【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 還沒(méi)有一種對(duì)各廠家產(chǎn)品都能兼容的編程語(yǔ)言。 如三菱公司的產(chǎn)品有它自己的編程語(yǔ)言， OMRON 公司的產(chǎn)品也有它自己的語(yǔ)言。但不管什么型號(hào)的 PLC，其編程語(yǔ)言都具有以下特點(diǎn)： ： 程序由圖形方式表達(dá)，指令由不同的圖形符號(hào)組成，易于理解和記憶。系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)者已把工業(yè)控制中所需的獨(dú)立運(yùn)算功能編制成象征性圖形，用戶根據(jù)自己的需要把這些圖形進(jìn)行組合，并填入適當(dāng)?shù)膮?shù)。在邏輯運(yùn)算部分，幾乎所有的廠家都采用類似于繼電器控制電路的梯形圖，很容易接受。如西門子公司還采用控制系統(tǒng)流程圖來(lái)表示，它沿用二進(jìn)制邏輯元件圖形符號(hào)來(lái)表達(dá)控制關(guān)系，很直觀易懂。較復(fù)雜 的算術(shù)運(yùn)算、定時(shí)計(jì)數(shù)等，一般也參照梯形圖或邏輯元件圖給予表示，雖然象征性不如邏輯運(yùn)算部分，也受用戶歡迎。 ： 圖形符相當(dāng)于操作碼，規(guī)定了運(yùn)算功能，操作數(shù)由用戶填人，如： K400， T120等。 PLC 中的變量和常數(shù)以及其取值范圍有明確規(guī)定，由產(chǎn)品型號(hào)決定，可查閱產(chǎn)品目錄手冊(cè)。 ： PLC 的程序結(jié)構(gòu)通常很簡(jiǎn)單，典型的為塊式結(jié)構(gòu)，不同塊完成不同的功能，使程序的調(diào)試者對(duì)整個(gè)程序的控制功能和控制順序有清晰的概念。 ： 使用匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)程序，要完成編輯 、編譯和連接三個(gè)過(guò)程，而使用編程語(yǔ)言，只需要編輯一個(gè)過(guò)程，其余由系統(tǒng)軟件自動(dòng)完成，整個(gè)編輯過(guò)程都在人機(jī)對(duì)話下進(jìn)行的，不要求用戶有高深的軟件設(shè)計(jì)能力。 ： 無(wú)論是匯編程序，還是高級(jí)語(yǔ)言程序調(diào)試，都是令編輯人員頭疼的事，而 PLC的程序調(diào)試提供了完備的條件，使用編程器，利用 PLC 和編程器上的按鍵、顯示和內(nèi)部編輯、調(diào)試、監(jiān)控等，并在軟件支持下，診斷和調(diào)試操作都很簡(jiǎn)單。 論文 15 總之， PLC 的編程語(yǔ)言是面向用戶的，對(duì)使用者不要求具備高深的知識(shí)、不需要長(zhǎng)時(shí)間的專門訓(xùn)練。 編程語(yǔ)言的形式 本教材采用最常 用的兩種編程語(yǔ)言，一是梯形圖，二是助記符語(yǔ)言表。采用梯形圖編程，因?yàn)樗庇^易懂，但需要一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)及相應(yīng)的編程軟件；采用助記符形式便于實(shí)驗(yàn)，因?yàn)樗恍枰慌_(tái)簡(jiǎn)易編程器，而不必用昂貴的圖形編程器或計(jì)算機(jī)來(lái)編程。 雖然一些高檔的 PLC 還具有與計(jì)算機(jī)兼容的 C 語(yǔ)言、 BASIC 語(yǔ)言、專用的高級(jí)語(yǔ)言（如西門子公司的 GRAPH三菱公司的 MELSAP），還有用布爾邏輯語(yǔ)言、通用計(jì)算機(jī)兼容的匯編語(yǔ)言等。不管怎么樣，各廠家的編程語(yǔ)言都只能適用于本廠的產(chǎn)品。 1. 編程指令： 指令是 PLC 被告知要做什么，以及怎樣去做的代碼或符號(hào) 。