可編程序控制器編程語(yǔ)言的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

  IEC(國(guó)際電工委員會(huì))是為電子技術(shù)的所有領(lǐng)域制訂全球標(biāo)準(zhǔn)的世界性組織。1EC于1994年5月公布了可縮程序控制器標(biāo)準(zhǔn)(1EC1131),該標(biāo)準(zhǔn)鼓勵(lì)不同的可編程序控制器制造商提供在外觀和操作上相似的指令。它由以下5部分組成:通用信息,設(shè)備與測(cè)試要求,編程語(yǔ)言,用戶指南和通信。其中的第三部分(IEC1131-3)是可編程序控制器的編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)，IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)使用戶在使用新的可編程序控制器時(shí),可以減少重新培訓(xùn)的時(shí)間;對(duì)于廠家使用標(biāo)準(zhǔn)將減少產(chǎn)品開發(fā)的時(shí)間,可以投人更多的精力去滿足用戶的特殊要求。

  目前已有越來越多的生產(chǎn)可編程序控制器的廠家提供符合IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品,有的廠家推出的在個(gè)人計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的“軟件PILC"軟件包也是按IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的。

  IEC1131-3詳細(xì)地說明廣句法、語(yǔ)文和下述5種PLC編程語(yǔ)言(見圖3-1)的表達(dá)方式:

  (1)順序功能圖(Sequential Function Chart)。

  (2)梯形圖(Ladder Diagram)。

  (3)功能塊圖(Funetion Block Diagram)。

  (4)指令表(Instruction List)。

  (5)結(jié)構(gòu)文本(Struotured Text)。

  標(biāo)準(zhǔn)中有兩種圖形語(yǔ)言一一梯形圖(LD)和功能塊圖(FBD),還有兩種文字語(yǔ)言一一指

  令表(IL)和結(jié)構(gòu)文本(ST),可以認(rèn)為順序功能bonI圖(SFC)是一種結(jié)構(gòu)塊控制程序流程圖。

  圖3-1 PLC的編程語(yǔ)言

  1，順序功能圖(SFC)

  這是一種位于其他編程語(yǔ)言之上的圖形語(yǔ)言,用米編制順序控制程序,在第4章中將作詳細(xì)介紹。

  順序功能圖提供了一種組織程序的圖形方法,在順序功能圖中可以用別的語(yǔ)言嵌套編程。步、轉(zhuǎn)換和動(dòng)作是順序功能圖中的三種主要元件(見圖3-2)?？梢杂庙樞蚬δ軋D來描述系統(tǒng)的功能,根據(jù)它可以很容易地畫出梯形圖程序。

  2.梯形圖(LAD)

  梯形圖是用得最多的可編程序控制器圖形編程語(yǔ)言。梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似,具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn),很容易被工廠熟悉繼電器控制的電氣人員掌握,特別適用于開關(guān)量邏輯控制。有時(shí)把梯形圖稱為電路或程序。

  梯形圖由觸點(diǎn)、線圈和用方框表示的功能塊組成。觸點(diǎn)代表邏輯輸人條件,如外部的開關(guān)、按鈕和內(nèi)部條件等，線圈通常代表邏輯輸出結(jié)果,用來控制外部的指示燈、交流接觸器和內(nèi)部的輸出條件等。功能塊用來表示定時(shí)器、計(jì)數(shù)器或者數(shù)學(xué)運(yùn)算等附加指令

  在分析梯形圖中的邏輯關(guān)系時(shí),為了借用繼電器電路圖的分析方法,可以想像左右兩側(cè)垂直母線之間有一個(gè)左正右負(fù)的直流電源電壓(S7-200的梯形圖中省略了右側(cè)的垂直母線),當(dāng)圖3-3中的10.1與10.2的觸點(diǎn)接通,或MO.3與10,2的觸點(diǎn)接通時(shí),有一個(gè)似想的“能流”(PowerFlow)流過Q1.1的線圈。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,能流只能從左向右流動(dòng)。

