一条记录对应产品的一个设备或部件，一条记录的记录值表示该记录所对应的设备或部件的数量，记录的名称表示该记录所对应的设备或部件的名称，配置参数表DB0可以用于区别A产品和B产品；
在上下文中使用的配置参数表、变量参数表和内部变量表均为二维表，记录了多条记录，每条记录均包括四个字段，即：名称，数据类型，记录值，说明。
步骤102：设置变量参数表DB1，用于存储模拟量传感器或输出端口的零点值和满度值，每条记录对应一个零点值或一个满度值；
其中，名称为“DB1.DBD0”的记录存储模拟量温度采集样点T1对应的温度传感器零点值；名称为“DB1.DBD4”的记录存储模拟量温度采集样点T1对应的温度传感器满度值；名称为“DB1.DBD8”的记录存储模拟量温度采集样点T2对应的温度传感器零点值；名称为“DB1.DBD12”的记录存储模拟量温度采集样点T2对应的温度传感器满度值；名称为“DB1.DBD16”的记录存储速度控制输出端口的零点值；名称为“DB1.DBD20”的记录存储速度控制输出端口的满度值。
步骤103：设置内部变量表DB2，内部变量表包括多条记录，每条记录均对应一个内部输入值或内部输出值；
其中，名称为“DB2.DBD0”的记录存储模拟量温度采集样点T1的内部输入值，名称为“DB2.DBD4”的记录存储模拟量温度采集样点T2的内部输入值；名称为“DB2.DBX10.0”的记录存储压力开关的内部输出值，名称为“DB2.DBX10.1”的记录存储流量开关的内部输出值，名称为“DB2.DBX11.0”的记录存储用于控制电机启停的内部输出值，名称为“DB2.DBD16”的记录用于存储速度控制输出端口的内部输出值。
步骤104：将模拟量输入端口的采样值转化为内部输入值，并将内部输入值存储到内部变量表的对应记录中；内部变量表中各条记录的名称各不相同，一条记录对应一个模拟量输入端口的一条数据；存储到内部变量表中的数据为内部输入值。
步骤105：根据内部变量表中的内部输入值进行控制以获得输出值，并且将输出值作为内部输出值存储到内部变量表中；输出值可以是开关量也可以是数值型数据，具体控制过程可以利用PLC的控制逻辑实现，例如根据表示压力的内部输入值来控制压力开关的开闭，此时输出值为“0”或“1”。
步骤106：将内部变量表中内部输出值转化为外部输出值并且输出到相应的输出端口上。
具体的，利用下列公式将模拟量输入端口的采样值转化为内部输入值：
Ai=Pi-P0P2-P0×(Si-Zi)+Si]]>
A_i表示第i个采样点的内部输入值，P₀表示模拟量输入端口能够采集的最小数据，P₂表示模拟量输入端口能够采集的最大数据，P_i表示第i个采样点的采样值，S_i表示第i个采样点对应模拟量传感器的满度值，Z_i表示第i个采样点对应模拟量传感器的零点值，i为自然数。模拟量输入端口能够采集的最小数据和最大数据均是已知的，是由模拟量输入端口本身决定的。
利用下列公式将将内部变量表中内部输出值转化为外部输出值：
AOj=Bj-ZjSj-Zj×(X2-X0)+X0]]>
AO_j表示第j个输出端口的外部输出值，B_j表示第j个输出端口对应的内部输出值，Z_j表示第j个模拟量传感器的零点值，S_j表示第j个模拟量传感器的满度值，X₂表示第j个输出端口能够采集的最大数据，X₀表示第j个输出端口能够采集的最小数据，j为自然数。同样，输出输出端口能够采集的最小数据和最大数据也是已知的。
参见图2，在上述方法的执行过程中可以进行如下的参数修改流程：
步骤201：接收并且检验当前用户的用户名和密码，以判断当前用户是否具有参数修改权限，如果有参数修改权限则进入步骤202；否则，不进入修改界面。
步骤202：更新内部变量表，以修改模拟量传感器的零点值和满度值。
为了进行采样值的合法性判断，参见图3，步骤104中，将模拟量输入端口的采样值转化为外部输入值之前还包括：
步骤301：从模拟量输入端口获得采样值；
步骤302：判断采样值是否在与采样值对应的模拟量输入端口的零点值与满度值之间，如果是，则将模拟量输入端口的采样值转化为外部输入值。当采样值在零点值与满度值确定的范围之外时，发出报警信号，提醒工作人员及时对设备进行调整。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。