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PLC的编程语言（一）：文本化语言

IEC61131-3国际标准的编程语言包括图形化编程语言和文本化编程语言。图形化编程语言包括：梯形图（LD－Ladder Diagram）、功能块图（FBD － Function Block Diagram）、顺序功能图（SFC － Sequential Function Chart）。文本化编程语言包括：指令表(IL-Instruction List)和结构化文本 (ST-Strutured Text)。IEC61131-3的编程语言是IEC工作组对世界范围的PLC厂家的编程语言合理地吸收、借鉴的基础上形成的一套针对工业控制系统的国际编程语言标准，它不但适用于PLC系统，而且还适用于更广泛的工业控制领域；IEC61131-3 的编程工具提供对现场总线系统的支持，并对现场总线装置的软件设计产生了很大影响。 字串1

本专题将分两部分介绍IEC61131-3的编程语言，本文是IEC61131-3编程语言的第一部分，重点介绍IEC61131-3的两种文本化编程语言；第二部分重点介绍IEC61131-3的两种三种图形化编程语言，将在下一篇文章作介绍。

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一、结构化文本（ST） 字串5

结构化文本（ST）是一种高级的文本语言，可以用来描述功能，功能块和程序的行为，还可以在顺序功能流程图中描述步、动作和转变的行为。

结构化文本（ST）语言表面上与PASCAL语言很相似，但它是一个专门为工业控制应用开发的编程语言，具有很强的编程能力用于对变量赋值、回调功能和功能块、创建表达式、编写条件语句和迭代程序等。结构化文本（ST）非常适合应用在有复杂的算术计算的应用中。

结构化文本（ST）程序格式自由，可以在关键词与标识符之间任何地方插入制表符、换行字符和注释。对于熟悉计算机高级语言开发的人员来说，结构化（ST）语言更是易学易用。此外，结构化文本（ST）语言还易读易理解，特别是用有实际意义的标识符、批注来注释时，更是这样。

1.1 操作符 字串2

结构化文本（ST）定义了一系列操作符用于实现算术和逻辑运算，如逻辑运算符：AND,&,XOR,OR; 算术运算符：<, >, <=, >=, =, <>, +, -, MOD, / 等，此外，还定义了这些操作符的优先级。如下是操作符预算的两个例子：

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Start ：= Oilpress AND Stream AND Pump; 字串8

V : = K*(-W*T) 字串7

1.2 赋值语句

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结构化文本（ST）程序既支持很简单的赋值语句，如 X:=Y, 也支持很复杂的数组或结构赋值，如Profile[3]:=10.3+SQRT((Rate+2.0)), Alarm.TimeOn:=RCT1.CDT。

1.3在程序中调用功能块

在结构化文本（ST）程序中可以直接调用功能块。功能块在被调用以前，输入参数被分配为缺省值；在调用后，输入参数值保留为最后一次调用的值。功能块调用的格式如下： 字串9

FunctionBlockInstance(

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InputParameter1:=ValueExpression1, 字串7

InputParameter2:=ValueExpression2, …);

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ValueExpression1……ValueExpressionN是符合功能块数据类型输入变量，InputParameter1……InputParameterN功能块的输入参数。FunctionBlockInstance是要调用的功能块。 字串8

1.4结构化文本（ST）程序中的条件语句

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条件语句的功能是，某一条件满足时执行相应的选择语句。结构化文本（ST）有如下的条件语句： 字串6

IF …THEN…ELSE条件语句 字串2

该选择语句依据不同的条件分别执行相应THEN及ELSE语句。该条件语句可以嵌套入另一条件语句中，以实现更复杂的条件语句。条件语句的格式如下： 字串1

IF THEN 字串5

  字串9

ELSE

< statements2…> 字串7

END_IF;

“boolean expression”可以是“true”或“false”，根据“true”或“false”的情况，程序执行相应的statements1或statements2语句。 字串7

