PLC程序架构设计模块化与高内聚低耦合原则

PLC程序架构设计：模块化与高内聚低耦合原则
编写出能动的PLC程序并不难，但设计出结构清晰、易于维护、稳定可靠的程序则需要良好的架构设计。
模块化设计中的“高内聚、低耦合”原则，是指导我们达到这1目标的黄金法则。


高内聚指的是1个程序模块如1个功能块或1个程序文件内部各个元素彼此关联的紧密程度。
1个高内聚的模块只负责1个明确的任务。
例如，1个“自动模式”程序文件应只包含与自动运行相关的逻辑，而不应混入手动操作或报警处理。


低耦合指的是模块之间的相互依赖程度要尽可能低。
1个模块应无需了解其他模块的内部实现细节，仅通过定义清晰的接口进行交互。


如何实践？1个经典的架构是将程序分为若干层次：

设备层： 位于最底层。
为每个物理设备如电机、气缸、阀门等创建1个专用的功能块。
这个功能块封装了该设备的所有操作，如手动点动、自动启动/停止、互锁保护、故障复位等。
主程序不直接控制设备的输出点，而是调用这些设备功能块。


控制层： 位于中间。
根据工艺单元如输送线、升降台、装配站来划分程序模块。
这些模块协调其下属多个设备层功能块的行动，实现1个复杂的子功能。
例如，“输送线前进”命令会依次调用电机启动、检测到位传感器、最终停止电机等1系列动作。


管理层： 位于最高层。
负责处理全局性的逻辑，如整机运行模式的选择手动、自动、调试、启动/停止总命令、批次计数、以及与上位系统的通信交互。


带来的好处：

易于调试： 当气缸不动作时，你只需检查对应的气缸功能块，问题被隔离在极小范围内。


易于维护： 更换1个阀门类型，你通常只需修改对应的设备层功能块，而无需触动控制层和管理层。


易于复用： 为1个项目开发好的气缸功能块、电机功能块，可以轻松地复制到下1个项目中，极大减少重复开发工作量。