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(施耐德電氣（中國(guó)）投資有限公司，北京 100016)
華 镕 男，現(xiàn)任施耐德電氣（中國(guó)）投資有限公司工業(yè)自動(dòng)化部產(chǎn)品推廣經(jīng)理。
5 五種IEC語(yǔ)言
Unity Pro有五種語(yǔ)言可以對(duì)Atrium、Premium、M340以及Quantum自動(dòng)化平臺(tái)進(jìn)行編程。三種圖形設(shè)計(jì)語(yǔ)言包括梯形圖 (LD)、功能塊圖 (FBD) 、順序功能圖(SFC)或者Grafcet；兩種文本設(shè)計(jì)語(yǔ)言包括結(jié)構(gòu)化文本 (ST)、 指令表 (IL)。
對(duì)于這五種語(yǔ)言來(lái)說(shuō)，用戶可以使用與IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)兼容的指令集來(lái)建立應(yīng)用程序，這些應(yīng)用程序可以在不同的平臺(tái)上運(yùn)行。Unity Pro軟件還對(duì)標(biāo)準(zhǔn)指令集進(jìn)行了擴(kuò)展。因?yàn)檫@些擴(kuò)展指令是針對(duì)Atrium/Premium/M340和Quantum PLC的，所以它們能支持更復(fù)雜應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)，以最大限度地挖掘和利用這些平臺(tái)的特性。
5.1 五種語(yǔ)言通用的功能
這五種語(yǔ)言的編輯器都提供了友好的用戶界面，可進(jìn)行寫(xiě)操作、讀操作以及對(duì)程序進(jìn)行分析：
（1）指令表 (IL)和結(jié)構(gòu)化文本 (ST)的文本編輯器支持：
● 在插入或者覆蓋模式下，輸入文本。
● 使用協(xié)助對(duì)話框，對(duì)變量、功能、功能塊或賦值指令進(jìn)行輸入。
● 對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，檢測(cè)是否有語(yǔ)法或語(yǔ)義錯(cuò)誤。檢查的結(jié)果會(huì)通過(guò)紅色的波浪狀下劃線或者相關(guān)文本顏色來(lái)告知用戶。
● 用一套顏色系統(tǒng)，在讀操作中將文本 (黑色)和運(yùn)算符 (紅色)，語(yǔ)言關(guān)鍵字 (藍(lán)色)以及程序注釋文字 (綠色)區(qū)分開(kāi)來(lái)。
（2）用于梯形圖(LD)語(yǔ)言，功能塊圖 (FBD)語(yǔ)言和順序功能圖(SFC)語(yǔ)言功能的圖形編輯器：
● 一套通過(guò)鼠標(biāo)或者鍵盤(pán)，對(duì)各種圖形符號(hào)進(jìn)行直接訪問(wèn)的圖形元素 。
● 一個(gè)彈出菜單，可以通過(guò)點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵進(jìn)入。
（3）沒(méi)有數(shù)量和長(zhǎng)度限制的注釋文字。這些注釋文字可以作為文本對(duì)象被放在任何單元中(圖形語(yǔ)言) 或者表達(dá)式中的任何位置(文本語(yǔ)言)。
（4）協(xié)助性數(shù)據(jù)輸入功能有：
● 訪問(wèn)DFB功能庫(kù)，變量編輯器或者用來(lái)輸入注釋文字的文本對(duì)象。
● 對(duì)變量參考表進(jìn)行初始化。
● 對(duì)所選變量的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)表進(jìn)行初始化。
● 顯示和修改所選變量的屬性。
● 在不使用數(shù)據(jù)編輯器的情況下，以實(shí)時(shí)方式創(chuàng)建變量。
（5）“剪切”，“復(fù)制”，“粘貼”，“刪除”，“移動(dòng)”，等等。
