鄭州繼飛機電設備有限公司

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PLC編程是一個容易讓工程師們頭tong的問題。本文將從梯形圖邏輯和PLC掃描、BCD碼以及可復用代碼3個方面詳述PLC編程的小技巧。

梯形圖邏輯和可編程邏輯控制器(PLC)的掃描、二進制編碼的十進制數(shù)（BCD碼）、以及代碼復用，是CONTROL ENGINEERING編輯咨詢委yuan會成員Frank Lamb建議在PLC編程時需要多加留心的地方。作為一家自動化咨詢服務公司的創(chuàng)始人，他認為控制工程師們可以從這3個角度來學習PLC的編程要領。

BCD碼是一種十進制數(shù)的二進制編碼，其中每個數(shù)都用特定的位來表示，通常是4位或8位，這與人類計算的方式大不相同。這種割裂會給可編程邏輯控制器(PLC)的用戶帶來困擾。

梯形圖邏輯與PLC掃描

幾乎所有的PLC都以同樣的方式來處理掃描。首先，CPU將物理輸入讀入內(nèi)存表，通常稱為“輸入表”。該表經(jīng)評估后在程序中使用。不同平臺，使用不同類型的寄存器；在每個掃描周期，按照從左向右，從上到下的順序處理邏輯，同時更新寄存器。包括更新輸出表，新鄭變頻柜，稍后用其驅(qū)動連接到PLC的物理設備。

為實現(xiàn)各種功能，程序可能會調(diào)用不同的子程序，需要注意的是調(diào)用順序很重要。根據(jù)內(nèi)存寄存器和輸出表的位置，物理輸出duo可能會延遲兩個周期。在任何情況下，從程序調(diào)用處開始執(zhí)行所調(diào)用的子程序，子程序執(zhí)行完畢，回到chu調(diào)用該子程序的主程序，繼續(xù)完成chu的掃描周期。大多數(shù)程序，使用一個初始循環(huán)例程，用于調(diào)用所有其它例程。

然而，也有一些程序是固定周期運行，并不是連續(xù)運行的。不過，這種情況并不常見。大多數(shù)程序的配置，都是以快速度連續(xù)運行。執(zhí)行完所有代碼，評估邏輯，并更新所有表（掃描開始時寫入的輸入表除外），將生成的輸出表或寄存器內(nèi)容寫入物理輸出。

需要花費多長時間？這取決于平臺（處理器速度）、程序代碼量、以及所使用的指令類型。在程序中，程序員有時會使用循環(huán)處理，或者重復調(diào)用同一個子程序。所有這些都會影響PLC總掃描時間。通常，在幫助文檔中都會說明不同指令的執(zhí)行時間，但是并沒有涉及到如何估計執(zhí)行所有代碼所需要的時間?；旧线@些說明都太簡單，只能作為參考。

有時，掃描時間可能長達80毫秒。如果掃描時間超過50毫秒（對機器控制項目而言），用戶就應尋求更強大的處理器或使用更高效的代碼。在機器控制項目中，如果掃描時間超過50毫秒，綜合的變頻柜，對輸出響應的影響非常明顯；對于過程控制項目而言，這可能不是特別重要。

二進制編碼的十進制數(shù)

二進制編碼的十進制數(shù)(BCD碼)，是一種二進制編碼(通常用4或8位來表示)。對我們?nèi)祟悂碇v，需要在我們的“寄存器”中累加每位，將它們轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)，這是上帝賦予人類的編程思考方式。

早在使用觸摸屏之前，7段顯示器和指輪開關就被用作人和PLC之間的數(shù)字接口。甚至更早，在使用PLC之前，這些設備也是與電路之間實現(xiàn)數(shù)字接口的唯yi圖形化設備。用戶可以像在ENIAC（第yi電子通用計算機）一樣，移動短接片，但利用這些設備，更容易查看和調(diào)整十進制數(shù)。問題是，它們是輸入/輸出(I/O)密集型的。每個指輪段需要4個輸入(+電源)，而每個7段顯示器則需要4個輸出(+2個電源連接）。然而，與使用按鈕和指示燈相比，它更容易與十進制數(shù)中帶符號或無符號整數(shù)連接。

