哪一种iec61131 -3程序设计语言是最好的?第1部分

可编程逻辑控制器（PLC）的编程语言选择很多。据说标准的伟大事物是有很多可供选择的！虽然这是讽刺的案例IEC 61131-3编程语言在美国，有多种语言标准可供选择是一个优势。

许多学生参加我的培训课程时都抱着这样的心态:他们会选择最适合自己的语言，然后专攻那门语言。在开始上课的时候，他们经常问我推荐哪种语言。或者“最好的语言是什么?”

对于这个问题，我通常会这样回答:“在印度- - -阿拉伯数字系统?或者“英语中最好的单词是什么?”(一个学生最近说最好的英语单词是“叉勺”，但我认为这个答案还有待广泛的共识)。

一个很好的类比是问哪个是最好的办公效率软件工具——文档编辑器、演示文稿编辑器还是电子表格编辑器?虽然演示文稿和电子表格可以用文档编辑器创建，但这是正确的方法吗?同样，演示文稿和文档可以在电子表格工具中创建，文档和电子表格可以在演示工具中创建。但是，这些都有意义吗?是否值得努力学习使一个工具服务于多个目的所需的所有技巧，或者只学习工具的关键功能更有效?

草坪电动工具也可以做类似的类比。正如YouTube上无数的视频所显示的，用割草机修剪树篱是可能的。(请不要这么做!)在工作中使用正确的工具会更有效率(也更不危险)。

与草坪电动工具一样，为应用程序使用最好的编程语言是最有效的，以避免将方形应用程序钉入圆形工具孔的复杂性。使用IEC 61131-3编程语言，当所有语言的力量被使用时，PLC编程和维护得到了增强。

编程语言:LD, SFC, FBD, CFC和ST

“哪个iec61131 -3程序设计语言是最好的?”第1部分“（本文）讨论了优势和最佳应用梯形图（LD）和顺序功能图（SFC）。

“哪个iec61131 -3程序设计语言是最好的?”第2部分“将讨论功能块图(FBD)，连续功能图(CFC)，结构化文本(ST)，以及如何混合和匹配它们以获得最佳结果。

什么是梯形图（LD）编程？

梯形图编程(LD)的历史可以追溯到100多年前的继电器梯形逻辑(RLL)。RLL是用来描述继电器、定时器、电机等电子元件系统的一种逻辑。在自动化的早期，当plc取代继电器和计时器时，创建一种用户熟悉的、与它所取代的工具相似的编程语言是非常有意义的。不幸的是，随着控制器的功能越来越强大，并在继电器和计时器的基础上不断发展，最初的LD语言被强加到它从未打算用于的服务中，而且不太适合。

由于PLC供应商提供更适合PLC和可编程自动化控制器(PAC)应用的新语言的速度缓慢，加剧了这种情况。对于源自北美的控制器来说尤其如此，这也解释了LD经久不衰的全球差异。

LD编程的优势

LD的优势和持久流行的关键在于它的图形化特性。在所有关于工程师的概括中(通常是你最喜欢的例子)呆伯特漫画)，可以肯定地说，工程师倾向于图形化。(我们当中谁能在没有纸、笔或白板的情况下有效沟通?)在早期，大多数LD编程选择都是基于文本的语言，与工程师的图形化本质没有共鸣。这导致他们更不愿意离开LD。幸运的是，这种情况正在改变。

LD仍然是一种伟大的语言，它最初的目的是复杂的布尔逻辑。在这个领域中，LD逻辑设计和调试都很简单。图3通过在几种IEC 61131-3语言中显示相同的布尔逻辑来说明这一点。假设我们期望“Inspect”是真实的。确定结果与预期不一致的原因有多容易?在LD中，答案是通过观察固体蓝色触点的路径被中断(GantryIsRight不是TRUE)而快速确定的。在CFC和FBD中，这个问题也可以通过观察蓝色路径的进展来确定，但它确实需要在心理上评估and和or。在文本中评估这个问题是一个挑战。

什么是顺序功能图(SFC)编程?

序列函数图(SFC)是一种非常适合表示状态机的图形化语言，与LD一样，它吸引了工程师的图形化天性。为了提供更好的上下文，这个编程语言的讨论将分为两部分:

1)一般的状态机

2)实现状态机的语言。

什么是状态机?

