【正文】 generating PLC is far behind pared to other domains, for instance, VLSI design, where efficient puter aided design tools are in practice. Existent software engineering methodologies are not necessarily applicable to the PLC based software design because PLCprogramming requires a simultaneous consideration of hardware and software. The software design bees, thereby, more and more the major cost driver. In many industrial design projects, more than of the manpower allocated for the control system design and installation is scheduled for testing and debugging PLC programs. In addition, current PLC based control systems are not properly designed to support the growing demand for flexibility and reconfigurability of manufacturing systems. A further problem, impelling the need for a systematic design methodology, is the increasing software plexity in largescale projects. The objective of this thesis is to develop a systematic software design methodology for PLC operated automation systems. The design methodology involves highlevel description based on state transition models that treat automation control systems as discrete event systems, a stepwise design process, and set of design rules providing guidance and measurements to achieve a successful design. The tangible oute of this research is to find a way to reduce the uncertainty in managing the control software development process, that is, reducing programming and debugging time and their variation, increasing flexibility of the automation systems, and enabling software reusability through modularity. The goal is to overe shortings of current programming strategies that are based on the experience of the individual software developer. Three、 now of PLC From the structure is divided into fixed PLC and Module PLC, the two kinds of PLC including CPU board, I/O board, display panel, memory block, power, these elements into a do not remove overall. Module type PLC including CPU module, I/O modules, memory, the power modules, bottom or a frame, these modules can be according to certain rules bination configuration. In the user view, a detailed analysis of the CPU39。 Second， programming visual, simple。 0操作系統(tǒng)下，在 PC機上運行的面向?qū)ο蟮囊涣?32位應(yīng)用軟件，通過 OLE和 ODBC視窗標(biāo)準(zhǔn)機制，作為理想的通訊伙伴進入 WINDOWS世界，因此 WINCC可容易地結(jié)合到全公司的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中。