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一组PLC程序的逻辑错误分析

      5 第二个十字路口交通灯控制程序

　　本节讨论另一本书上的交通灯控制程序中的错误。这一程序没有处理强通控制这样的复杂问题，但是人行道控制同主干道控制分开处理，结果在人行道控制上出现了错误。

　　题目：交通灯控制程序

　　来源：plc应用开发实用子程序

　　编程平台：西门子s7-200

　　时序控制：（90秒周期）

　　南北主干道 左转绿10秒，绿30秒，绿闪3秒，黄2秒，红45秒；

　　东西人行道：红13秒，绿27秒，绿闪3秒，红47秒；

　　东西主干道： 红45秒，左转绿10秒，绿30秒，绿闪3秒，黄2秒；

　　南北人行道：红58秒，绿27秒，绿闪3秒，红2秒。

　　注：

　　（1）绿闪包括转向绿灯和转向绿灯；

　　（2）东西人行道指东西两端的人行道。

　　测试显示该程序时序上运行正确，但是在关机时出了问题。

　　程序错误：按下系统停止开关，大部分灯都熄灭，但两个方向的人行道上亮起红灯。

　　程序分析：

　　我们以控制东西方向人行道红灯的变量q1.3的计算为例进行分析。下面把相关程序段专门抽出来进行分析（见图10）。

　　图10 相关程序段分析图

　　图中可见，当m0.4为0时q1.3将输出1。当t7，t8为0时m0.4必定为0。系统停止开关是i0.2，它按下之后会使m0.1变为0，该变量是控制系统活动的主要变量，它变为0将使一系列变量变为0，也包括t7和t8。然而这样做却没有关掉东西两端人行道的红灯。南北两端人行道红灯采用的是类似程序，因此也没有关掉。

　　程序修正：

　　只需把m0.1直接加入到人行道红灯的控制中即可。

6 结束语

　　本文分析了来自两本plc教材的4个程序例子，从中找出大大小小8个错误，并对这些错误的原因进行了分析。我们希望这个分析能够帮助程序员减少编程错误。

　　本文目的是为了揭示plc程序错误的普遍性。这些错误不能简单归咎于作者的失误，主要原因是编程模式的复杂性以及测试手段的缺乏。

　　失误是人类的普遍行为。对于计算机程序这样复杂的对象，出错经常出现。程序编制过程本身就是一个不断尝试不断纠正错误的过程。然而，在plc领域，离线的调试工具比较薄弱，迄今为止的调试方式依然是现场调试，但是这一方式过于耗费时间，而且一般教师和学生都没有这样的条件。这是程序错误率高的根本原因。

同前一程序相比，这一程序中增加了t0，t1等定时器。定时器用t标识，它的上方是定时器变量名，下方是预定的定时延迟。本例使用的是ton类型定时器，这种定时器只要输入端由0转1计时就开始，在计时过程中，输入端必须始终保持为1，一旦定时器到时，它所对应的变量就立即由0转1。在计时过程中，如果输入端转0，则计时停止，定时器到时之后，只要输入端继续为1，那么计时器变量也继续保持为1，一旦输入变0，计时变量也转为0。本例中的定时器按十分之一秒为单位计时。

　　这个程序含有三个错误，它的某些喷头在预定停止的时刻没有停止，在预定开始的时刻没有开始。

　　程序错误（1）：按照要求程序开始后20秒，c组喷发应该停止，但该程序却没有停止c的喷发。

　　原因分析

　　c的喷发受到m1，m2和m3的控制，它们分别控制c组的第一，第二和第三次喷发。在第二次喷发结束之后，m2为0，喷发本应停止，但调试中发现c的输出（y0002）继续为1，单步调试发现，此时m1为1，由此造成c组输出继续。分析发现，产生m1的梯形图有错。应该使用m1来产生反馈，但程序中用了b组的输出变量y0001。该变量恰好在c组第二次喷发之后重新置1，因此造成了c组继续喷发。将此处改成m1之后这一错误即可消除。

　　程序错误（2）：程序开始后50秒，a组喷发应该重新开始，但实际运行中并未开始。

　　原因分析：

　　这是一个定时时间写错的简单错误。定时器t4设定的时间应为5秒（50），但梯形图中错写成100（该书指令表程序中也是写50，梯形图中是一个失误）。

　　程序错误（3）：在纠正了上面两个错误之后，程序依然无法通过测试。50秒之后，c组不应该开始喷发，但实际运行中喷发。

　　原因分析：

　　50秒之后，程序进入下一周期。此时程序该如何运行在原书中没有清楚描述，这属于描述不全。根据程序的具体实现，可以看出作者的意图是在50秒之后把整个喷发过程重演一遍。基于这样的理解，程序应该在50秒之后开始a组喷发，但程序运行结果是，不但a组喷发，而且c组也喷发，后一行为不符合规定。

　　出现这一现象的原因在于，m0的梯形图中使用了y000来实现反馈。这一错误同第一个错误类似，只是这一方式在一个周期的运行中没有问题，在第二周期中就会出现问题。在该图中用m0取代y000就能消除这一错误。

　　在消除了以上问题之后得到梯形图如图6所示。

　　图5 定时器分配程序图

　　图6 梯形图