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可编程序控制器编程语言

/programming languages for programmable controllers/
最后更新 2023-02-09
浏览 275
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专为可编程序控制器(programmable logic controller,PLC)设计并使用的编程语言。用以表达和实施PLC的控制要求和功能。

英文名称
programming languages for programmable controllers
所属学科
仪器科学与技术

PLC是离散制造工业控制器的主要类型,广泛使用在流程工业和批量控制行业,因此使用的编程语言必须满足逻辑控制、顺序控制和连续过程控制,以及为相关算法编制程序的基本要求。

在PLC问世初期,编程语言因地域和应用习惯等原因,形成了北美洲以梯形图语言(ladder diagram,LD)为主,欧洲流行顺序功能图语言(sequential function chart,SFC)和功能块图语言(function block diagram,FBD),日本主要运用梯形图语言和指令表语言(instruction list,IL)的局面(图1、图2)。为了制定国际通用标准,国际电工委员会(IEC)经过十几年的努力,总结并浓缩了数十年工控编程的实践经验,最终确定了IEC 61131-3标准。规定了编程语言有文本类语言和图形类语言的多样性原则;为适应表述复杂算法的要求,还在LD、FBD、SFC、IL之外制定了结构化文本的专用语言ST(structured text);规范和定义PLC软件模型及基本公用元素。由于大量吸取了现代软件结构化、模块化、程序的可复用性等概念,以及软件工程技术的方法(如软件统一开发过程、面向对象的方法等),使标准具有全面表达工业制造中各种逻辑控制、顺序控制、连续过程控制、运动控制等要求的能力,为开发控制系统统一的工程设计平台奠定了坚实基础。

图1 文本类语言IL和ST,图形类语言FBD和LD图1 文本类语言IL和ST,图形类语言FBD和LD

图2 顺序控制图语言SFC的图形表达图2 顺序控制图语言SFC的图形表达

标准化PLC编程语言的成功实践和推广,为PLC软件的发展,以及通用工业控制语言的标准化开创新的有效途径。它的影响已经超越PLC的界限,并成为分散控制系统(DCS)、PLC控制及监控与数据采集系统(SCADA)等编程系统的事实标准。

1993年3月,IEC正式颁布了《可编程控制器 第3部分:编程语言》(IEC 61131-3)。此后该编程语言标准每隔10年,即于2003年颁布第二版,2013年颁布第三版。第三版是第二版的改进和扩展。为适应智能制造和工业4.0的要求,标准引入了面向对象编程(OOP)的概念,进一步加强了软件的功能和结构化。

该标准已在全球得到广泛应用,符合该标准的产品,即使是不同制造商生产,其编程语言也是相同的,使用方法也是类似的。编程、维修技术人员可以一次学习,反复使用,大大减少了人员培训、技术咨询、系统调试和系统维护等费用。

中国国家标准《可编程序控制器 第3部分:编程语言》(GB/T 15969.3)等同采用IEC 61131-3。

标准颁布以来,对整个控制领域产生巨大影响。不仅适用于PLC产品,而且适用于运动控制产品、机器安全、DCS和基于工业PC的软逻辑、SCADA等,适用的市场领域还在不断扩大。采用或应用符合标准的产品,已经成为工业控制领域发展的基本要求。随着智能制造、工业互联网、工业4.0的大力推进,需要通过不断扩展和修订有关编程语言标准,使PLC及其应用程序在数字孪生中的表达,得到进一步的系统化和具体化。

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