PLC标准化编程原理与方法

本书针对PLC编程工程师设计工作量大、现场调试时间长、售后服务工作量大、工作效率低的现状，提出了全新的、以面向对象为基础原理、模块化、高内聚低耦合的设计和编程框架，*终形成以提高效率为目的的标准化编程方法。其标准化编程原理和方法是一种普遍性的设计思想架构，适用于所有PLC品牌和绝大部分型号。书中以西门子S7-1500 PLC和WinCC为例做了比较深入的讲解，同时也对其他各品牌软件平台做了可行性分析，对实现标准化架构所需要的其他技能也做了详尽的分析。
无论是工程行业还是非标设备行业，预期应用标准化设计方法后，效率均可以提高3～5倍以上，由于实现了模块化，使团队协作分工成为可能，大量简单重复的工作可以由技术工人协助工程师完成，减轻了工程师的工作负担。
本书适用于工业自动化行业对PLC产品软件、硬件和编程语言有基本了解和应用经验的编程工程师。

前言
随着技术的飞速发展，各种品牌的PLC产品也纷纷升级，性能越来越强大，与IT系统越来越接近。传统的PLC编程模式已经不能满足时代的需求。
工程师除了掌握基本的PLC编程技能外，越来越迫切地需要用标准化、模块化的编程方法使项目系统的设计、调试、服务等更高效，更节省人工，本书为解决这些需求给出了方法。
PLC标准化编程方法是设计方法和设计流程的标准化。越是复杂的工艺，不能重复地复制系统，越是需要标准化的设计方法。作者在不依赖于PLC品牌的基础上提出了全新的PLC编程方法的标准架构，在业界首次提出了面向对象的四层工艺设备库的概念，并在西门子、罗克韦尔、三菱等品牌中应用实现，同时也验证了其他品牌的可行性，对其他品牌标准化的开发也正在进行中。
从2018年起，作者在实际工程项目中成功地运行了工程项目整理打包成分项项目，并分享给参加学习的同行，由此组织了标准化学习营，将标准化成果推广到整个行业。几年间，通过与学员的交流，针对更多的应用需求，使标准化的设计理念更加丰富、成熟。为了帮助更多的自动化工程师掌握这种设计方法，快速提升工作效率，故编写了本书。读者可以通过阅读本书获得灵感，尽自己所能应用到自己的设计工作中。
本书对于标准化学习营的学员，则可作为学习提纲，结合已有的项目资料，可以更清晰地理解作者所主张的理念和思想。通过与项目资料的对照印证，可以更好地吸收并更快地应用到项目中。
在本书的章节设计中，除了对已有的传统设计方法做了回顾之外，其核心内容是以理论与实践相结合的方式，即先介绍一部分理论，然后对这部分理论进行实践应用，之后继续更深入地讲解理论，再进行对应的实践应用。其中还介绍了作者20余年工作经验的精华。
作者在西门子论坛开设有《万泉河讲故事》专栏，并且开通了微信公众号“PLC标准化编程”“SCADA在线助手”等，在编写本书之前，累计发表了自动化技术等文章和故事200多篇。其中大部分文章是与标准化编程相关的，还包括很多理论观点。为了方便读者，可用手机扫描本书封底二维码，按步骤下载本书提到的相关文章。
另外，为方便读者交流，在现有的自动化同行AD自动化俱乐部系列微信群之外，还开设了专门的读者交流微信群，敬请读者关注微信公众号或加作者本人微信zho6371995等方式，获取加入微信群的邀请。
本书中论述的标准化设计方法是在行业内前所未有的，包括国外进口的设备项目中也未见到。这一点可以从标准化学习营的学员处得到印证。所有学员无一例外地表示，在此之前，从未见过与此类似的PLC程序的实现方式，并表示大开眼界，对PLC行业是全新的设计方法。
作者希望通过本书，可以引领国内自动化同行，实现与IT行业编程方法接近的标准化、模块化的设计方法。PLC系统的设计编程工程师可以自豪地称自己为程序员，而不再是使用一种小众产品和设计语言的另类工程师。
作者预计，未来10～20年PLC产品还将继续存在，然而整个PLC行业的编程设计方法必定是标准化和模块化的。在所有的自动化工程公司以及非标设备制造厂中，工程师将承担系统开发和公司流程标准的制定，而具体的项目设计、程序设计、设备调试等工作则由生产部门负责执行。
希望未来从事工业PLC系统设计的同行和后辈在应用标准化设计方法时，还能记得曾有过一位网名为万泉河的人所做出的开创性的贡献。那么作者本人也会为曾经从事过这个行业，并为这个行业做出过微薄的贡献而感到欣慰。
感谢所有标准化学习营的学员，你们的信任和支持是我不断研究和提高的动力。也特别感谢那些优秀学员参与了本书的审稿工作，为本书提出了很多有益的建议。
作者
2021年12月

