PLC编程知多少？有人用5种语言来编写一小段代码来比较

图片来源：宏德自动化

作者：Frank Lamb

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梯形图逻辑通常是PLC使用最多的图形编程语言，但在某些特定的编程应用中其他语言可能更适合。

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在美国，大多数参与可编程逻辑控制器 （PLC）编程和维护的人员都倾向于认为：梯形图逻辑是PLC唯一的编程语言。这种理念在很大程度上是由PLC的历史、以及美国的工业控制市场是被以梯形图逻辑为主要语言的品牌统治所造成的。

在计算机和便携式计算机广泛应用于PLC编程之前，经常使用手持式编程器将程序输入到 PLC中。在此之前，通常需要绘制用于不同指令的电气图。这就像在PLC出现之前，如何连接原始继电器逻辑一样。在手持设备上，有时会用符号表示不同指令，但是在图形设计的背后，是基于文本的语言。

1994年，国际电工委员会（IEC）制定了一个可用于定义和规范PLC编程系统的标准 IEC 61131-3。除了形式化定义诸如计时器和计数器之类的指令外， 该标准还定义了5种编程语言。

指令表（IL） 是基于文本的语言，梯形图逻辑经常被转换成相同的语言。有些厂商仅将其用作机器代码的过渡，最终会编译成在处理器中执行的语言。另外有一些厂商则使用指令列表作为主要语言，并添加了无法用梯形图逻辑表示的其它指令（例如语句列表）。

图 1 ：指令列表通常用于复杂的数学任务和搜索

梯形图逻辑（LAD） ，是PLC使用得最多的图形编程语言。它是从继电器逻辑电路图演变而来。梯形图逻辑是在常用的继电器与接触器逻辑控制基础上简化了符号演变而来的，具有形象、直观、实用等特点。

图 2 ：梯形图逻辑是最常用的PLC编程 ， 与继电器电路图最为相似。

功能块图（FBD） 是另一种图形编程语言， 可用于包括PLC和分布式控制系统（DCS）在内的一些控制器。它使用不同类型的块（例如与、或、比较、数学计算、计时器和计数器）， 来描述输入和输出变量之间的功能。输入从 设备或其它模块的输出馈入一个模块 ；输出将数据传送到下一个块或变量。

图 3 ：功能框图非常适合安全电路 / 安全PLC

结构化文本（ST） 是一种类似于计算机语言（例如Pascal）的高级语言。ST语言中的表达式由运算符和操作数组成。操作数可以是常量、变量、函数调用或另一个表达式。表达式的计算通过执行具有不同优先级的运算符完成。有最高优先级的运算符先被执行， 然后依次执行下一个优先级的运算符，直到所有的运算符被处理完。有相同优先级的运算符按从左到右的顺序执行。

图 4 ：结构化文本可以帮助完成复杂的数学任务和搜索。

顺序功能图（SFC） 语言是基于一种被称为Grafcet的古老逻辑语言，该语言基于二进制Petri网络。它可用于编制复杂的顺控程序，又称为状态转移图或功能表图，是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计顺序控制程序的工具。它是一种被称为步的块语言，带有相关逻辑条件切换。语言中的步可以是活动或不活动的，并且逻辑可以并行运行。利用这种先进的编程方法， 初学者也很容易编出复杂的顺控程序，大大提高了工作效率，也为调试、试运行带来许多言传的方便。

图 5 ：顺序功能图对于分段逻辑很有用。

几年前，我突发奇想 ：如果用所有5种语言，来编写一小段代码进行比较，将会非常有趣。逻辑建立自动和手动模式，然后在3秒钟后激活“循环”位。它是通用的，但是基于我使用的PLC平台（图1至图5）。语法和代码显示方式会因软件品牌和平台而异。

指令和注释，通常使用带颜色的编码， 以便于阅读。通常，语言包会额外收费或包含在编程软件的“专业”版本中。

不同语言有不同的用途。梯形图仍然适用于直接的“位操作”逻辑。指令列表和结构化文本通常用于更复杂的数学任务和搜索。功能块图可以很好地用于安全电路/ 安全 PLC。顺序功能图对于分段逻辑很有用。

在下一次编写复杂程序时，请尝试考虑使用某些“其它”类型的 PLC语言，因为这可能会使工作变得更容易。

关键概念：

■ 在美国， 梯形图逻辑是最常用的 PLC编程语言。

■ 指令列表、功能块图、结构化文本和顺序功能图都是有用的编程语言，也可能比梯形图更合适，这都取决于具体的应用程序。

思考一下：

除了梯形图逻辑外， 您还使用过哪种其它编程语言，为什么会使用它？

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本文来自于控制工程中文版（CONTROL ENGINEERING China）2020年01-02月刊《封面》栏目，原标题为：你使用什么语言编程 PLC ？

