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可編程序控制器的五種標準編程語(yǔ)言

    PLC的用戶(hù)程序是設計人員根據控制系統的工藝控制要求，通過(guò)PLC編程語(yǔ)言的編制設計的。根據國際電工委員會(huì )制定的工業(yè)控制編程語(yǔ)言標準（IEC1131-3）。PLC的編程語(yǔ)言包括以下五種：梯形圖語(yǔ)言（LD）、指令表語(yǔ)言（IL）、功能模塊圖語(yǔ)言（FBD）、順序功能流程圖語(yǔ)言（SFC）及結構化文本語(yǔ)言（ST）。

    1、梯形圖語(yǔ)言（LD）

    梯形圖語(yǔ)言是PLC程序設計中最常用的編程語(yǔ)言。它是與繼電器線(xiàn)路類(lèi)似的一種編程語(yǔ)言。由于電氣設計人員對繼電器控制較為熟悉，因此，梯形圖編程語(yǔ)言得到了廣泛的歡迎和應用。

    梯形圖編程語(yǔ)言的特點(diǎn)是：與電氣操作原理圖相對應，具有直觀(guān)性和對應性；與原有繼電器控制相一致，電氣設計人員易于掌握。

    梯形圖編程語(yǔ)言與原有的繼電器控制的不同點(diǎn)是，梯形圖中的能流不是實(shí)際意義的電流，內部的繼電器也不是實(shí)際存在的繼電器，應用時(shí)，需要與原有繼電器控制的概念區別對待。

    圖1是典型的交流異步電動(dòng)機直接啟動(dòng)控制電路圖。圖2是采用PLC控制的程序梯形圖。


圖1 交流異步電動(dòng)機直接啟動(dòng)電路圖


圖2 PLC梯形圖

    2、指令表語(yǔ)言（IL）

    指令表編程語(yǔ)言是與匯編語(yǔ)言類(lèi)似的一種助記符編程語(yǔ)言，和匯編語(yǔ)言一樣由操作碼和操作數組成。在無(wú)計算機的情況下，適合采用PLC手持編程器對用戶(hù)程序進(jìn)行編制。同時(shí)，指令表編程語(yǔ)言與梯形圖編程語(yǔ)言圖一一對應，在PLC編程軟件下可以相互轉換。圖3就是與圖2PLC梯形圖對應的指令表。


圖3 指令表

    指令表表編程語(yǔ)言的特點(diǎn)是：采用助記符來(lái)表示操作功能，具有容易記憶，便于掌握；在手持編程器的鍵盤(pán)上采用助記符表示，便于操作，可在無(wú)計算機的場(chǎng)合進(jìn)行編程設計；與梯形圖有一一對應關(guān)系。其特點(diǎn)與梯形圖語(yǔ)言基本一致。

    3、功能模塊圖語(yǔ)言（FBD）

    功能模塊圖語(yǔ)言是與數字邏輯電路類(lèi)似的一種PLC編程語(yǔ)言。采用功能模塊圖的形式來(lái)表示模塊所具有的功能，不同的功能模塊有不同的功能。圖4是對應圖1交流異步電動(dòng)機直接啟動(dòng)的功能模塊圖編程語(yǔ)言的表達方式。


圖4 功能模塊圖

    功能模塊圖編程語(yǔ)言的特點(diǎn)：功能模塊圖程序設計語(yǔ)言的特點(diǎn)是：以功能模塊為單位，分析理解控制方案簡(jiǎn)單容易；功能模塊是用圖形的形式表達功能，直觀(guān)性強，對于具有數字邏輯電路基礎的設計人員很容易掌握的編程；對規模大、控制邏輯關(guān)系復雜的控制系統，由于功能模塊圖能夠清楚表達功能關(guān)系，使編程調試時(shí)間大大減少。

    4、 順序功能流程圖語(yǔ)言（SFC）

    順序功能流程圖語(yǔ)言是為了滿(mǎn)足順序邏輯控制而設計的編程語(yǔ)言。編程時(shí)將順序流程動(dòng)作的過(guò)程分成步和轉換條件，根據轉移條件對控制系統的功能流程順序進(jìn)行分配，一步一步的按照順序動(dòng)作。每一步代表一個(gè)控制功能任務(wù)，用方框表示。在方框內含有用于完成相應控制功能任務(wù)的梯形圖邏輯。這種編程語(yǔ)言使程序結構清晰，易于閱讀及維護，大大減輕編程的工作量，縮短編程和調試時(shí)間。用于系統的規模校大，程序關(guān)系較復雜的場(chǎng)合。圖5是一個(gè)簡(jiǎn)單的功能流程編程語(yǔ)言的示意圖。


