哪种语言最适合 PLC 编程？

1 引言

当您学习 PLC 编程时，您需要了解五种常用的编程语言：梯形图语言（LD）、结构化文本语言（ST）、顺序功能流程图语言（SFC）、功能模块图语言（FBD）和指令表语言（IL）。这些语言都可以用来编写正确的程序代码，以控制机器的运行。

但是，PLC 初学者往往会对使用哪种语言感到困惑。了解这些语言的优缺点可以帮助他们更容易地确定最适合编写 PLC 程序的语言。因此，本文将详细介绍这些语言之间的区别，并帮助您确定最适合您使用的编程语言。

2 语言优缺点

梯形图语言（LD）：

优点：

• 易于理解和学习，尤其适用于初学者。

• 可以直观地表示逻辑关系和控制流程。

缺点：

• 编写复杂逻辑和大型程序时，梯形图语言显得冗长且难以维护。

• 不适用于数学计算和高级算法的表示。

结构化文本语言（ST）：

优点：

• 具有良好的可读性和可维护性。

• 支持复杂的逻辑和算法计算。

• 允许使用各种控制结构和函数。

缺点：

• 语法较为复杂，需要掌握编程基础知识。

顺序功能流程图语言（SFC）：

优点：

• 可以直观地表示系统的状态和跳转关系。

• 适合描述并行控制和状态机。

缺点：

• 对于简单的控制逻辑，SFC 语言相对复杂。

功能模块图语言（FBD）：

优点：

• 图形化表示逻辑，具有直观性。

• 可以直接映射到硬件逻辑电路。

缺点：

• 对于复杂的逻辑，FBD 可能会变得冗长。

指令表语言（IL）：

优点：

• 支持指针以及间接寻址，对于集中数据处理方面有很大的优势

• 适用于简单的控制逻辑和小型程序。

• 系统利用率高，处理时间短。

缺点：

• 复杂逻辑和大型程序不直观，不便于维护。

• 缺乏结构化控制语句。

3  梯形图逻辑（LD）

梯形图逻辑是最基本的 PLC 编程语言类型。它与电气接线控制图相关联，使得编程更加直观。在传统的电气控制接线中，输入操作会根据电气接线控制图来控制输出。

梯形图逻辑图由触点和线圈组成，在梯形图逻辑编程中以相同的方式实现。每个梯级都有一系列的触点和线圈，当梯级通电时，线圈根据其类型运行。

可以根据需要编写任意数量的梯级，代码将按照设计的顺序执行。由于其形状类似于梯子，因此被称为梯形图逻辑。请参阅下面的图例以加深理解，可以看到其操作过程非常简单。

在上图中，继电器逻辑图中与开关设备相关的输入在梯形图中显示为触点。继电器逻辑图中的 M1 输出线圈在梯形图中用输出线圈符号表示。

梯形图中每个触点/线圈符号上方显示的地址号是对逻辑控制器外部输入/输出连接位置的引用。因此，在两个末端电源轨之间，您可以放置所需的元素并在其中写入逻辑。梯级从上到下以循环方式执行。

4  结构化文本（ST）

结构化文本是一种类似于本地 IT 语言的编程语言。与软件语言编写的代码相似，结构化文本是以作业方式编写的一系列文本。

指令必须以分号结尾。在执行赋值时，单个或多个元素变量的当前值将被替换为表达式的计算结果。

赋值由左侧的变量规范组成，后跟赋值运算符：=，后跟要计算的表达式。两个变量（赋值运算符的左侧和右侧）必须具有相同的数据类型。为了更好地理解，请参考下面的示例。

如您所见，它具有不同类型的操作和条件。在上面的示例中，if-else 语句用于计算表达式。如果条件为真，则输出端分配的变量打开，当条件变为假时，变量将关闭。因此，ST 语言最适合数学计算，因为它看起来清醒且易于理解。

5  顺序流程图（SFC）

当您需要以重复或顺序的方式编写复杂的程序时，顺序流程图是最先进的工具。顾名思义，SFC（Sequential Function Chart）语言允许您通过流程图编写程序。它以步骤、分支、链接、跳转和过渡等方式工作。

SFC 中的部分是“状态机”，即状态由活动步骤创建，转换通过切换/更改行为传递。步骤和过渡通过方向链接相互链接。

两个步骤永远不能直接链接，必须始终通过过渡分隔。活动信号状态过程沿定向链路发生，并通过切换转换触发。为了更好地理解，请参考下面的图示。

链过程的方向遵循方向链接，从上一步的末尾运行到下一步的顶部。分支从左到右处理。每个步骤都有零个或多个操作。

每个过渡都需要一个过渡条件。链中的最后一个过渡始终连接到链中的第一个步骤以创建闭环。因此，步进链是循环处理的。

6  功能框图（FBD）

通常用于微处理器的功能块图（FBD）语言在 PLC 编程中也以类似的格式提供。它是相互连接的块图，每个块都有其输入和输出。

使用 FBD 语言进行编程有很多优点。首先，它能够使程序结构更加清晰，易于理解和维护。其次，它能够提高编程效率，因为可以在单个视图中查看整个代码，无需上下滚动。此外，FBD 语言还具有直观的图形界面，使得编程变得更加容易和直观。最后，它还有助于快速排除故障，因为可以更方便地找到和解决问题。

为了帮助您更好地理解，请参考下面的图示。图中展示了使用 FBD 语言编写的 PLC 程序的示例。每个块都有其输入和输出，并通过线连接在一起，形成一个完整的程序。这种结构使得程序易于阅读和理解，同时也有助于快速找到和解决问题。

如您所见，您可以通过线条轻松连接各种类型的函数和块，这显示了逻辑中如何发生流。您只需要分配输入和输出引脚，连接这些引脚之间的线，您的代码就会相应地工作。

7  指令列表（IL）

用指令列表语言编写的程序由一系列指令组成，这些指令由逻辑控制器按顺序执行。

每条指令由单个程序行表示，由以下组件组成：

1. 行号：表示指令在程序中的位置。

2. 当前值：只能在线查看的当前值，表示在执行指令之前存储在特定地址中的值。

3. 指令运算符：表示要执行的操作的类型。

4. 操作数：表示要参与操作的值或地址。

请参考下面的图以获得更详细的理解。

您可以看到每行仅执行一个操作。与梯形逻辑中使用的触点和线圈不同，您具有相应的负载指令和设置/复位指令。它是梯形图逻辑和结构化文本的混合体。这就是为什么，它也被称为类似于汇编语言。当您在 PLC 中联机时，您可以在此窗口中看到动画值。

8  总结

当我们看到这五种语言时，我们看到程序员通常使用的最多的是梯形逻辑、结构化文本和功能框图。每种语言都有其优点和缺点。但是，这三个都很容易理解、解释和设计。这有助于程序员正确设计逻辑。

这并不意味着不使用其余两种语言。这取决于程序员的技能，取决于他要实现什么类型的功能。因此，很难评论最好的语言。但是，在这五种语言当中，最常用的还是梯形图逻辑。

2023年10月