PLC的编程语言

    1．PLC编程语言的国际标准

   IEC（国际电工委员会）是为电子技术的所有领域制定全球标准的国际性组织。IEC公布的PLC标准(IEC1131-3)鼓励不同的PLC制造商提供在外观和操作上相似的指标。它由以下几部分组成：通用信息、设备与测试要求、编程用户指南和通信。其中的第三部分(IEC1131-3)是PLC的编程语言标准。IE C1131-3标准使用户在使用新的PLC时，可以减少重新培训的时间；对于厂家，使用此标准将减少产品开发的时间，可以投入更多的精力去满足用户的特殊要求。

   IE C1131-3标准详细地说明了语句、语义和5种编程语言的表达方式：

   (1)顺序功能图( Sequential Function Chart，SFC)

   (2)梯形图(Ladder Diagram，LD)

   (3)功能块图(Function Block Diagram，FBD)

   (4)指令表(Instruction List，IL)

   (5)结构文本(Structured Text，ST)

    标准中有两种图形语言——梯形图(LD)和功能块图(FBD)，还有两种文字语言——指令表(IL)和结构文本(ST)，可以认为顺序功能图(SFC)是一种结构块控制程序流程

图，见图5-5。

    2．顺序功能图(SFC)

    顺序功能图又称为功能表图或状态转移图，这是一种位于其他编程语言之上的图形语言，用来编制顺序控制程序。顺序功能图提供了一种组织程序的图形方法，在顺序功能图中可以用别的语言嵌套编程。步、转换和动作是顺序功能图中的三种主要元素，见图5-6。它将一个完整的控制过程分为若干步，各步具有不同动作，每步间都有一定的转换条件，满足条件就实现转换，即上一步动作完成，下一步动作开始。用顺序功能图来描述一个系统的功能也是很直观的。由于顺序功能图与梯形图之间也有一定的对应关系，根据它可以很容易地画出梯形图。

 

图5-5 PLC的编程语言

 

图5-6顺序功能图

    3．梯形图(LD)

    梯形图是目前应用最多的一种PLC图形编程语言。梯形图的图形符号与继电器一接触器控制系统的电路图符号很相似，具有直观易懂的优点，很容易由电气控制线路转化而来，且易被工厂熟悉继电器一接触器控制系统的电气人员掌握。有时把梯形图也称为电路或程序；把梯形图设计又称为PLC程序设计或编程，见图5-7。注意：各个厂家生产的PLC的图形符号画法基本相同，但文字符号的写法有很大区别。

    梯形图由触点、线圈和用方框表示的功能块组成。触点代表逻辑输入条件，如外部的开关、按钮和内部条件等；线圈通常代表逻辑输出结果，用来控制外部的指示灯、交流接触器和内部的输出条件等；功能块用来表示定时器、计数器或者数学运算等附加指令。

  4．功能块图(FBD)

  这是一种类似于数字逻辑门电路的编程语言，有数字电路基础的人很容易掌握。该编程语言用类似与门、或门的方框来表示逻辑运算关系，方框的左侧为逻辑运算的输入变量，右侧为输出变量，输入、输出端的小圆圈表示“非”运算，方框被“导线”连接在一起，信号从左向右流动，见图5-8。其控制逻辑与图5-7中的相同。

    该语言一般很少使用。

 

图5-7梯形图

 

图5-8功能块图与语句表

    5．语句表(SL)

    语句表又称为语句表程序或指令表程序，其采用助记符指令（又称语句）并以程序执行顺序逐句编写成指令表，来表示由指令组成的程序。语句表与梯形图之间存在一定对应关系，其可以实现某些不能用梯形图或功能块图实现的功能。

    注意：由于不同厂家和不同型号PLC的助记符与指令格式、参数等表述方法各不相同，他们的语句表也有所不相同。

    6．结构文本(ST)

    结构文本(ST)是为IEC1131-3标准创建的一种专用的高级编程语言。与梯形图相比，它能实现复杂的数学运算，编写的程序非常简洁和紧凑。

    7．编程语言的选用

    在PLC编程软件中，用户可以根据语言不同的特点和应用的环境及程序员的熟练程度进行选用。常用的有梯形图、语句表和功能块图三种编程语言。

    梯形图程序中输入信号与输出信号之间的逻辑关系一目了然，易于理解，与继电器一接触器控制电路图的表达方式很相似，设计开关量控制程序时建议选用它；语句表输入方便快捷，梯形图中功能块对应的语句只占一行的位置，还可以为每一条语句加上注释，便于复杂程序的阅读。在设计通信、数学运算等高级应用程序时，建议使用语句表语言。

    8．编程语言的应用——编程基础知识

   (1)编程前的准备

   1)确定被控制的对象和控制任务。

   2)根据所需I/O点数和性能选择PLC的机型。

   3)明确所需硬件与程序设计所用语言。

   4)安装、调试的环境、设备等问题。

   (2)编程步骤

   1)明确被控制系统要完成的动作和完成这些动作的顺序。

   2)分配输入、输出设备。即确定哪些外围设备是送信号到PLC的，哪些外围设备是接收PLC信号的。并将PLC的输人口和输出口与之对应进行分配，也就是画出I/O图。

   3)编制程序，画梯形图和写出指令表，以体现按正确顺序所要求的全部功能，且两者之间可相互转换。

   4)通过模拟环境或工作现场运行、调试及修改PLC程序。

   5)将编制完成的PLC程序进行保存。

   (3)编程的基本原则与要求

   1)画梯形图时要从左母线开始，终止于右母线；左母线必须接触点，右母线必须接线圈。

   2)梯形图的执行及画法的顺序是：从左到右，从上到下。

   3)对于触点来说，不论是常开触点或常闭触点都可反复多次使用；也可多次串联、并联使用。

   4)对于线圈来说，同一编号的线圈只能使用一次；所有线圈不允许串联使用，只能并联使用。

   5)对于PLC的继电器，输入、输出继电器可对外使用，而内部继电器不能对外使用。

   6)梯形图和指令表转换时要逐条、逐句地进行。

   7)在程序的结尾必须使用结束指令。

   8)画梯形图时应左重右轻、上重下轻，以减少编程的语句数，节约PLC的存储单元。

   9)对于有些梯形图来说，画起来很容易（如桥式电路接法的触点），但PLC却无法执行，对其必须进行改画，以利PLC的识别并执行。

   (4)控制系统编程的流程图

    当应用PLC对较大控制系统进行程序设计工作时，必须对整个控制系统进行全面、具体的分析，遵照PLC的设计流程图来进行设计，以此来保证程序设计的正确，使其圆满地完成控制任务和达到预期的控制目标。

 

PLC程序设计流程图