PLC 編程語言的設(shè)計與應(yīng)用

1、 plc編程語言的設(shè)計與應(yīng)用作 者 ：老河口潤發(fā)公司李凌松關(guān)鍵詞： 可編程邏輯控制器控制程序語言設(shè)計應(yīng)用1 引言 在plc中有多種程序設(shè)計語言,如梯形圖語言、布爾助記符語言、功能表圖語言、功能模塊圖語言及結(jié)構(gòu)化語句描述語言等。梯形圖語言和布爾助記符語言是基本程序設(shè)計語言，它通常由一系列指令組成，用這些指令可以完成大多數(shù)簡單的控制功能，例如，代替繼電器、計數(shù)器、計時器完成順序控制和邏輯控制等。通過擴(kuò)展或增強(qiáng)指令集，它們也能執(zhí)行其它的基本操作。功能表圖語言和語句描述語言是高級的程序設(shè)計語言，它可根據(jù)需要去執(zhí)行更有效的操作，例如，模擬量的控制，數(shù)據(jù)的操縱，報表的報印和其他基本程序設(shè)計語言無法完成的功

2、能。功能模塊圖語言采用功能模塊圖的形式，通過軟連接的方式完成所要求的控制功能，它不僅在plc中得到了廣泛的應(yīng)用，在集散控制系統(tǒng)的編程和組態(tài)時也常常被采用。由于它具有連接方便、操作簡單、易于掌握等特點(diǎn)，為廣大工程設(shè)計和應(yīng)用人員所喜愛。2 常用的程序設(shè)計語言分類 根據(jù)plc應(yīng)用范圍，程序設(shè)計語言可以組合使用，常用的程序設(shè)計語言有以下幾種: (1) 梯形圖(ladder diagram)程序設(shè)計語言 梯形圖程序設(shè)計語言是用梯形圖的圖形符號來描述程序的一種程序設(shè)計語言。采用梯形圖程序設(shè)計語言，這種程序設(shè)計語言采用因果關(guān)系來描述事件發(fā)生的條件和結(jié)果，每個梯級是一個因果關(guān)系。在梯級中，描述事件發(fā)生的條件表

3、示在左面，事件發(fā)生的結(jié)果表示在右面。梯形圖程序設(shè)計語言是最常用的一種程序設(shè)計語言，它來源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述。在工業(yè)過程控制領(lǐng)域，電氣技術(shù)人員對繼電器邏輯控制技術(shù)較為熟悉。因此，由這種邏輯控制技術(shù)發(fā)展而來的梯形圖受到歡迎，并得到廣泛的應(yīng)用。梯形圖程序設(shè)計語言的特點(diǎn)是:與電氣操作原理圖相對應(yīng)，具有直觀性和對應(yīng)性;與原有繼電器邏輯控制技術(shù)相一致，易于撐握和學(xué)習(xí);與原有的繼電器邏輯控制技術(shù)的不同點(diǎn)是:梯形圖中的能流(power flow)不是實際意義的電流，內(nèi)部的繼電器也不是實際存在的繼電器，因此應(yīng)用時需與原有繼電器邏輯控制技術(shù)的有關(guān)概念區(qū)別對待;與布爾助記符程序設(shè)計語言有一一對應(yīng)關(guān)系，便于相

4、互轉(zhuǎn)換和程序檢查。(2) 布爾助記符(boolean mnemonic)程序設(shè)計語言布爾助記符程序設(shè)計語言是用布爾助記符來描述程序的一種程序設(shè)計語言。布爾助記符程序設(shè)計語言與計算機(jī)中的匯編語言非常相似，采用布爾助記符來表示操作功能。布爾助記符程序設(shè)計語言具有下列特點(diǎn):采用助記符來表示操作功能，具有容易記憶，便于撐握的特點(diǎn);在編程器的鍵盤上采用助記符表示，具有便于操作的特點(diǎn)，可在無計算機(jī)的場合進(jìn)行編程設(shè)計;與梯形圖有一一對應(yīng)關(guān)系,其特點(diǎn)與梯形圖語言基本類同。(3) 功能表圖(sepuential function chart)程序設(shè)計語言功能表圖程序設(shè)計語言是用功能表圖來描述程序的一種程序設(shè)計語

