在可編程控制器中有多種程序設(shè)計(jì)語言,它們是梯形圖語言、布爾助記符語言、功能表圖語言、功能模塊圖語言及結(jié)構(gòu)化語句描述語言等。梯形圖語言和布爾助記符語言是基本程序設(shè)計(jì)語言，它通常由一系列指令組成，用這些指令可以完成大多數(shù)簡單的控制功能，例如，代替繼電器、計(jì)數(shù)器、計(jì)時(shí)器完成順序控制和邏輯控制等，通過擴(kuò)展或增強(qiáng)指令集，它們也能執(zhí)行其它的基本操作。功能表圖語言和語句描述語言是高級的程序設(shè)計(jì)語言，它可根據(jù)需要去執(zhí)行更有效的操作，例如，模擬量的控制，數(shù)據(jù)的操縱，報(bào)表的報(bào)印和其他基本程序設(shè)計(jì)語言無法完成的功能。功能模塊圖語言采用功能模塊圖的形式，通過軟連接的方式完成所要求的控制功能，它不僅在可編程序控制器中得到了廣泛的應(yīng)用，在集散控制系統(tǒng)的編程和組態(tài)時(shí)也常常被采用，由于它具有連接方便、操作簡單、易于掌握等特點(diǎn)，為廣大工程設(shè)計(jì)和應(yīng)用人員所喜愛。
根據(jù)可編程器應(yīng)用范圍，程序設(shè)計(jì)語言可以組合使用，常用的程序設(shè)計(jì)語言是：梯形圖程序設(shè)計(jì)語言 、 布爾助記符程序設(shè)計(jì)語言（語句表）、功能表圖程序設(shè)計(jì)語言 、功能模塊圖程序設(shè)計(jì)語言、 結(jié)構(gòu)化語句描述程序設(shè)計(jì)語言、 梯形圖與結(jié)構(gòu)化語句描述程序設(shè)計(jì)語言、 布爾助記符與功能表圖程序設(shè)計(jì)語言、 布爾助記符與結(jié)構(gòu)化語句描述程序設(shè)計(jì)語言。
１、梯形圖（Ladder Diagram）程序設(shè)計(jì)語言
梯形圖程序設(shè)計(jì)語言是用梯形圖的圖形符號(hào)來描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語言。采用梯形圖程序設(shè)計(jì)語言，程序采用梯形圖的形式描述。這種程序設(shè)計(jì)語言采用因果關(guān)系來描述事件發(fā)生的條件和結(jié)果。每個(gè)梯級是一個(gè)因果關(guān)系。在梯級中，描述事件發(fā)生的條件表示在左面，事件發(fā)生的結(jié)果表示在后面。梯形圖程序設(shè)計(jì)語言是最常用的一種程序設(shè)計(jì)語言。它來源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述。在工業(yè)過程控制領(lǐng)域，電氣技術(shù)人員對繼電器邏輯控制技術(shù)較為熟悉，因此，由這種邏輯控制技術(shù)發(fā)展而來的梯形圖受到了歡迎，并得到了廣泛的應(yīng)用。
梯形圖程序設(shè)計(jì)語言的特點(diǎn)是：
（１）與電氣操作原理圖相對應(yīng)，具有直觀性和對應(yīng)性；
（２）與原有繼電器邏輯控制技術(shù)相一致，對電氣技術(shù)人員來說，易于撐握和學(xué)習(xí)；
（３）與原有的繼電器邏輯控制技術(shù)的不同點(diǎn)是，梯形圖中的能流（Power FLow）不是實(shí)際意義的電流，內(nèi)部的繼電器也不是實(shí)際存在的繼電器，因此，應(yīng)用時(shí)，需與原有繼電器邏輯控制技術(shù)的有關(guān)概念區(qū)別對待；
（４）與布爾助記符程序設(shè)計(jì)語言有一一對應(yīng)關(guān)系，便于相互的轉(zhuǎn)換和程序的檢查。
２、布爾助記符（Boolean Mnemonic）程序設(shè)計(jì)語言
布爾助記符程序設(shè)計(jì)語言是用布爾助記符來描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語言。布爾助記符程序設(shè)計(jì)語言與計(jì)算機(jī)中的匯編語言非常相似，采用布爾助記符來表示操作功能。
布爾助記符程序設(shè)計(jì)語言具有下列特點(diǎn)：
（１）采用助記符來表示操作功能，具有容易記憶，便于撐握的特點(diǎn)；
（２）在編程器的鍵盤上采用助記符表示，具有便于操作的特點(diǎn)，可在無計(jì)算機(jī)的場合進(jìn)行編程設(shè)計(jì)；
（３）與梯形圖有一一對應(yīng)關(guān)系。其特點(diǎn)與梯形圖語言基本類同。
３、功能表圖（Sepuential Function Chart）程序設(shè)計(jì)語言
功能表圖程序設(shè)計(jì)語言是用功能表圖來描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語言。它是近年來發(fā)展起來的一種程序設(shè)計(jì)語言。采用功能表圖的描述，控制系統(tǒng)被分為若干個(gè)子系統(tǒng)，從功能入手，使系統(tǒng)的操作具有明確的含義，便于設(shè)計(jì)人員和操作人員設(shè)計(jì)思想的溝通，便于程序的分工設(shè)計(jì)和檢查調(diào)試。
功能表圖程序設(shè)計(jì)語言的特點(diǎn)是：
（１）以功能為主線，條理清楚，便于對程序操作的理解和溝通；
（２）對大型的程序，可分工設(shè)計(jì)，采用較為靈活的程序結(jié)構(gòu)，可節(jié)省程序設(shè)計(jì)時(shí)間和調(diào)試時(shí)間；
（３）常用于系統(tǒng)的規(guī)模校大，程序關(guān)系較復(fù)雜的場合；
（４）只有在活動(dòng)步的命令和操作被執(zhí)行，對活動(dòng)步后的轉(zhuǎn)換進(jìn)行掃描，因此，整個(gè)程序的掃描時(shí)間較其他程序編制的程序掃描時(shí)間要大大縮短。
功能表圖來源于佩特利（Petri）網(wǎng)，由于它具有圖形表達(dá)方式，能較簡單和清楚地描述并發(fā)系統(tǒng)和復(fù)雜系統(tǒng)的所有現(xiàn)象，并能對系統(tǒng)中存有的象死鎖、不安全等反常現(xiàn)象進(jìn)行分析和建模，在模型的基礎(chǔ)上能直接編程，所以，得到了文泛的應(yīng)用。近幾年推出的可編程控制器和小型集散控制系統(tