西门子6ES7360-3AA01-0AA0使用手册

实践证明，PLC产品的大多数故障的原因，都是在制造过程中产生的。而在制造过程中，要保证产品的可靠性与稳定性，重要的就是产品测试，只有通过完整和全面的测试，才能发现产品中的问题，再给予解决。 从制造流程上来分，PLC的产品测试可以分为四个部分：
首先是元器件的测试，也包括外协件的测试。这时大多采用抽样的方法，其实，在采购之前，就要对供应商的资格进行认定，要避免不规范运作的元器件供应商，并与合资格的供应商建立长期的关系，这样，可以保证进来的元器件从根本上不会出大的问题。
但即便是对长期的正规的供应商，也要进行入库前的检验，通常，首先要进行目测，包括数量的清单，型号的核对，批号和生产日期等。然后，对元器件进行抽样检测；由于PLC的质量要求较高，因此，尽可能将抽样的比例加大，这样可以增加发现故障元件的概率。
元器件测试完成后，第二步就是要在生产过程中，对每个生产加工工序进行的QC测试。对PLC的生产来说，主要是线路板的测试，通常包括：丝印、贴片、回流焊、波峰焊、手工插件和焊接几个工序，这时，好对每个模块的每个工序做一个专用的测试架，才能保证能够高效而准确地测量出每个模块的质量。
在制造过程中，一旦发现质量问题，要立即找出原因，看是由于元器件本身的原因，还是加工质量的原因。如果是后者，在出现比例比较大的故障如虚焊等现象后，要及时调整生产设备的工作参数，既要保证生产速度和生产率，也要保证降低故障率。如果PLC制造商有自己的生产线，应该将每个模块的佳生产状态参数保存下来，以后每次生产同样的模块的时候，可以按照该佳的状态进行生产。而且，这个佳的生产状态参数是要不断更新的。
生产制造完成后，是模块的装配环节。装配完成后，要进行模块的性能测试。这一步的测试是十分关键的，因为重要的性能测试都是在这个环节，由于通常PLC的各种模块需要测试的参数较多，因此，一定要为每个型号的每个模块制作专门的测试架，并采用自动测试工装，这样才能保证测试参数的全面和完整，同时也保证测试的生产率。这是生产过程中测试的第三步。
模块测试完毕后，要将模块送入老化室进行高温老化。关于老化，有许多人会将之与高温测试混同起来。其实，这是完全不同的。产品的高温测试，主要是检测该产品能够在设计的高温工作区段里正常工作，比如，如果PLC的工作温度是55度，那么只要在55度的范围内开机进行工作测试，在模块里的温度达到稳定后（通常为半小时左右）就可以了。但是，老化则完全是另外一个概念。
每个产品的元器件都有一定的寿命周期，比如，电子元器件的寿命为10年，那么，在这个寿命周期了，前三个月的故障率是很高的，其后故障率会越来越低，在三个月之后，达到稳定，故障率就会降到一个比较低的水平，一直到10年左右，器件达到了寿命，故障率又开始上升。
生产制造过程中的老化，就是要通过高温运行，将产品前期的故障率较高的时间缩短，使产品在出厂前就跨越过这个阶段，进入低故障率阶段。老化的温度和时间与产品的不同种类有关，对于电子产品来说，如果设定在55~60度的温度，可以将前期的高故障率的时间从三个月缩短到三天左右。这就是为什么许多电子产品的老化时间在72小时的原因。因此，老化是PLC产品生产过程的一道重要工序，而不能仅仅被看作是一个测试的过程。
知道了上面的道理，就同样会明白产品的老化过程是十分重要的，而且，老化后的测试更加重要。因为，容易出现故障的模块，在老化过程中，绝大部分的潜在故障会在老化期间暴露出来，因此，必须对老化后的产品进行严格的测试。测试的方法和手段与老化前的模块测试手段相似，但必须全部完整地检测。有些测试人员认为产品已经测过一次了，因此，对老化后的产品测试往往放松，其实，这是大错而特错的。老化后的测试，就是PLC在制造过程中测试的第四步。
以上的四步是PLC的硬件测试的介绍。由于软件也是PLC的重要组成部分，因此，对PLC的内部的软件，同样要进行测试。通常，由于产品保密的原因，即便是外协加工的模块，公司的关键软件必须在公司内部进行安装，有关测试功能也必须在公司内部完成。
有关软件功能测试又分为底层嵌入式软件测试和编程软件的测试。
底层嵌入式软件指PLC的系统软件，即在产品的CPU模件内的嵌入式固化软件（FIRMWARE），在工业控制系统的CPU模块里，都有一个IC芯片，里面是CPU的固化系统软件。通常称之为SOC（System On Chip），这个SOC是控制器的核心。实现SOC的方式主要有ASIC和FPGA两种。目前，德维森的主要的嵌入式软件是用FPGA技术来进行固化的，因此这里只简单介绍FPGA芯片的测试流程。
在进行制造过程的芯片测试时，首先要将FPGA芯片的原料检验委托供应商进行，公司每月一次进行抽检，以保证芯片本身的质量没有问题；同时，所要嵌入的软件必须已经通过FPGA样片调试，功能已经合格。
芯片首先通过芯片写入器将软件写入，之后，由测试人员将芯片插入到测试电路上，使用逻辑分析仪对芯片的预先指定的管脚波形进行逻辑分析测试，为了保证能够对芯片进行的测试，这一步骤只对几个关键点的波形进行测试。逻辑测试完成后，对芯片进行电性能测试，这一步骤主要测试芯片的工作电压的高低限值和自动恢复性能。电气性能测试完成后，开始对芯片进行老化测试。老化后，再进行一次逻辑分析测试，并选取至少5%的芯片进行综合性能测试，主要是观察芯片的软件功能供设计修改参考。
产品的编程软件的测试通常不在制造过程测试，我将在产品应用过程的测试中叙述。
以上的制造过程的测试主要指的是性能测试。此外，对PLC产品，还要进行专门的可靠性测试。
产品的可靠性测试包括环境测试、机械性能测试和电气性能测试。机械性能测试主要是测试产品包装的机械完整性，包括焊接点的牢固性、模具的精密度、接线端子的牢固度等。环境测试主要测试产品在恶劣条件下存放及使用的耐用性（或寿命，通常以平均无故障时间计算）。电气性能测试是用来验证产品在即将使用的环境中是否经得起各种电气环境的考验。根据国家有关规定，可靠性测试（包括EMC、振动和冲击以及粉尘测试等）在每种产品首批样品生产后，到的测试机构进行试验即可，之后每年一次到政府的测试中心送检一次。公司内部对产品只进行耐压和高低温老化测试，不需要对每个产品的每个批次都进行可靠性测试。
环境测试包括高温、低温、盐雾、粉尘、易燃易爆性气体、湿度、海拔测试等；机械性能测试包括振动、冲击、加速应力等；电气性能测试包括EMC电磁兼容性试验（包括辐射特性、静电、群脉冲等）、触点试验（主要对开关量输入输出模块）和耐压试验等。送检产品为随机抽样，通常为两套。

 面向对象编程是计算机语言的一种先进的编程模式，在工业控制系统的PLC程序中也可以采用这种设计思想，虽然我们无法实现面向对象的很多特点如 “继承”，甚至于它根本就不具备面向对象编程语言的特点，但面向对象编程的基本概念就是类和类的实例（即对象），我们只需要使用这种概念就可以了。在计算 机编程中我们需要把一些事物抽象和归纳，才能编写类，而在工业控制系统中，控制对象如：电机，阀等等是很明显的控制类别，不需要抽象就可以很明显的针对它 们编写类，以下将会用到西门子的Step7编程语言和施奈德的Unity 编程语言来讲解PLC的面向对象编程。
一、 实现方式
在Step7中使用功能块（即FB）编程，一谈到此大家就会想到西门子提出的模块化编程，不错，就是这个模块化编程，但西门子提出的模块化、背景数据块、 多重背景等名词并不能让大家很明白的理解和使用这种的设计理念。如果大家从面向对象编程的角度去理解，则可以很好的理解这种设计模式。“FB块”被看 成“类”，它可以被看成是对相似的控制对象的代码归纳，如对MM440的变频器可以编写FB块:MtrMM440,这在面向对象编程中称为“类”，当需要 编程控制具体的电机时，可以给它分配一个背景DB块，在面向对象编程中称为类的实现（即创建类的实例：对象），当需要控制多个电机时，可以分配不同的背景 DB到这个FB块，即创建类的多个实例。Step7中有另外一种程序块，即FC块，以FC块为主的编程在西门子中称为结构化编程，这也可以类比于计算机编 程中的面向过程编程，即纯粹以函数为主体的编程。
施奈德的Unity软件编程可以更好的理解面向对象编程。它的DFB定义中包含输入/输出参数，私有/共有变量，以及代码实现，而这正是计算机的面向对象 编程中“类”的基本元素，而创建类的实例（对象）就像创建普通的“布尔”变量一样，只需在“Function Blocks”中定义这种“类”的变量即可。
Step7和Unity都可以采用面向过程和面向对象编程方式，这两种编程方式的区别类似于计算机语言中的C语言和C++语言编程的区别。
以下的讲解将会把Step7中的FB和Unity中的DFB称为“类”，Step7中的FB+背景DB以及Unity中DFB的实例称为“对象”。
二、 面向对象编程架构
以上讲解的是实现细节，而编程思想是建立在程序架构上的，不是某个局部使用了面向对象方式，则可以称之为这种编程就是面向对象编程。这种编程需要从以下方面着手：
1、 电路设计的结构化。
这里主要以自动线为主介绍，对于单机机床可以是它的简化结构，
<1>、自动线层：这是高层次，它拥有一个主PLC，对属于它下面的各区域控制
