2022年PLC编程语言 .pdf
PLC编程语言比较宋海良（ 湖南工业大学电气学院电力电子与电力传动）摘要： IEC1131-3 为 PLC 制定了 5 种标准的编程语言，包括图形化编程语言和文本化编程语言。图形化编程语言包括：梯形图（LD） 、功能块图（ FBD ） 、顺序功能图（SFC ） 。文本化编程语言包括：指令表 (IL)和结构化文本 (ST) 。本文对 PLC 的五种编程语言进行了简单的介绍，并对五种编程语言进行了详细的比较，总结了各自的特点及适用范围。关键词： PLC；梯形图；结构化文本；顺序功能图；指令表；功能块图1 引言在现代化的工业生产设备中，有大量的数字量及模拟量的控制装置，例如电机的起停，电磁阀的开闭，产品的计数，温度、压力、流量的设定与控制等，工业现场中的这些自动控制问题，采用可编程序控制器（PLC ）来解决自动控制问题已成为最有效的工具之一。IEC 1131-3 的编程语言是IEC 工作组对世界范围的PLC厂家的编程语言合理地吸收、借鉴的基础上形成的一套针对工业控制系统的国际编程语言标准，它不但适用于PLC系统，而且还适用于更广泛的工业控制领域。2 五种 PLC程序设计语言简介根据 PLC 应用范围，程序设计语言可以组合使用，常用的程序设计语言有以下几种: 梯形图 (LD)程序设计语言。 梯形图是使用得最多的PLC 图形编程语言。 梯形图由触点、线圈和应用指令等组成。触点代表逻辑输入条件，如外部的开关、 按钮和内部条件等。线圈通常代表逻辑输出结果，用来控制外部的指示灯、交流接触器和内部的输出标志位等。指令表 (IL)。IL 语言是用布尔助记符来描述程序的一种程序设计语言，它与计算机中的汇编语言非常相似，采用布尔助记符来表示操作功能。结构化语句 (ST) 描述程序设计语言。结构化文本 (ST) 是一种专用的高级编程语言。结构化语句描述程序设计语言采用计算机的描述语句来描述系统中各种变量之间的运算关系，完成所需的功能或操作。大多数制造厂商采用的语句描述程序设计语言与BASIC语言、PASCAL 语言或 C 语言等高级语言相类似，但为了应用方便，在语句的表达方法及语句的种类等方面都进行了简化。功能模块图 (FBD) 程序设计语言。 功能模块图程序设计语言是采用功能模块来表示模块所具有的功能， 不同的功能模块有不同的功能。它有若干个输入端和输出端，通过软连接的方式， 分别连接到所需的其它端子，完成所需的控制运算或控制功能。功能模块可以分为不同的类型， 在同一种类型中，也可能因功能参数的不同而使功能或应用范围有所差别。该编程语言用类似与门、或门的方框来表示逻辑运算关系，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，方框被“导线”连接在一起，信号自左向右流动。功能表图 (SFC) 程序设计语言。SFC 语言是用顺序流程图来描述程序的一种程序设计语言。 采用顺序流程图的描述，控制系统被分为若干个子系统，从功能入手，使系统的操作具有明确的含义。3 五种 PLC编程语言的比较3.1 梯形图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 4 页 - - - - - - - - - 梯形图是使用得最多的PLC图形编程语言。梯形图与继电器控制系统的电路图很相似，直观易懂，很容易被工厂熟悉继电器控制的电气人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制。图 1 LD 编程示例从图 1 可以看出， LD 语言是从继电器控制系统原理图的基础上演变而来的，与继电器控制系统梯形图的基本思想是一致的，只是在使用符号和表达方式上有一定区别。梯形图编程与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性；与原有继电器逻辑控制技术相一致，编写简单的程序用梯形图编程比较方便，初学者容易掌握。同时，LD 语言编程中可以加入部分 FBD模块，如定时器，计数器等。但LD程序不是文本类型，不易实现不同PLC之间的复制移植，不易保存。编写复杂程序则显得繁锁，程序越大越麻烦，越难编程。