基于codesys软件，国产PLC编程开发研究

基于codesys软件，国产PLC编程开发研究

李成洁

上海发那科机器人有限公司

摘要：在当前的工业自动化领域，可编程逻辑控制器（PLC）扮演着核心的角色。随着制造业向智能化、网络化、和数字化转型，对PLC的需求也日益增加。Codesys作为一款广泛应用于工业自动化领域的开放式PLC编程工具，以其高度的兼容性和灵活性，为国产PLC的开发与应用提供了强有力的支撑。本文旨在探讨基于Codesys软件，如何有效地进行国产PLC的编程与开发，并提出了具体的实施策略，以期提高国内自动化装备的自主可控能力。

关键词：codesys软件；国产PLC；编程开发

引言：随着全球化竞争的加剧，制造业的高效、智能化生产已成为提升国家竞争力的关键。国产PLC的发展，不仅可以减少对外依赖，增强技术自主权，还能通过定制化开发满足国内外不同行业的特殊需求。因此，基于Codesys软件的国产PLC编程开发研究，不仅对于促进国内自动化技术水平的提升具有重要意义，同时对于推动制造业升级和增强国际竞争力也有着不可估量的价值。

一、基于codesys软件的国产PLC编程开发流程

（一）Codesys软件环境搭建

在进行基于CODESYS软件的国产PLC编程开发之前，首先需要搭建CODESYS软件环境。首先，确保已经下载安装了CODESYS软件，打开软件后，选择新建项目并指定项目名称和存储路径。接着，在“设备”选项中选择相应的PLC设备型号，如国产PLC的型号，然后点击“确定”进行确认。

在新建的项目中，右键点击“设备”文件夹，选择“添加设备”，然后在设备列表中找到相应的国产PLC设备型号并添加。接着，在“程序”文件夹下右键点击“添加” -> “POU（程序组织单元）”来创建一个新的程序。在程序中可以开始编写逻辑控制程序，可以通过拖拽功能块、输入输出变量等来完成程序的设计和编写。

在编写程序时，可以使用CODESYS提供的功能块库来实现各种功能，比如定时器、计数器、逻辑运算等。在编写完程序后，可以通过“编译”功能来检查程序是否有语法错误，并进行编译生成可执行文件。

接着，在“目标”选项中选择下载方式，可以选择在线下载或者离线下载，根据实际情况选择相应的下载方式。连接PLC设备后，点击“下载”按钮将程序下载到PLC设备中进行运行。在下载完成后，可以通过“在线”功能进行程序的在线监控和调试，实时查看PLC设备的运行状态和程序执行情况。

最后，在调试阶段，可以通过监视变量、强制变量、修改程序等功能来对程序进行调试和优化，确保程序能够正常运行并达到预期的控制效果。整个搭建CODESYS软件环境的过程需要严格按照步骤进行，确保每个环节都正确无误，以确保最终的PLC编程开发工作顺利进行。详见图1，Codesys开发平台。

图1，Codesys开发平台

（二）PLC程序设计与调试

在基于CODESYS软件的国产PLC编程开发过程中，PLC程序设计与调试是至关重要的环节。首先，需要明确项目需求和功能设计，确定各个I/O信号的映射关系和逻辑控制流程。在CODESYS软件中，可以新建一个项目并选择合适的PLC型号，然后创建程序组织结构，包括程序、函数块、变量表等。接着，可以开始编写PLC程序，根据逻辑需求逐步实现各个功能模块。在编写过程中，要注意命名规范、注释说明，并且合理划分模块，方便后续的调试和维护。使用CODESYS提供的图形化编程工具，可以方便地进行逻辑的梳理和编辑，提高编程效率。

完成程序编写后，就是调试阶段。在CODESYS中，可以通过仿真功能对程序进行初步的逻辑验证，检查是否符合设计要求。接着，可以将程序下载到实际的PLC硬件中，进行现场调试。在调试过程中，需要注意观察各个信号的变化、程序执行的逻辑是否正确，并及时调整程序中的参数和逻辑，确保系统运行稳定。

此外，还需要注意编写相应的报警处理程序、异常情况下的应对策略，以及数据记录与追溯功能的设计。在调试完成后，还需要进行整体的功能测试和性能优化，确保PLC程序在实际运行中能够稳定可靠地工作。详见图2，PLC功能模块图。

图2，PLC功能模块图

（三）实时监控与数据采集

在基于CODESYS软件的国产PLC编程开发流程中，实时监控与数据采集是一项重要工作。

在进行实时监控时，需要定义监控的变量和设备，确保这些变量能够准确反映系统状态。通过CODESYS软件提供的监控功能模块，可以轻松地创建监控界面，显示各个变量的实时数值、状态和趋势图。这样，操作人员可以清晰地了解系统运行情况。

对于数据采集，需要在PLC程序中设置相应的数据采集任务。通过CODESYS的数据采集功能块，可以定义采集的频率、采集的变量范围以及采集的目的地。在实际操作中，可以将采集到的数据发送到数据库、存储卡或者远程服务器，以便后续分析和处理[1]。

在实时监控和数据采集过程中，还需要考虑到通信协议的选择和配置。CODESYS软件支持多种通信协议，如Modbus、OPC UA等，可以根据实际情况选择合适的通信方式，并进行相应的参数设置。通过良好的通信配置，可以确保监控和数据采集的稳定性和可靠性。

此外，为了提高系统的实时性和响应速度，还可以在PLC程序中添加相应的优化措施，如减少循环时间、优化数据采集频率等。通过不断优化程序，可以使系统更加高效地进行实时监控和数据采集。