從本質(zhì)上講，指令只是一些二進(jìn)制代碼，這點(diǎn) PLC與普通的計(jì)算機(jī)是完全相同的。同時(shí) PLC 也有編譯系統(tǒng)，它可以把一些文字符號(hào)或圖形符號(hào)編譯成機(jī)器碼，所以用戶看到的 PLC 指令一般不是機(jī)器碼而是文字代碼，或圖形符號(hào)。常用的助記符語(yǔ)句用英文文字（可用多國(guó)文字）的縮寫(xiě)及數(shù)字代表各相應(yīng)指令。常用的圖形符號(hào)即梯形圖，它類似于電氣原理圖是符號(hào)，易為電氣工作人員所接受。 (2)指令系統(tǒng)： 一個(gè) PLC所具有的指令的全體稱為該 PLC的指令系統(tǒng)。它包含著指令的多少，各指令都能干什么事，代表著 PLC 的功能和性能。一般講，功能強(qiáng)、性能好的 PLC，其指令系統(tǒng)必然豐富，所能干的事也就多。我們?cè)诰幊讨氨仨毰?PLC 的指令系統(tǒng) (3)程序： PLC 指令的有序集合， PLC 運(yùn)行它，可進(jìn)行相應(yīng)的工作，當(dāng)然，這里的程序是指 PLC 的用戶程序。用戶程序一般由用戶設(shè)計(jì)， PLC 的廠家或代銷商不提供。用語(yǔ)句表達(dá)的程序不大直觀，可讀性差，特別是較復(fù)雜的程序，更難讀，所以多數(shù)程序用梯形圖表達(dá)。 (4)梯形圖： 梯形圖是通過(guò)連線把 PLC 指令的梯形圖符號(hào)連接在一起的連通圖，用以表達(dá)所使用的 PLC 指令及其前后順序，它與電氣原理圖很相似。它的連線有兩種：一為母線，另一為內(nèi)部橫豎線。內(nèi)部橫豎線 把一個(gè)個(gè)梯形圖符號(hào)指令連成一個(gè)指令組，這個(gè)指令組一般總是從裝載（ LD）指令開(kāi)始，必要時(shí)再繼以若干個(gè)輸入指令（含 LD 論文 16 指令），以建立邏輯條件。最后為輸出類指令，實(shí)現(xiàn)輸出控制，或?yàn)閿?shù)據(jù)控制、流程控制、通訊處理、監(jiān)控工作等指令，以進(jìn)行相應(yīng)的工作。母線是用來(lái)連接指令組的。下圖是三菱公司的 FX2N 系列產(chǎn)品的最簡(jiǎn)單的梯形圖例： X000 X001 X010 它有兩組，第一組用以實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、停止控制。第二組僅一個(gè) END 指令，用以 結(jié)束程序。 (5)梯形圖與助記符的對(duì)應(yīng)關(guān)系： 助記符指令與梯形圖指令有嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而梯形圖的連線又可把指令的順序予以體現(xiàn)。一般講，其順序?yàn)椋合容斎?，后輸出（含其他處理）；先上，后下；先左，后右。有了梯形圖就可將其翻譯成助記符程序。上圖的助記符程序?yàn)椋? 地址 指令 變量 0000 LD X000 0001 OR X010 0002 AND NOT X001 0003 OUT Y000 0004 END 反之根據(jù)助記符，也可畫(huà)出與其對(duì)應(yīng)的梯形圖。 (6)梯形圖與電氣原理圖的關(guān)系： 如果僅考慮邏輯控制，梯形圖與電氣原理圖也可建立起一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。如梯形圖的輸出（ OUT）指令，對(duì)應(yīng)于繼電器的線圈，而輸入指令（如 LD， AND， OR）對(duì)應(yīng)于接點(diǎn)，互鎖指令（ IL、 ILC）可看成總開(kāi)關(guān)，等等。這樣，原有 的繼電控制邏輯，經(jīng)轉(zhuǎn)換即可變成梯形圖，再進(jìn)一步轉(zhuǎn)換，即可變成語(yǔ)句表程序。 