軟件輔助操作策略保證過程不被非法訪問，并提供用于工業(yè)環(huán)境 中的無錯操作。它支持用在線幫助和操作指南來消除故障。可將過程控制中發(fā)生的事件清楚地顯示出來，可顯示當(dāng)前狀態(tài)并按順序記錄，所記錄的數(shù)據(jù)可以全部顯示或選擇簡要形式顯示，可連續(xù)或按要求編輯，并可輸出打印報表和趨勢圖。管理人員和操作者，可以通過觀察 PC機所顯示的各種信息來了解當(dāng)前和以往整個冰蓄冷自控系統(tǒng)的運行情況和所有參數(shù)，并且通過鼠標(biāo)進行設(shè)備管理和執(zhí)行 打印任務(wù)。 當(dāng)上位機脫機時，在下位機控制下，整個系統(tǒng)能正常運行。任何具有串行接口的外設(shè)，例如：打印機或條形碼閱讀器、變頻器、調(diào) 制解調(diào)器（ Modem）、上位 PC機等都可連接使用。 5Mbit/s（可調(diào)整）。 該產(chǎn)品具有 光電隔離，高電磁兼容；具有很高的工業(yè)適用性，允許的環(huán)境溫度達60℃ ；具有很強的抗干擾、抗振動與抗沖擊性能，因此在嚴(yán)酷的工作環(huán)境中得到了廣泛的應(yīng)用。 CP2020/CPC25 特征與功能 系統(tǒng)功能： ? 核心元件，協(xié)調(diào)所有系統(tǒng)功能 連接所有基本功能原件的中心站點 ? 時間管理 自動控制單元的中控時鐘 設(shè)定并保持自身時鐘的時間，分辨率為 10ms 通過互聯(lián)網(wǎng)或當(dāng)?shù)氐姆?wù)通信進行同步 ? 冗余 在處理與通信中為自動控制單元選擇并轉(zhuǎn)變?nèi)哂鄦卧? 通過 SCARS外部冗余開關(guān)支持選擇與轉(zhuǎn)變功能 通過外接系統(tǒng)實現(xiàn)選擇與支持 ,例如控制系統(tǒng) ? 與 SAT TOLLBOX||連接 在閃存卡里存儲固件和參數(shù) 通信： ? 通過相應(yīng)的協(xié)議原件與高級 或附屬自動控制單元進行通信 ? 為數(shù)據(jù)流自動選擇路徑 ? 優(yōu)先基本數(shù)據(jù)的傳輸 (優(yōu)先級控制 ) ? 為每個聯(lián)檢站設(shè)立自己的循環(huán)緩沖器和處理信息 (數(shù)據(jù)保持 ) ? 為冗余通信提供路徑 與對方站的冗余進行通信 ? 通過撥號上網(wǎng)方式對特殊應(yīng)用實施特殊功能 為可進行冗余的站點進行測試 具有處理功能的外圍設(shè)備： ? 通過 Ax 1703外圍設(shè)備串口總線自發(fā)地將信息傳輸?shù)酵鈬O(shè)備單元 自動控制功能： ? 通過 CAEX+按照 IEC 611313協(xié)議創(chuàng)建的可自由定義的擁有開閉環(huán)控制功能的用戶程序 512KB的用戶程序空間 大約 50000個可變信號源 ,2020個常用信號源 10ms的循環(huán)時間 網(wǎng)上測試 可隨時下載 ? 冗余的開閉環(huán)功能控制 通過冗余線路進行同步 通過 Ax 1703外圍設(shè)備串口總線在開閉環(huán)控制功能與外圍接口單元之間不斷傳輸處理信息 ?？缮壍男阅芘c多種冗余結(jié)構(gòu)，使得 AK1703 ACP可以完美處理各種功能要求。 ACP（自動化，控制和保護）系統(tǒng)概念保證了 AK 1703 ACP功能的實現(xiàn)。因此，統(tǒng)計學(xué)可以作為可編程邏輯控制器（ PLC）設(shè)計的一個例子，并有可能影響邏輯硬件設(shè)計。在系統(tǒng)設(shè)計階段，所有功能塊都將被整合起來，整個系統(tǒng)行為特性和功能將會通過仿真形式加以測試。設(shè)計過程一般都分成局部功能塊設(shè)計和系統(tǒng)設(shè)計兩個階段。 從邏輯學(xué)的角度來看，可編程邏輯控制器（ PLC）的軟件設(shè)計類似與集成電路的硬件設(shè)計。尤其是，對如何簡化一個繁冗而復(fù)雜的設(shè)計任務(wù)這一問題，仍然沒有被科學(xué)的處理。這種有目的性的研究產(chǎn)生了一個副產(chǎn)品，就是通過推廣這中研究到系統(tǒng)工程設(shè)計領(lǐng)域，從而加固了我們對設(shè)計理論和技巧的基本理解。百分之八十到九十的花費用于軟件維護、調(diào)試、優(yōu)化（改進）、和擴展以滿足不斷變換的需求?，F(xiàn)在安全性增加了，例如，關(guān)于防火的新措施，以及現(xiàn)代自動化系統(tǒng)的柔韌性增加了程序設(shè)計過程的復(fù)雜性。其次，軟件變得難以掌握其程度的復(fù)雜；在現(xiàn)代自動化系統(tǒng)中，軟件設(shè)計和保持系統(tǒng)本質(zhì)幾乎變得不可能。逐漸下降的硬件價格，破壞了對通過優(yōu)化程序獲得的軟件性能的需要。同樣的，它也將改善軟件的質(zhì)量的可靠性，以及關(guān)系到系統(tǒng)的較高安全標(biāo)準(zhǔn)，尤其是這些對環(huán)境有危害影響的，比如：機場 控制、公共鐵路運輸。 ISO 157451, 1999]，但是，基本上這些標(biāo)準(zhǔn)都不能參與有效的程序和系統(tǒng)設(shè)計方面知識的革新。 IEC611313, 1993。在可編程邏輯控制器程序設(shè)計過程中，測試和調(diào)試可能會占用 超過百分之五十的人力。例如，可編程邏輯控制器（ＰＬＣ）程序仍然依靠一種方便的有邏輯梯形圖的程序?qū)崿F(xiàn)模式。