PLC编程语言有哪几种？每种编程语言你都了解吗？

子曰："工欲善其事必先利其器"，学习新知识，必定要先做足准备，才能学得更好。正如新手刚开始接触，它的软件编程语言与一般语言相比，有明显的不同，它既不同于高级语言，也不同于一般的汇编语言，它既要满足易编写又要满足易于调试的要求。早期的PLC仅支持梯形图编程语言和指令表编程语言，现根据国际电工委员会制定PLC编程支持的语言包括以下五种：梯形图Dele（LD）、指令表Delete（IL）、功能模块图Delete（FBD）、顺序功能流程图Delete（SFC）及结构化文本Delete（ST）。

1、梯形图语言（LD）

梯形图语言是PLC程序设计中最常用的编程语言。它是与继电器线路类似的一种编程语言。由于电气设计人员对继电器控制较为熟悉，因此，梯形图编程语言得到了广泛的欢迎和应用。

梯形图编程语言的特点是：与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性；与原有继电器控制相一致，因此电气设计人员更好掌握。

梯形图编程语言与原有的继电器控制的不同点是，梯形图中的能流不是实际意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继电器，应用时，需要与原有继电器控制的概念区别对待。

2、指令表语言（IL）

指令表编程语言是与汇编语言类似的一种助记符编程语言，和汇编语言一样由操作码和操作数组成。在无计算机的情况下，适合采用PLC手持编程器对用户程序进行编制。同时，指令表编程语言与梯形图编程语言图一一对应，在PLC编程软件下可以相互转换。

指令表编程语言的特点是：采用助记符来表示操作功能，具有容易记忆，便于掌握；在手持编程器的键盘上采用助记符表示，便于操作，可在无计算机的场合进行编程设计；与梯形图有一一对应关系。其特点与梯形图语言基本一致。

3、功能模块图语言（FBD）

功能模块图语言是与数字逻辑电路类似的一种PLC编程语言。采用功能模块图的形式来表示模块所具有的功能，不同的功能模块有不同的功能。

功能模块图编程语言的特点是：以功能模块为单位，分析理解控制方案简单容易；功能模块是用图形的形式表达功能，直观性强，对于具有数字逻辑电路基础的设计人员很容易掌握的编程；对规模大、控制逻辑关系复杂的控制系统，由于功能模块图能够清楚表达功能关系，使编程调试时间大大减少。

4、 顺序功能流程图语言（SFC）

顺序功能流程图语言是为了满足顺序逻辑控制而设计的编程语言。编程时将顺序流程动作的过程分成步和转换条件，根据转移条件对控制系统的功能流程顺序进行分配，一步一步的按照顺序动作。每一步代表一个控制功能任务，用方框表示。在方框内含有用于完成相应控制功能任务的梯形图逻辑。这种编程语言使程序结构清晰，易于阅读及维护，大大减轻编程的工作量，缩短编程和调试时间。用于系统的规模校大，程序关系较复杂的场合。

顺序功能流程图编程语言的特点：以功能为主线，按照功能流程的顺序分配，条理清楚，便于对用户程序理解；避免梯形图或其他语言不能顺序动作的缺陷，同时也避免了用梯形图语言对顺序动作编程时，由于机械互锁造成用户程序结构复杂、难以理解的缺陷；用户程序扫描时间也大大缩短。

5、结构化文本语言（ST）

结构化文本语言是用结构化的描述文本来描述程序的一种编程语言。它是类似于高级语言的一种编程语言。在大中型的PLC系统中，常采用结构化文本来描述控制系统中各个变量的关系。主要用于其他编程语言较难实现的用户程序编制。

结构化文本编程语言采用计算机的描述方式来描述系统中各种变量之间的各种运算关系，完成所需的功能或操作。大多数PLC制造商采用的结构化文本编程语言与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。

结构化文本编程语言的特点：采用高级语言进行编程，可以完成较复杂的控制运算；需要具备一定的计算机高级语言的知识和编程技巧，对工程设计人员要求较高。直观性和操作性较差。

不同型号的PLC编程软件对以上五种编程语言的支持种类是不同的，早期的PLC仅仅支持梯形图编程语言和指令表编程语言。目前的PLC对梯形图（LD）、指令表（STL）、功能模块图（FBD）编程语言都以支持。 因此在PLC控制系统设计中，要求设计人员不但对PLC的硬件性能了解外，也要了解PLC对编程语言支持的种类。

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