有了這個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系，用 PLC程序代表繼電邏輯是很容易的。這也是 PLC 技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)繼電控制技術(shù)的繼承。 Y000 END 論文 17 下面我們著重介紹三菱公司的 FX2N 系列產(chǎn)品的一些編程元件及其功能。 FX系列產(chǎn)品，它內(nèi)部的編程元件，也就是支持該機(jī)型編程語(yǔ)言的軟元件，按通俗叫法分別稱為繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等，但它們與真實(shí)元件有很大的差別，一般稱它們?yōu)椤败浝^電器”。這些編程用的繼電器，它的工作線圈沒(méi)有工作電壓等級(jí)、功耗大小和電磁慣性等問(wèn)題 ；觸點(diǎn)沒(méi)有數(shù)量限制、沒(méi)有機(jī)械磨損和電蝕等問(wèn)題。它在不同的指令操作下，其工作狀態(tài)可以無(wú)記憶，也可以有記憶，還可以作脈沖數(shù)字元件使用。一般情況下， X代表輸入繼電器， Y代表輸出繼電器， M代表輔助繼電器 ,T代表定時(shí)器， C 代表計(jì)數(shù)器。 （ X） PLC 的輸入端子是從外部開(kāi)關(guān)接受信號(hào)的窗口， PLC 內(nèi)部與輸入端子連接的輸入繼電器 X是用光電隔離的電子繼電器，它們的編號(hào)與接線端子編號(hào)一致（按八進(jìn)制輸入），線圈的吸合或 釋放只取決于 PLC 外部觸點(diǎn)的狀態(tài)。內(nèi)部有常開(kāi) /常閉兩種觸點(diǎn)供編程時(shí)隨時(shí)使用，且使用次數(shù)不限。輸入電路的時(shí)間常數(shù)一般小于 10ms。各基本單元都是八進(jìn)制輸入的地址，輸入為 X000 ～ X007， X010 ～ X017， X020 ～X027 。它們一般位于機(jī)器的上端。 （ Y） PLC 的輸出端子是向外部負(fù)載輸出信號(hào)的窗口。輸出繼電器的線圈由程序控制，輸出繼電器的外部輸出主觸點(diǎn)接到 PLC 的輸出端子上供外部負(fù)載使用，其余常開(kāi) /常閉觸點(diǎn)供內(nèi)部程序使用。輸出繼電器的電子常開(kāi) /常閉觸點(diǎn)使用次數(shù)不限。輸出電路的時(shí)間常數(shù)是固定的 。各基本單元都是八進(jìn)制輸出，輸出為 Y000 ～ Y007，Y010～ Y017， Y020～ Y027 。它們一般位于機(jī)器的下端。 （ M） PLC 內(nèi)有很多的輔助繼電器，其線圈與輸出繼電器一樣，由 PLC 內(nèi)各軟元件的觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)。輔助繼電器也稱中間繼電器，它沒(méi)有向外的任何聯(lián)系，只供內(nèi)部編程使用。它的電子常開(kāi) /常閉觸點(diǎn)使用次數(shù)不受限制。但是，這些觸點(diǎn)不能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，外部負(fù)載的驅(qū)動(dòng)必須通過(guò)輸出繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)。如下圖中的 M300，它只起到一個(gè)自鎖的功能。在 FX2N 中普遍途采用 M0～ M499，共 500 點(diǎn)輔助繼電器，其地址號(hào)按十進(jìn)制編號(hào)。輔助繼電器中還有一些特殊的輔助繼電器，如掉電繼電器、保持繼電器等，在這里就不一一介紹了。 