（6）在文本行內(nèi)或者頁(yè)邊設(shè)置書(shū)簽，以便于用戶可以：
● 在重要的程序段內(nèi)很容易地確定行的位置 。
● 在編輯器內(nèi)通過(guò)書(shū)簽，標(biāo)簽或者行號(hào)和列號(hào)來(lái)進(jìn)行瀏覽。
5.2 梯形圖 (LD) 語(yǔ)言
每一個(gè)用梯形圖語(yǔ)言編寫(xiě)的程序段或者子程序都由一系列的欄位組成，它們由PLC按照順序執(zhí)行。每個(gè)欄位由觸點(diǎn)、連線、線圈、操作模塊、EF/EFB/DFB功能塊、轉(zhuǎn)移、子程序調(diào)用等圖形對(duì)象(置于以行和列方式排列的單元內(nèi))所組成。
圖1 梯形圖語(yǔ)言結(jié)構(gòu)程序
5.2.1 程序結(jié)構(gòu) (程序段或者子程序)
每一個(gè)梯形圖語(yǔ)言程序段都可能會(huì)包含以下內(nèi)容：
（1）11到64列 (其數(shù)量由用戶設(shè)定)；
（2）最多2000行 (程序段內(nèi)所有的欄位) ；
（3）“混合顯示”模式支持對(duì)用于欄位變量的注釋文字，地址和符號(hào)進(jìn)行不加限制的顯示。
圖2 在梯形圖語(yǔ)言編輯器內(nèi)的工具欄
5.3 功能塊圖(FBD)語(yǔ)言, 用于Unity Pro大型和超大型版本
功能塊圖語(yǔ)言是一種圖形設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它基于連接帶有變量或參數(shù)的功能塊來(lái)組成。該語(yǔ)言尤其適合于用來(lái)編制過(guò)程控制的應(yīng)用程序。
圖3 功能塊圖語(yǔ)言程序
5.3.1 程序結(jié)構(gòu) (程序段或者子程序)
圖形設(shè)計(jì)語(yǔ)言FBD支持三種功能塊：
● 基本塊 (EF)
● 基本功能塊 (EFB)，根據(jù)它們的應(yīng)用類型，被劃分為不同的庫(kù)
● 派生功能塊 (DFB)，和基本功能塊具有同樣的結(jié)構(gòu)，不過(guò)是由用戶使用ST，IL，LD 或者FBD語(yǔ)言編寫(xiě)的。
在同一個(gè)程序段內(nèi)，可以通過(guò)特定的功能塊來(lái)調(diào)用子程序。也可以跳轉(zhuǎn)到一個(gè)功能塊實(shí)例。
一個(gè)在FBD語(yǔ)言中編寫(xiě)的程序段包含了相當(dāng)于具有30列和24行的網(wǎng)格信息。功能塊位于這些網(wǎng)格上，最小步長(zhǎng)為一列的十分之一和一行的十分之一(稱為網(wǎng)點(diǎn))。
圖4
5.4 順序功能圖 (SFC)和Grafcet語(yǔ)言
順序功能圖 (和Grafcet)語(yǔ)言可以用來(lái)描述自動(dòng)化系統(tǒng)的順序流程，使用簡(jiǎn)單的方框圖。這種格式包括了步和轉(zhuǎn)移。
SFC語(yǔ)言處理圖表的方式與Grafcet語(yǔ)言并不相同：
● SFC在一個(gè)圖中只能授予一個(gè)令牌。
● Grafcet在一個(gè)圖表中可以授予多個(gè)令牌。 Unity Pro軟件有一個(gè)用于這兩種語(yǔ)言的編輯器。該編輯器帶有在應(yīng)用程序設(shè)置中對(duì)行為進(jìn)行定義的選項(xiàng) (工具/項(xiàng)目設(shè)置/語(yǔ)言擴(kuò)展菜單)。
5.4.1 程序結(jié)構(gòu) (主任務(wù)程序段)
圖5 順序功能圖SFC
SFC語(yǔ)言只用在屬于主任務(wù)的程序段。每一個(gè)SFC程序段由一個(gè)主流程圖程序段步和用于每一個(gè)宏步的子程序段組成。該圖的內(nèi)容包括：
● 宏步，它是一個(gè)獨(dú)立步，步中含有一系列步和轉(zhuǎn)移(建立一個(gè)多層體系圖結(jié)構(gòu)) 。
● 步。
● 在步和轉(zhuǎn)移之間的轉(zhuǎn)移，以及定向連接 。
對(duì)應(yīng)于步和轉(zhuǎn)移的動(dòng)作和轉(zhuǎn)移條件，可以是以下兩種情況：