3.2 IL语言指令表编程语言类似于计算机中的汇编语言助记符，它是可编程控制器最基础的编程语言。 IL 语言编程示例如下：LD 17 ST lint GE 5 JMPC next LD idword EQ istruct.sdword STN test 指令表编程语言具有便于操作的特点，适用于编程器上编程，可在无计算机的场合进行编程设计；程序为文本形式，程序易复制，易移植，易保存；保存的所占内存小。3.3 ST 语言结构化文本 (ST) 是一种高级的文本语言，可以用来描述功能，功能块和程序的行为。结构化文本语言表面上与PASCAL 语言很相似，但它是一个专门为工业控制应用开发的编程语言，具有很强的编程能力用于对变量赋值、回调功能和功能块、创建表达式、编写条件语句和迭代程序等。结构化语言编程示例如下：IF value 7 THEN WHILE value 8 DO value:=value+1; END_WHILE; 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 4 页 - - - - - - - - - END_IF; 结构化编程语言，程序也为文本形式，程序易复制，易移植，易保存，保存的所占内存小，但与指令表语言比较其程序紧凑易懂，一小段程序可能就包括一个复杂的运算处理过程，但与梯形图和功能块图等图形化语言相比，直观性和易操作性等性能较差；需要有一定的计算机高级程序设计语言的知识和编程技巧，对编程人员的技能要求较高。结构化语言编程常被用于采用功能模块等其他语言较难实现的一些控制功能的实施。3.4 FBD 语言功能块图（ FBD ）采用类似于数字逻辑门电路的图形符号，逻辑直观，使用方便，它有梯形图编程中的触电和线圈等价的指令，可以解决范围广泛的逻辑问题。图 2 FBD 编程示例FBD编程是一种类似于数字逻辑门电路的编程语言，有数字电路基础的人很容易掌握。它以功能模块为单位，从控制功能入手，使控制方案的分析和理解变得容易；功能模块是用图形化的方法描述功能，它的直观性大大方便了设计人员的编程和组态，有较好的易操作性。对控制规模较大、 控制关系较复录的系统，由于控制功能的关系可以较清楚地表达出来，因此，编程和组态时间可以缩短，调试时间也能减少。但程序不是文本类型，不易实现复制，移植，保存。 FBD语言常用于编写大而复杂的程序3.5 SFC 语言顺序功能图（SFC ）亦称流程图或状态转移图，是一种专用于顺序控制的较复杂程序的编程方法， 是一种图形化的功能性说明语言，专用于描述工业顺序控制程序，使用它可以对具有并发、选择等复杂结构的系统进行编程。它的底层语言可由IL,FBD,ST,LD 语言编写。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 4 页 - - - - - - - - - 图 3 SFC编程示例SFC编程以功能为主线，条理清楚，便于对程序操作的理解和沟通；对大型的程序，可分工设计， 采用较为灵活的程序结构，可节省程序设计时间和调试时间；常用于系统的规模校大，程序关系较复杂的场合；此方法编程，方法简单，规律性强，初学者较易掌握，可大大提高工作效率， 并给调试， 修改程序带来很大方便。但程序不是文本类型，不易实现复制，移植，保存。4 结论总的来说， 图形化编程语言具有直观易懂，便于对操作程序的理解和沟通，还具有灵活的程序结构，可节省设计时间和调试时间的特点。文本化编程语言便于保存，复制，在不同控制器之间移植的特点。在编程时， 应根据控制器的使用场合以及存储容量和速度来选用适合的编程语言。参考文献【1】电气控制及PLC 胡晓明机械工业出版社 2007 【2】电气控制与PLC 丁学恭浙江大学出版社，2004 【3】 PLC机电控制系统应用设计技术（第2 版）鲁远栋电子工业出版社 2010 【4】 PLC可编程控制器技术开发与应用实践方强 电子工业出版社 2009 【5】西门子PLC编程指令与梯形图快速入门李若谷电子工业出版社 2009 【6】可编程控制器原理与应用范次猛北京理工大学出版社 2006 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 4 页 - - - - - - - - -