CASE 条件语句 字串4

该选择语句的执行方向取决于CASE语句的条件, 并有一返回值。实例见最后的应用举例。该条件语句的格式如下： 字串6

CASEOF 字串1

< integer selector value1> : < statements1…>

< integer selector value2> : < statements2…>

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……

字串9

ELSE 字串5

< statements …> 字串1

END_CASE; 字串3

“integer expression”可以是一个数值，根据数值的不同执行相应的statements1或statements2等语句。 字串5

1.5 结构化文本（ST）程序中的迭代语句 字串8

迭代语句适用于需要一条或多条语句重复执行许多次的情况，迭代语句的执行取决于某一变量或条件的状态。应用迭代语句应避免迭代死循环的情况。 字串8

FOR…DO 字串8

该迭代格式语句允许程序依据某一整型变量迭代。该迭代格式语句格式如下： 字串2

FOR 字串4

TO 字串8

BY DO 字串3

END_FOR

字串2

“initialize iteraion variable”是迭代开始的计数值，“final value expression” 迭代结束的计数值。迭代从“initialize iteraion variable”开始，每迭代一次，计数值增加“increment expression”，计数值增加到“final value expression”，迭代结束。 字串8

结构化文本（ST）程序中还有其它的迭代语句，如WHILE … DO，REPEAT … UNTIL等，迭代原理与FOR…DO 格式基本相同。此外，结构化文本（ST）的迭代语句中还有EXIT，RETURN两种格式，分别用于程序的返回和退出。

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1.6 编程举例：用结构化文本（ST）程序编功能块 字串2

本程序是一用结构化文本（ST）程序编功能块的例子。该实例描述的是如何用功能块控制箱体中的流体，箱体可以通过阀门被注满和倒空，如图所示，箱体的重量由一个称重单元监视。功能块通过比较两个输入值FullWeight和EmptyWeight以确定箱体是满的还是空的。 字串7

  字串2

图一 水箱控制及功能块示意图
 

该功能块提供了一个“Command”输入，该输入有四种状态，1.给箱体加水；2. 保持不变；3.起动“Stirrer”；4. 清空箱体。实现该功能块算法的结构化文本（ST）程序如下： 字串2

（*箱体状态*） 字串6

TYPE_T_STATE: (FULL,NOT_FULL,EMPTIED);END_TYPE; 字串8

（*阀门状态*） 字串7

TYPE_T_VALVE: (OPEN,SHUT);END_TYPE; 字串5

FUNCTION_BLOCK TankControl

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VAR_IN (**) 字串5

Command:SINT; 字串6

Weight :REAL;

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FullWeight,EmptyWeight : REAL; 字串2

END_VAR

VAR_OUT (**)

FillValve :T_VALVE:=SHUT;

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EmptyValve :T_VALVE:=SHUT;

StirSpeed ：REAL:=0.0; 字串7

END_VAR 字串6

VAR 字串7

State :=T_STATE :=EMPTYIED;

字串2

END_VAR

二、指令表（IL-Instruction List）

IEC61131-3的指令表（IL-Instruction List）语言是一种低级语言，与汇编语言很相似，是在借鉴、吸收世界范围的PLC厂商的指令表语言的基础上形成的一种标准语言，可以用来描述功能，功能块和程序的行为，还可以在顺序功能流程图中描动作和转变的行为。 字串9

指令表语言能用于调用，如有条件和无条件地调用功能块和功能，还能执行赋值以及在区段内执行有条件或无条件的转移。指令表语言不但简单易学，而且非常容易实现，可不通过编译和连编就可以下载到PLC。IEC61131-3的其它语言如功能块图、结构化文本等都可以转换为指令表语言。 字串8

2.1指令表语言结构 字串9

指令表语言是由一系列指令组成的语言。每条指令在新一行开始，指令由操作符和紧随其后的操作数组成，操作数是指在IEC61131-3的“公共元素”中定义的变量和常量。有些操作符可带若干个操作数，这时各个操作数用逗号隔开。指令前可加标号，后面跟冒号，在操作数之后可加注释。 字串4

