西門子PLC編程語言介紹

PLC目前有5種標(biāo)準(zhǔn)的編程語言，包括圖形化編程語言和文本化編程語言。

圖形化編程語言包括：

梯形圖（LD－Ladder Diagram）；

功能塊圖（FBD － Function Block Diagram）；

順序功能圖（SFC － Sequential Function Chart）。

文本化編程語言包括：

指令表（IL-Instruction List）& 結(jié)構(gòu)化文本（ST-Strutured Text）。

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(guó)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)。

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。

1．軟繼電器

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)。

如果該存儲(chǔ)單元為“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。

2．能流

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。

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，易于掌握和學(xué)習(xí)；

3、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；

4、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。

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。

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)雜的系統(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。

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。

1、以功能為主線，條理清楚，便于對(duì)程序操作的理解和溝通；

2、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；

3、常用于系統(tǒng)的規(guī)模較大，程序關(guān)系較復(fù)雜的場(chǎng)合；

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。

指令表

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。

1、采用助記符來表示操作功能，具有容易記憶，便于掌握的特點(diǎn)；

2、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)；

3、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。

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。

1、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；

2、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。

3、直觀性和易操作性等性能較差；

4、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。

提示注意：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。

比如D7-SYS的連續(xù)功能圖CFC就是專為大型連續(xù)工藝控制而開發(fā)，只要調(diào)用程序中的CFC功能塊就可以輕易實(shí)現(xiàn)象PID控制器、計(jì)數(shù)器、定位器、斜坡函數(shù)發(fā)生器等一系列特殊功能，而且不需要專門的編程知識(shí)，只需要懂得圖形化處理和標(biāo)準(zhǔn)程序塊的使用，進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)置即可。

聊聊PLC的學(xué)習(xí)方法

1、學(xué)習(xí)PLC編程需要堅(jiān)強(qiáng)的毅力和足夠的耐心

人各有所長(zhǎng)。有些人把編程看作一項(xiàng)冗長(zhǎng)而枯燥的工作；有些人把編程看作一項(xiàng)趣味的智力游戲。如果你是前者，強(qiáng)烈建議你遠(yuǎn)離這份工作。

畢竟編程工作是對(duì)人的毅力和耐心的挑戰(zhàn)，編程需要經(jīng)歷無數(shù)次的試錯(cuò)，調(diào)試-修改-調(diào)試-修改…經(jīng)過無數(shù)次失敗后，當(dāng)看到PLC按照自己的控制要求有條不紊的運(yùn)行時(shí)，你將得到極大的成就感，這就如同打通了一個(gè)游戲的關(guān)口，那種感覺是一樣的。

2、學(xué)習(xí)PLC編程需要敢于實(shí)踐的信心

很多初學(xué)者往往是出于一種畏懼，擔(dān)心損壞設(shè)備，而不敢進(jìn)行實(shí)際操作。其實(shí)這些畏懼是沒有任何道理的，只要你仔細(xì)的閱讀手冊(cè)，遵循標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范去接線實(shí)操的，都不會(huì)出什么問題。

不必?fù)?dān)心自己寫的程序會(huì)有什么問題，會(huì)影響PLC的正常工作，程序有沒有問題，只有讓PLC運(yùn)行了才能發(fā)現(xiàn)。所以，要有敢于實(shí)踐的信心，大膽的實(shí)踐是PLC編程的必由之路。

3、編程需要有縝密的邏輯思維

編程本身就是一種邏輯思維過程。

最初的PLC是用來替代繼電器邏輯電路的，所以繼承了繼電器電路以觸點(diǎn)作為觸發(fā)條件的描述方式。

在PLC中，以虛擬觸點(diǎn)代替了繼電器觸點(diǎn)，而繼電器電路所表達(dá)的邏輯關(guān)系還是被完整的保留下來。所以，要理順對(duì)象之間的邏輯關(guān)系，要有縝密的邏輯思維。

4、養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣

每個(gè)人編程都會(huì)有不同的習(xí)慣和特點(diǎn)，不能強(qiáng)求一致。但是一些好的習(xí)慣還是應(yīng)該為大多數(shù)人所遵循。

一、理順邏輯關(guān)系、時(shí)序關(guān)系，編制程序框圖；

二、合理分配主程序、子程序和中斷程序；

三、合理分配寄存器，編制寄存器符號(hào)表。

PLC的很多操作都是直接針對(duì)寄存器的，如果在程序中出現(xiàn)不合理的寄存器地址重疊，可能會(huì)造成程序錯(cuò)誤。

編制寄存器符號(hào)表不僅可以避免上述問題，而且可以使程序具備更好的可讀性。

PLC提供了豐富的指令、模塊，初學(xué)者編程時(shí)應(yīng)盡量先使用簡(jiǎn)單的指令達(dá)到目的，這對(duì)你理解那些較為復(fù)雜的指令會(huì)有幫助，具備了一定經(jīng)驗(yàn)后，應(yīng)該考慮掌握復(fù)雜指令的應(yīng)用，以及程序的優(yōu)化。

5、有一定的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)

有一定的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)，以及弄通有關(guān)PLC程序設(shè)計(jì)理論是重要的。

沒有這方面的理論準(zhǔn)備或指導(dǎo)，僅靠在實(shí)踐中摸索，簡(jiǎn)單的問題還好辦，復(fù)雜的就不好辦了，不僅無從下手，而且花了很多時(shí)間與精力，也難編出質(zhì)量也較高的程序，常常是事倍功半。

任何理論也都只是經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，歸根到底也都是來自實(shí)踐。

審核編輯：湯梓紅