PLC的工作方式和編程語(yǔ)言

PLC的工作方式

PLC是一種由程序控制運(yùn)行的設(shè)備，其工作方式與微型計(jì)算機(jī)不同。

微型計(jì)算機(jī)運(yùn)行到結(jié)束指令時(shí)，程序運(yùn)行結(jié)束；PLC運(yùn)行程序時(shí)，會(huì)按順序依次逐條執(zhí)行存儲(chǔ)器中的程序指令，當(dāng)執(zhí)行完最后的指令后，并不會(huì)馬上停止，而是又從頭開(kāi)始再次執(zhí)行存儲(chǔ)器中的程序，如此周而復(fù)始，PLC的這種工作方式稱(chēng)為循環(huán)掃描方式。

圖1-10PLC的一般工作過(guò)程

PLC的一般工作過(guò)程如圖1-10所示。

PLC通電后，首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，將內(nèi)部電路恢復(fù)到初始狀態(tài)，然后進(jìn)行自我診斷，檢測(cè)內(nèi)部電路是否正常，以確保系統(tǒng)能正常運(yùn)行，診斷結(jié)束后對(duì)通信接口進(jìn)行掃描，若接有外部設(shè)備則與之通信。通信接口無(wú)外設(shè)或通信完成后，系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)行輸入采樣，檢測(cè)輸入端的輸入狀態(tài)（輸入端外部開(kāi)關(guān)閉合時(shí)輸入為ON，斷開(kāi)時(shí)輸入為OFF），并將這些狀態(tài)值寫(xiě)入輸入映像寄存器（也稱(chēng)輸入繼電器）。然后開(kāi)始從頭到尾執(zhí)行用戶程序，程序執(zhí)行結(jié)束后，將得到的輸出值寫(xiě)入輸出映像寄存器（該過(guò)程稱(chēng)為輸出刷新），輸出映像寄存器通過(guò)輸出電路使輸出端內(nèi)部的硬件繼電器、晶體管或晶閘管導(dǎo)通或斷開(kāi)，從而產(chǎn)生控制輸出。以上過(guò)程完成后，系統(tǒng)又返回，重新開(kāi)始自我診斷，以后不斷重復(fù)上述過(guò)程。PLC有兩個(gè)工作狀態(tài)：RUN（運(yùn)行）狀態(tài)和STOP（停止）狀態(tài)。當(dāng)PLC工作在RUN狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)執(zhí)行用戶程序；當(dāng)PLC工作在STOP狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)不執(zhí)行用戶程序。PLC正常工作時(shí)應(yīng)處于RUN狀態(tài)，而在向PLC寫(xiě)入程序時(shí)，應(yīng)讓PLC處于STOP狀態(tài)。PLC的兩種工作狀態(tài)可通過(guò)面板上的開(kāi)關(guān)切換。

PLC工作在RUN狀態(tài)時(shí)，自我診斷至輸出刷新過(guò)程會(huì)反復(fù)循環(huán)執(zhí)行，執(zhí)行一次所需要的時(shí)間稱(chēng)為掃描周期，一般為1～100ms。掃描周期與用戶程序的長(zhǎng)短、指令的種類(lèi)和CPU執(zhí)行指令的速度有很大的關(guān)系。

PLC的編程語(yǔ)言

PLC是一種由軟件驅(qū)動(dòng)的控制設(shè)備，PLC軟件由系統(tǒng)程序和用戶程序組成。系統(tǒng)程序由PLC制造廠商設(shè)計(jì)編制，并寫(xiě)入PLC內(nèi)部的ROM中，用戶無(wú)法修改。用戶程序是由用戶根據(jù)控制需要編制的程序，再寫(xiě)入PLC存儲(chǔ)器中。

寫(xiě)一篇相同內(nèi)容的文章，既可以采用中文，也可以采用英文，還可以使用法文。同樣地，編制PLC用戶程序也可以使用多種語(yǔ)言。PLC常用的編程語(yǔ)言主要有梯形圖（LAD）、功能塊圖（FBD）和指令語(yǔ)句表（STL）等，其中梯形圖語(yǔ)言最為常用。

梯形圖（LAD）

梯形圖采用類(lèi)似傳統(tǒng)繼電器控制電路的符號(hào)來(lái)編程，用梯形圖編制的程序具有形象、直觀、實(shí)用的特點(diǎn)，因此這種編程語(yǔ)言成為電氣工程人員應(yīng)用最廣泛的PLC的編程語(yǔ)言。
下面對(duì)相同功能的繼電器控制電路與梯形圖程序進(jìn)行比較，具體如圖1-11所示。

圖1-11繼電器控制電路與梯形圖程序的比較
?圖1-11（a）所示為繼電器控制電路，當(dāng)SB1閉合時(shí)，繼電器KA0線圈得電，KA0自鎖觸點(diǎn)閉合，鎖定KA0線圈得電；當(dāng)SB2斷開(kāi)時(shí)，KA0線圈失電，KA0自鎖觸點(diǎn)斷開(kāi)，解除鎖定；當(dāng)SB3閉合時(shí)，繼電器KA1線圈得電。
?圖1-11（b）所示為梯形圖程序，當(dāng)常開(kāi)觸點(diǎn)I0.1閉合時(shí)，左母線產(chǎn)生的能流（可理解為電流）經(jīng)I0.1和常閉觸點(diǎn)I0.2流經(jīng)輸出繼電器Q0.0線圈到達(dá)右母線（西門(mén)子PLC梯形圖程序省去右母線），Q0.0自鎖觸點(diǎn)閉合，鎖定Q0.0線圈得電；當(dāng)常閉觸點(diǎn)I0.2斷開(kāi)時(shí)，Q0.0線圈失電，Q0.0自鎖觸點(diǎn)斷開(kāi)，解除鎖定；當(dāng)常開(kāi)觸點(diǎn)I0.3閉合時(shí)，繼電器Q0.1線圈得電。
不難看出，兩種圖的表達(dá)方式很相似，不過(guò)梯形圖使用的繼電器是由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，使用和修改靈活方便，而繼電器控制電路采用實(shí)際元件，拆換元件更改線路比較麻煩。

功能塊圖（FBD）

功能塊圖采用了類(lèi)似數(shù)字邏輯電路的符號(hào)來(lái)編程，對(duì)于有數(shù)字電路基礎(chǔ)的人很容易掌握這種語(yǔ)言。圖1-12所示為功能相同的梯形圖程序與功能塊圖程序，在功能塊圖中，左端為輸入端，右端為輸出端，輸入、輸出端的小圓圈表示“非運(yùn)算”。

圖1-12梯形圖程序與功能塊圖程序的比較

指令語(yǔ)句表（STL）

語(yǔ)句表語(yǔ)言與微型計(jì)算機(jī)采用的匯編語(yǔ)言類(lèi)似，也采用助記符形式編程。在使用簡(jiǎn)易編程器對(duì)PLC進(jìn)行編程時(shí)，一般采用語(yǔ)句表語(yǔ)言，這主要是因?yàn)楹?jiǎn)易編程器顯示屏很小，難以采用梯形圖語(yǔ)言編程。

圖1-13

圖1-13所示為功能相同的梯形圖程序與指令語(yǔ)句表程序。不難看出，指令語(yǔ)句表就像是描述繪制梯形圖的文字，指令語(yǔ)句表主要由指令助記符和操作數(shù)組成。