PLC的工作方式和编程语言

PLC的工作方式

PLC是一种由程序控制运行的设备，其工作方式与微型计算机不同。

微型计算机运行到结束指令时，程序运行结束；PLC运行程序时，会按顺序依次逐条执行存储器中的程序指令，当执行完最后的指令后，并不会马上停止，而是又从头开始再次执行存储器中的程序，如此周而复始，PLC的这种工作方式称为循环扫描方式。

图1-10　PLC的一般工作过程

PLC的一般工作过程如图1-10所示。

PLC通电后，首先进行系统初始化，将内部电路恢复到初始状态，然后进行自我诊断，检测内部电路是否正常，以确保系统能正常运行，诊断结束后对通信接口进行扫描，若接有外部设备则与之通信。通信接口无外设或通信完成后，系统开始进行输入采样，检测输入端的输入状态（输入端外部开关闭合时输入为ON，断开时输入为OFF），并将这些状态值写入输入映像寄存器（也称输入继电器）。然后开始从头到尾执行用户程序，程序执行结束后，将得到的输出值写入输出映像寄存器（该过程称为输出刷新），输出映像寄存器通过输出电路使输出端内部的硬件继电器、晶体管或晶闸管导通或断开，从而产生控制输出。以上过程完成后，系统又返回，重新开始自我诊断，以后不断重复上述过程。PLC有两个工作状态：RUN（运行）状态和STOP（停止）状态。当PLC工作在RUN状态时，系统会执行用户程序；当PLC工作在STOP状态时，系统不执行用户程序。PLC正常工作时应处于RUN状态，而在向PLC写入程序时，应让PLC处于STOP状态。PLC的两种工作状态可通过面板上的开关切换。

PLC工作在RUN状态时，自我诊断至输出刷新过程会反复循环执行，执行一次所需要的时间称为扫描周期，一般为1～100ms。扫描周期与用户程序的长短、指令的种类和CPU执行指令的速度有很大的关系。

PLC的编程语言

PLC是一种由软件驱动的控制设备，PLC软件由系统程序和用户程序组成。系统程序由PLC制造厂商设计编制，并写入PLC内部的ROM中，用户无法修改。用户程序是由用户根据控制需要编制的程序，再写入PLC存储器中。

写一篇相同内容的文章，既可以采用中文，也可以采用英文，还可以使用法文。同样地，编制PLC用户程序也可以使用多种语言。PLC常用的编程语言主要有梯形图（LAD）、功能块图（FBD）和指令语句表（STL）等，其中梯形图语言最为常用。

梯形图（LAD）

梯形图采用类似传统继电器控制电路的符号来编程，用梯形图编制的程序具有形象、直观、实用的特点，因此这种编程语言成为电气工程人员应用最广泛的PLC的编程语言。
下面对相同功能的继电器控制电路与梯形图程序进行比较，具体如图1-11所示。

图1-11　继电器控制电路与梯形图程序的比较
❶图1-11（a）所示为继电器控制电路，当SB1闭合时，继电器KA0线圈得电，KA0自锁触点闭合，锁定KA0线圈得电；当SB2断开时，KA0线圈失电，KA0自锁触点断开，解除锁定；当SB3闭合时，继电器KA1线圈得电。
❷图1-11（b）所示为梯形图程序，当常开触点I0.1闭合时，左母线产生的能流（可理解为电流）经I0.1和常闭触点I0.2流经输出继电器Q0.0线圈到达右母线（西门子PLC梯形图程序省去右母线），Q0.0自锁触点闭合，锁定Q0.0线圈得电；当常闭触点I0.2断开时，Q0.0线圈失电，Q0.0自锁触点断开，解除锁定；当常开触点I0.3闭合时，继电器Q0.1线圈得电。
    不难看出，两种图的表达方式很相似，不过梯形图使用的继电器是由软件来实现的，使用和修改灵活方便，而继电器控制电路采用实际元件，拆换元件更改线路比较麻烦。

功能块图（FBD）

功能块图采用了类似数字逻辑电路的符号来编程，对于有数字电路基础的人很容易掌握这种语言。图1-12所示为功能相同的梯形图程序与功能块图程序，在功能块图中，左端为输入端，右端为输出端，输入、输出端的小圆圈表示“非运算”。

图1-12　梯形图程序与功能块图程序的比较

指令语句表（STL）

语句表语言与微型计算机采用的汇编语言类似，也采用助记符形式编程。在使用简易编程器对PLC进行编程时，一般采用语句表语言，这主要是因为简易编程器显示屏很小，难以采用梯形图语言编程。

图1-13

图1-13所示为功能相同的梯形图程序与指令语句表程序。不难看出，指令语句表就像是描述绘制梯形图的文字，指令语句表主要由指令助记符和操作数组成。