圖5

    順序功能流程圖編程語(yǔ)言的特點(diǎn)：以功能為主線(xiàn)，按照功能流程的順序分配，條理清楚，便于對用戶(hù)程序理解；避免梯形圖或其他語(yǔ)言不能順序動(dòng)作的缺陷，同時(shí)也避免了用梯形圖語(yǔ)言對順序動(dòng)作編程時(shí)，由于機械互鎖造成用戶(hù)程序結構復雜、難以理解的缺陷；用戶(hù)程序掃描時(shí)間也大大縮短。

    5、結構化文本語(yǔ)言（ST）

    結構化文本語(yǔ)言是用結構化的描述文本來(lái)描述程序的一種編程語(yǔ)言。它是類(lèi)似于高級語(yǔ)言的一種編程語(yǔ)言。在大中型的PLC系統中，常采用結構化文本來(lái)描述控制系統中各個(gè)變量的關(guān)系。主要用于其他編程語(yǔ)言較難實(shí)現的用戶(hù)程序編制。

    結構化文本編程語(yǔ)言采用計算機的描述方式來(lái)描述系統中各種變量之間的各種運算關(guān)系，完成所需的功能或操作。大多數PLC制造商采用的結構化文本編程語(yǔ)言與BASIC語(yǔ)言、PASCAL語(yǔ)言或C語(yǔ)言等高級語(yǔ)言相類(lèi)似，但為了應用方便，在語(yǔ)句的表達方法及語(yǔ)句的種類(lèi)等方面都進(jìn)行了簡(jiǎn)化。

    結構化文本編程語(yǔ)言的特點(diǎn)：采用高級語(yǔ)言進(jìn)行編程，可以完成較復雜的控制運算；需要有一定的計算機高級語(yǔ)言的知識和編程技巧，對工程設計人員要求較高。直觀(guān)性和操作性較差。

    不同型號的PLC編程軟件對以上五種編程語(yǔ)言的支持種類(lèi)是不同的，早期的PLC僅僅支持梯形圖編程語(yǔ)言和指令表編程語(yǔ)言。目前的PLC對梯形圖（LD）、指令表（STL）、功能模塊圖（FBD）編程語(yǔ)言都以支持。比如，SIMATIC STEP7 MicroWIN V3.2。

    在PLC控制系統設計中，要求設計人員不但對PLC的硬件性能了解外，也要了解PLC對編程語(yǔ)言支持的種類(lèi)。

設計可編程控制系統時(shí)的故障防范
發(fā)表時(shí)間：2006-11-22  來(lái)源：銀狐工控網(wǎng)
關(guān)鍵字：PLC 可編程控制器 可編程控制系統 設計 故障防范 
   

在現代化的工業(yè)生產(chǎn)中，大量采用了可編程序控制系統，可編程序控制器能在惡劣的工作環(huán)境下正常工作，但其構成的控制系統由于設計、安裝、干擾等因素有時(shí)會(huì )出現故障。有些問(wèn)題是在系統設計時(shí)考慮不周造成的。根據實(shí)踐中的經(jīng)驗和教訓，本文闡述可編程序控制系統設計時(shí)應注意的問(wèn)題。


    在現代化的工業(yè)生產(chǎn)中，大量采用了可編程序控制系統，可編程序控制器能在惡劣的工作環(huán)境下正常工作，但其構成的控制系統由于設計、安裝、干擾等因素有時(shí)會(huì )出現故障。有些問(wèn)題是在系統設計時(shí)考慮不周造成的。根據實(shí)踐中的經(jīng)驗和教訓，本文闡述可編程序控制系統設計時(shí)應注意的問(wèn)題。

    1、一個(gè)系統中使用的成熟技術(shù)至少應占到75%以上

    “成熟技術(shù)”一是經(jīng)過(guò)一定的生產(chǎn)實(shí)踐考驗的可編程控制器產(chǎn)品或類(lèi)似設計，或者確定能在未來(lái)的生產(chǎn)實(shí)踐中，經(jīng)得起考驗；二是設計工作人員對于需要使用的技術(shù)要有經(jīng)驗或有掌握它的能力。設計與配置一個(gè)可編程序控制系統選用的技術(shù)與設計方案切實(shí)可行。因為一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程控制系統，一旦做出來(lái)，要長(cháng)久使用下去，難以找到機會(huì )反復修改。設計的硬件系統和編程軟件，其中某些缺欠，可能一直隱藏在已完成的系統中。若遇到發(fā)生破壞作用的條件，后果難以預料。

    2、系統的硬件結構和網(wǎng)絡(luò )要簡(jiǎn)明而清晰

    硬件結構不要追求繁瑣，網(wǎng)絡(luò )組態(tài)不要追求交叉因素太多，要力求使用可編程序控制器自身配置的組網(wǎng)能力。在組成I/O機箱配套的模板時(shí)，建議型號簡(jiǎn)單，力求一致，模板密度不宜過(guò)大。使用的結線(xiàn)點(diǎn)不宜過(guò)多，從目前機箱的制造和配線(xiàn)工藝來(lái)看，輸入與輸出配線(xiàn)密度不能太高。

