STEP 7中的编程语言

1.梯形图

梯形图是使用得多的PLC图形编程语言。梯形图与继电器电路图相似，具有直观易懂的优点，很容易被熟悉继电器控制的电气人员掌握，特别适用于数字量逻辑控制。有时，把梯形图称为电路或程序。

梯形图由触点、线圈和用方框表示的指令框组成。触点代表逻辑输入条件，例如外部的开关、按钮和内部条件等。线圈通常代表逻辑运算的结果，常用来控制外部的负载和内部的标志位等。指令框用来表示定时器、计数器或数学运算等指令。

使用编程软件可以直接生成和编辑梯形图，并将它下载到PLC。

触点和线圈等组成的独立电路称为网络（Network），编程软件自动为网络编号。梯形图中的触点和线圈可以使用物理地址，可以在符号表中对某些地址定义符号，使程序易于阅读和理解。用户可以在网络号的右边加上网络的标题，在网络号的下面为网络加上注释；还可以选择在梯形图下面自动加上该网络中使用的符号的信息（Symbol Information）。如果将两块独立电路放在同一个网络内，将会出错。本书为了节约篇幅，在插图中一般没有标出梯形图的网络号，但是相邻网络左边的垂直线是断开的，以此表示网络的分界点。

在分析梯形图中的逻辑关系时，为了借用继电器电路图的分析方法，可以想象在梯形图左右两侧的垂直“电源线”之间有一个左正右负的直流电源电压，当网络中的触点同时接通时，有一个假想的“能流”（Power Flow）流过线圈。“能流”这一概念可以帮助我们更好地理解和分析梯形图。能流只能从左向右流动。

如果没有跳转指令，在网络中，程序中的逻辑运算按从左往右的方向执行，与能流的方向一致；网络之间按从上到下的顺序执行，执行完所有的网络后，下一次循环返回上面的网络（网络1）重新开始执行。

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2.语句表

S7系列PLC将指令表称为语句表（Statement List,STL），它是一种类似于计算机汇编语言的文本语言，多条语句组成一个程序段。语句表可以实现某些不能用梯形图或能块图表示的能。

3.能块图

能块图使用类似于布尔代数的图形逻辑符号来表示控制逻辑，一些复杂的能（例如数学运算能等）用指令框来表示，有数字电路基础的人很容易掌握。能块图用类似于与门、或门的方框来表示逻辑运算关系，方框的左侧为逻辑运算的输入变量，右侧为输出变量，输入、输出端的小圆圈表示“非”运算，方框被“导线”连接在一起，信号自左向右流动。

4.编程语言的相互转换与选用

在STEP 7编程软件中，如果程序块没有错误，并且被正确地划分为网络，则梯形图、能块图和语句表之间可以转换。用语句表编写的程序不一定能转换为梯形图，不能转换的网络仍然保留语句表的形式，但是并不表示该网络有错误。

语句表可供习惯用汇编语言编程的程序员使用，在运行时间和要求的存储空间方面优。语句表输入方便快捷，还可以在每条语句的后面加上注释，便于阅读和理解复杂程序。在设计通信、数学运算等应用程序时建议使用语句表。

梯形图与继电器电路图的表达方式极为相似，适合熟悉继电器电路的用户使用。语句表程序较难阅读，其中的逻辑关系很难一眼看出，在设计和阅读有复杂的触点电路的程序时好使用梯形图。

能块图适合熟悉数字电路的用户使用。

S7-300/400系列PLC的存储区用于存储系统程序和用户程序。根据使用能不同，存储区通常被分为若干个区域，了解这些区域的作用是进行PLC编程的基础。

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经过长时间的发展和完善，PLC的编程概念和控制思想已为广大的自动化行业人员所熟悉，这是目前任何一个其他工业控制器（包括DCS和FCS等）都无法与之相提并论的巨大知识资源。实践也进一步证明：PLC系统硬件技术成熟、性能价格比较高、运行稳定可靠、开发过程也简单方便、运行维护成本很低。上述特点造就了PLC的旺盛生命力，造就了PLC的快速进化。

现在的PLC是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术而发展起来的一种新型工业控制装置，是工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，并与机器人、CAD/CAM并称为工业生产的三大支柱。

