1、本文格式為Word版，下載可任意編輯西門子PLC面向?qū)ο缶幊?面對對象編程是計算機(jī)高級語言的一種先進(jìn)的編程模式，在工業(yè)掌握系統(tǒng)的plc程序中也可以采納這種設(shè)計思想，雖然我們無法實(shí)現(xiàn)面對對象的許多優(yōu)秀特點(diǎn)如“繼承”，甚至于它根本就不具備面對對象編程語言的特點(diǎn)，但面對對象編程的基本概念就是類和類的實(shí)例（即對象），我們只需要使用這種概念就可以了。在計算機(jī)編程中我們需要把一些事物抽象和歸納，才能編寫類，而在工業(yè)掌握系統(tǒng)中，掌握對象如：電機(jī)，閥等等是很明顯的掌握類別，不需要抽象就可以很明顯的針對它們編寫類，以下將會用到西門子的Step7編程語言和施奈德的Unity編程語言來講解PLC的面對對象編程。 一

2、、實(shí)現(xiàn)方式 面對對象編程在Step7中使用功能塊（即FB）編程，一談到此大家就會想到西門子提出的模塊化編程，不錯，就是這個模塊化編程，但西門子提出的模塊化、背景數(shù)據(jù)塊、多重背景等名詞并不能讓大家很明白的理解和使用這種優(yōu)秀的設(shè)計理念。假如大家從面對對象編程的角度去理解，則可以很好的理解這種設(shè)計模式?！癋B塊”被看成“類”，它可以被看成是對相像的掌握對象的代碼歸納，如對MM440的變頻器可以編寫FB塊:MtrMM440,這在面對對象編程中稱為“類”，當(dāng)需要編程掌握詳細(xì)的電機(jī)時，可以給它安排一個背景DB塊，在面對對象編程中稱為類的實(shí)現(xiàn)（即創(chuàng)建類的實(shí)例：對象），當(dāng)需要掌握多個電機(jī)時，可以安排不同的背景

3、DB到這個FB塊，即創(chuàng)建類的多個實(shí)例。Step7中有另外一種程序塊，即FC塊，以FC塊為主的編程在西門子中稱為結(jié)構(gòu)化編程，這也可以類比于計算機(jī)編程中的面對過程編程，即純粹以函數(shù)為主體的編程。 施奈德的Unity軟件編程可以更好的理解面對對象編程。它的DFB定義中包含輸入/輸出參數(shù)，私有/共有變量，以及代碼實(shí)現(xiàn)，而這正是計算機(jī)的面對對象編程中“類”的基本元素，而創(chuàng)建類的實(shí)例（對象）就像創(chuàng)建一般的“布爾”變量一樣，只需在“Function Blocks”中定義這種“類”的變量即可。 Step7和Unity都可以采納面對過程和面對對象編程方式，這兩種編程方式的區(qū)分類似于計算機(jī)高級語言中的C語言和C+

4、語言編程的區(qū)分。 以下的講解將會把Step7中的FB和Unity中的DFB稱為“類”，Step7中的FB+背景DB以及Unity中DFB的實(shí)例稱為“對象”。 二、面對對象編程架構(gòu) 以上講解的是實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，而編程思想是建立在程序架構(gòu)上的，不是某個局部使用了面對對象方式，則可以稱之為這種編程就是面對對象編程。這種編程需要從以下方面著手： 1、電路設(shè)計的結(jié)構(gòu)化。 這里主要以自動線為主介紹，對于單機(jī)機(jī)床可以是它的簡化結(jié)構(gòu)， 1、自動線層：這是最高層次，它擁有一個主PLC，對屬于它下面的各區(qū)域掌握 2、工程層：擁有獨(dú)立的配送電系統(tǒng)，但沒有PLC，只有分布式模塊，由自動線掌握。顧名思義，它有著較大的獨(dú)立性，

5、可以作為一個單獨(dú)的工程項目設(shè)計和制造，當(dāng)自動線比較小時，可以省略該層次。 3、功能組層：依據(jù)工藝劃分，將實(shí)現(xiàn)某一個工藝功能的區(qū)段設(shè)備劃分為一個功能組，它隸屬于工程層，當(dāng)工程層被省略時，隸屬于自動線層。 面對對象編程并不肯定要求使用以上的結(jié)構(gòu)，但好的電氣結(jié)構(gòu)更利于面對對象編程。 2、任何掌握對象規(guī)律都在“類”中實(shí)現(xiàn)。 為了做到這點(diǎn)，必需分析與掌握對象相關(guān)的信息，譬如，對于一個電機(jī)，有以下相關(guān)的信息需要考慮： 輸入信息： 1、電路愛護(hù)信息，如電機(jī)的空氣開關(guān)，熱繼電器等。 2、功能愛護(hù)信息，如運(yùn)動電機(jī)的限位開關(guān)，風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓開關(guān)，油泵的油位開關(guān)等。 3、啟動和終止條件，以上的電路愛護(hù)和功能愛護(hù)都可能導(dǎo)