常見的抱怨來自于數(shù)學方面；每個數(shù)據(jù)類型都必須顯式聲明，如果數(shù)據(jù)類型不匹配，則必須對其進行轉(zhuǎn)換。不僅如此，標準計時器和計數(shù)器類型還需將BCD納入到它們的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這是因為這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以追溯到人們需要處理諸如指輪和7段顯示器的時代。事實上，自動變頻柜，計時器設定值，仍然需要輸入“S5T # 3S”來完成3秒鐘的設定。定時器使用3位BCD來表征數(shù)字（12位），還需要2位BCD來表征時基。對計數(shù)器也是如此，全自動變頻柜，這意味著它們的計數(shù)范圍只能從-999到+999。

每一個4位區(qū)段可以代表0000到1001的數(shù)值；下一個值，不是從1010(有符號或無符號十進制的“10”或十六進制中的“A”)開始，而是直接跳到下一區(qū)段的位。這意味著后6個位組合(A-F)實際上被浪費了——這在BCD結(jié)構(gòu)中是不可能的。

在許多較新的觸摸屏中，仍然使用BCD結(jié)構(gòu)或基礎，但大多數(shù)程序員更傾向于選擇整數(shù)基來表示十進制數(shù)。BCD有點像DOS；工程學校仍然在利用它，但是人們真的不知道它是從哪里來的。參考舊指輪和7段顯示，可能有助于澄清某些神秘事項和選擇BCD的原因。

PLC的可復用代碼，為用戶提供了靈活性，并允許構(gòu)建可從一個應用程序?qū)С龅搅硪粋€應用程序的結(jié)構(gòu)。

PLC可復用代碼的優(yōu)勢

國際電工委yuan會（IEC）在1993年時就頒布了可編程控制器的國際標準IEC 61131，其中的第三部分關于編程語言的標準，規(guī)范了可編程控制器的編程語言及其基本元素。舊的基于寄存器的系統(tǒng)和xinPLC系統(tǒng)之間的一個重要區(qū)別，就是能夠構(gòu)建可復用的代碼塊。支持平臺必須具備3個基本特征：

1.局部變量與全局變量?？蓮陀么a必須具有可適用于每個代碼實例的變量；在理想情況下，只需在原始代碼中定義一次數(shù)據(jù)格式。這意味著，不需要為每個實例或調(diào)用重新定義標簽或符號。多次調(diào)用子例程，并更新程序中的地址，雖然這樣可以節(jié)省時間，但這實際上并不是真正的可復用代碼。

2.用戶自定義的數(shù)據(jù)類型（UDT）。創(chuàng)建UDT允許構(gòu)建結(jié)構(gòu)。從一個應用程序?qū)С龅慕Y(jié)構(gòu)可以應用到另一個程序中。它們允許使用通用術語來描述組件，如“速度”、“開始”和“拒絕”。UDT不需要使用基于標簽的系統(tǒng)，但是它們確實需要更有效的利用符號。

3.受保護的自保持程序塊。非常重要的是：代碼必須包含在允許變量輸入和輸出的程序塊中，并受到保護，這樣用戶就不能修改實例中的程序。如果修改，需要密碼或軟件密鑰。

利用滿足IEC標準要求的其它PLC語言來編寫程序，也有助于使平臺功能更強大，代碼開發(fā)速度更快。不管平臺是否使用具有局部變量或用戶定制指令的子例程，可復用代碼是快速創(chuàng)建功能強大程序的關鍵部分。許多平臺都允許使用復用代碼，并且每個平臺都有自己的方法。

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PLC與單片機的差別是：

1、PLC是應用單片機構(gòu)成的比較成熟的控制系統(tǒng)，是已經(jīng)調(diào)試成熟穩(wěn)定的單片機應用系統(tǒng)的產(chǎn)品。有較強的通用性。

2、而單片機可以構(gòu)成各種各樣的應用系統(tǒng)，使用范圍更廣。單就“單片機”而言，它只是一種集成電路，還必須與其它元器件及軟件構(gòu)成系統(tǒng)才能應用。

3、從工程的使用來看，對單項工程或重復數(shù)的項目，采用PLC快捷方便，成功率高，可靠性好，但成本較高。

4、對于量大的配套項目，采用單片機系統(tǒng)具有成本低、效益高的優(yōu)點，但這要有相當?shù)难邪l(fā)力量和行業(yè)經(jīng)驗才能使系統(tǒng)穩(wěn)定。

