PLC的程序表达方式

2015-5-26 07:52| 编辑:电工学习网| 查看: 13654| 评论: 0

　　plc是专为工业控制而开发的装置，其主要使用者是工厂广大电气技术人员，为适应他们的传统习惯和掌握能力，通常PLC不采用微机的编程语言，而常常采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”编程。PLC的编程语言很多，各厂家的编程语言也各有不同。为便于PLC的应用推广，国际电工委员会（IEC）在标准IEC61131-3（可编程控制器语言标准）中推荐了5种编程语言。目前已有越来越多的生产厂家提供符合IEC61131-3标准的产品。下面对常用的几种编程语言作简要介绍。

梯形图　　　　功能模块图　　　　顺序功能流程图　　　　指令表　　　　结构化文本

　　1. 梯形图（LD → Ladder Diagram）

　　梯形图是使用得最多的图形编程语言，被称为PLC的第一编程语言。这种表达方式与传统的继电器控制电路图非常相似，不同点是它的特定的元件和构图规则。它比较直观、形象，对于那些熟悉继电器--接触器控制系统的人来说，易被接受。这种表达方式特别适用于比较简单的控制功能的编程。

　　例如7.8a)所示的继电器控制电路，用PLC完成其功能的梯形图如图7.8b)。

　　梯形图的要点：梯形图按自上而下、从左到右的顺序排列。每个继电器线圈为一个逻辑行，即一层阶梯。每一逻辑行起于左母线，然后是触点的各种连接，最后终止于继电器线圈（也可以加上一条右母线）。整个图形呈阶梯状。

　　梯形图是形象化的编程手段。梯形图的左右母线是不接任何电源的，因而梯形图中没有真实的物理电流，而只有“概念”电流。“慨念”电流只能从左到右流动，层次的改变只能先上后下。

　　2. 功能模块图（FBD → Function Black Diagram）

　　功能模块图是一种类似于数字逻辑门电路的编程语言。

　　该语言用类似与门、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，信号自左向右流动。例如对应于图7.8的功能模块图如图7.9所示。

　　功能模块图的特点是：以功能模块为单位，分析理解控制方案简单容易；以图形的形式表达功能，直观，有数字电路基础的人很容易掌握；对规模大、控制逻辑关系复杂的控制系统，由于功能模块图能够清楚表达功能关系，使编程调试时间大大减少。

　　3. 顺序功能流程图（SFC → Sequential Function Chart）

　　顺序功能流程图是为了满足顺序逻辑控制而设计的编程语言，类似于计算机常用的程序框图。

　　顺序功能流程图的规则是：将顺序流程动作的过程分成步和转换条件，根据转移条件对控制系统的功能流程顺序进行分配，一步一步的按照顺序动作。每一步代表一个控制功能任务，用方框表示。在方框内含有用于完成相应控制功能任务的梯形图逻辑。

　　由于顺序功能流程图描述控制过程详细具体（包括：每一步的输入信号，每一步的工作内容，每一步的输出状态，框与框之间的转换条件。），因此程序结构清晰，易于阅读及维护，可大大减轻编程工作量，缩短编程和调试时间。特别适用于系统的规模校大，程序关系较复杂的场合。右图是一个简单的顺序功能流程图的示意图。

　　4. 指令表（IL → Instruction List）

LD　　I100
OR　　Q100
ANDN　I101
OUT　 Q100
LD　　Q100
OUT　 Q101
EDN

　　它采用类似于汇编语言的指令语句来编程。指令语句的一般格式为：操作码　操作数

　　操作码又称为编程指令，用助记符表示，它指示CPU要完成的操作，包括逻辑运算、算术运算、定时、计数、移位、传送等。

　　操作数给出操作码所指定操作的对象或执行该操作所需的数据，通常为编程元件的编号或常数，如输入继电器、输出继电器、内部继电器、定时器、计数器、数据寄存器以及定时器、计数器的设定值等。

　　指令语句对熟悉汇编语言的编程者特别容易接受，它编程设备简单，编程简便。

　　采用指令语句编程时，通常都预先用以上几种方式之一表达控制原理，然后改写成相应的指令语句。应用最多的是采用梯形图与指令语句结合编程，即先按控制要求画出梯形图，再根据梯形图写出相应的指令程序。因PLC是按照指令存入存储器中的先后顺序来执行程序的，故要求程序中指令和顺序要正确。

　　用指令语句表达的图7.8所示电路逻辑如右。

　　5. 结构化文本（ST → Structured Text）

　　结构化文本是IEC工作组对各种高级编程语言合理地吸收、借鉴的基础上创建的针对工业控制的一种专用高级编程语言。

　　结构化文本表面上与PASCAL语言很相似，也支持变量赋值（既可是简单的赋值语句，也可是复杂的数组或结构赋值）、功能块调用、表达式、条件语句（IF语句、CASE语句）和迭代语句（FOR语句）等，但为了应用方便，在语句的表达方法及语句的种类等方面都进行了简化。

　　结构化文本的特点是：能实现较复杂的控制运算；编写的程序简洁、紧凑；需要有一定的计算机高级语言的知识和编程技巧。因此，这种语言主要用于其他编程语言较难实现的用户程序编制。

　　除上述5种语言外，还可用布尔逻辑语言编程，采用布尔逻辑表达式来表示输入信号、中间变量和输出信号间的关系很方便（例如图7.8的所示的梯形图，采用布尔逻辑语言表达时，只需两个逻辑表达式：Q100=(I400+Q100)　Q101=Q100），因此，如把布尔逻辑语言与FBD、SFC等语言结合使用，常常会取得极佳的设计效果。