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PLC編程語(yǔ)言知多少?

時(shí)間:2020-03-24 10:44:09來(lái)源:Frank Lamb 控制工程中文版

導(dǎo)語(yǔ):?梯形圖邏輯通常是PLC使用最多的圖形編程語(yǔ)言,但在某些特定的編程應(yīng)用中其他語(yǔ)言可能更適合。

梯形圖邏輯通常是PLC使用最多的圖形編程語(yǔ)言,但在某些特定的編程應(yīng)用中其他語(yǔ)言可能更適合。

在美國(guó),大多數(shù)參與可編程邏輯控制器(PLC)編程和維護(hù)的人員都傾向于認(rèn)為:梯形圖邏輯是PLC唯一的編程語(yǔ)言。這種理念在很大程度上是由PLC的歷史、以及美國(guó)的工業(yè)控制市場(chǎng)是被以梯形圖邏輯為主要語(yǔ)言的品牌統(tǒng)治所造成的。

在計(jì)算機(jī)和便攜式計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用于PLC編程之前,經(jīng)常使用手持式編程器將程序輸入到PLC中。在此之前,通常需要繪制用于不同指令的電氣圖。這就像在PLC出現(xiàn)之前,如何連接原始繼電器邏輯一樣。在手持設(shè)備上,有時(shí)會(huì)用符號(hào)表示不同指令,但是在圖形設(shè)計(jì)的背后,是基于文本的語(yǔ)言。

1994年,國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)制定了一個(gè)可用于定義和規(guī)范PLC編程系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)IEC61131-3。除了形式化定義諸如計(jì)時(shí)器和計(jì)數(shù)器之類的指令外,該標(biāo)準(zhǔn)還定義了5種編程語(yǔ)言。

指令表(IL)是基于文本的語(yǔ)言,梯形圖邏輯經(jīng)常被轉(zhuǎn)換成相同的語(yǔ)言。有些廠商僅將其用作機(jī)器代碼的過(guò)渡,最終會(huì)編譯成在處理器中執(zhí)行的語(yǔ)言。另外有一些廠商則使用指令列表作為主要語(yǔ)言,并添加了無(wú)法用梯形圖邏輯表示的其它指令(例如語(yǔ)句列表)。

PLC編程指令列表 

圖1:指令列表通常用于復(fù)雜的數(shù)學(xué)任務(wù)和搜索

梯形圖邏輯(LAD),是PLC使用得最多的圖形編程語(yǔ)言。它是從繼電器邏輯電路圖演變而來(lái)。梯形圖邏輯是在常用的繼電器與接觸器邏輯控制基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化了符號(hào)演變而來(lái)的,具有形象、直觀、實(shí)用等特點(diǎn)。

梯形圖 

圖2:梯形圖邏輯是最常用的PLC編程,與繼電器電路圖最為相似。

功能塊圖(FBD)是另一種圖形編程語(yǔ)言,可用于包括PLC和分布式控制系統(tǒng)(DCS)在內(nèi)的一些控制器。它使用不同類型的塊(例如與、或、比較、數(shù)學(xué)計(jì)算、計(jì)時(shí)器和計(jì)數(shù)器),來(lái)描述輸入和輸出變量之間的功能。輸入從設(shè)備或其它模塊的輸出饋入一個(gè)模塊;輸出將數(shù)據(jù)傳送到下一個(gè)塊或變量。

 PLC框形圖

圖3:功能框圖非常適合安全電路/安全PLC

結(jié)構(gòu)化文本(ST)是一種類似于計(jì)算機(jī)語(yǔ)言(例如Pascal)的高級(jí)語(yǔ)言。ST語(yǔ)言中的表達(dá)式由運(yùn)算符和操作數(shù)組成。操作數(shù)可以是常量、變量、函數(shù)調(diào)用或另一個(gè)表達(dá)式。表達(dá)式的計(jì)算通過(guò)執(zhí)行具有不同優(yōu)先級(jí)的運(yùn)算符完成。有最高優(yōu)先級(jí)的運(yùn)算符先被執(zhí)行,然后依次執(zhí)行下一個(gè)優(yōu)先級(jí)的運(yùn)算符,直到所有的運(yùn)算符被處理完。有相同優(yōu)先級(jí)的運(yùn)算符按從左到右的順序執(zhí)行。

結(jié)構(gòu)文本 

圖4:結(jié)構(gòu)化文本可以幫助完成復(fù)雜的數(shù)學(xué)任務(wù)和搜索。

順序功能圖(SFC)語(yǔ)言是基于一種被稱為Grafcet的古老邏輯語(yǔ)言,該語(yǔ)言基于二進(jìn)制Petri網(wǎng)絡(luò)。它可用于編制復(fù)雜的順控程序,又稱為狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖或功能表圖,是描述控制系統(tǒng)的控制過(guò)程、功能和特性的一種圖形,也是設(shè)計(jì)順序控制程序的工具。它是一種被稱為步的塊語(yǔ)言,帶有相關(guān)邏輯條件切換。語(yǔ)言中的步可以是活動(dòng)或不活動(dòng)的,并且邏輯可以并行運(yùn)行。利用這種先進(jìn)的編程方法,初學(xué)者也很容易編出復(fù)雜的順控程序,大大提高了工作效率,也為調(diào)試、試運(yùn)行帶來(lái)許多言傳的方便。

順序功能圖 

圖5:順序功能圖對(duì)于分段邏輯很有用。

幾年前,我突發(fā)奇想:如果用所有5種語(yǔ)言,來(lái)編寫一小段代碼進(jìn)行比較,將會(huì)非常有趣。邏輯建立自動(dòng)和手動(dòng)模式,然后在3秒鐘后激活“循環(huán)”位。它是通用的,但是基于我使用的PLC平臺(tái)(圖1至圖5)。語(yǔ)法和代碼顯示方式會(huì)因軟件品牌和平臺(tái)而異。

指令和注釋,通常使用帶顏色的編碼,以便于閱讀。通常,語(yǔ)言包會(huì)額外收費(fèi)或包含在編程軟件的“專業(yè)”版本中。

不同語(yǔ)言有不同的用途。梯形圖仍然適用于直接的“位操作”邏輯。指令列表和結(jié)構(gòu)化文本通常用于更復(fù)雜的數(shù)學(xué)任務(wù)和搜索。功能塊圖可以很好地用于安全電路/安全PLC。順序功能圖對(duì)于分段邏輯很有用。

在下一次編寫復(fù)雜程序時(shí),請(qǐng)嘗試考慮使用某些“其它”類型的PLC語(yǔ)言,因?yàn)檫@可能會(huì)使工作變得更容易。

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