可编程控制器的软件基础

知识点：可编程序控制器

可编程控制器的软件基础

一、可编程软件的分类

PLC 的软件包含系统软件和应用软件两大部分。

系统软件包括系统的管理程序（监控程序）、用户指令的解释程序（编译程序），还有一些供系统调用的专用标准程序块（包括系统诊断程序）等。系统管理程序用来完成机内运行相关时间分配、存储空间分配管理及系统自检等工作。用户指令的解释程序用以完成用户指令变换为机器时间的工作。系统软件在用户使用 PLC 之前就已经装入机内并永久保存，在控制过程中一般不需要做调整。

应用软件也叫用户程序。是用户采用 PLC 厂家提供的编程语言来编制的程序以达到某种控制目的和控制要求。

二、可编程控制器的编程语言

应用程序的编制需要使用 PLC 厂家提供的编程语言。国际标准化的 IEC1131-3 编程语言详细的说明了句法、语法和下述 5 种编程语言的表达方式。

顺序功能图（sequential function chart，SFC）

梯形图（ladder diagram，LAD、LD）

功能块图（function block diagram，FBD）

指令表编程语言（Instruction list，IL），类似于汇编语言的助记符。西门子把这种编程方式叫做语句表（statement list，STL）

结构文本（structured text，ST）

1.顺序功能图（sequential function chart，SFC）

这是一种位于其他编程语言之上的图形语言，也称功能图，有些类似于计算机编程时用到的流程图。它提供了一种组织程序的图形方法，在其中可以分别用别的语言嵌套编程，主要用来编写顺序控制程序。步、转换和动作是它的三个要素。它能将一个复杂的控制过程分解为一些小的过程或者步骤，然后按照顺序连接组合成整体的控制程序。因此可以使用这种编程语言对具有并发、选择等复杂性的系统进行编程，根据它就比较容易画出梯形图程序。

图1 顺序功能图

2.梯形图（语言）

梯形图是一种从继电接触控制电路图演变而来的图形语言。它是借助类似于继电器的动合、动断触点、线圈以及串、并联等术语和符号，根据控制要求联接而成的表示

PLC 输入和输出之间逻辑关系的图形，直观易懂。

将在 PLC 中参与逻辑组合的元件看成是和继电器一样的元件，具有常开、常闭触点及线圈，且触点的得电和失电将导致线圈的相应动作；再用母线代替电源线，用能量流概念来代替继电器电路中的能流概念，用与绘制继电器电路图类似的思路绘出梯形图。但是需要注意的是，PLC 中的继电器等编程元件并不是实际的物理元件，而是计算机存储器中一定的位，它的所谓接通不过是将相应的存储单元置 1 而已。

 

梯形图由触点、线圈和用方框图表示的功能块组成。触点代表逻辑输入条件，线圈代表逻辑输出结果，功能块用来表示定时器、计数器等附加指令。梯形图中编程元件的种类用图形符号及标注的字母或数字加以区别，和继电器电路一样，文字符号相同的图形符号是属于同一个元件的。

梯形图的设计应注意以下三点：

①梯形图按从左到右、自上而下的顺序排列。每一逻辑行（或称梯级）起时于左母

线，然后是触点的串、并联接，最后是线圈与右母线相联。

②梯形图中每个梯级流过的不是物理电流，而是假想的“能流”（power flow），从左流向右。这个“能流”只是用来形象地描叙用户程序执行中应满足线圈接通的条件。 

图2  GE PAC 中的梯形图

③输入继电器用于接收外部输入信号，而不能由 PLC 内部其它继电器的触点来驱动。因此，梯形图中只出现输入继电器的触点不出现其线圈。输出继电器则将输出程序执行结果给外部输出设备，当梯形图中的输出继电器线圈得电时，就有信号输出，但不是直接驱动输出设备，而要通过输出接口的继电器、晶体管或晶闸管才能实现。输出继电器的触点也可供内部编程使用。

使用编程软件可以直接编辑梯形图，梯形图是目前最常见的一种编程语言。

3.功能块图

有点类似于数字逻辑电路的编程语言，有数字电路基础的人比较容易掌握。方框的左侧为逻辑运算的输入变量，右侧为输出变量，输入、输出端的小圆圈表示“非”运算， 信号自左向右流动。

图3  功能块图与语句表

这种编程语言有利于程序流的跟踪，但是在目前使用较少。

4.语句表

语句表又称为指令语句表，是一种用指令助记符来编制 PLC 程序的语言，它类似于计算机的汇编语言，但比汇编语言易懂易学。若干条指令组成的程序就是指令语句表。

一条指令语句是由步序、指令语和作用器件编号三部分组成。在使用简易编程器编程器时，常常需要将梯形图转换成语句表才能输入 PLC。

5.结构文本

使用梯形图来表示一般、简单的功能比较容易，但是若要实现很多复杂的高级功能就会很不方便。为了增强 PLC 的数学运算、图标显示、报表打印等功能，许多大、中型 PLC 都配备了一种叫做结构文本的专门高级编程语言。与梯形图相比，它能实现复杂的数学运算，编写的程序非常简捷和紧凑，且编制逻辑运算程序也很容易。

6.编程语言的相互转换和选用

梯形图程序中输入信号和输出信号之间的逻辑关系直接、简单。因此一般情况下用梯形图就可以了。

语句表程序较难阅读，其中的逻辑关系很难一目了然，但是语句表输入方便，还可以为语句表加上注释，便于复杂程序的阅读。因此在涉及高级应用程序时建议使用语句表语言，更为关键的是语句表可以处理梯形图不能处理的问题。

相关推荐：

1、GB5226.1-2008 机械电气安全

2、GB19517-2009国家电气设备安全技术规范