第3章 FX系列PLC的编程语言及内部资源
FX系列PLC为现在市场上的主流产品，其提供的编程语言容易上手，能完成绝大多数工业控制要求。本章以三菱FX系列为例详细介绍该系列PLC的5种编程语言，详细讲解PLC的内部软元件的编号、作用以及使用注意事项。通过学习本章，读者可以详细了解FX系列PLC的软硬件组成，为后续学习打好基础。
本章内容要点如下。
* 编程语言分类；
* FX系列PLC的数据结构、软元件的分类以及基本功能。
3.1 PLC的编程语言
PLC的编程语言与一般计算机语言相比，具有明显的特点：它既不同于高级语言，又不同与一般的汇编语言；它既要满足易于编写的要求，又要满足易于调试的要求。目前，还没有一种对各厂家产品都能兼容的PLC编程语言。如三菱公司的产品有自己的编程语言，OMRON公司的产品也有自己的语言。但不管什么型号的PLC，其编程语言都遵照国际电工委员会制定的工业控制编程语言标准（IEC1131-3）。按照该标准，PLC的编程语言包括以下5种：梯形图（LD）语言、指令表（IL）语言、功能模块图（FBD）语言、顺序功能流程图（SFC）语言及结构化文本（ST）语言。
3.1.1 梯形图（LD）语言
梯形图（Ladder Diagram，LD）语言是用梯形图的图形符号来描述程序的一种程序设计语言。这种程序设计语言采用因果关系来描述事件发生的条件和结果，每个梯级是一个因果关系。在梯级中，描述事件发生的条件表示在左面，事件发生的结果表示在右面。梯形图程序设计语言是最常用的一种程序设计语言，它来源于对继电器逻辑控制系统的描述。在工业过程控制领域，电气技术人员对继电器逻辑控制技术较为熟悉，因此，由这种逻辑控制技术发展而来的梯形图受到欢迎，并得到广泛应用。梯形图程序设计语言的特点如下：
* 与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性。
* 与原有继电器逻辑控制技术一致，易于掌握和学习。
* 与布尔助记符程序设计语言有一一对应关系，便于相互转换和程序检查。
* 梯形图中的继电器不是“硬”继电器，而是PLC存储器的一个存储单元。当写入该单元的逻辑状态为“1”时，表示相应继电器的线圈接通，其动合触点闭合，动断触点断开；当写入该单元的逻辑状态为“0”时，表示相应继电器的线圈断开，其动断触点闭合，动开触点断开。
* 梯形图按从左到右、自上而下的顺序排列。每一逻辑行（或称梯级）起始于左母线，然后是触点的串、并联连接，最后是线圈与右母线相联。
* 梯形图中每个梯级流过的都不是物理电流，而是“概念电流”，从左流向右，其两端没有电源。这个“概念电流”只是用来形象地描述用户程序执行中满足线圈接通的条件。
* 输入继电器用于接收外部输入信号，而不能由PLC内部其他继电器的触点来驱动。因此，梯形图中只出现输入继电器的触点，而不出现其线圈。输出继电器输出程序执行结果给外部输出设备。当梯形图中的输出继电器线圈接通时，就有信号输出，但不是直接驱动输出设备，而要通过输出接口的继电器、晶体管或晶闸管才能实现。
梯形图编程示意图如图3-1所示。
图3-1 梯形图编程示意图
3.1.2 指令表（IL）语言
指令表（Instruction List，IL）语言是用指令来描述程序的一种程序设计语言。指令表语言与计算机中的汇编语言非常相似，采用助记符来表示操作功能。指令表语言具有下列特点。
* 采用助记符来表示操作功能，具有容易记忆，便于掌握的特点；
* 在编程器的键盘上采用助记符表示，具有便于操作的特点，可在无计算机的场合进行编程设计；
* 与梯形图有一一对应关系，其特点与梯形图语言基本类同。
图3-1所示的梯形图程序，变换成指令表编程如表3-1所示。
表3-1 指令表编程
助 记 符
助 记 符
LD X001
OUT Y000
OR Y000
END
AND X002
3.1.3 功能模块图（FBD）语言
功能模块图（Function Block Diagram，FBD）语言采用功能模块来表示模块所具有的功能，不同的功能模块有不同的功能。它有若干个输入端和输出端，通过软连接的方式，分别连接到所需的其他端子，完成所需的控制运算或控制功能。功能模块分为不同的类型，在同一种类型中，也可能因功能参数的不同而使功能或应用范围有所差别，例如，输入端数量、输入信号类型等的不同会使它的使用范围不同。由于采用软连接的方式进行功能模块之间及功能模块与外部端子的连接，因此控制方案的更改、信号连接的替换等操作可以很方便地实现。功能模块图程序设计语言的特点如下。
* 以功能模块为单位，从控制功能入手，使控制方案的分析和理解变得容易。
* 功能模块用图形化的方法描述功能，它的直观性大大方便了设计人员的编程和组态，操作性较好。
* 对控制规模较大、控制关系较复杂的系统，由于控制功能的关系可以较清楚地表达出来，因此，编程和组态时间可以缩短，调试时间也能减少。
* 由于每种功能模块需要占用一定的程序内存，对功能模块的执行需要一定的执行时间，因此，这种设计语言在大中型PLC和集散控制系统的编程和组态中才被 采用。
图3-1所示的梯形图程序变换成功能模块图，将如图3-2所示。
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