之前我們簡(jiǎn)單學(xué)習(xí)了PLC的一些基本知識(shí)。今天我們?cè)賮砹私釶LC的編程語言吧。IEC 1131-3的編程語言是IEC工作組對(duì)世界范圍的PLC廠家的編程語言合理地吸收、借鑒的基礎(chǔ)上形成的一套針對(duì)工業(yè)控制系統(tǒng)的國際編程語言標(biāo)準(zhǔn)，它不但適用于PLC系統(tǒng)，而且還適用于更廣泛的工業(yè)控制領(lǐng)域，為PLC編程語言的全球規(guī)范化做出了重要的貢獻(xiàn)。

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PLC的用戶程序是設(shè)計(jì)人員根據(jù)控制系統(tǒng)的工藝控制要求，通過PLC編程語言的編制設(shè)計(jì)的。根據(jù)國際電工委員會(huì)制定的工業(yè)控制編程語言標(biāo)準(zhǔn)(IEC1131-3)。PLC的編程語言包括以下五種：梯形圖語言(LD)、指令表語言(IL)、功能模塊圖語言(FBD)、順序功能流程圖語言(SFC)及結(jié)構(gòu)化文本語言(ST)。

一、繼電器梯形圖(LD)

繼電器梯形圖(LD-Ladder Diagram)語言是PLC首先采用的編程語言，也是PLC最普遍采用的編程語言。梯形圖編程語言是從繼電器控制系統(tǒng)原理圖的基礎(chǔ)上演變而來的，與繼電器控制系統(tǒng)梯形圖的基本思想是一致的，只是在使用符號(hào)和表達(dá)方式上有一定區(qū)別。

PLC的設(shè)計(jì)初衷是為工廠車間電氣技術(shù)人員而使用的，為了符合繼電器控制電路的思維習(xí)慣，作為首先在PLC中使用的編程語言，梯形圖保留了繼電器電路圖的風(fēng)格和習(xí)慣，成為廣大電氣技術(shù)人員最容易接受和使用的語言。

PLC梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等，但是它們不是真實(shí)的物理繼電器，而是一些存儲(chǔ)單元(軟繼電器)，每一軟繼電器與PLC存儲(chǔ)器中映像寄存器的一個(gè)存儲(chǔ)單元相對(duì)應(yīng)。該存儲(chǔ)單元如果為“1”狀態(tài)，則表示梯形圖中對(duì)應(yīng)軟繼電器的線圈“通電”，其常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開，稱這種狀態(tài)是該軟繼電器的“1”或“ON”狀態(tài)。如果該存儲(chǔ)單元為“0”狀態(tài)，對(duì)應(yīng)軟繼電器的線圈和觸點(diǎn)的狀態(tài)與上述的相反，稱該軟繼電器為“0”或“OFF”狀態(tài)。使用中也常將這些“軟繼電器”稱為編程元件。

有一個(gè)假想的“概念電流”或“能流”(Power Flow)從左向右流動(dòng)，這一方向與執(zhí)行用戶程序時(shí)的邏輯運(yùn)算的順序是一致的。能流只能從左向右流動(dòng)。利用能流這一概念，可以幫助我們更好地理解和分析梯形圖。

3.母線

梯形圖兩側(cè)的垂直公共線稱為母線(Bus bar)，。在分析梯形圖的邏輯關(guān)系時(shí)，為了借用繼電器電路圖的分析方法，可以想象左右兩側(cè)母線(左母線和右母線)之間有一個(gè)左正右負(fù)的直流電源電壓，母線之間有“能流”從左向右流動(dòng)。右母線可以不畫出。

4.梯形圖的邏輯解算

根據(jù)梯形圖中各觸點(diǎn)的狀態(tài)和邏輯關(guān)系，求出與圖中各線圈對(duì)應(yīng)的編程元件的狀態(tài)，稱為梯形圖的邏輯解算。梯形圖中邏輯解算是按從左至右、從上到下的順序進(jìn)行的。解算的結(jié)果，馬上可以被后面的邏輯解算所利用。邏輯解算是根據(jù)輸入映像寄存器中的值，而不是根據(jù)解算瞬時(shí)外部輸入觸點(diǎn)的狀態(tài)來進(jìn)行的。

特點(diǎn)：

1.與電氣操作原理圖相對(duì)應(yīng)，具有直觀性和對(duì)應(yīng)性;

2.與指令表程序設(shè)計(jì)語言有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，便于相互的轉(zhuǎn)換和程序的檢查;

3.與原有繼電器邏輯控制技術(shù)相一致，對(duì)電氣技術(shù)人員來說，易于撐握和學(xué)習(xí);