IL是所谓面向累加器（Accu）的语言，即每条指令使用或改变当前Accu内容。IEC61131-3将这一Accu标记为“结果”。通常，指令总是以操作数LD(“装入Accu命令”)开始。指令表程序如下所示：

2.2 指令表操作符 字串1

IEC 61131-3指令表包括四类操作符：一般操作符、比较操作符、跳转操作符和调用操作符。 字串8

2.2.1一般操作符符 字串2

指令表一般操作符是指在程序中经常会用到的操作符.

l 装入指令：LD N等。

l 逻辑指令：AND N( (与指令)、OR N( (或指令)、XOR N（ (异或指令)等。 字串3

l 算术指令：ADD (（加指令）、SUB(（减指令）、MUL ( （乘指令）,DIV(（除指令）、MOD ( （取模指令）等。 字串6

2.2.2 比较指令：GT ( （大于）、GE ( （大于等于）、EQ( （等于）、 NE( （不等于）、 LE( （小于等于）、 LT( （小于）等。

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2.2.3 跳转及调用操作符

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JMP C,N (跳转操作符)、 CALL C,N （调用操作符）等。

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2.3 在指令表中调用功能及功能块

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在IEC61131-3指令表的程序中，可以直接调用功能块和功能。指令表的功能块调用有 字串2

种格式，功能调用有两种格式。详细的调用可见IEC 61131-3标准。

2.4 用指令表定义功能及功能块 字串2

指令表可用于定义功能块和功能。当用指令表定义功能时，功能的返回值是结果寄存

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内的最新值；当用指令表定义功能块时，指令表引用功能块的输入参数（VAR_INPUT），并且把值写到输出参数(VAR_OUPUT)。 字串8

2.5指令表与其它语言的移植性

指令表语言转换为其它语言是非常困难的，除非指令表操作符的使用范围及书写格式受到严格的限制，才有可能实现转换。IEC61131-3的其它语言较容易转换为指令表。

2.6IL的编程实例 字串7

本例是一个用指令表程序定义功能的实例，功能描述的计算平面上两点的移动距离。两点X,Y的坐标如下图所示。

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图二 用指令表编功能实例
 

用结构化文本描述的两点间距离的计算公式为：Travel_distance：=SQRT((X1-X2)*(X1-X2)+(Y1-Y2)*(YI-Y2)))。TMax是X,Y两点见的最大距离，当计算值小于TMax时，说明计算正确；当计算值大于TMax时，说明X,Y两点间的距离超出了最大距离，在这种情况下，功能是没有输出的。 字串3

用指令表编写的该功能的函数TRAVEL()如下：

FUNCTION TRAVEL : REAL

VAR_INPUT 字串8

X1,X2,Y1,Y2 : REAL (*点X,Y坐标*)

TMax : REAL (*最大移动距离*)

END_VAR 字串5

VAR

Temp : REAL; (*中间值*)

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END_VAR

字串1

LD Y1 字串4

SUB Y2 (*计算Y2-Y1*) 字串1

ST Temp (*将Y2-Y1值存入Temp *)

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MUL Temp (*计算（Y2-Y1）的平方*)

ADD( X1 字串7

SUB X2 (*计算(X1-X2)*)

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ST Temp (*将(X1-X2)值存入Temp *)

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MUL Temp (*计算(X1-X2)的平方*) 字串9

) (*将两平方值相加*) 字串9

CAL SQRT (*调平方根函数*)

ST TRAVEL (*设定计算结果*)

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GT TMax (*比TMax 大吗？*)

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JMPC ERR (*是，转到ERR 执行*)

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S ENO (*设定ENO *) 字串3

ERR: 字串3

系统分类: PLC/PAC   |   用户分类: 无分类   |   来源: 整理