状态机可以追溯到许多年前，但直到最近才应用到工业编程中。状态机是一种非常强大的方法，用于表示行为依赖于过去历史的系统，例如:

1)设置线圈或复位线圈

2)封装逻辑(布尔反馈)

3）由代码设置的内部标志，以影响未来扫描的代码的行为。

实际上，即使是简单的TON On-Timer和R-Trig one-shot也是状态机。它们的下一个行为依赖于先前的输入和行为，如图4所示。(真的实现了吗?是否达到预定时间?)

国家机器提供更多的益处，其他编码技术：

1)它们很容易设计，因为它清楚地描述了系统可能处于的状态，系统如何在这些状态之间转换，以及系统在这些状态下应该采取的行动。

2)在运行时，很容易准确地看到系统处于什么状态，它在那个状态中做什么，以及什么将导致它移动到下一个状态(或者如果进程中出了问题，为什么它不能移动到下一个状态)。

3）它促进了良好的良好和良好的设计。它确保所有可能的事件都已处理（从而消除了在半夜被称为的机会，修复未正确解决异常情况的代码）。

4)很容易确定，每一种可能的可能性都经过了适当的测试。只需打印出证监会，并在执行时划掉每个州和过渡。当所有东西都被划掉时，测试就完成了(程序员的置信度是100%)。

状态机可以以不同的方式实现。

如何实现状态机

虽然状态机可以用几乎任何语言实现，但它们需要特定的编码技术，该技术由步骤、转换、分支/跳转和操作组成。

步骤描述系统可以居住的状态;过渡表明系统应从一个步骤移动到下一个步骤;分支和跳跃表明下一步应该是什么;和操作指定应在该步骤（或输入或退出该步骤）时执行的操作。

由于其图形性质和工作的专业化，SFC是国家机器最自然的语言选择，如图5所示。

图6显示了在线模式下加载系统的状态机示例，其中当前状态以蓝色显示。注意，这个例子有三个同时并行的分支，它们彼此独立地运行。还要注意确定系统的当前状态是多么简单，系统在当前状态下做什么，下一个状态是什么，以及进入下一个状态需要什么条件。

对于需要异常复杂性或灵活性的系统，状态机也可以用基于文本的语言实现，如图7所示。对于使用LD的组织，状态机甚至可以在LD中实现，方法是为每个状态使用一个线圈，转换逻辑来激活/取消每个线圈以将系统从一个状态移动到下一个状态，以及使用状态线圈来实现操作的独立逻辑。

一些供应商还提供统一建模语言（UML）状态图的实施，作为SFC更强大和灵活的替代方案，但这是在更长的学习曲线的价格和工业控制社区接受有限的价格。

在谈到州机时，语言的选择是次要语言中的技术的选择。在SFC中，语言强制使用状态机技术。用其他语言，这取决于工程师的学科来使用正确的技术。如果功能取决于以前的历史记录，则它是一个状态机。有关最佳代码，请执行此操作。

(一个相关的控制工程文章解释了”UML用例，序列图：轻松转换为可执行代码。“]

使用正确的语言进行控制系统编程

为了有效地用英语交流，掌握正确的词汇并知道如何有效地使用这些词汇是很重要的。要创建有效的工业控制程序，重要的是要有正确的语言，并知道如何有效地使用这些语言。IEC 61131-3提供了语言，本文提供了有效使用LD和SFC的指导。参阅第2部分关于FBD, CFC和st的使用。使用IEC 61131-3编程语言进行有效的编程．

加里·l·普拉特，体育是主席ControlSphere工程．由Mark T. Hoske，Content Manager编辑，控制工程，CFE媒体，mhoske@cfemedia.com.．

关键词:IEC 61131-3编程语言，LD，SFC

考虑一下这一点

什么IEC 61131-3编程语言最适合您的任务？

在线更多信息,见:

视频演示每种语言和配置从一个csv文件。

面向对象的工业编程（OoIP）文章．

更多程序下载面向对象的工业编程基础．

www.ooip-foundation.org

来自3S-Smart软件解决方案的Codesys集成开发环境(IDE)可以免费下载，包括一个基于软件的PLC，它将运行2小时之间的复位。

对于一个控制工程文章用可编程逻辑控制器编程说明，术语，逻辑电路等，参见以支持为中心的企业控制:PLC基础。”

在线额外

作者B.Iopal：谁是加里普拉特？

Gary L. Pratt，P.E.是总统ControlSphere工程．普拉特的职业生涯始于1982年的雪佛龙公司工程，并在整个工业控制行业担任过许多职位。他拥有工业控制方面的专利，现在专注于通过IEC 61131-3与下一代分享他的知识和经验编程语言和Codesys.综合开发环境（IDE）咨询和培训课程。