PLC编程语言：理解与应用

PLC编程语言有梯形图、指令表、逻辑功能块图、顺序功能图以及BASIC、Pascal、C或结构化文本等。绝大多数采用中小型PLC的机电一体化设备、数控机床目前都多采用梯形图进行编程。

1.梯形图

梯形图（Ladder Diagram，简称LAD）是一种沿用了继电器的触点、线圈、连线等图形符号的图形编程语言，它在PLC编程中最为常用。在进行梯形图编程时，程序中的操作数以触点、线圈等图形符号代替，逻辑操作指令“与”、“或”用触点的串、并联表示；逻辑“非”用“常闭”触点进行表示；逻辑运算结果用“线圈”表示，其程序形式与继电—接触器控制电路十分相似。

梯形图程序的最大特点是通俗易懂，不同厂家生产的PLC程序形式类似，阅读与理解非常容易，而且还能够进行图2.2-1所示的动态监控，其程序形象、直观，并能反映触点、线圈、线路的通/断情况。

图2.2-1中，加粗的显示代表触点、线圈、线路已接通，它清晰地反映出内部继电器M0.1、输出Q0.1的状态为1；而M0.2由于I0.3未接通而输出0状态；Q0.2由于M0.2触点未接通而输出0状态。图形简单明了，程序检查与维修十分方便。

图2.2-1 梯形图动态监控显示

用梯形图编程除常用的图形符号外，还可使用部分区别于继电器触点控制电路的编程指令，如边沿信号、置位/复位、定时/计数等。此外，梯形图程序的执行过程也与继电器线路有本质的区别，具体内容将在后续的章节中予以详细介绍。

2.指令表

指令表（Statement List，简称STL或LIST）是一种使用助记符的PLC编程语言，它类似于计算机的汇编语言，但它比汇编语言通俗易懂。指令表是应用最早、最基本的编程语言，它可进行任何指令的编程，部分梯形图及其他语言无法表示的程序，只有使用指令表才能编程。指令表程序可使用简易编程器进行编辑；当梯形图编程错误时，有时需要将其转换成指令表后，才能进行修改，因此，即使采用梯形图编程的PLC，目前仍离不开指令表。

指令表程序的每条指令均由“指令代码”与“操作数”两部分组成，为了实现程序跳转，指令前还可能增加有跳转标记。用指令表编程时，程序中的状态读入、“与”、“与非”、“或”、“或非”、“输出”等指令代码，在不同PLC上可以用LD、A、AN、O、ON、=或RD、AND、AND.NOT、OR、OR.NOT、WRT等简单助记符表示，而输入、输出、内部继电器等则可用I0.1、Q0.2、M0.1或X0.1、Y0.2、R0.1等操作数表示。例如，图2.2-1所示的梯形图程序在SIEMENS公司生产的PLC中，其指令表程序如下。

3.逻辑功能块图

功能块图（Function Block Diagram，FBD）又称控制系统框图（Control System Flow-chart，CSF），这是一种沿用了电子线路的逻辑门、触发器、连线等图形符号的图形编程语言，是DIN40700（德国）标准规定的编程语言。(www.xing528.com)

采用功能块图编程时，PLC程序中的“与”、“或”、“非”、置/复位、数据比较等操作均可用电子线路中的“与门”、“或门”、“非门”、“RS触发器”、“数据比较器”等图形符号表示，程序形式如图2.2-2所示，它与电子线路十分相似。

功能块图同样具有直观、形象的特点，特别有利于具有电子技术基础的人员阅读与理解。功能块图还可用触发器、计数器、比较器等电子线路符号，形象地表示其他图形编程语言无法表示的PLC应用指令。

图2.2-2 功能块图程序

功能块图的程序简洁、结构紧凑、逻辑关系清晰、显示容易，在表示多触点串联等逻辑运算时，同样一页显示页面，可显示比梯形图更多的信息。

功能块图的动态检测与梯形图同样形象、直观，因此，在具备功能块图编程功能的PLC上，采用功能块图编程往往比梯形图编程更加简单、方便。

4.顺序功能图

顺序功能图（Sequential Function Chart，SFC）是一种按工艺流程图进行编程的图形编程语言，适合于非电气专业的技术人员使用，近年来已开始逐步推广。

顺序功能图的设计思想类似于子程序调用。设计者首先按控制要求，将机床的动作划分为若干工步（简称步），并通过不同的编程元件（称状态元件），对每一步赋予独立的标记。程序编制时，只需要明确每一步需要执行的动作及条件，程序中可利用控制条件对相应的状态元件进行“置位”或“复位”，便可选择需要的执行工步。

SFC编程总体是一种基于机械控制流程的编程语言，但各公司产品的实现方式有所不同。例如，三菱公司采用的是图2.2-3所示的“步进梯形图”编程方式，这种编程方法具有SFC编程同样的特点，程序执行都是根据控制条件来选择相应的步，而每一步的动作则采用了梯形图进行编程。

采用SFC编程时，程序设计者只需要确定机械的动作和条件，利用分支流程对程序步进行组织与管理，便可完成程序设计。因此，它无须像梯形图编程那样，需要在程序中进行互锁等处理，它对设计人员的要求相对较低，容易被非电气技术人员掌握。

除以上常用的编程语言外，在一些大、中型PLC上，为了完成复杂的控制功能，通常需要采用功能强大的CPU与大容量存储器，并具有开关量逻辑处理、模拟量处理、数值运算、通信等功能。这种PLC有时需要通过计算机常用的BASIC、Pascal、C等高级语言进行结构化编程。

BASIC、Pascal、C等语言的编程方法与计算机类似，但在不同公司生产的PLC上，其格式和功能有所不同，使用时应参照PLC说明书进行编程，由于它在数控机床上使用较少，本书中将不再对此进行介绍。