介紹幾種常見(jiàn)的PLC的程序結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)

下面介紹幾種常見(jiàn)的PLC的程序結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)：

1．某些國(guó)外的小型PLC的程序結(jié)構(gòu)

這些PLC的用戶程序由主程序、子程序和中斷程序組成。在每一個(gè)掃描循環(huán)周期，CPU都要調(diào)用一次主程序。主程序可以調(diào)用子程序，小型控制系統(tǒng)可以只有主程序。中斷程序用于快速響應(yīng)中斷事件。

在中斷事件發(fā)生時(shí)，CPU將停止執(zhí)行當(dāng)時(shí)正在處理的程序或任務(wù)，去執(zhí)行用戶編寫(xiě)的中斷程序。執(zhí)行完中斷程序后，繼續(xù)執(zhí)行被暫停執(zhí)行的程序或任務(wù)。它們的子程序和中斷程序沒(méi)有局部變量，子程序沒(méi)有輸入、輸出參數(shù)。

2．西門(mén)子的S7-200的程序結(jié)構(gòu)

過(guò)程映像輸入/輸出（I/Q）、變量存儲(chǔ)器V、內(nèi)部存儲(chǔ)器位M、定時(shí)器T、計(jì)數(shù)器C等屬于全局變量。S7-200的程序組織單元(ProgramOrganizationalUnit，簡(jiǎn)稱為POU)包括主程序、子程序和中斷程序。每個(gè)POU均有自己的64字節(jié)局部變量，局部變量只能在它所在的POU中使用。與此相反，全局變量可以在各POU中使用。

下面是子程序可以使用的局部變量：

1)TEMP(臨時(shí)變量)是暫時(shí)保存在局部數(shù)據(jù)區(qū)中的變量。只有在執(zhí)行該P(yáng)OU時(shí)，定義的臨時(shí)變量才被使用，POU執(zhí)行完后，不再保存臨時(shí)變量的數(shù)值。

2)IN是由調(diào)用它的POU提供的輸入?yún)?shù)。

3)OUT是返回給調(diào)用它的POU的輸出參數(shù)(子程序的執(zhí)行結(jié)果)。

4)IN_OUT是輸入_輸出參數(shù)，其初始值由調(diào)用它的POU傳送給子程序，并用同一變量將子程序的執(zhí)行結(jié)果返回給調(diào)用它的POU。

主程序和中斷程序的局部變量中只有臨時(shí)變量TEMP。具有輸入、輸出參數(shù)和局部變量的子程序易于實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化編程，對(duì)于長(zhǎng)期生產(chǎn)同類設(shè)備或生產(chǎn)線的廠家尤為有用。這些廠家的編程人員為設(shè)備的各組件或工藝功能編寫(xiě)了大量的通用的子程序。即使不知道子程序的內(nèi)部代碼，只要知道子程序的功能和輸入、輸出參數(shù)的意義，就可以通過(guò)程序之間的調(diào)用快速“組裝”出滿足不同用戶要求的控制程序。就好像用數(shù)字集成電路芯片組成復(fù)雜的數(shù)字電路一樣。

子程序如果沒(méi)有輸入、輸出參數(shù)，它和調(diào)用它的程序之間沒(méi)有清晰的接口，很難實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化編程。

子程序如果沒(méi)有局部變量，它和調(diào)用它的程序之間只能通過(guò)全局變量來(lái)交換數(shù)據(jù)，子程序內(nèi)部也只能使用全局變量。將子程序和中斷程序移植到別的項(xiàng)目時(shí)，需要重新統(tǒng)一安排它們使用的全局變量，以保證不會(huì)出現(xiàn)地址沖突。當(dāng)程序很復(fù)雜，子程序和中斷程序很多時(shí)，這種重新分配地址的工作量非常大。

如果子程序和中斷程序有局部變量，并且它們內(nèi)部只使用局部變量，不使用全局變量，因?yàn)榕c其他POU沒(méi)有地址沖突，不需作任何改動(dòng)，就可以將子程序移植到別的項(xiàng)目中去。

3．西門(mén)子的S7-300/400的程序結(jié)構(gòu)

S7-300/400將子程序分為功能（Function，或稱為函數(shù)）和功能塊（FunctionBlock）。S7-300/400的功能與S7-200的子程序基本上相同。它們均有輸入、輸出參數(shù)和臨時(shí)變量，功能的局部數(shù)據(jù)中的返回值實(shí)際上屬于輸出參數(shù)。它們沒(méi)有專用的存儲(chǔ)區(qū)，功能執(zhí)行結(jié)束后，不再保存臨時(shí)變量中的數(shù)據(jù)可以用全局變量來(lái)保存那些在功能執(zhí)行結(jié)束后需要保存的數(shù)據(jù)，但是會(huì)影響到功能的可移植性。

功能塊是用戶編寫(xiě)的有自己專用的存儲(chǔ)區(qū)（即背景數(shù)據(jù)塊）的程序塊，功能塊的輸入、輸出參數(shù)和靜態(tài)變量存放在指定的背景數(shù)據(jù)可以用全局變量來(lái)保存那些在功能執(zhí)行結(jié)束后需要保存的數(shù)據(jù)，但是會(huì)影響到功能的可移植性。

功能塊是用戶編寫(xiě)的有自己專用的存儲(chǔ)區(qū)（即背景數(shù)據(jù)塊）的程序塊，功能塊的輸入、輸出參數(shù)和靜態(tài)變量存放在指定的背景數(shù)據(jù)塊中，臨時(shí)變量存儲(chǔ)在局部數(shù)據(jù)堆棧中。每次調(diào)用功能塊時(shí)，都要指定一個(gè)背景數(shù)據(jù)塊。功能塊執(zhí)行完后，背景數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，但是不會(huì)保存局部數(shù)據(jù)堆棧中的數(shù)據(jù)。

功能塊采用了類似于C++的封裝的概念，將程序和數(shù)據(jù)封裝在一起，具有很好的可移植性。S7-300/400的共享數(shù)據(jù)塊可供所有的邏輯塊使用。

4．IEC61131-3的程序結(jié)構(gòu)

IEC61131-3是PLC的編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)。IEC61131-3是世界上第一個(gè)，也是至今為止唯一的工業(yè)控制領(lǐng)域的編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)。IEC61131-3有三種POU：程序、功能塊和功能。

功能是有多個(gè)輸入?yún)?shù)和一個(gè)輸出參數(shù)（返回值）的POU，返回值的名稱與功能的名稱相同，需要定義返回值的數(shù)據(jù)類型。調(diào)用具有相同輸入值的功能總是返回相同的結(jié)果。功能可以調(diào)用其他功能，但是不能調(diào)用功能塊或程序。功能可定義的局部變量有VAR和VAR_INPUT。

功能塊是有多個(gè)輸入/輸出參數(shù)和內(nèi)部存儲(chǔ)單元的POU，功能塊的輸出參數(shù)值與其內(nèi)部存儲(chǔ)單元的值有關(guān)。功能塊可以調(diào)用其他功能 塊或功能，但是不能調(diào)用程序。 在調(diào)用功能塊之前，必須在要調(diào)用功能塊的POU中為每次調(diào)用聲明功能塊的實(shí)例，操作系統(tǒng)將為每次調(diào)用分配功能塊專用的存儲(chǔ)區(qū)（類似于S7-300/400的背景數(shù)據(jù)塊）。