PLC的软件及编程语言

一、plc的软件系统

PLC的软件可分为两大部分：系统软件和用户程序。系统软件由PLC制造厂商固化在机内，用以控制可编程控制器本身的动作。用户程序由PLC的使用者编址并输入，用于控制外部对象的运行。

1、系统软件

系统软件又可分为系统管理程序、用户指令解释程序及标准程序模块和系统调用。

1）系统管理程序

系统管理程序是系统软件中最重要的部分，，管控制PLC的运作。其作用包括三个方面：一是运行管理，即对控制PLC何时输入、何时输出、何时计算、何时自检、何时通信等作时间上的分配管理。二是存储空间管理，即生成用户环境。由它规定各种参数、程序的存放地址，将用户使用的数据参数、存储地址转化为实际的数据格式及物理地址，将有限的资源变为用户可很方便地直接使用的元件。三是系统自检程序，它包括各种系统出错检测、用户程序语法检验、句法检验，警戒时钟运行等。PLC正是在系统管理程序的控制下，按部就班地工作的。

2）用户指令解释程序

众所周知，任何计算机最终都是执行机器语言指令的。但用机器语言编程却是非常复杂的事情。PLC可用梯形图语言编程。把使用者直观易懂的梯形图变成机器懂得的机器语言，这就是解释程序的任务。解释程序将梯形图逐条解释，翻译成相应的机器语言指令，由CPU执行这些指令。

3）标准程序模块和系统调用

这部分软件由许多独立的程序块组成。各程序块完成不同的功能，有些完成输入、输出处理，有些完成特殊运算等。PLC的各种具体工作都是由这部分程序来完成的。这部分程序的多少决定了PLC性能的强弱。

整个系统软件是一个整体，其质量的好坏很大程度上会影响PLC的性能。很多情况下，通过改进系统软件就可在不增加任何设备的条件下，大大改善PLC的性能。因此PLC的生产厂商对PLC的系统软件都非常重视，其功能也越来越强。

2、用户程序

用户程序是PLC的使用者针对具体控制对象编制的程序。在小型PLC中，用户程序有三种形式：指令表（STL）、梯形图（LAD）和顺序功能流程图（SFC）。

二、PLC的编程语言

由于PLC是专为工业控制需要而设计的，因而对于使用者来说，编程时完全可以不考虑微处理器内部的复杂结构，不必使用各种计算机使用的语言，而把PLC内部看作由许多“软继电器”等逻辑部件组成，利用PLC提供的变成语言来编制控制程序。

PLC提供的编程语言通常有三种：梯形图、指令表和顺序功能流程图。

1、梯形图编程

梯形图表达式是在原电器控制系统中常用的接触器、继电器梯形图基础上演变而来的。它的最大优点是形象、直观和实用，为广大电气技术人员所熟知，是PLC的主要编程语言。

PLC的梯形图与电器控制系统梯形图的基本思想是一致的，但也有很大的区别（详见第6章），表面看起来完全一样的继电器线路与梯形图，它们产生的效果可能一样，也可能不完全一样，甚至某些作用完全相反。PLC的梯形图使用的是内部继电器、定时/计数器等，都是由软件实现的。其主要特点是使用方便，修改灵活。这是传统电器控制的继电器梯形图硬件接线所无法比拟的。

　　图1所示是用OMRON公司C系列P型机编号的自保持电路梯形图。这里0506的触点与启动触点0000并联。当0000接通，0506工作后，0506线圈可由自己的触点保持。若0001通，则0506断。

图1　自保持电路梯形图

2、指令语句表编程

指令语句表语言类似于微机中的助记符语言。它是可编程控制器最基础的编程语言。所谓指令语句表编程，是用一个或几个容易记忆的字符来代表可编程控制器的某种操作功能。每个生产厂家使用的助记符是各不相同的，因此同一个梯形图书写的语句形式不尽相同。语句是用户程序的基础单元，每个控制功能由一个或多个语句的用户程序来执行。每条语句是规定CPU如何动作的指令，它的作用和微机的指令一样，而且PLC的语句也是由操作码和操作数组成的，故其表达式也和微机指令类似。

PLC的语句为

操作码＋操作数　或　操作码＋标识符＋参数

其中，操作码用来指定要执行的功能，告诉CPU应该进行什么操作；操作数内包含执行该操作所必需的信息，告诉CPU用什么地方的东西来执行此操作。具体指令的说明在后面的章节有详细的介绍。

表1是图1所示梯形图相对应的指令表。

表1　指令表

3、顺序功能流程图编程

顺序功能流程图编程（SFC）是一种较新的编程方法。它的作用是用功能图来表达一个顺序控制过程。目前国际电工协会（IEC）也正在实施发展这种新的编程标准。

使用SFC作为一种步进控制语言，用这种语言可以对一个控制过程进行控制，并显示该过程的状态。将用户应用的逻辑分成步和转换条件，来代替一个长的梯形图程序。这些步和转换条件的显示，使用户可以看到在某个给定时间中机器过程处于什么状态。

　　图2所示是一个顺序钻孔的顺序功能流程图编程的例子。方框中数字代表顺序步，每一步对应于一个控制任务，每个顺序步的步进条件以及每个顺序执行的功能可以写在方框右边。

图3　顺序功能流程图编程示例