從本質(zhì)上說，PLC其實就是一套已經(jīng)做好的單片機(單片機范圍很廣的)系統(tǒng)。

但PLC也有其特點：PLC廣泛使用梯形圖代替計算機語言，對編程有一定的優(yōu)勢。你可以把梯形圖理解成是與匯編等計算器語言一樣，是一種編程語言，只是使用范圍不同!而且通常做法是由PLC軟件把你的梯形圖轉(zhuǎn)換成C或匯編語言(由PLC所使用的CPU決定)，然后利用匯編或C編譯系統(tǒng)編譯成機器碼!PLC運行的只是機器碼而已。梯形圖只是讓使用者更加容易使用而已。

如所說，那么MCS-51單片機當然也可以用于PLC制作，只是8位CPU在一些高記應用如： 大量運算(包括浮點運算)，嵌入式系統(tǒng)(現(xiàn)在UCOS也能移植到MCS-51)等，有些力不從心而已，不過加上DSP就已經(jīng)能滿足一般要求了，而且同樣使用梯形圖編程，我們可把梯形圖轉(zhuǎn)化為C51再利用KEIL的C51進行編譯。我們也能發(fā)現(xiàn)不用型號的PLC會選用不同的CPU，其實也說明PLC就是一套已經(jīng)做好的單片機系統(tǒng)。

既然如此，當然也可以用單片機直接開發(fā)控制系統(tǒng)，但是對開發(fā)者要求相當高(不是一般水平可以勝任的)，開發(fā)周期長，成本高(對于一些大型一點的體統(tǒng)你需要做實驗，印刷電路板就需要一筆相當?shù)馁M用，你可以說你用仿針器，用實驗板來開發(fā)，但是我要告訴你，那樣做你只是驗證了硬件與軟件的可行性，并不代表可以用在工業(yè)控制系統(tǒng)，因為工業(yè)控制系對抗干擾的要求非常高，穩(wěn)定第1，而不是性能第1，所以你的電路板設計必須不斷實驗，改進)。當你解決了上述問題，你就發(fā)現(xiàn)你已經(jīng)做了一臺PLC了，當然如果需要別人能容易使用你還需要一套使用軟件，這樣你可以不需要把你的電路告訴別人。你也不可能告訴別人。

這樣一看PLC其實并不神秘，不少PLC是很簡單的，其內(nèi)部的CPU除了速度快之外，其他功能還不如普通的單片機。通常PLC采用16位或32位的CPU，帶1或2個的串行通道與外界通訊，內(nèi)部有一個定時器即可，若要提高可靠性再加一個看家狗定時器問題就解決了。

另外，PLC的關鍵技術在于其內(nèi)部固化了一個能解釋梯形圖語言的程序及輔助通訊程序，梯形圖語言的解釋程序的效率決定了PLC的性能，通訊程序決定了PLC與外界交換信息的難易。對于簡單的應用，通常以獨力控制器的方式運作，不需與外界交換信息，只需內(nèi)部固化有能解釋梯形圖語言的程序即可。實際上，設計PLC的主要工作就是開發(fā)解釋梯形圖語言的程序?，F(xiàn)在的單片機完全可以取代PLC。以前的單片機由于穩(wěn)定性和抗電磁干擾能力比較的弱和PLC是沒有辦法相比的，現(xiàn)在的單片機可能已經(jīng)做到了高穩(wěn)定性和很強的抗干擾能力在某些領域已經(jīng)實現(xiàn)了替換。

單片機和plc我都做過。

兩個方向都別選，研究生做這兩個方向浪費。

PLC門檻低，大專就夠了，出差出成狗，工資還不上去。 稍微了解一下還行，以后做工控這行工作可能會接觸到。

單片機好一點，一般是做研發(fā)，前景也一般，小本就夠了。

嵌入式或者純軟件前景好。

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我在蘇州，制造業(yè)很發(fā)達，非標設備公司也很多。

工控做了四年，認識的人里面，自動化公司搞PLC的電qi工程師大部分是大專畢業(yè)，小本的居多。研究生，真的沒見過。

電qi工程師普遍薪資不高。大公司的靠加班費和差補還有自己想辦法開法票。小公司基本就是靠出差的差補，沒有加班費一說?？傊?，想多拿錢，就拼命出差，去環(huán)境惡劣的工廠里蹲著調(diào)試。另外，就算算上差補這些雜七雜八的收入，一個月能拿到一萬的都不多。除非自己出去做私活接項目做。