6、致電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)終止，復(fù)位也可能導(dǎo)致重啟動，但這里的條件指的是正常運(yùn)行的啟動和終止條件，譬如挨次掌握的流程步。 4、掌握模式：如手動和自動等。 5、故障復(fù)位：通過復(fù)位信息，重新啟動。 輸出信息： 1、掌握輸出，如掌握電機(jī)的主接觸器。 2、狀態(tài)信息輸出 3、故障輸出 . 狀態(tài)儲存信息： 用于代碼實(shí)現(xiàn)的中間變量以及可以被人機(jī)界面讀出的狀態(tài)變量等 把以上信息都整合到一個類中，并盡量使類的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化。不過，同高級編程語言還是曾在一些差別，針對Step7,應(yīng)當(dāng)遵循的標(biāo)準(zhǔn)是：程序結(jié)構(gòu)由FC實(shí)現(xiàn)，對象掌握由FB實(shí)現(xiàn)，如下的一種結(jié)構(gòu)體系（其電氣結(jié)構(gòu)來自上面的介紹）：這只不過是一個粗略的PLC程序架構(gòu)體系，好的架構(gòu)應(yīng)

7、當(dāng)更完善和科學(xué)。 3、規(guī)劃好數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義相當(dāng)重要，并盡量統(tǒng)一這些結(jié)構(gòu)，不要顧慮存儲空間，當(dāng)今的PLC內(nèi)存足以容納大量的數(shù)據(jù)。說明一點(diǎn)的是在Step7中盡量不要在類的外部定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(UDT),而是在類里面定義，雖然會造成不同類中同一結(jié)構(gòu)的重復(fù)性定義，但卻提高了類的獨(dú)立性。 三、優(yōu)越性 1、標(biāo)準(zhǔn)化 使用這種設(shè)計模式，可以將程序設(shè)計分為兩個階段，即標(biāo)準(zhǔn)庫、基本架構(gòu)開發(fā)，以及實(shí)際應(yīng)用層面設(shè)計。其中標(biāo)準(zhǔn)庫、基本架構(gòu)是制定程序標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)，而應(yīng)用層設(shè)計是針對詳細(xì)的掌握工程編程，這樣可以把程序設(shè)計人員分成兩類，一類是標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)，由資深程序員負(fù)責(zé)，一類是應(yīng)用設(shè)計（其中程序調(diào)試規(guī)劃到應(yīng)用設(shè)計），由經(jīng)

8、過標(biāo)準(zhǔn)化培訓(xùn)的一般程序員完成，通過這種安排就可以解決中國工業(yè)自動化中面臨的尷尬局面。傳統(tǒng)的中國掌握工業(yè)，一個程序設(shè)計由一個人完成，這樣他還必需負(fù)責(zé)現(xiàn)場調(diào)試，而擁有豐富閱歷的程序員一般是三十歲后，這時他已經(jīng)成家，而明顯長期出差對家庭不利，許多優(yōu)秀的程序員為了家庭考慮不得不改行，要么轉(zhuǎn)到管理崗位，要么去制造工廠搞設(shè)備維護(hù)，這是資源的嚴(yán)峻流失。毫無疑問，使用以上的設(shè)計流程，我么可以讓閱歷豐富的程序員搞標(biāo)準(zhǔn)庫和架構(gòu)的設(shè)計，而讓剛踏入這個行業(yè)的年輕人搞應(yīng)用設(shè)計和調(diào)試，這不僅可以讓老程序員連續(xù)他自己的工作，而不影響家庭，也可以讓年輕的程序員參入現(xiàn)場調(diào)試，培育自己的閱歷，提高自己的收入。 這可能讓某些人士擔(dān)

9、憂，認(rèn)為年輕的程序員可以參與現(xiàn)場的調(diào)試嗎？可以確定的是沒有標(biāo)準(zhǔn)化支撐的程序不僅年輕的程序員編不出來，而且現(xiàn)場調(diào)試會問題多多。但有了好的標(biāo)準(zhǔn)化后，一年半以上工作閱歷的程序員就應(yīng)當(dāng)能夠獨(dú)立面對自動線。 PLC中的面對對象編程的核心就是黑匣子編程，針對Step7,我們使用FB去實(shí)現(xiàn)每一個對象的掌握，掌握規(guī)律、報警處理、信號交換全在FB中，對于應(yīng)用設(shè)計人員，不需要明白里面的代碼實(shí)現(xiàn)，只需要了解該FB的功能以及如何使用好它就行，這樣對于應(yīng)用程序人員的編程力量要求大大降低，對于編程只不過是遵循架構(gòu)，拷貝代碼，轉(zhuǎn)變輸入輸出條件而已。 那么調(diào)試呢？許多人認(rèn)為使用FB編程的最大麻煩就是FB的多次調(diào)用后，根本無法