X000 X001 M300 M3000 論文 18 （ T） 在 PLC 內(nèi)的定時(shí)器是根據(jù)時(shí)鐘脈沖的累積形式，當(dāng)所計(jì)時(shí)間達(dá)到設(shè)定值時(shí)，其輸出觸點(diǎn)動(dòng)作，時(shí)鐘脈沖有 1ms、 10ms、 100ms。定時(shí) 器可以用用戶程序存儲(chǔ)器內(nèi)的常數(shù) K 作為設(shè)定值，也可以用數(shù)據(jù)寄存器（ D）的內(nèi)容作為設(shè)定值。在后一種情況下，一般使用有掉電保護(hù)功能的數(shù)據(jù)寄存器。即使如此，若備用電池電壓降低時(shí)，定時(shí)器或計(jì)數(shù)器往往會(huì)發(fā)生誤動(dòng)作。 定時(shí)器通道范圍如下： 100 ms定時(shí)器 T0～ T199， 共 200 點(diǎn)，設(shè)定值： ～ ； 10 ms 定時(shí)器 T200～ TT245，共 46 點(diǎn)，設(shè)定值： ～ 秒； 1 ms 積算定時(shí)器 T245～ T249，共 4點(diǎn)，設(shè)定值： ～ 秒； 100 ms積算定時(shí)器 T250～ T255，共 6 點(diǎn)，設(shè)定值： ～ 秒； 定時(shí)器指令符號(hào)及應(yīng)用如下圖所示： X000 K123 設(shè)定值（累積） T200 當(dāng)定時(shí)器線圈 T200的驅(qū)動(dòng)輸入 X000接通時(shí)， T200的當(dāng)前值計(jì)數(shù)器對(duì) 10 ms的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行累積計(jì)數(shù)，當(dāng)前值與設(shè)定值 K123 相等時(shí)，定時(shí)器的輸出接點(diǎn)動(dòng)作，即輸出觸點(diǎn)是在驅(qū)動(dòng)線圈后的 秒（ 10 * 123ms = ）時(shí)才動(dòng)作，當(dāng) T200 觸點(diǎn)吸合后， Y000 就有輸出。當(dāng)驅(qū)動(dòng)輸入 X000 斷開(kāi)或發(fā)生停電時(shí)，定時(shí)器就復(fù)位，輸出觸點(diǎn)也復(fù)位。 每個(gè)定時(shí)器只有一個(gè)輸入，它與常規(guī)定時(shí)器一樣，線圈通電時(shí)，開(kāi)始計(jì)時(shí)；斷電時(shí)，自動(dòng)復(fù)位，不保存中間數(shù)值。定時(shí)器有兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器，一個(gè)為設(shè)定值寄存器，另一個(gè) 是現(xiàn)時(shí)值寄存器，編程時(shí)，由用戶設(shè)定累積值。 如果是積算定時(shí)器，它的符號(hào)接線如下圖所示： X001 K345 X002 定時(shí)器線圈 T250 的驅(qū)動(dòng)輸入 X001 接通時(shí)， T250 的當(dāng)前值計(jì)數(shù)器對(duì) 100 ms的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行累積計(jì)數(shù)，當(dāng)該值與設(shè)定值 K345 相等時(shí)，定時(shí)器的輸出觸點(diǎn)T250 RST T250 T2000 Y000 END 論文 19 動(dòng)作。在計(jì)數(shù)過(guò)程中，即使輸入 X001 在接通或復(fù)電時(shí)，計(jì)數(shù)繼續(xù)進(jìn)行，其累積時(shí) 間為 （ 100 ms*345=）時(shí)觸點(diǎn)動(dòng)作。當(dāng)復(fù)位輸入 X002 接通 ，定時(shí)器就復(fù)位，輸出觸點(diǎn)也復(fù)位。 （ C）