5、言。它是近年來發(fā)展起來的一種程序設(shè)計語言。采用功能表圖的描述，控制系統(tǒng)被分為若干個子系統(tǒng)，從功能入手，使系統(tǒng)的操作具有明確的含義，便于設(shè)計人員和操作人員設(shè)計思想的溝通，便于程序的分工設(shè)計和檢查調(diào)試。功能表圖程序設(shè)計語言的特點(diǎn)是:以功能為主線，條理清楚，便于對程序操作的理解和溝通;對大型的程序，可分工設(shè)計，采用較為靈活的程序結(jié)構(gòu)，可節(jié)省程序設(shè)計、調(diào)試時間;常用于系統(tǒng)規(guī)模校大、程序關(guān)系較復(fù)雜的場合;只有在活動步的命令和操作被執(zhí)行，對活動步后的轉(zhuǎn)換進(jìn)行掃描，因此整個程序的掃描時間較其他程序編制的程序掃描時間要短得多。 功能表圖來源于佩特利(petri)網(wǎng)，由于它具有圖形表達(dá)方式，能比較簡單清楚地描述

6、并發(fā)系統(tǒng)和復(fù)雜系統(tǒng)的所有現(xiàn)象，并能對系統(tǒng)中存在的象死鎖、不安全等反常現(xiàn)象進(jìn)行分析和建模，在模型的基礎(chǔ)上可以直接編程，因此得到了廣泛的應(yīng)用。近幾年推出的可編程控制器和小型集散控制系統(tǒng)中也已提供了采用功能表圖描述語言進(jìn)行編程的軟件。(4) 功能模塊圖(function block)程序設(shè)計語言 功能模塊圖程序設(shè)計語言是采用功能模塊來表示模塊所具有的功能，不同的功能模塊有不同的功能。它有若干個輸入端和輸出端，通過軟連接的方式，分別連接到所需的其它端子，完成所需的控制運(yùn)算或控制功能。功能模塊可以分為不同的類型，在同一種類型中，也可能因功能參數(shù)的不同而使功能或應(yīng)用范圍有所差別，例如，輸入端的數(shù)量、輸入信

7、號的類型等的不同使它的使用范圍不同。由于采用軟連接的方式進(jìn)行功能模塊之間及功能模塊與外部端子的連接，因此控制方案的更改、信號連接的替換等操作可以很方便實現(xiàn)。功能模塊圖程序設(shè)計語言的特點(diǎn)是:以功能模塊為單位，從控制功能入手，使控制方案的分析和理解變得容易;功能模塊是用圖形化的方法描述功能，它的直觀性大大方便了設(shè)計人員的編程和組態(tài)，有較好的易操作性;對控制規(guī)模較大、控制關(guān)系較復(fù)錄的系統(tǒng)，由于控制功能的關(guān)系可以較清楚地表達(dá)出來，因此，編程和組態(tài)時間可以縮短，調(diào)試時間也能減少;由于每種功能模塊需要占用一定的程序內(nèi)存，對功能模塊的執(zhí)行需要一定的執(zhí)行時間，因此，這種設(shè)計語言在大中型plc和集散控制系統(tǒng)的編

8、程和組態(tài)中才被采用。(5) 結(jié)構(gòu)化語句(structured text)描述程序設(shè)計語言 結(jié)構(gòu)化語句描述程序設(shè)計語言是用結(jié)構(gòu)化的描述語句來描述程序的一種程序設(shè)計語言。它是一種類似于高級語言的程序設(shè)計語言。在大中型的可編程序控制器系統(tǒng)中，常采用結(jié)構(gòu)化語句描述程序設(shè)計語言來描述控制系統(tǒng)中各個變量的關(guān)系。它也被用于集散控制系統(tǒng)的編程和組態(tài)。結(jié)構(gòu)化語句描述程序設(shè)計語言采用計算機(jī)的描述語句來描述系統(tǒng)中各種變量之間的運(yùn)算關(guān)系，完成所需的功能或操作。大多數(shù)制造廠商采用的語句描述程序設(shè)計語言與basic語言、pascal語言或c語言等高級語言相類似，但為了應(yīng)用方便，在語句的表達(dá)方法及語句的種類等方面都進(jìn)行了簡