<2>、工程层：拥有独立的配送电系统，但没有PLC，只有分布式模块，由自动线控制。顾名思义，它有着较大的独立性，可以作为一个单独的工程项目设计和制造，当自动线比较小时，可以省略该层次。
<3>、功能组层：根据工艺划分，将实现某一个工艺功能的区段设备划分为一个功能组，它隶属于工程层，当工程层被省略时，隶属于自动线层。
面向对象编程并不一定要求使用以上的结构，但好的电气结构更利于面向对象编程。
2、 任何控制对象逻辑都在“类”中实现。
为了做到这点，必须分析与控制对象相关的信息，譬如，对于一个电机，有以下相关的信息需要考虑：
输入信息：
<1>、电路保护信息，如电机的空气开关，热继电器等。
<2>、功能保护信息，如运动电机的限位开关，风机的风压开关，油泵的油位开关等。
<3>、启动和终止条件，以上的电路保护和功能保护都可能导致电机运转终止，复位也可能导致重启动，但这里的条件指的是正常运行的启动和终止条件，譬如顺序控制的流程步。
<4>、控制模式：如手动和自动等。
<5>、故障复位：通过复位信息，重新启动。
输出信息：
<1>、控制输出，如控制电机的主接触器。
<2>、状态信息输出
<3>、故障输出
。。。
状态储存信息：
用于代码实现的中间变量以及可以被人机界面读出的状态变量等
把以上信息都整合到一个类中，并尽量使类的参数标准化。不过，同编程语言还是曾在一些差别，针对Step7,应该遵循的标准是：程序结构由FC实现，对象控制由FB实现，如下的一种结构体系（其电气结构来自上面的介绍）：
这只不过是一个粗略的PLC程序架构体系，好的架构应该更完善和科学。
3、 规划好数据结构
数据结构的定义相当重要，并尽量统一这些结构，不要顾虑存储空间，当今的PLC内存足以容纳大量的数据。说明一点的是在Step7中尽量不要在类的外部定义数据结构(UDT),而是在类里面定义，虽然会造成不同类中同一结构的重复性定义，但却提高了类的独立性。
三、 优越性
1、 标准化
使用这种设计模式，可以将程序设计分为两个阶段，即标准库、基本架构开发，以及实际应用层面设计。其中标准库、基本架构是制定程序标准化的基础，而应用层 设计是针对具体的控制工程编程，这样可以把程序设计人员分成两类，一类是标准开发，由程序员负责，一类是应用设计（其中程序调试规划到应用设计），由 经过标准化培训的一般程序员完成，通过这种分配就可以解决中国工业自动化中面临的尴尬局面。传统的中国控制工业，一个程序设计由一个人完成，这样他还必须 负责现场调试，而拥有丰富经验的程序员一般是三十岁后，这时他已经成家，而显然长期出差对家庭不利，很多的程序员为了家庭考虑不得不改行，要么转到管 理岗位，要么去制造工厂搞设备维护，这是资源的严重流失。毫无疑问，使用以上的设计流程，我么可以让经验丰富的程序员搞标准库和架构的设计，而让刚踏入这 个行业的年轻人搞应用设计和调试，这不仅可以让老程序员继续他自己的工作，而不影响家庭，也可以让年轻的程序员参入现场调试，培养自己的经验，提高自己的 收入。
这可能让某些人士担心，认为年轻的程序员可以参加现场的调试吗？可以肯定的是没有标准化支撑的程序不仅年轻的程序员编不出来，而且现场调试会问题多多。但有了好的标准化后，一年半以上工作经验的程序员就应该能够独立面对自动线。
PLC中的面向对象编程的核心就是黑匣子编程，针对Step7,我们使用FB去实现每一个对象的控制，控制逻辑、报警处理、信号交换全在FB中，对于应用 设计人员，不需要明白里面的代码实现，只需要了解该FB的功能以及如何使用好它就行，这样对于应用程序人员的编程能力要求大大降低，对于编程只不过是遵循 架构，拷贝代码，改变输入输出条件而已。
那么调试呢？很多人认为使用FB编程的烦就是FB的多次调用后，根本无法诊断这些代码，从技术层面上讲确实如此，我们除了从背景DB上查看信息外， 是无法在它多次被调用后监控代码的，但我已说过，这是黑匣子编程，我们不需要诊断这些代码，只需要知道什么样的输入、什么样的参数设定导致什么样的输出就 行，代码的逻辑与功能好坏是由标准库开发人员负责的，这就要求标准开发人员需要对他设计的功能块在不同条件下进行不同的测试，保证无误，还需要编写完整、 详尽的功能说明文档，以便于应用设计人员了解这些块，标准架构并不是制定出来就一劳永逸的，针对千变万化的工程，它是需要不断完善和修订的，这也是一个工 程公司可以实实在在进行知识积累的地方。
程序不仅需要给调试人员使用，而且用户（设备维护人员）也需要了解，如果把完整的标准库文档给用户，可能曾在技术外泄的可能，若不给，对他们诊断设备可能 曾在困难，这就需要标准制定人员制作另外一分文档，即设备维护文档，其知识的透漏以用户能够使用程序进行诊断为限。