同一年畢業(yè)的本科同學，搞嵌入式的已經(jīng)年薪十八萬了。純軟開發(fā)或者前端開發(fā)的，基本都在十五萬到二十五萬。還不用頻繁出差。

學plc和單片機都沒毛病，方向是plc你就完犢子了，單片機也是。多學點機器學習什么的，方向得穩(wěn)，

你研一了，還只是51水平，是不是拖得太后面啦，至少要上操作系統(tǒng)或者燒dsp吧?，F(xiàn)在很多小學生都開始玩arduino啦。

不過呢，這其實都不重要。。。

工作行業(yè)、方向才是。

學什么也不要學PLC。

理由如下：

1、正如你所說，技術含量不高，換句話講就是門檻低，門檻低則導致有大量的從業(yè)人員，而工作崗位有限，意味的就是供大于求，競爭激烈，于是乎，收入水平就低。以上不討論大牛，討論的是平均水平。

2、工作條件差，常年與機器設備為伍，項目還經(jīng)常要跟土建工作同時進行，場景不做描述自由想象。

3、出差頻率大，時間長。年輕單身的時候出差還不是問題。等到年紀見長，要談戀愛結(jié)婚生娃的年紀，出差就是情侶矛盾乃至家庭矛盾的一大根源。也許是想多了，做工控的收入低，工作差，總出差，應該找不到女（男）朋友，不用擔心產(chǎn)生矛盾。

總而言之，言而總之，別學。

后再給個不成熟的建議吧。

畢業(yè)以后找工作的時候要注意選擇具備“行業(yè)大發(fā)展”、“從業(yè)難度高”、“不出差即可完成”等特征的行業(yè)，盡可能的避免機械、電控等等，尤其不要去施工企業(yè)。出差真能把整個人生廢掉的。

那么，在畢業(yè)之前，就往這個方向努力吧。

說點我的見解吧。

很多人說PLC的門檻低，這話本身沒問題，但問題是很多人看不到PLC的門檻高。就像單片機，51的門檻低吧，但很多人知道51之后有STM32，有更廣的空間供你發(fā)展。其實PLC也一樣，你能力出眾，會西門子的400級別的，會模塊化編程，會wincc，會組態(tài)各種畫面，你有能力你可以做一個污水廠或者火電廠的中控，你甚至可以去國外做項目，肯吃苦去發(fā)展中國家做一個火電廠的輸煤中控，難度和報酬完全不比你在公司埋頭寫代碼低。

每個行業(yè)只有能力出眾的人賺的才多。

不請自來地為樓上的大神們補充幾句。

選擇單片機和PLC倒不是很重要，認同樓上說的“方向更重要”。

單片機也好，PLC也罷，DSP也罷，F(xiàn)PGA也罷，只是個控制器而已。你要實現(xiàn)的是從控制器到執(zhí)行器、被控對象、傳感器在內(nèi)的一整套控制系統(tǒng)，這還只是一個小系統(tǒng)，比如溫度控制。再往大的做就是好多個小系統(tǒng)組成的大系統(tǒng)，比如控制這個系統(tǒng)的溫度、濕度、位置等等。你要做到這種大系統(tǒng)才算是研究生期間的科研成果功德圓滿吧。

至于那些高大上的算法，絕大部分華而不實，也用不到實際當中，PID真的能勝任絕大多數(shù)情況。

既然上了研究生，就跟著你的導師好好做項目吧。你也說了，硬件都很貴，你自己買要花很多銀子，而且學的也慢。跟著導師做項目，硬件他出錢，不會還能請教師兄和導師，學的也快，而且導師也會督促你趕項目，給你壓力，學的更快。

別想些亂七八糟的東東了，導師有項目，踏踏實實跟著做，研究生期間真正地搞他四五個項目，找工作的時候一點不怵。我舍友就是跟著導師做了四五個項目，現(xiàn)在好多大企業(yè)搶著要他（我就不多說了，自己跟他一比就是反面教材）。但是，如果你的導師沒有項目的話，您就自謀出路吧。