● 集成到步或者宏步中，在這種情況下，動(dòng)作或者轉(zhuǎn)移由一個(gè)單一的參數(shù)來(lái)進(jìn)行定義 。
● 用特定的程序段來(lái)處理，在這種情況下，需要執(zhí)行專門(mén)的程序(需要用梯形圖，功能塊圖，結(jié)構(gòu)化文本或者指令表語(yǔ)言進(jìn)行編程)。
為了檢查PLC已經(jīng)成功地執(zhí)行了掃描，可以將活動(dòng)時(shí)間(最小，最大)與每一個(gè)步相關(guān)聯(lián)。這些時(shí)間由用戶進(jìn)行設(shè)定。
圖6 SFC語(yǔ)言程序結(jié)構(gòu)
5.4.2 程序結(jié)構(gòu) (在主任務(wù)中的程序段)
對(duì)于每一個(gè)SFC程序段來(lái)說(shuō)，圖形編輯器針對(duì)以下幾個(gè)方面所能提供的最大數(shù)量為：
● 一個(gè)包含32列以及200行，或者6400個(gè)單元的網(wǎng)格。步，轉(zhuǎn)移或者跳轉(zhuǎn)分別需要一個(gè)單元。
● 1024個(gè)步 (宏步以及在宏步中的步)。
● 可以分配給同一個(gè)步的動(dòng)作為20個(gè)。
● 在同一時(shí)間內(nèi)激發(fā)的步為100個(gè)。
● 在同一時(shí)間內(nèi)激發(fā)的動(dòng)作為100個(gè)。
圖7 SFC圖形頁(yè)面
為了容易地建立基本的流程圖，可以先在圖形頁(yè)面中建立“n”個(gè)串行步以及“m”個(gè)并行步。 然后利用對(duì)話框?yàn)椴?活動(dòng)時(shí)間，動(dòng)作)和轉(zhuǎn)移(與轉(zhuǎn)移條件相連接的變量)等分配相關(guān)聯(lián)的屬性。
5.5 結(jié)構(gòu)化文本(ST)語(yǔ)言
結(jié)構(gòu)化文本語(yǔ)言是一個(gè)復(fù)雜的算法類型語(yǔ)言，它尤其適合于完成復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算，桌面操作，消息管理等方面的功能。
圖8 結(jié)構(gòu)化文本
5.5.1 程序結(jié)構(gòu) (程序段或子程序)
結(jié)構(gòu)化文本語(yǔ)言用于在結(jié)構(gòu)圖的基礎(chǔ)上，對(duì)分析進(jìn)行直接轉(zhuǎn)換編程。它包含很多表達(dá)式，這些表達(dá)式由一系列逐行排列的指令構(gòu)成。對(duì)一個(gè)指令行所能包含的字符數(shù)沒(méi)有限制 (唯一的限制是針對(duì)Premium和Quantum平臺(tái)的可用程序內(nèi)存，TSX P57 10...40處理器是一個(gè)例外，針對(duì)它的內(nèi)存限制是64Kb)。程序段的長(zhǎng)度只受制于應(yīng)用程序所用內(nèi)存的容量。
可以直接從工具欄內(nèi)調(diào)用四種預(yù)先格式化的表達(dá)式結(jié)構(gòu)：
● 有條件的動(dòng)作： IF...THEN...ELSIF...THEN...ELSE...END-IF;
● 迭代的有條件動(dòng)作：WHILE...DO...END_WHILE; REPEAT...UNTIL...END_REPEAT;
● 重復(fù)的動(dòng)作： FOR...TO...BY...DO...END_FOR;
● 選擇性動(dòng)作： CASE...OF...ELSE...END_CASE。
圖9 ST編輯器
在這些表達(dá)式中所使用的操作數(shù)為位變量，字變量或者連接到功能塊的變量。為了使這些表達(dá)式便于讀出，語(yǔ)言中使用了不同的顏色，以區(qū)分對(duì)象，語(yǔ)言關(guān)鍵字和程序注釋文字。
作者信息：
華
（施耐德電氣（中國(guó)）投資有限公司，北京 100016）
北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)