浅谈PLC 5种标准的编程语言

PLC目前有5种标准的编程语言，包括图形化编程语言和文本化编程语言。

图形化编程语言包括：    

梯形图（LD－Ladder Diagram）；

功能块图（FBD － Function Block Diagram）；

顺序功能图（SFC － Sequential Function Chart）。

文本化编程语言包括：    

指令表（IL-Instruction List）& 结构化文本（ST-Strutured Text）。

IEC 1131-3的编程语言是IEC工作组 对世界范围的PLC厂家的编程语言合理地吸收、借鉴的基础上形成的一套针对工业控制系统的国际编程语言标准。它不但适用于PLC系统，而且还适用于更广泛的工业控制领域，为PLC编程语言的全球规范化做出了重要的贡献。

继电器梯形图（LD）    

继电器梯形图（LD－Ladder Diagram）语言是PLC首先采用的编程语言，也是PLC最普遍采用的编程语言。

梯形图编程语言 是从继电器控制系统原理图的基础上演变而来的，与继电器控制系统梯形图的基本思想是一致的，只是在使用符号和表达方式上有一定区别。

PLC的设计初衷是为工厂车间电气技术人员而使用的，为了符合继电器控制电路的思维习惯。

作为首先在PLC中使用的编程语言，梯形图保留了继电器电路图的风格和习惯，成为广大电气技术人员最容易接受和使用的语言。

1． 软继电器

PLC梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称，如输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器等，但是它们不是真实的物理继电器，而是一些存储单元（软继电器），每一软继电器与PLC存储器中映像寄存器的一个存储单元相对应。

如果该存储单元为“1”状态，则表示梯形图中对应软继电器的线圈“通电”，其常开触点接通，常闭触点断开，称这种状态是该软继电器的“1”或“ON”状态。

如果该存储单元为“0”状态，对应软继电器的线圈和触点的状态与上述的相反，称该软继电器为“0”或“OFF”状态。使用中也常将这些“软继电器”称为编程元件。

2． 能流

有一个假想的“概念电流”或“能流”(Power Flow)从左向右流动，这一方向与执行用户程序时的逻辑运算的顺序是一致的。

能流只能从左向右流动。利用能流这一概念，可以帮助我们更好地理解和分析梯形图。

3．母线

梯形图两侧的垂直公共线称为母线(Bus bar)。

在分析梯形图的逻辑关系时，为了借用继电器电路图的分析方法，可以想象左右两侧母线（左母线和右母线）之间有一个左正右负的直流电源电压，母线之间有“能流”从左向右流动。右母线可以不画出。

4．梯形图的逻辑解算

根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系，求出与图中各线圈对应的编程元件的状态，称为梯形图的逻辑解算。

梯形图中逻辑解算是按从左至右、从上到下的顺序进行的。解算的结果，马上可以被后面的逻辑解算所利用。

逻辑解算是根据输入映像寄存器中的值，而不是根据解算瞬时外部输入触点的状态来进行的。

1、与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性；　　

2、与原有继电器逻辑控制技术相一致，对电气技术人员来说，易于掌握和学习；　

3、与原有的继电器逻辑控制技术的不同点是，梯形图中的能流（Power Flow）不是实际意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继电器，因此，应用时，需与原有继电器逻辑控制技术的有关概念区别对待；　

4、与指令表程序设计语言有一一对应关系，便于相互的转换和程序的检查。

功能块图（FBD）    

功能块图（FBD － Function Block Diagram）采用类似于数字逻辑门电路的图形符号，逻辑直观，使用方便，它有梯形图编程中的触电和线圈等价的指令，可以解决范围广泛的逻辑问题。

1、以功能模块为单位，从控制功能入手，使控制方案的分析和理解变得容易；

2、功能模块是用图形化的方法描述功能，它的直观性大大方便了设计人员的编程和组态，有较好的易操作性；

3、对控制规模较大、控制关系较复杂的系统，由于控制功能的关系可以较清楚地表达出来，因此，编程和组态时间可以缩短，调试时间也能减少。

顺序功能图（SFC）    

顺序功能图（SFC － Sequential Function Chart）亦称流程图或状态转移图，是一种图形化的功能性说明语言，专用于描述工业顺序控制程序，使用它可以对具有并发、选择等复杂结构的系统进行编程。

1、以功能为主线，条理清楚，便于对程序操作的理解和沟通；　　

2、对大型的程序，可分工设计，采用较为灵活的程序结构，可节省程序设计时间和调试时间；　

3、常用于系统的规模较大，程序关系较复杂的场合；

4、只有在活动步的命令和操作被执行，对活动步后的转换进行扫描，因此，整个程序的扫描时间较其他程序编制的程序扫描时间要大大缩短。

指令表    

指令表（IL-Instruction List）编程语言类似于计算机中的助记符汇编语言，它是可编程控制器最基础的编程语言，所谓指令表编程，是用一个或几个容易记忆的字符来代表可编程控制器的某种操作功能。

1、采用助记符来表示操作功能，具有容易记忆，便于掌握的特点；

2、在编程器的键盘上采用助记符表示，具有便于操作的特点，可在无计算机的场合进行编程设计；　

3、与梯形图有一一对应关系，其特点与梯形图语言基本类同。

结构化文本（ST）    

结构化文本（ST-Strutured Text）是一种高级的文本语言，可以用来描述功能，功能块和程序的行为，还可以在顺序功能流程图中描述步、动作和转变的行为。

结构化文本语言表面上与 PASCAL语言很相似，但它是一个专门为工业控制应用开发的编程语言，具有很强的编程能力用于对变量赋值、回调功能和功能块、创建表达式、编写条件语句和迭代程序等。

1、采用高级语言进行编程，可以完成较复杂的控制运算；

2、需要有一定的计算机高级程序设计语言的知识和编程技巧，对编程人员的技能要求较高，普通电气人员无法完成。

3、直观性和易操作性等性能较差；　

4、常被用于采用功能模块等其他语言较难实现的一些控制功能的实施。

提示注意：不是所有的PLC都支持所有的编程语言（如功能块图、顺序功能图就有很多低档PLC不支持），而大型的PLC控制系统一般都支持这5种标准编程语言或类似的编程语言。

还有一些标准以外的编程语言，它们虽然没有被选择进标准语言中，但是它们是为了适合某些特殊场合的应用而开发的，在某些情况下，它们也许是较好的编程语言。

比如D7-SYS的连续功能图CFC就是专为大型连续工艺控制而开发，只要调用程序中的CFC功能块就可以轻易实现象PID控制器、计数器、定位器、斜坡函数发生器等一系列特殊功能，而且不需要专门的编程知识，只需要懂得图形化处理和标准程序块的使用，进行简单的设置即可。

编辑：黄飞