9、化。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言具有下列特點(diǎn):采用高級語言進(jìn)行編程，可以完成較復(fù)雜的控制運(yùn)算;需要有一定的計算機(jī)高級程序設(shè)計語言的知識和編程技巧，對編程人員的技能要求較高，普通電氣人員難以完成。直觀性和易操作性等較差;常被用于采用功能模塊等其他語言較難實現(xiàn)的一些控制功能的實施。 部分plc的制造廠商為用戶提供了簡單的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言，它與助記符程序設(shè)計語言相似，對程序的步數(shù)有一定的限制。同時，提供了與plc間的接口或通信連接程序的編制方式，為用戶的應(yīng)用程序提供了擴(kuò)展余地。3 plc程序設(shè)計語言應(yīng)用實例 溫度控制是許多機(jī)器的重要的構(gòu)成部分。它的功能是將溫度控制在所需要的溫度范圍內(nèi)，然后進(jìn)行工件的加工與處

10、理。pid控制系統(tǒng)是得到廣泛應(yīng)用的控制方法之一，下面較為詳盡地介紹了pid溫度控制的plc程序設(shè)計實例。(1) 系統(tǒng)組成 本套系統(tǒng)采用omron的plc與其溫控單元以及pro-face的觸摸屏所組成。系統(tǒng)包括cqm1h-51、擴(kuò)展單元tc-101、gp577r以及探溫器、加熱/制冷單元。(2) 觸摸屏參數(shù)設(shè)置 設(shè)002代表現(xiàn)在的溫度，而102表示輸出的溫度。如按下開始設(shè)置就可設(shè)置參數(shù)。需要設(shè)置的參數(shù)有6個，分別是比例帶、積分時間、微分時間、滯后值、控制周期、偏移量。它們在plc的地址與一些開關(guān)的地址如下:比例帶 : dm51積分時間 : dm52微分時間 : dm53滯后值 : dm54控制周

11、期 : dm55偏移量 : dm56數(shù)據(jù)刷新 : 22905(3) plc程序002:pid的輸入字102:pid的輸出字networkname=action check /常規(guī)檢查statementlistld 253.13 /常onout tr0 cmp 002 #ffff /確定溫控單元是否完成初始化and not 255.06 /等于out 041.15 /初始化完成ld tr0 and 041.15 out tr1 and not 040.10 /不在參數(shù)設(shè)置狀態(tài)mov dm0050 102 /將設(shè)置溫度dm50傳送給pid輸出字ld tr1 mov 002 dm0057 /將002

12、傳送到dm57 networkname=setting start /設(shè)置開始statementlistld 253.13 out tr0 and 229.05 /觸摸屏上的開始設(shè)置開關(guān)difu 080.05 /設(shè)置微分ld tr0 and 041.15 and 080.05 set 040.01 /開始設(shè)置標(biāo)志位1set 040.10 /開始設(shè)置標(biāo)志位2 networkname=poportion /比例帶設(shè)置statementlistld 040.01 out tr0 and not 042.01 mov #c110 102 /讀輸出邊與輸入邊的比例帶cmp 002 #c110 /比較輸入

13、字是否變成c110and 255.06 /等于set 042.01 /設(shè)置比例帶標(biāo)志ld tr0 and 042.01 mov dm0051 102 /將比例帶的設(shè)定值寫入輸出字cmp 002 dm0051 /是否寫入and 255.06 set 040.01 /復(fù)位標(biāo)志1rset 042.01 /復(fù)位比例帶標(biāo)志set 040.02 /向下繼續(xù)設(shè)置標(biāo)志 networkname=integral/積分時間設(shè)置statementlistld 040.02 out tr0 and not 042.02 mov #c220 102 /讀輸出邊與輸入邊的積分cmp 002 #c220 /比較輸入字是否變