4.與原有的繼電器邏輯控制技術(shù)的不同點(diǎn)是，梯形圖中的能流(Power Flow)不是實(shí)際意義的電流，內(nèi)部的繼電器也不是實(shí)際存在的繼電器，因此，應(yīng)用時(shí)，需與原有繼電器邏輯控制技術(shù)的有關(guān)概念區(qū)別對(duì)待;

二、功能塊圖(FBD)

功能塊圖(FBD - Function Block Diagram)采用類似于數(shù)字邏輯門電路的圖形符號(hào)，邏輯直觀，使用方便，它有梯形圖編程中的觸電和線圈等價(jià)的指令，可以解決范圍廣泛的邏輯問題。

特點(diǎn)

1.以功能模塊為單位，從控制功能入手，使控制方案的分析和理解變得容易;

2.功能模塊是用圖形化的方法描述功能，它的直觀性大大方便了設(shè)計(jì)人員的編程和組態(tài)，有較好的易操作性;

3.對(duì)控制規(guī)模較大、控制關(guān)系較復(fù)錄的系統(tǒng)，由于控制功能的關(guān)系可以較清楚地表達(dá)出來，因此，編程和組態(tài)時(shí)間可以縮短，調(diào)試時(shí)間也能減少。

三、順序功能圖(SFC)

順序功能圖(SFC - Sequential Function Chart)亦稱流程圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，是一種圖形化的功能性說明語言，專用于描述工業(yè)順序控制程序，使用它可以對(duì)具有并發(fā)、選擇等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)進(jìn)行編程。

特點(diǎn)

1.常用于系統(tǒng)的規(guī)模校大，程序關(guān)系較復(fù)雜的場(chǎng)合;

2.以功能為主線，條理清楚，便于對(duì)程序操作的理解和溝通;

3.對(duì)大型的程序，可分工設(shè)計(jì)，采用較為靈活的程序結(jié)構(gòu)，可節(jié)省程序設(shè)計(jì)時(shí)間和調(diào)試時(shí)間;

4.只有在活動(dòng)步的命令和操作被執(zhí)行，對(duì)活動(dòng)步后的轉(zhuǎn)換進(jìn)行掃描，因此，整個(gè)程序的掃描時(shí)間較其他程序編制的程序掃描時(shí)間要大大縮短。

四、指令表(IL)

指令表(IL-Instruction List)編程語言類似于計(jì)算機(jī)中的助記符匯編語言，它是可編程控制器最基礎(chǔ)的編程語言，所謂指令表編程，是用一個(gè)或幾個(gè)容易記憶的字符來代表可編程控制器的某種操作功能。

特點(diǎn)

1.與梯形圖有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，其特點(diǎn)與梯形圖語言基本類同;

2.采用助記符來表示操作功能，具有容易記憶，便于撐握的特點(diǎn);

3.在編程器的鍵盤上采用助記符表示，具有便于操作的特點(diǎn)，可在無計(jì)算機(jī)的場(chǎng)合進(jìn)行編程設(shè)計(jì)。

五、結(jié)構(gòu)化文本(ST)

結(jié)構(gòu)化文本(ST-Strutured Text)是一種高級(jí)的文本語言，可以用來描述功能，功能塊和程序的行為，還可以在順序功能流程圖中描述步、動(dòng)作和轉(zhuǎn)變的行為。結(jié)構(gòu)化文本語言表面上與 PASCAL語言很相似，但它是一個(gè)專門為工業(yè)控制應(yīng)用開發(fā)的編程語言，具有很強(qiáng)的編程能力用于對(duì)變量賦值、回調(diào)功能和功能塊、創(chuàng)建表達(dá)式、編寫條件語句和迭代程序等。

特點(diǎn)

1.直觀性和易操作性等性能較差;

2.采用高級(jí)語言進(jìn)行編程，可以完成較復(fù)雜的控制運(yùn)算;

3.常被用于采用功能模塊等其他語言較難實(shí)現(xiàn)的一些控制功能的實(shí)施。

4.需要有一定的計(jì)算機(jī)高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言的知識(shí)和編程技巧，對(duì)編程人員的技能要求較高，普通電氣人員無法完成。

總結(jié)：不是所有的PLC都支持所有的編程語言(如功能塊圖、順序功能圖就有很多低檔PLC不支持)，而大型的PLC控制系統(tǒng)一般都支持這5種標(biāo)準(zhǔn)編程語言或類似的編程語言。還有一些標(biāo)準(zhǔn)以外的編程語言，它們雖然沒有被選擇進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)語言中，但是它們是為了適合某些特殊場(chǎng)合的應(yīng)用而開發(fā)的，在某些情況下，它們也許是較好的編程語言。