二、基于codesys软件的国产PLC编程开发技术

（一）常用的PLC编程指令

在基于CODESYS软件的国产PLC编程开发中，常用的PLC编程指令包括了逻辑指令、定时器指令、计数器指令、数据处理指令等。

逻辑指令是PLC编程中最基本且常用的指令之一，包括与、或、非、异或等逻辑运算指令，用于实现各种逻辑条件的判断和控制。通过逻辑指令的组合，可以实现复杂的逻辑运算，满足不同控制需求。

定时器指令在PLC编程中也扮演着重要的角色。通过定时器指令，可以实现对某些操作或事件的时间控制，包括延时触发、定时循环等功能。在实际应用中，定时器指令常用于控制设备的启动、停止、延时等操作，确保系统按照预定的时间序列运行。

计数器指令也是常见的PLC编程指令之一。计数器指令主要用于对输入脉冲或事件进行计数，实现对某些事件的计数和监控。通过计数器指令，可以实现对生产数量、运行时间等进行准确的计数和监控，帮助提高生产效率和质量。

数据处理指令在PLC编程中同样不可或缺。数据处理指令用于对各种数据进行处理和转换，包括数据类型转换、数据比较、数据移位等操作。通过数据处理指令，可以实现对不同数据类型的转换和处理，确保数据在不同控制环节中的正确传递和处理。

在实际编程过程中，熟练掌握这些常用指令，并灵活运用于实际控制逻辑的设计和实现中，将有助于提高PLC编程的效率和准确性，推动工业自动化技术的发展。详见图3，PLC编程指令表。

图3，PLC编程指令表

（二）联锁逻辑设计

联锁系统能够确保在工业控制过程中各个部件之间的安全性和协同性。要设计一个有效的联锁逻辑，首先需要明确系统中各个设备之间的关系和作用。

为了实现联锁功能，需要定义各个输入和输出信号的作用，这一步是设计的基础。通过CODESYS软件的编程界面，可以清晰地设置各个信号的逻辑关系，确保在系统运行时能够准确地进行信号交互。

针对不同设备之间的关联，需要建立正确的逻辑判断。这包括设定各个设备的优先级和触发条件，以确保系统能够按照预期进行操作。在设计联锁逻辑时，需要考虑设备之间的互斥关系，避免出现冲突和意外情况[2]。

在编程过程中，合理利用PLC的定时器和计数器功能也是至关重要的。通过设定定时器和计数器的参数，可以实现对系统运行时间和次数的监控，保证系统在设定的时间内完成任务，并且避免因连锁逻辑错误导致的故障。

在联锁逻辑设计中，还需要考虑到异常情况的处理。通过设置适当的报警机制和紧急停止功能，可以在系统出现问题时及时采取措施，确保设备和人员的安全。

（三）故障诊断与排除

当PLC系统出现故障时，需要通过检查硬件连接是否正常来确定问题的可能性。确保所有传感器、执行器和通信模块的连接正确无误，避免因接线问题导致的故障。之后，利用软件工具如在线监视功能，观察PLC程序在运行时的实时状态。通过监视变量值、程序执行顺序等信息，可以帮助确定故障出现的位置，快速锁定问题所在。在此过程中，利用断点调试功能，可以逐步执行程序并观察每一步的执行情况，有助于找出具体的故障点。

在排除故障时，可以采取逐步排查法。首先检查输入输出模块是否正常，然后逐步检查程序逻辑、定时器、计数器等部分，逐步缩小故障范围。同时，注意排除可能的软件bug，及时更新软件版本或修复程序错误。在排除故障后，及时进行系统测试，验证修复效果。通过模拟实际工作场景或输入特定信号，确认PLC系统已经正常运行，避免出现漏检问题。同时，记录故障排除的过程和方法，以便今后类似问题的处理参考。

总的来说，故障诊断与排除是PLC编程开发中不可或缺的技术，需要结合硬件检查、软件工具利用和逐步排查法等多种手段，确保系统稳定运行。通过不断实践和总结经验，提升自身的故障处理能力，提高工作效率和系统可靠性。

三、国产PLC未来发展趋势

国产PLC作为自动化控制领域的核心设备，未来的发展趋势将主要集中在技术创新和应用拓展两个方面。

在技术创新方向上，国产PLC将持续注重智能化和高性能化发展。随着人工智能、大数据和云计算等技术的迅猛发展，国产PLC有望在智能化方面实现更深层次的融合，提升设备的自主学习和适应能力，进一步提高生产效率和质量。在应用拓展方面，国产PLC还将致力于提升其在工业互联网和物联网中的应用能力，加强与其他智能设备的联动性，实现生产过程的高效协同。

随着工业生产向智能化、数字化转型，国产PLC将发挥更加重要的作用。在工业4.0时代，国产PLC将不仅仅是生产线上的控制核心，更将成为连接生产系统和信息系统的桥梁，实现生产数据的实时采集、分析和优化。同时，国产PLC还将在工业物联网、远程监控、故障诊断等方面发挥更加关键的作用，为企业提供智能化的生产解决方案，助力企业提升生产效率、降低成本，实现智能制造的目标

[3]。

结语：综上所述，通过对基于Codesys软件的国产PLC编程开发进行深入研究，本文展示了国产PLC在编程效率、功能实现、以及应对复杂工业控制需求方面的潜力和优势。总的来说，基于Codesys软件的国产PLC编程开发不仅为国内制造业的转型升级提供了有力的技术支持，也为国产自动化技术的自主创新和国际化发展奠定了坚实的基础。

参考文献：

[1]张政军.PLC编程控制电动机解题重点[J].教育视界,2023,(45):21-25.

[2]张新杰.指针和数组在PLC数据传送逻辑中的应用[J].科技创新与应用,2023,13(27):181-184.

[3]赵健.PLC编程虚拟调试技术研究[J].中国设备工程,2023,(14):269-271.