面向对象的程序设计方法在输送系统中的应用

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1、面向对象的程序设计方法在输送系统中的应用煤矿现代化2005年第6期总第69期面向对象的程序设计方法在输逸系统的应甩中国农业大学机械电子工程系郑君程小桐龙洪胜摘要本文阐述了面向对象技术的编程方法在基于PLC控制系统中的应用,并以一个输送系统为例介绍了系统中类的抽象,封装和继承之间的相互关系.面向对象的程序设计方法相比于传统的线性化编程方法具有使程序更加简练,更加模块化,易于理解并且能大大提高系统的可扩展性,是大型输送系统编程的理想设计方法.关键词面向对象输送系统PLC1问题的提出在现代的工业自动化控制领域中,已经广泛使用了PLC系统进行控制.作为一种设备,PLC具有结构

2、简单,编程方便,可靠性高,功能强大,组态灵活等优点.PLC的程序设计是实现控制功能的灵魂,一个好的PLC程序设计方法,不仅能提高程序设计的质量而且使程序易于开发.目前,多数PLC都在基本的编程语言一梯形逻辑图(LAD)之外扩充了专用于顺序控制的编程工具:顺序功能图(SFC),它是利用动作和条件之间的逻辑关系,实现顺序控制系统的快速编程,它的出现使得顺序控制得到了长足发展,但是工业控制的规模和复杂程度的正飞速发展,逻辑关系更为复杂,使得以SFC为基础的编程方法也变得更加复杂.近年来,面向对象编程方法得到广泛应用,尤其是在庞大,复杂的系统中.与以往的PLC编程方法相比.面

3、向对象的程序设计方法是把控制系统的设计与设备属性的设计分割开来,独立进行.采用面向对象分析和设计方法能够简化编程,提高系统的可维护性,加快系统的开发过程.2面向对象的PLC编程输送系统的传统线性化(常规法)的编程方法,是以设备为中心,分析设备在所有可能的流程中可能的动作顺序,将所有下游设备的运行情况和流程选择条件经过复杂的逻辑运算之后构成设备的启动条件,将所有上游设备的故障信号和流程选择条件经过运算之后构成设备的停车条件,从而得到设备的启停逻辑.由此可见,每一个设备在不同的流程中位置不同,设备与设备之间控制逻辑的相似性较少,只能采用逐一分析,逐一编程的方法,编程效率低

4、.编程的难点集中在对每一设备的启停条件的分析,由此导致程序的可读性差,系统维护工作量大,一旦系统需要增减设备或更改流程,与此相关的所有设备的启停逻辑都需要更改.而面向对象的编程方法却可以避免上述的诸多不利,它的程序设计的基本原理就是把每一个设备看成一个对象,把其属性封装一起,形成一个独立的智能化设备,在单个设备的基础上,对设备之间的逻辑关系进行描述,使其满足系统的工艺要求,以此形成系统的流程.在面向对象技术中,对象就是一个独立的实体,有相应的记忆和活动,通常具有自己的属性,可以执行动作,把具有相同属性和方法的对象称为类,它通常是从实际问题中抽象出来的虚拟对象.在面向对

5、象的设计方法中,流程被淹没在错综复杂的逻辑关系中,流程从直观上只是设备启停顺序的列表.但实际上流程才是整个控制系统的核心,在自动方式下,所有设备都被流程所操纵,设备依据流程发送的命令相应的动作,设备的启停关系和顺序都是流程动作的结果,尽管流程只是关系和顺序的集合体,不与实际的有形设备相对应,但由于流程具有一定的属性和方法.是一个相对独立的实体,所以可以被视为对象.类的抽象的逆过程就是类的派生过程,派生过程是以类的继承关系为中心进行的.父类可以通过增加属性和方法派生出子类,子类继承父类的属性和方法.类的派生过程体现了类与类之间的继承关系.虚拟的对象类必须经过实例化才能创

6、建实际的对象,实例化就是按照类所具有的属性和方法来构建实际的对象实例的过程.3面向对象的应用本文以山西某煤业集团的输送系统为例,将面向对象的设计方法引入顺序控制系统,分析了系统中类的抽象,封装,和继承之间的相互关系.并讨论了与线性逻辑编程方法相比的优势.该集团的原料控制系统包括120台不同型号的皮带输送机,40台电磁振动给料机,12台除尘器和除铁器,以及多台破碎机,电动三通,输送小车等设备,该输送系统共计80个流程.PLC系统由一个西门子PLC工程师站($7--400)和6个PLC操作员控制站(s7—300)构成.每台设备都可以独立手动操作,亦可被任一个流程选中.该系

7、统中的设备在某一时间段内只能服务于一个流程.一旦被流程选中,就按照此流程的顺序动作,因此流程中的设备是相互联系的即:从流程的末端设备开始启动,当前设备启动后才能启动上游设备,这样顺序启动直到流程的首端;停车时正好相反,从流程的首端开始,上游设备停车后,当前设备须延时后停车.当任一设备发生故障时,所有上游设备须紧急停车,而下游设备则可以顺序停车,也可以保持原来的状态.系统中的控制设备有很多种,但从实现的功能和控制逻辑上可以将其分成几个类型:皮带类,三通类,移动设备类等,属于同一类型的设备具有相同的特性和方法,这样从实际设备中抽象出了三个各代表一组对象的