14、成c220and 255.06 set 042.02 /設(shè)置積分標(biāo)志ld tr0 and 042.02 mov dm0052 102 /將積分的設(shè)定值寫入輸出字cmp 002 dm0052 /是否寫入and 255.06 rset 040.02 rset 042.02 set 040.03 /向下繼續(xù)設(shè)置標(biāo)志 networkname=differential/微分時間設(shè)置statementlistld 040.03 out tr0 and not 042.03 mov #c330 102 /讀輸出邊與輸入邊的微分cmp 002 #c330 /比較輸入字是否變成c330and 255.06 se

15、t 042.03 /設(shè)置微分標(biāo)志ld tr0 and 042.03 mov dm0053 102 /將微分的設(shè)定值寫入輸出字cmp 002 dm0053 /是否寫入and 255.06 rset 040.03 rset 042.03 set 040.04 /向下繼續(xù)設(shè)置標(biāo)志 networkname=hysteresis/滯后值設(shè)置statementlistld 040.04 out tr0 and not 042.04 mov #c440 102 /讀輸出邊與輸入邊的滯后值cmp 002 #c440 /比較輸入字是否變成c440and 255.06 set 042.04 /設(shè)置滯后值標(biāo)志ld

16、tr0 and 042.04 mov dm0054 102 /將滯后值的設(shè)定值寫入輸出字cmp 002 dm0054 /是否寫入and 255.06 rset 040.04 rset 042.04 set 040.05 /向下繼續(xù)設(shè)置標(biāo)志 networkname=period /控制周期設(shè)置statementlistld 040.05 out tr0 and not 042.05 mov #c550 102 /讀輸出邊與輸入邊的控制周期cmp 002 #c550 /比較輸入字是否變成c550and 255.06 set 042.05 /設(shè)置控制周期標(biāo)志ld tr0 and 042.05 mov

17、 dm0055 102 /將控制周期的設(shè)定值寫入輸出字cmp 002 dm0055 /是否寫入and 255.06 rset 040.05 rset 042.05 set 040.06 /向下繼續(xù)設(shè)置標(biāo)志 networkname=shift /偏移量設(shè)置statementlistld 040.06 out tr0 and not 042.06 mov #c660 102 /讀輸出邊與輸入邊的偏移量 cmp 002 #c660 /比較輸入字是否變成c660and 255.06 set 042.06 /設(shè)置偏移量標(biāo)志ld tr0 and 042.06 mov dm0056 102 /將偏移量的設(shè)定

18、值寫入輸出字cmp 002 dm0056 /是否寫入and 255.06 rset 040.06 rset 042.06 set 040.00 networkname=return /返回statementlistout tr0 and not 042.00 mov #c070 102 /讀輸入邊的處理值cmp 002 #c070 /比較輸入字變成c070and 255.06 set 042.00 /返回標(biāo)志ld tr0 and 042.00 mov dm0050 102 /將設(shè)定溫度值寫入輸出字rset 040.00 rset 042.00 rset 040.10 4 結(jié)束語 以上是pid溫度控制的plc程序設(shè)計實例，經(jīng)過反復(fù)試驗，該系統(tǒng)可以維持溫度在1之間變化，保證了好的生產(chǎn)狀況，減少了不合格品發(fā)生的幾率。參考文獻(xiàn)1 周萬珍,高鴻斌. plc分析與設(shè)計應(yīng)用m. 北京:電子工業(yè)出版社,2004.2 朱善君,翁梓,鄧麗曼等. 編程序控制器系統(tǒng)原理,應(yīng)用,維護(hù)m. 北京:清華大學(xué)出版社，1992.3 安德菲里德(美). plc編程及應(yīng)用m.