可编程控制器的编程语言

2.5　可编程控制器的编程语言

PLC的用户程序是用户利用PLC的编程语言，根据控制要求编制的程序。在PLC的应用中，最重要的是用PLC的编程语言来编写用户程序，以实现控制目的。由于PLC是专门为工业控制而开发的装置，其主要使用者是广大电气技术人员，为了满足他们的传统习惯和掌握能力，PLC的主要编程语言采用比计算机语言相对简单、易懂、形象的专用语言。

PLC编程语言是多种多样的，对于不同生产厂家、不同系列的PLC产品采用的编程语言的表达方式也不相同，但基本上可归纳为两种类型：一是采用字符表达方式的编程语言，如语句表等；二是采用图形符号表达方式的编程语言，如梯形图等。

以下简要介绍几种常见的PLC编程语言。

1）梯形图语言

梯形图语言是在传统电气控制系统中常用的接触器、继电器等图形表达符号的基础上演变而来的。它与电气控制线路图相似，继承了传统电气控制逻辑中使用的框架结构、逻辑运算方式和I/O形式，具有形象、直观、实用的特点。因此，这种编程语言为广大电气技术人员所熟知，是应用最广泛的PLC的编程语言，是PLC的第一编程语言。

如图2-9所示是传统的电气控制线路图和PLC梯形图。

从图中可看出，两种图表示思想基本上是一致的，具体表达方式有一定区别。PLC的梯形图使用的是内部继电器、定时/计数器等，都是由软件来实现的，使用方便，修改灵活，是原电气控制线路硬接线无法比拟的。

图2-9　电气控制线路图与梯形图

梯形图程序所表达的控制逻辑关系是和继电器线路基本一致的，梯形图中的符号、和分别代表控制线路中的常开触点（或常开按钮）、常闭触点（或常闭按钮）和继电器线圈，每一个触点和线圈均给出一个对应的编号。不同产品型号的PLC机，其编号规定不同，但表达的含义是相同的。梯形图虽与继电器线路很相似，但梯形图在实际应用中仍有其严格的规定，具体规定可有如下几点：

（1）梯形图按自上而下、从左到右的顺序进行排列。以一个继电器线圈为一个控制逻辑行（即为一阶梯层）。每一条逻辑行都起始于左母线，终止于继电器线圈，右母线通常可以省略不画。

（2）梯形图中母线的意义类似于继电器线路中的电源线，但它不产生实际的物理电流，而只是假想在梯形图中有“电流”流动，我们称之为“概念电流”。概念电流在梯形图中只能做从左向右的单向流动，改变层次也只能先上后下。

（3）梯形图由若干“梯层”组成。每个梯层由若干条并联支路组成。每条支路又由若干个编程符号串联组成。支路或符号的最大串联、并联数都是有一定限制的，具体PLC产品有不同的规定。

（4）梯形图中的继电器线圈不是继电控制电路中的物理继电器，而是与内存映像区中的某一位相对应的，因此称之为“软继电器”。如果梯形图中某继电器的线圈“通电”或触点“闭合”，则映像区中对应存储器的状态为高电平“1”；反之，则为低电平“0”。

梯形图中的继电器又分为输出继电器和内部继电器。输出继电器所对应的映像存储器中的信号状态（“1”或“0”），可以通过I/O接口去驱动外部负载。内部继电器包括辅助继电器、定时器、计数器、寄存器等，它们所对应的映像存储器中的信号状态（“1”或“0”），只可在编程中供梯形图内部使用，不能用作输出控制。

（5）输入继电器仅供PLC接受外部的输入信号，而不能用内部其他继电器的触点来驱动或输入信号。所以，梯形图中只出现输入继电器的触点，不会出现输入继电器的线圈。梯形图中输入继电器的触点闭合表示信号输入。

（6）在梯形图程序中，继电器线圈一般情况下只能出现一次。而继电器触点在编程时则可无限次引用，且既可以是常开触点，也可以是常闭触点。

（7）PLC运行时是按照梯形图符号排列顺序自上而下、从左向右执行程序的，即PLC是按照扫描方式顺序执行梯形图程序的。因此不会出现几条并列支路同时动作的情况，使得梯形图设计大为简化。

2）语句表语言

这种编程语言是一种与汇编语言类似的助记符编程表达方式。在PLC应用中，经常采用简易编程器，而这种编程器中没有CRT屏幕显示，或没有较大的液晶屏幕显示。因此，就用一系列PLC操作命令组成的语句表将梯形图描述出来，再通过简易编程器输入到PLC中。虽然各个PLC生产厂家的语句表形式不尽相同，但其基本功能相差无几。下面是与图2-7（b）中梯形图对应的语句表程序（FX系列）。

序号　　指　令　　　　数　据

0　　　　LD　　　　　　X1

1　　　　OR 　　　　　 Y0

2　　　　ANI　　　　　 X2

3　　　　OUT　　　　　 Y0

4　　　　LD　　　　　　X3

5　　　　OUT　　　　　 Y1

可以看出，语句是语句表程序的基本单元，每个语句和微机一样，也由地址（步序号）、操作码（指令）和操作数（数据）三部分组成。

3）逻辑图语言

逻辑图是一种类似于数字逻辑电路结构的编程语言，由与门、或门、非门、定时器、计数器、触发器等逻辑符号组成。有数字电路基础的电气技术人员较容易掌握，如图2-10所示。

4）顺序功能图编程语言

图2-10　逻辑图语言编程

顺序功能图编程语言（SFC语言）是一种较新的编程方法，又称状态转移图语言。它将一个完整的控制过程分为若干阶段，各阶段具有不同的动作，阶段间有一定的转换条件，转换条件满足就实现阶段转移，上一阶段动作结束，下一阶段动作开始。是用顺序功能图的方式来表达一个控制过程，对于顺序控制系统特别适用。

5）高级语言

随着PLC技术的发展，为了增强PLC的运算、数据处理及通信等功能，以上编程语言无法很好地满足要求。近年来推出的PLC，尤其是大型PLC，都可用高级语言，如BASIC语言、C语言、PASCAL语言等进行编程。采用高级语言后，用户可以像使用普通微型计算机一样操作PLC，使PLC的各种功能得到更好的发挥。