因此，一個大的挑戰(zhàn)是提供技術(shù)以限制自動控制系統(tǒng)對變化需要和新機會的反應(yīng)，所以，設(shè)計和操作知識可以實時的被再次利用，在工業(yè)實踐中提供了一個重要的競爭面。特別的，這個主題與隨后的部分的是有關(guān)的。第二，為狀態(tài)模型的描述提供結(jié)構(gòu)描述，這個結(jié)構(gòu)描述可以說明邏輯要求和如細節(jié)安全規(guī)則的限制。公式描述對被控制的系統(tǒng)的行為提供一個精確的描述。 四、 PLC的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 一個系統(tǒng) 化的設(shè)計 PLC程序的方法可以克服傳統(tǒng)程序生產(chǎn)控制系統(tǒng)的缺點，并且在一些工業(yè)應(yīng)用總有很大的不同。使用純電源意味著工業(yè)環(huán)境中的電源不會嚴(yán)重影響它。 該電源一般不用于啟動外部輸入或輸出。用戶必須確定從 I/O模塊取出多大電流來保證電源提供適當(dāng)?shù)碾娏?。大部?PLC控制器的工作電壓為 24VDC或者220VAC。正確的、備有證明文件的梯形圖使任何技術(shù)人員都能徹底理解系統(tǒng)的功能。這將加快由于損壞零件而引起的任何問題的修理速度。添加注釋和標(biāo)記可以使技術(shù)人員（不僅僅是開發(fā)人員）很快理解梯形圖。圖表驗證對于理解、定義失敗和故障非常必要。這有助于避免車間發(fā)生危險情況（一些汽車制造商已經(jīng)建立了通信網(wǎng)絡(luò)，可以定期檢查 PLC中的程序，以保證運行的程序都是正確的）。一旦系統(tǒng)修改結(jié)束，將正確的程序重新讀入 PLC控制器也是非常重要的。今天的傳輸計算機是工廠自己對 PLC控制器進行重新編程的理想設(shè)備。 PLC控制器可以通過計算機（通常方式）重新編程，但是也可以通過人工編程器 9控制臺 ）編程。另外一部分存儲器用來存儲用戶程序中的變量的內(nèi)容。一個輸入的實際狀態(tài)存儲狀態(tài)存儲在專用存儲器位上，為 “1” 或者 “0” 。 用戶存儲器被分成具有特殊功能的塊。由于快擦型存儲器技術(shù)的應(yīng)用，使得這個過程大大縮短了。快擦型存儲器（ FLASH memory）的內(nèi)容只有在改變用戶程序的時候可以被改變。 PLC使用系統(tǒng)存儲器（現(xiàn)在大部分采用閃存技術(shù)了）用于過程控制系統(tǒng)。你會發(fā)現(xiàn)大部分由日本制造商制造的 PLC中是日立和 Fujicu的微控制器 ,西門子的微控制器多應(yīng) 用在歐洲的 PLC中 ,摩托羅拉生產(chǎn)的微控制器則獨占美國市場。通常 CPU本身就是一個微控制器。 CPU速度和內(nèi)存容量是 PLC的重要參數(shù)，它們決定著 PLC的工作速度， IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。 運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。 CPU的控制器控制 CPU工作，由它讀取指 令、解釋指令及執(zhí)行指令。模塊式 PLC包括 CPU模塊、 I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。 三、現(xiàn)今的 PLC 從結(jié)構(gòu)上分， PLC分為固定式和模塊式兩種。這項研究的真正目的是找到一個減少控制軟件發(fā)展過程的不穩(wěn)定性的方法，也就是說，減少程序和調(diào)試時間以及他們的變化，以增強自動控制系統(tǒng)的適應(yīng)性，并且通過 調(diào)整軟件使得軟件可以再度使用。這個設(shè)計方法論包括以狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型為基礎(chǔ)的精確的描述，這個轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)換模型是自動控制系統(tǒng)的抽象系統(tǒng)。一個更深入的問題是在大規(guī)模的工程中軟件越來越復(fù)雜，促使要有一個系統(tǒng)化的設(shè)計方法論。在許多的工業(yè)設(shè)計工程中，多數(shù)人力分配給了控制系統(tǒng)設(shè)計和安裝，并且他們被要求對 PLC進行程序測試和錯誤排除。 PLC不需要使用目前的以軟件設(shè)計為基礎(chǔ)軟件工程方法論，因為 PLC程序要求對軟件和硬件搜都要考慮到。 一般來說，和其他領(lǐng)域相比生產(chǎn) PLC的周期要短很多。特別的，PLC程序要解決的實際問題是消除軟件錯誤和減少老式梯形邏輯語言的花 費。 Morley在演講中著重強調(diào)了這個方面。 PLC的創(chuàng)造者 Richard E. Morley十分肯定的認為目前 PLC市場是一個價值五十億的工業(yè) 雖然 PLC廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制中， PLC控制系統(tǒng)的程序依然和語法有關(guān)。 雖然計算機控制技術(shù)已經(jīng)產(chǎn)生，但是 PLC控制因為它的高性能、成本低、并且對