PLC的进化是在继电器控制逻辑基础上，与3C技术（Computer，Control，Communica-tion）相结合，不断发展完善的。它从过去的小规模、单机、顺序控制，已经发展到包括过程控制、传动控制、位置控制、通信控制等场合的大部分现代工业控制领域和部分商用、民用控制领域。在通信能力上，由于现场总线的出现，使得一个个独立的PLC系统不再是信息孤岛。实时以太网技术也走进了PLC厂商的视野，甚至在以太网产品中已经能够支持PROFIBUS等现场总线。图1-2所示的泵站PLC控制就是其中的一例，从现场污水泵、检测仪、电动闸门等经过PROFIBUS总线与PLC相连，而PLC则直接通过以太网与模拟器、监控计算机和打印机相连以太网应用的另一个意义在于，控制层与管理层的界线不再那么截然分明。随着PLC运算能力的不断提高，PLC在数据交换方面的能力和需求也在不断提高；另一方面由于IT技术的飞速发展使得微型高速存储设备的容量越来越大，价格越来越低，而可靠性却越来越有保障。越来越多的PLC控制系统已经在使用64M、128M甚至更大容量的Flash存储设备。

从长远来讲，PLC的制造商将会根据工业用户的需求集成更多的系统能，逐渐降低用户的使用难度，缩短开发周期，节约产品开发成本。但是这是一个逐渐发展的过程。就目前技术现状而言，一些复杂的控制要求依然要使用那些“”的控制系统，使用相对复杂的编程手段，对工业用户依然要求具备的控制技术。

2.PLC的定义

国际电工委员会IEC于1982年11月和1985年1月颁布了PLC标准的稿和第二稿，对PLC作了如下的定义：“PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它可采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械和生产过程。PLC及其有关设备，都应以易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充能的原则而设计"。1.1.2 PLC的组成部分1.组成部分

组成PLC的模块是PLC的硬件基础，只有弄清所选用的PLC都具有哪些模块及其特点，才能正确选用模块，组成一台完整的PLC（见图1-3），以满足控制系统对PLC的要求。

常见的PLC模块有：

（1）CPU模块 它是PLC的硬件核心。PLC的主要性能，如速度、规模都由它的性能来体现。

如图1-4所示，CPU模块有微处理器系统、系统程序存储器和用户程序存储器，其本质为一台计算机，该计算机负责系统程序的调度、管理、运行和PLC的自诊断，负责将用户程序作出编译解释处理以及调度用户目标程序运行的任务。）电源模块 它为PLC运行提供内部工作电源，而且有的还可为输入、输出信号提供电源，电源模块

PLC的工作电源一般为交流单相电源，电源电压必须与额定电压相符，如AC 110V或AC 220V，当然也有直流24V供电的。PLC对电源的稳定性要求不高，一般都允许电源电压额定值在±15%的范围内波动，有些交流输入电源甚至允许在AC 85V～AC 240V的范围内。

（3）I/O模块 它包括输入/输出（I/O）电路，并根据类型划分为不同规格的模块，I/O模块如图1-6所示。

PLC与生产过程相连接的输入通道，输入部分接收来自生产现场的各种信号，如行程开关、热电偶、光电开关、按钮等信号。

输出部分

PLC与生产过程相连接的输出通道，输出部分接收CPU的处理输出，并转换成被控设备所能接收的电压、电流信号，以驱动被控设备，如继电器、电磁阀和指示灯等。

（4）内存模块 它主要存储用户程序，有的还为系统提供辅助的工作内存。在结构上内存模块都是附加于CPU模块之中。西门子S7-300 PLC的MMC内存模块。

底板、机架模块 它为PLC各模块的安装提供基板，并为模块间的联系提供总线。若干底板间的联系有的用接口模块，有的用总线接口。不同厂家或同一厂家但不同类型的PLC都不大相同。如图1-8所示为PLC的主底板和辅助底板。2.特殊能模块

除了常见的模块，PLC还有特殊的或称智能或称能模块，如A-D（模拟-数字）模块、D-A（数字-模拟）模块、高速计数模块、位置控制模块、温度模块等。这些模块有自己的处理器，可对信号作预处理或后处理，以简化PLC的CPU对复杂的过程控制量的计算。智能模块的种类、特性也大不相同，性能好的PLC，这些模块种类多，性能也好。