  長(zhǎng)面圖3-2順序功能圖 圖3-3梯形圖

  觸點(diǎn)和線圈等組成的獨(dú)立電路稱為網(wǎng)絡(luò)(Network),用編程軟件生成的梯形圖和語(yǔ)句表程序中有網(wǎng)絡(luò)編號(hào)，允許以網(wǎng)絡(luò)為單位，給梯形圖加注釋。本書為節(jié)約篇幅，有時(shí)刪去了網(wǎng)絡(luò)號(hào)。在網(wǎng)絡(luò)中,程序的邏輯運(yùn)算按從左到右的方向執(zhí)行,與能流的方向一致。各網(wǎng)絡(luò)按從上到下的順序執(zhí)行,執(zhí)行完所有的網(wǎng)絡(luò)后,返回最上面的網(wǎng)絡(luò)重新執(zhí)行。

  使用編程軟件可以直接生成和編輯梯形圖,并將它下載到可編程序控制器。

  3.功能塊圖(FBD]

  這是一種類似于數(shù)字邏輯門電路的編程語(yǔ)言,有數(shù)字電路基礎(chǔ)的人很容易掌握。該編程語(yǔ)言用類似M03-與門、或門的方框來表示邏輯運(yùn)算關(guān)系,方框的左側(cè)為邏輯運(yùn)算的輸人變量,右側(cè)為輸出變量,輸人、輸出小圓圈表示“非"運(yùn)算,方框被“導(dǎo)線”連接在一起,信號(hào)白左向右流動(dòng)。圖3-4中的控制邏輯與圖3-3中的相同。西門子公司的“L0CO1”系列微型可編程序控制器使用功能塊圖語(yǔ)言,除此之外,國(guó)內(nèi)很少有人用功能塊圖語(yǔ)言。

  圖3-4 功能圖與語(yǔ)句表

  4,語(yǔ)句表(STL)

  S7系列可編程序控制器將指令表稱為語(yǔ)句表(Statement List)。可編程序控制器的指令是一種與微機(jī)的匯編語(yǔ)言中的指令相似的助記符表達(dá)式,由指令組成的程序叫做指令表程序或語(yǔ)句表程序。

  語(yǔ)句表比較適合熟悉可編程序控制器和邏輯程序設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)豐富的程序員,語(yǔ)句表可以實(shí)現(xiàn)某些不能用梯形圖或功能塊圖實(shí)現(xiàn)的功能。

  S7-200CPU在執(zhí)行程序時(shí)要用到邏輯堆棧,梯形圖和功能塊圖編輯器自動(dòng)地插人處理?xiàng)２僮魉枰闹噶?。在語(yǔ)句表中,必須由編程人員加人這些堆棧處理指令。

  5，結(jié)構(gòu)文本(ST)

  結(jié)構(gòu)文本(ST)是為IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建的一種專用的高級(jí)編程語(yǔ)言。與梯形圖相比,它能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算,編寫的程序非常商潔和緊湊。

  6.編程語(yǔ)言的相互轉(zhuǎn)換和選用

  在S7-200的編程軟件中,用戶可以選用梯形圖、功能塊圖和語(yǔ)句表這三種編程語(yǔ)言。語(yǔ)句表不使用網(wǎng)絡(luò),但是可以用Network網(wǎng)絡(luò)這個(gè)關(guān)鍵詞對(duì)程序分段,這樣的程序可以轉(zhuǎn)換)梯形圖。

  語(yǔ)句表程序較難閱讀,其中的邏輯關(guān)系很難一限看出,所以在設(shè)計(jì)復(fù)雜的開關(guān)量控制程序時(shí)一般使用梯形圖語(yǔ)言。語(yǔ)句表可以處理某些不能用梯形圖處理的問題,梯形圖編寫的程序一定能轉(zhuǎn)換為語(yǔ)句表。

  梯形圖程序中輸人信號(hào)與輸出信號(hào)之問的邏輯關(guān)系一日了然,易于理解，與繼電器電路圖的表達(dá)方式極為相似,設(shè)計(jì)開關(guān)量控制程序時(shí)建議選用梯形圖語(yǔ)言。請(qǐng)句表輸人方便快捷,梯形圖中功能塊對(duì)應(yīng)的語(yǔ)句只占一行的位置,還可以為每一條語(yǔ)句加上注釋,便于復(fù)雜程序的閱讀。在設(shè)計(jì)通信.數(shù)學(xué)運(yùn)算等高級(jí)應(yīng)用程序時(shí)建議使用語(yǔ)句表語(yǔ)言。