每周一个编程小例子：探秘 PLC 数据记录功能块
引言
在工业自动化领域，可编程逻辑控制器（PLC）是核心控制设备之一，它能够对各种工业过程进行精确控制和监测。其中，数据记录功能对于分析工业过程的运行状况、故障诊断以及性能优化至关重要。本文将编写一个功能块，用于数据记录，命名为 “PM_Data_Recording”。
1 程序详细介绍
1.1 功能块概述
“PM_Data_Recording” 是一个功能块（FUNCTION_BLOCK），在 PLC 编程中，功能块是一种可复用的程序单元，类似于面向对象编程中的类。此功能块的主要目的是记录一系列的浮动数据值，并将其存储在一个数组中。
1.2 变量定义
输入变量（VAR_INPUT）
request：这是一个布尔型变量，作为请求标志。当该变量的值从 FALSE 变为 TRUE 时，即检测到上升沿，功能块会触发数据记录操作。
value：这是一个实型变量，代表需要存储的浮动数据值。每次触发数据记录时，该变量的值会被存储到数组中。
输出变量（VAR_OUTPUT）
store：这是一个长度为 11 的实型数组，用于存储最多 10 个数据值。数组的索引范围是从 0 到 10。
内部变量（VAR）
index：这是一个整型变量，作为当前存储数据的位置索引。它指示了下一个数据应该存储在数组中的哪个位置。
rise：这是一个布尔型变量，用于检测 request 变量的上升沿。当检测到上升沿时，该变量的值为 TRUE。
riseHF：这是一个布尔型变量，用于存储上一个请求状态。通过比较当前请求状态和上一个请求状态，可以判断是否发生了上升沿。
2 程序逻辑
上升沿检测
#rise := #request AND NOT #riseHF; #riseHF := #request;
这两行代码实现了上升沿检测的功能。#rise 的值取决于当前 request 的值和上一个 request 的值。只有当当前 request 为 TRUE 且上一个 request 为 FALSE 时，#rise 才会被置为 TRUE，表示检测到了上升沿。同时，#riseHF 会更新为当前 request 的值，以便下一次检测。
数据存储
IF #rise THEN
#store[#index] := #value;
IF #index < 10 THEN
#index += 1;
ELSE
#index := 0;
END_IF;
END_IF;当检测到上升沿时，会执行数据存储操作。当前输入的 value 会被存储到 store 数组中，存储位置由 index 变量指定。如果 index 小于 10，说明存储空间未满，index 会加 1，准备存储下一个值；如果 index 达到了 10，说明存储空间已满，index 会被重置为 0，实现循环使用存储空间。
3 应用场景
3.1 工业生产过程监测
在工业生产线上，许多参数需要实时监测，如温度、压力、流量等。通过使用 “PM_Data_Recording” 功能块，可以定期记录这些参数的值。例如，在一个化工生产过程中，每隔一段时间发送一个 request 信号，将当前的温度值作为 value 输入到功能块中。这样，就可以将一段时间内的温度数据存储在数组中，方便后续分析生产过程的稳定性和安全性。
3.2 设备故障诊断
对于一些关键设备，如电机、泵等，其运行状态的监测至关重要。通过记录设备的运行参数，如电流、电压、转速等，可以在设备出现故障时，分析历史数据，找出故障发生的原因。例如，当电机出现异常时，可以查看之前记录的电流值，判断是否是由于电流过大导致的故障。
3.3 质量控制
在产品生产过程中，质量控制是关键环节。通过记录产品的关键质量参数，如尺寸、重量、硬度等，可以对产品质量进行实时监控。如果发现某个产品的质量参数超出了正常范围，可以查看之前记录的数据，分析是否是生产过程中的某个环节出现了问题。
4 拓展思考
4.1 增加存储容量
当前的功能块只能存储 10 个数据值，在某些应用场景下可能不够。可以通过修改数组的长度来增加存储容量。例如，将 store 数组的长度改为 100，这样就可以存储更多的数据。同时，需要相应地修改 index 的判断条件，确保索引不会超出数组的范围。
4.2 增加数据处理功能
除了简单的数据存储，还可以在功能块中增加数据处理功能。例如，计算存储数据的最大值、最小值等统计信息。可以在功能块中添加新的变量来存储这些统计信息，并在每次存储数据时进行更新。以下是一个简单的示例代码：
FUNCTION_BLOCK "PM_Data_Recording_Extended"
{ S7_Optimized_Access := 'TRUE' }
VERSION : 0.1
VAR_INPUT
request : Bool;
value : Real;
END_VAR
VAR_OUTPUT
store : Array[0..99] of Real;
maxValue : Real; // 最大值
minValue : Real; // 最小值
END_VAR
VAR
index : Int;
rise : Bool;
riseHF : Bool;
END_VAR
BEGIN
#rise := #request AND NOT #riseHF;
#riseHF := #request;
IF #rise THEN
#store[#index] := #value;
IF #index = 0 THEN
#maxValue := #value;
#minValue := #value;
ELSE
IF #value > #maxValue THEN
#maxValue := #value;
END_IF;
IF #value < #minValue THEN
#minValue := #value;
END_IF;
END_IF;
IF #index < 99 THEN
#index += 1;
ELSE
#index := 0;
END_IF;
END_IF;
END_FUNCTION_BLOCK4.3 储存更多的信息
在实际应用中，可能需要一次储存更多的数据信息，可以利用 PLC 编程软件中的自建数据类型或结构体来实现。
首先新建数据类型
TYPE "CubeData"
VERSION : 0.1
STRUCT
length : Real;
width : Real;
height : Real;
END_STRUCT;
END_TYPE将 store ： Array[0..10] of Real；
改为store ： Array[0..10] of CubeData；
这样在一次触发后就可以同时记录立方体的长宽高信息。
结论
我们编写的“PM_Data_Recording” 功能块是一个简单而实用的 PLC 程序，它可以帮助我们记录和存储工业过程中的数据。通过深入理解其原理和应用场景，我们可以根据实际需求对其进行改进和优化，使其更好地满足工业自动化的需求。在未来的工业发展中，数据记录和分析将变得越来越重要，PLC 工程师需要不断学习和创新，开发出更加高效、智能的程序。
往期回顾
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2025年04月
