1.3 PLC的编程语言

可编程控制器是通过程序对系统进行控制的，各种机型的PLC都有自己的编程语言。PLC编程语言有多种，其中3种是图形化语言，包括梯形图（Ladder Diagram，LD）、功能块（Function Block，FB）、顺序功能图（Sequential Function Chart，SFC）；两种是文本化语言，包括语句表（Instruction List，IL）和结构文本（Structured Text，ST）。

1.梯形图LD编程语言

梯形图编程语言是一种图形语言，是若干图形符号的组合。不同厂家的PLC各有自己的一套梯形图符号。这种编程语言具有继电器控制电路形象、直观的优点，使熟悉继电器控制的技术人员很容易掌握。可见，各种机型的PLC都把梯形图作为第一编程语言。

表1.4列出了物理的继电器与OMRON PLC输出继电器的梯形图符号。

图1.6（a）是用继电器控制的电动机直接启、停（也称启保停）控制梯形图，图1.6（b）是用PLC控制的梯形图程序。由图可见，这两种梯形图形式很相似。但是，它们只是形式上的相似，实质上却存在着本质的差别，其主要区别有以下几点。

（1）两种继电器的区别

①继电器控制电路中使用的继电器都是物理的电器，继电器与其他控制电器间的连接必须通过硬接线来完成；PLC的继电器不是物理的电器，它是PLC内部的寄存器位，常称为“软继电器”。之所以称为“软继电器”，是因为它具有与物理继电器相似的功能。例如，当它的“线圈”通电时，其所属的常开触点闭合、常闭触点断开，当它的“线圈”断电时，其所属的常开触点和常闭触点均恢复常态。PLC梯形图中的接线称为“软接线”，这种“软接线”是通过编程序来实现的。

②PLC的每一个继电器都对应着内部的一个寄存器位，由于可以无限次地读取某位寄存器的内容，所以，可以认为PLC的继电器有无数个常开、常闭触点可供用户使用。而物理继电器的触点个数是有限的。

表1.4 两种继电器符号对照

③PLC的输入继电器是由外部信号所驱动的，在梯形图中只能使用输入继电器的触点，而不出现它的线圈。而物理继电器触点的状态取决于其线圈中有无电流通过，在继电器控制电路中，若不接继电器线圈，只接其触点，则触点永远不会动作。

（2）两种梯形图的区别

PLC梯形图左右的两根线也叫母线，但与继电器控制电路的两根母线不同。继电器控制电路的母线与电源连接，其每一行（也称梯级）在满足一定条件时将通过两条母线形成电流通路，从而使电器动作；而PLC梯形图的母线并不接电源，它只表示每一个梯级的起始和终了，PLC的每一个梯级中并没有实际的电流通过。通常说PLC的线圈接通了，这只不过是为了分析问题方便而假设的概念电流通路，而且概念电流只能从左向右流，这是PLC梯形图与继电器控制电路本质的区别。

（3）实现控制功能手段的区别

继电器控制是靠改变电器间的硬接线来实现各种控制功能的，而PLC是通过编程序来实现控制的。

图1.7是对应图1.6（b）的PLC外部接线。图中只画出了一部分输入和输出端子。0.00、0.01等是输入端子，100.00、100.01等是输出端子，输入和输出端子各有自己的公共端COM。

当启动按钮SB1闭合时，0.00输入端子对应的输入继电器线圈通电，它的触点相应动作；当停止按钮SB2闭合时，0.01输入端子对应的输入继电器线圈通电，它的触点相应动作。当100.00输出端子对应的输出继电器线圈通电时，外部负载KM的线圈通电。根据上述关系，分析图1.6（b）启、停电动机的过程是：

按下启动按钮SB1，0.00输入端子对应的输入继电器线圈通电，其常开触点0.00闭合。由于没有按动SB2，所以常闭触点0.01处于闭合状态。因此输出继电器100.00线圈通电，使KM通电。KM的主触点接在电动机的主电路中，于是电动机启动。释放启动按钮SB1后，由于100.00线圈通电，其常开触点100.00闭合起自锁作用。

在电动机运行过程中按下SB2，0.01输入端子对应的输入继电器线圈通电，其常闭触点0.01断开，输出继电器100.00线圈断电，使KM断电，于是电动机停转。

2.语句表IL编程语言

语句表编程语言类似计算机的汇编语言，用助记符来表示各种指令的功能。对同样功能的指令，不同厂家的PLC使用的助记符一般不同。

对图1.6（b）的梯形图，其语句表为指令语句是PLC用户程序的基础元素，多条语句的组合构成了语句表。一个复杂的控制功能是用较长的语句表来描述的。

语句表编程语言不如梯形图形象、直观，但是在使用简易编程器输入用户程序时，只能输入语句表程序。

3.功能块FB编程语言

OMRON推出的CS1、CJ1和CP1系列PLC和CX-P（5.0及其以上的版本）可直接支持用户定义的标准功能块编程。功能块是由完成特定功能的程序段组成的。功能块是一个包含标准处理功能的基本单元，该标准处理功能事先已定义好。用户可以将已定义好的功能块嵌入到梯形图程序中调用，同时设置执行功能块的输入/输出条件。功能块不包含实际地址，只有变量。用户可以在变量中设置地址或常数。

功能块编程的内容为：创建功能块和调用功能块。而创建一个功能块需要进行变量定义和算法设计。一旦在功能块中创建了标准编程并将其保存为文件，便可将功能块嵌入程序中并设置功能块I/O参数，进行反复使用，以达到简化程序的目的。

4.结构文本ST

随着PLC技术的发展，PLC的高级功能越来越多，有时用梯形图来实现编程，会很不方便。为了方便用户使用PLC的数学运算、数据处理、图形显示、打印报表等功能，许多大中型或先进的PLC都配备了结构文本编程语言。

ST语言是符合工业控制编程语言标准IEC61131-3的高级编程语言，用结构化的语句编写程序。在大、中型PLC控制系统中，常采用这种编程方式来表达控制系统中各变量的关系。

ST语言类似于Pascal语言，但在表达式和语句的种类方面都做了简化。一个ST程序由多条语句组成，而一个语句是由变量和表达式组成。通过编写不同的语句建立不同的控制关系。表达式包含着运算符和操作数（变量或常数）。运算符包括算术运算、逻辑运算和比较运算等算法。语句可以分为赋值语句和控制语句。赋值语句将表达式计算的结果保存于变量中。控制语句包含选择语句、循环语句、条件语句等。

用户除了可以创建梯形图编程的FB之外，熟悉高级编程的技术人员还可以创建ST语言的FB。CX-P为熟悉不同编程语言的用户提供了不同的编程平台。懂得高级语言的用户编写好复杂的ST语言功能块后，其他用户甚至不熟悉ST语言的操作人员也可以使用该功能块，这就大大降低了对操作人员所使用编程语言的限制。另外，使用高级语言编程，可以轻松完成复杂的数学运算。若用梯形图语言编辑复杂的算术运算功能，需要编写很多条程序，占用更多的程序容量；而用ST语言来写，表达式就可以代替梯形图中的复杂程序，要方便得多。

5.顺序功能图SFC

顺序功能图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。OMRON的CS1、CJ1和CP1（除CP1E外）等系列PLC支持SFC编程。

顺序功能图程序设计语言有如下特点：

①以功能为主线，条理清楚，便于对程序操作的理解和沟通。

②常用于系统的规模较大，程序关系较复杂的场合；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。

③顺序功能图是由步构成的。在活动步的命令和操作被执行后，对活动步后的转换进行扫描，因此，整个程序的扫描时间较其他程序编制的程序扫描时间要大大缩短。