[发明专利]可编程控制器的顺序控制图编程及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可编程控制器(PLC)的顺序控制图编程及控制方法。

背景技术

IEC(International Electrotechnical Commission，国际电工委员会)61131-3是第一个为工业自动化控制系统的软件设计提供标准化编程语言的国际标准。该标准将现代软件的概念和现代软件工程的机制与传统的PLC编程语言成功地结合，又对各种工业控制系统的编程语言、软件设计的概念和软件模型等进行了标准化，适应了当今世界软件、工业控制系统的发展方向，是一种非常先进的设计技术。

IEC61131-3标准规定了两类编程语言：文本化编程语言和图形化编程语言。图形化语言有梯形图LD、顺序功能图SFC、功能块图FBD。文本化语言有指令表IL和结构文本ST。

梯形图语言LD来源于美国，它基于图形表示的继电器逻辑，是PLC编程中被最广泛使用的一种图形化语言，具有形象易学的特点，特别适用于逻辑顺控方面应用。梯形图使用网络的概念，一个LD网络的边界是在左侧和右侧所谓的电力轨线。左侧的电力轨线，名义上是为“功率流”从左向右沿着水平梯级通过各个触点、功能、功能块、线圈等提供能量，“功率流”的终点是右侧的电力轨线。期间的每一个触点代表了一个布尔变量的状态，每一个线圈代表了一个实际设备的状态，还可以有功能或功能块，根据这些元素的逻辑状态来决定是否允许能量流通过，便构成了所需要的逻辑程序。

功能块图语言FBD用来描述功能、功能块和程序的行为特征，还可以在顺序功能图中描述步、动作和转变的行为特征。功能块用矩形块来表示，每一功能块的左侧有不少于一个的输入端，在右侧有不少于一个的输出端，线条代表的是信号的流向，所传递的信息可能是一个布尔数值、整型数值、实数或者是一个字符串，在程序中，它可看作两个过程元素之间的信息流。

顺序功能图语言SFC将机械动作或步骤逐步分解成顺序功能图的组成元素，再根据其动作顺序连接起来，以完成整体的机械动作。

指令表语言IL是一种低级语言，极类似于“汇编语言”，因此它的长短处均与“汇编语言”相似，可用来描述功能、功能块和程序段行为，也可用来调用和转移等。它常用于工程人员自行编制一些没有标准功能模块的特殊算法，具有很大的灵活性和较高的透明度。

结构文本语言ST是一种专门为工业控制而开发的高级语言，极类似于PASCAL语言。它具有很强的编程能力，用于对变量赋值、回调功能和功能块、创建表达式、编写条件语句和迭代程序等。结构文本非常适合应用在有复杂的算术计算的应用中。

迄今为止，IEC61131-3标准已被大多数PLC设备制造商所采纳，并对PLC的体系结构产生了巨大影响；而且越来越多的DCS及远程I/O制造商也开始采用IEC61131-3的编程标准对分散过程控制及远程I/O模块进行编程组态，IEC61131-3标准已经成为自动控制领域的一种通用编程标准。

但是，用这些编程方式来实现顺序控制，首先要理解顺序控制的全过程，再用各自的控制方式来实现。由此可见，以上这些编程语言有如下一些共同的缺点：

(1)程序内部逻辑关系非常复杂，控制流程不明确，直观性差，用户难以理解，接受起来比较困难；

(2)采用静态内存分配的方式分配固定的内存空间，使得每款PLC产品的不同类型的变量都有最大个数的限制；

(3)采用循环扫描的方式执行用户程序，扫描周期的长短直接影响到PLC的性能指标，并且对程序执行的多样性要求(如由事件驱动某一段程序的执行、程序的并行处理等)均无能为力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可编程控制器的顺序控制图编程及控制方法，以提升用户程序的易读性、灵活性以及可编程控制器的执行效率。

为达到上述目的，本发明提供一种可编程控制器的顺序控制图编程方法，包括：

(1)编辑顺序控制图：以图形方式编辑顺序控制图程序，根据被编程PLC的控制动作，选取对应功能框，根据动作顺序，用连线连接各个功能框，生成顺序控制图；

(2)生成顺序控制文本：对顺序控制图进行合法性检查，不规范编程或程序错误进行有效提示和错误定位，然后将检查正确的顺序控制图程序按照PLC的控制逻辑生成顺序控制文本；

(3)生成顺序控制指令代码：首先对顺序控制文本进行词法分析，词法分析的任务是从左至右逐个字符地对每一条语句进行扫描，产生一个个单词符号，然后进行语法分析，语法分析的任务是分析每行语句是否符合要求，分析每个操作符后面的操作数个数和操作数类型是否正确，最终生成顺序控制指令代码；