    3、控制系統的功能和管理系統的功能應嚴格劃分界限

    由于可編程序控制器組成的過(guò)程控制系統中的實(shí)時(shí)性要求很高，而網(wǎng)絡(luò )通信是允許暫時(shí)失去通信聯(lián)系，過(guò)后自己能重新恢復，但是在重新恢復之前這一間隔時(shí)間可編程序控制器會(huì )處于失控。另外，在用多個(gè)可編程序控制器系統組成一個(gè)大系統時(shí)，對于主控制的關(guān)鍵命令，除了使用可編程序控制器自身的網(wǎng)絡(luò )通信傳送它的信息外，最好有使用它的I/O點(diǎn)做成的硬件聯(lián)鎖，特別是兩者之間“急�！钡奶幚�；雖然兩個(gè)系統都在自身的通信掃描中互相變換著(zhù)“停止”或“急�！泵�令，但因一方在急停故障時(shí)已經(jīng)停止運行，另一方并未收到已停止的信息而照常運行，其后果難測�？删幊绦蚩刂破骺刂葡到y關(guān)鍵的“急�！睉�先切除執行機構的電源，然后將其信號送入可編程序控制器，這樣可取得設備安全保護的時(shí)間。

    4、可編程序控制器的程序要簡(jiǎn)明且可讀

    用戶(hù)軟件的編寫(xiě)是“平鋪直敘”，用戶(hù)軟件可看成是一個(gè)有序的“黑盒子”系列，每個(gè)“黑盒子”按照結構化語(yǔ)言劃分，可分為幾種典型的語(yǔ)句。每個(gè)語(yǔ)句方式、手法可能十分單調，但一定要明確。在設計與編寫(xiě)這些語(yǔ)句時(shí)，若使用不易推理的邏輯關(guān)系太多，或者語(yǔ)句因素太多，特殊條件太多，就會(huì )使人閱讀這些語(yǔ)句時(shí)十分難懂。因此，一個(gè)可編程控制器的用戶(hù)軟件的可讀性，即編寫(xiě)的軟件能為大多數人讀懂，能理解可編程控制器在執行這個(gè)語(yǔ)句時(shí)，“發(fā)生了什么”是十分重要的。每一段程序力求功能單一而流暢，這是軟件在使用和維護時(shí)的重要條件。

    5、可編程序控制系統在硬件和軟件上的預置，有運行檢測的關(guān)鍵監視條件

    可編程序控制系統配置了彩色圖形工作站/屏幕監視，但從價(jià)格及反映現場(chǎng)狀態(tài)的時(shí)間來(lái)看，屏幕監視尚不方便。關(guān)鍵的故障，或者在關(guān)鍵的機械設備附近，可配置一些指示燈，它們可以用數字量輸出做成，用來(lái)監視程序的正常運行，或用來(lái)調試程序，在指示燈旁配以功能標牌，可幫助操作人員確認可編程序控制系統的正常運行和及時(shí)反映故障。

    6、設計大中型可編程序控制系統時(shí)不要耗盡它的硬件和軟件資源

    對于設計的新系統，硬件上至少要保留15%左右的冗余，在軟件編制時(shí)，同樣要估計用戶(hù)軟件對計算機資源的需要與用量。尤其對中間繼電器，計數器/定時(shí)器的使用，要留有余地。因為在調試和運行后，軟件總會(huì )被修改、補充，甚至重新編制。已編制的軟件讓人無(wú)法修改和完善，在工程上是不實(shí)際的。

    7、合理地配置可編程序控制器系統的冗余

    可編程序控制系統可能做出多種方式的冗余，中央處理器的雙機熱備、冷備冗余是常見(jiàn)的方式。另外，雙系統冗余，即中央處理器和全部的輸入、輸出、組網(wǎng)通信完全冗余，其價(jià)格和實(shí)用性雖然在許多工程項目中難以被人接受，但在有毒、有害的化工生產(chǎn)環(huán)境這種冗余很有必要。在設計系統中，要使配置冗余方式較為經(jīng)濟而又實(shí)用，力求使故障縮小在本設備身上。不要因某一設備發(fā)生故障，引起工藝流程中相關(guān)設備運行或狀態(tài)受到?jīng)_擊。

    以上闡述的幾個(gè)方面，是在可編程序控制系統總體方案設計時(shí)，要格外重視的問(wèn)題，只有在設計系統時(shí)，考慮周到，系統投入運行之后，設計人員才能少些遺憾。

kankan

現在有點(diǎn)忙，有空發(fā)個(gè)溫控的上來(lái)，希大家多多提意見(jiàn)和建議

正想要，看看。

kan  kan 

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