图形化语言

  一、功能块图（FBD－Function Block Diagram）

功能块图用来描述功能、功能块和程序的行为特征，还可以在顺序功能流程图中描述步、动作和转变的行为特征。功能块图与电子线路图中的信号流图非常相似，在程序中，它可看作两个过程元素之间的信息流。功能块图普遍地应用在过程控制领域。

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，功能块的类型名称通常写在块内，但功能块实例的名称通常写在块的上部，功能块的输入输出名称写在块内的输入输出点的相应地方。

1.1 功能块图的信号流

在功能块网路中，信号通常是从一个功能或功能块的输出传递到另一个功能或功能块的输入。信号经由功能块左端流入，并求值更新，在功能块右端流输出。

布尔信号的取反

在使用布尔信号时，功能或功能块的取反输入或输出可以在输入端或输出端用一个小圆点来表示，这种表示与在输入端或输出端加一个“取反”功能是一致的。如下图是一功能块图取反的实例。

信号反馈

功能块图允许功能块的输出反馈回网路左侧的功能块输入，形成反馈路径。下图是一功能块反馈路径的实例，功能块Load1的输出端Level反馈回功能块Loop1的输入端ProcessValue。

1.2 功能块网路设计

功能块图的设计首先应该保证主信号流的线路清晰，避免过多的信号跨接和线路方向改变。

1.3 功能的执行控制

功能块图网路中的功能执行控制隐含地从各功能所处的位置中表现出来。每一功能的执行隐含地是由一个输入使能EN控制，该输入EN是一个布尔类型变量，允许功能有选择的求值。当输入EN为TRUE时，该功能就执行，否则,功能不执行。功能的输出ENO也是一个布尔变量，当ENO从FALSE变成TRUE就表明功能已经完成了求值。

1.4 跳转和标注

功能块图允许使用“Jump”功能使得功能块图控制从程序的一个部分跳转到另一个由标识符“Lable”标识的部分继续执行。如下图是一个跳转的实例：当GasLevel的值超过0。15时，相应的控制即转移到有表识符GAS_ALARM的程序段继续执行。

1.5 结构化文本与功能块图之间的转换特点

功能块图中的大部分程序能够转换为结构化文本。

结构化文本程序能够容易地转化为功能、功能块及其相关的参数值。

结构化文本直接转化为功能块网路是很困难的，IF…THEN, CASE,FOR, WHILE,

REPEAT格式的语句还不能直接转换为功能块网路。

1.6 连续功能流程图（CFC-Continuous Function Chart）

连续功能流程图是功能块图的一种特殊形式，它用于描述资源的顶层结构以及程序和功能块对任务的分配。

连续功能流程图和功能块图之间的主要区别是资源和任务分配的不同。每一功能用任务的名称来描述，如图所示。程序也是箱是的情况。如果一个程序内的功能块象它的父程序一样在相同的任务下执行，任务关联是隐含的。在这种情况下，任务名称就没有必要显示在功能块中。连续功能流程图如图7所示。

1.7 功能块图应用实例

如图是一个功能块应用的实例，该实例描述了用功能块控制空气风门的情况。信号ReqOpen以及ReqClose给出了所要求的风门的位置，该位置被保存在RS双稳态功能块中，来自“Position” 功能块输出及转换输出用于用于产生DemandOpen和DemandClose信号，这些信号驱动风门转动到合适的位置。

图一 功能块实例

图二 功能块程序示意图

风门上的限位开关OpenLS和CloseLS返回的是风门的实际位置信号。限位开关信号与要求的风门位置进行与比较，如果任何一个校对失败，比如风门已打开到要求的位置，而限位开关OpenLS处于false,延时计时器将起动。如果风门未按要求移动到要求的位置并且在限定的有限时间MoveTimeOut内不能确定限位开关的情况，定时器Timer1将产生Discrepancy信号。

二.梯形图（LD－Ladder Diagram）

梯形图IEC61131-3的三种图形化编程语言种一种，它可被用来描功能，功能块和程序即程序组织单元（POU-Porgramm Orgnization Unit）的行为，以及顺序功能图（SFC － Sequential Function Charts）中的行为和转移。

2.1 LD背景

梯形图来源于美国，它基于图形表示的继电器逻辑，是PLCbianchengruanjian/' target='_blank'>PLC编程中被最广泛使用一种图形化语言。梯形图程序的左、右两侧有两垂直的电力轨线，左侧的电力轨线名义上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。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，功能或功能块与IEC 61131-3中的标准库或用户创建的功能或功能块相对应。一简单的梯形图程序如图（一）所示。

2.2 IEC61131-3的LD图形符号

IEC61131-3中的梯形图（LD）语言是对各PLC厂家的梯形图（LD）语言合理地吸收、借鉴，语言中的各图形符号与各PLC厂家的基本一致。IEC61131-3的主要的图形符号包括：１．触点类：常开触点、常闭触点、正转换读出触点、负转换触点。2. 线圈类：一般线圈、取反线圈、置位（锁存）线圈、复位去锁线圈、保持线圈、置位保持线圈、复位保持线圈、正转换读出线圈、负转换读出线圈。 3. 功能和功能块：包括标准的功能和功能块以及用户自己定义的功能块，图形太多这里未给出。

2.3 IEC61131-3的LD编程

2.3.1 在梯形图中连接功能块

功能块能被连接在梯形图的梯级中，每一功能块有相应的布尔输入和输出量。输入量可以被梯形图梯级直接驱动，输出可以提供驱动线圈的功率流。在每一个块上至少应有一个布尔输入和布尔输出以允许功率流通过这个块。功能块可以是标准库中的也可以是自定义的。如下图二是一个在梯形图中连接功能块以驱动电动马达的实例。

2.3.2 在梯形图中连接功能

每一个功能有一个附加的布尔输入EN和布尔输出ENO。EN提供了流入功能的功率流信号；ENO提供了可用来驱动其它功能和线圈的功率流。如下图三是在梯形图中连接功能的实例，第一个功能是在三个数中取最大，第二个功能是从第一功能输出的最大数与1000.0比较，根据比较1000.0的大小来控制线圈COOL。

2.3.3 在梯形图中有反馈回路

在梯形图程序中可包含反馈回路，例如，在反馈回路中，一个或多个触点值被用作功能或功能块的输入的情况。如图三是在梯形图中有反馈回路的情况。

2.3.4 梯形图中使用跳转和标注

使用梯形图的跳转功能使得梯形图程序可以从程序的一个部分跳转到由一个标识符标识的另一部分。如下图四是在梯形图中使用跳转和标注的实例，当变量OXYGEN或PRESSURE是OFF，控制即转移到由SPARGE标识的控制程序处执行。

2.4ST、FBD及LD之间的可移植性

简单的主要包含“与”和“或”逻辑梯形图程序可以与结构化文本程序转换；在大部分的情况下，梯形图程序可以与功能块图程序进行转换。

用结构化文本描述的功能可以直接与梯形图、功能块转换

除简单的逻辑描述外，由结构化文本程序到梯形图程序的转换常常是不可能的

2.5 梯形图编程

如图五是一个用梯形图编写的火灾报警程序。FD1,FD2和FD3 是三个火灾探测器，

图三 火灾报警系统示意图

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