10、診斷這些代碼，從技術(shù)層面上講的確如此，我們除了從背景DB上查看信息外，是無法在它多次被調(diào)用后監(jiān)控代碼的，但我已說過，這是黑匣子編程，我們不需要診斷這些代碼，只需要知道什么樣的輸入、什么樣的參數(shù)設(shè)定導(dǎo)致什么樣的輸出就行，代碼的規(guī)律與功能好壞是由標(biāo)準(zhǔn)庫開發(fā)人員負(fù)責(zé)的，這就要求標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)人員需要對他設(shè)計的功能塊在不同條件下進(jìn)行不同的測試，保證無誤，還需要編寫完整、詳盡的功能說明文檔，以便于應(yīng)用設(shè)計人員了解這些塊，標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)并不是制定出來就一勞永逸的，針對千變?nèi)f化的工程，它是需要不斷完善和修訂的，這也是一個工程公司可以實(shí)實(shí)在在進(jìn)行學(xué)問積累的地方。 程序不僅需要給調(diào)試人員使用，而且用戶（設(shè)備維護(hù)人員）也需要

11、了解，假如把完整的標(biāo)準(zhǔn)庫文檔給用戶，可能曾在技術(shù)外泄的可能，若不給，對他們診斷設(shè)備可能曾在困難，這就需要標(biāo)準(zhǔn)制定人員制作另外一分文檔，即設(shè)備維護(hù)文檔，其學(xué)問的透漏以用戶能夠使用程序進(jìn)行診斷為限。 2、重用性和易管理型 計算機(jī)面對對象編程的優(yōu)點(diǎn)也有重用性和易管理型，在PLC中也曾在，以Step7為例，需要爭論FC和FB的差異。觀看數(shù)據(jù)類型，F(xiàn)B比FC只不過多一個“STAT”類型，在使用上FB需要背景DB，F(xiàn)C不需要，但就這個差別導(dǎo)致FB擁有自己獨(dú)立的數(shù)據(jù)儲存空間，而FC的數(shù)據(jù)儲存卻必需借助公有變量（如中間變量M或者共享DB），有這樣一種準(zhǔn)則，程序塊的獨(dú)立性越強(qiáng)，其重用性也越好，產(chǎn)生數(shù)據(jù)訪問沖突的

12、可能性也更少，則更易于管理。有些公司生產(chǎn)的PLC，其程序語言沒有類似FB的這種特性，這時可以采納類似“FC+共享DB”的替代方案解決，但它的獨(dú)立性已經(jīng)大大降低。 同樣的代碼的獨(dú)立性是標(biāo)準(zhǔn)制定的一個重要環(huán)節(jié)，很難想象一個與其他功能塊之間有著千絲萬縷聯(lián)系的功能塊能夠被作為標(biāo)準(zhǔn)塊在不同工程中有效的重復(fù)使用。 縱觀計算機(jī)語言的進(jìn)展，最開頭的編程都是令人恐怖的，而當(dāng)今的編程讓人們得到很大的解脫，有許多現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)類庫有用，人們可以把更多的編程精力放在實(shí)現(xiàn)功能本身上，plc編程也應(yīng)當(dāng)朝這種方向進(jìn)展，應(yīng)當(dāng)讓更多的人從事應(yīng)用層面的設(shè)計，那些標(biāo)準(zhǔn)功能塊不應(yīng)當(dāng)重復(fù)的被不同人員開發(fā)，雖然各大PLC廠開發(fā)了大量的程序庫

13、，但工業(yè)掌握對象各式各樣，不同行業(yè)都應(yīng)當(dāng)擁有自己的程序庫，而代碼的可重用性是評價這些功能塊好壞的關(guān)鍵。 3、設(shè)計思想的先進(jìn)性 在電路圖設(shè)計中我們早已經(jīng)在使用針對掌握對象的繪圖方式，即把基本的主配送電路和PLC配置完成后，我們會針對每一個現(xiàn)場掌握對象如：電機(jī)、閥、氣缸等掌握對象繪制電路圖，他們的電源來自主配送電路，掌握和反饋與PLC建立連接，硬件連鎖依據(jù)實(shí)際狀況調(diào)整，一個個掌握對象就象搭建積木一樣有組織的積累起來，同樣的，編程也是針對一個個掌握對象使用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)掌握塊實(shí)現(xiàn)就可以，把程序掌握細(xì)節(jié)實(shí)現(xiàn)了有效的封裝，使程序看起來簡潔和易于維護(hù)，而好的設(shè)計可以把原理圖和程序進(jìn)行很好的關(guān)聯(lián)，甚至于做到一對一的關(guān)系，如原理圖中的一個掌握對象可以在程序中找到相應(yīng)的FB調(diào)用與之對應(yīng)，真正做到面對掌握對象編程。 可能有人疑慮，PLC編程大部分是步進(jìn)編程，這一個個標(biāo)準(zhǔn)塊都是針對掌握對象的，那掌握挨次如何實(shí)現(xiàn)呢？這就要求編寫特地的挨次掌握FB塊，或者使用Siemens現(xiàn)成的Graph7來實(shí)現(xiàn)，這點(diǎn)與一般編程沒什么差別。 結(jié)束語：現(xiàn)在的工業(yè)