一组PLC程序的逻辑错误分析

图8 程序修正图

这里用了两个定时器，当第一个定时器tim050到时之后，它的输出信号1送到第二个定时器tim051启动后者计时。但tim051需要5个单位之后才能到时，在这段时间内，tim050依然的输入依然是1，因此它能够把1继续保持0.5秒，由此产生一个均匀的每隔0.5秒变化的脉冲。

程序错误（2）：在系统初始启动阶段，南北方向绿灯亮，但东西方向的左转红灯和直行红灯没有同时点亮

原因分析：由于相关程序比较长，不便在这里展示，这里我们仅分析一下出错的原因及解决的办法。原程序中采用顺序启动各个颜色灯的方法。即左转绿灯10秒后启动直行绿灯，30秒后绿闪，2秒后黄灯，然后55秒红灯。然而，按这一顺序运行时，一开始南北直行红灯的10秒缺掉了，东西左转红灯45秒漏了，最后东西直行红灯55秒也漏了。要改变这一情况，需要改变后一程序，同时再引入两个定时器，把红灯控制切分成两段完成。

可能人们认为上一个问题不算严重，因为原来程序在启动一分钟之后就能达到正常。但下面的强通控制的错误确是比较严重的。所谓强通是指紧急车辆到达路口时，人工控制按下相应方向的强通开关，使得这一方向的绿灯亮，另一方向亮红灯。紧急车辆过去之后，强通开关方块，强通方向绿灯闪动三下之后，恢复原来的系统运行。

程序错误（3）：强通按钮放开之后，按规定强通方向绿灯应该闪烁三下，然后熄灭，但实际情况是绿灯没有按照规定闪烁和停止，而是持续发亮。

原因分析：

我们以东西向直行绿灯控制程序段为例分析这一问题。

该程序中100.12为控制东西向绿灯的输出变量。该方向的强通通过hr0.00控制，强通按钮按下之后，该变量为1，从而引起100.12输出为1，绿灯亮。强通按钮放开之后，这条通路切断，hr0.01变为0之后，hr0.03会变为1，过程在这里略去。hr0.03所在的通路将产生一个3秒钟的闪烁脉冲。编程者的意图是通过它在结束强通之后制造一个绿灯闪烁过程。然而，由于变量100.12的反馈存在，一旦该变量为1，它将自动地继续保持为1。只有两种方式可以使它恢复为0，一种是30秒定时器到时（tim010），另一个是另一方向的强通信号hr0.01。在同方向强通信号结束之后，一般情况下，上述两个信号均不会转为1，因此绿灯无法马上停止。系统并不产生规定的效果。

这是一个比较严重的错误，因为此处本应经过绿灯闪烁转为红灯，但系统却始终保持绿灯。这样的系统是无法接受的。

这一问题的解决比较复杂一点。由于我们的主要任务是发现错误，此地我们不再讨论如何修正这一错误的问题。

图9 东西向直行绿灯控制程序分析图

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，迄今为止最好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。