目录
前言
第1章综述
第2章传统PLC编程方法的总结与回顾
2.1所有物理信号都是I/O信号
2.2通信数据都是I/O数据
2.3上位机通信数据也是I/O数据
2.4面向I/O的逻辑编程
2.5传统编程标准规范
2.6结论
第3章标准化编程原理
3.1标准化方法的目的是提高效率
3.2标准化不代表完美和正确无错误
3.3PLC编程中的高内聚与低耦合
3.4标准化思想与PLC品牌无关
3.5对象和实例的概念
3.6PLC控制系统中的设备类型
3.7设备分层级
3.8HMI/上位机在标准化架构中的位置
3.9PLC、HMI产品的选型原则
3.10标准化编程对程序员技能的要求
3.11工艺设备的规划定义
3.12标准化编程的规则
第4章标准化系统设计流程
4.1设备类型的子类定义
4.2PLC标准化设计从位号表开始
4.3生成符号表
4.4自动生成符号表
4.5自动生成位号
第5章西门子S7-1500 PLC+WinCC标准化编程
5.1库函数和模板在标准化编程架构中的地位
5.2BST例程学习
5.2.1VALVE FB630阀门
5.2.2DIGITAL(FB650)数字量信号
5.2.3ANALOGUE(FB640)模拟量信号
5.2.4MOTOR FB620电机
5.3深入理解BST例程
5.3.1图标的动态实现
5.3.2设备设定窗口的弹出显示
5.3.3设备窗口的报警视图
5.3.4画面窗口的趋势图
5.4BST例程的缺陷与改进
5.4.1符号寻址
5.4.2WinCC变量的建立
5.4.3库函数的引脚太多
5.4.4设备的时间参数
5.4.5设备参数的掉电保持
5.4.6WinCC报警信息生成（S7-1200 PLC）
5.4.7WinCC报警信息生成（S7-1500 PLC）
5.4.8补足不完整的设备类型DO
5.4.9补足不完整的设备类型AO
5.4.10行业特殊设备类型PSV
5.5L2设备库函数实现
5.5.1L1库函数封装升级为L2库函数
5.5.2L2示例：双驱动的电机（S7-1200 PLC和S7-1500 PLC）
5.5.3L2库函数：PID控制
5.5.4L2库函数：PROFINET通信的PID仪表
5.5.5L2库函数：MODBUS通信的PID仪表
5.5.6L2库函数：MODBUS通信的变频器电机
5.6L3工艺库函数实现
5.6.1公用设备：电机
5.6.2公用设备：急停按钮
5.6.3公用设备：中央声光报警系统
5.6.4设备的联锁功能
5.6.5设备的连起功能
5.6.6多路可操作员控制的可视化联锁功能
5.6.7设备的自动功能实现1
5.6.8设备的自动功能实现2
5.7标准化工程实践
5.7.1PLC硬件组态和变量表生成
5.7.2设备的手动程序生成
5.7.3设备的自动程序生成
5.7.4WinCC库面板个性化处理
5.7.5WinCC变量和画面图标
5.7.6WinCC趋势图和报警
5.7.7关于程序注释
5.7.8关于编程语言的选择
第6章其他PLC品牌型号标准化探索
6.1RS Logix（罗克韦尔，Rockwell AB,1756/1769系列）
6.2GX Works（三菱，MitSubishi,Q系列）
6.3SYSMAC（欧姆龙，OMRON,NJ系列）
6.4CODESYS阵营
6.5S7-200 Smart
第7章结束语：标准化设计工作的未来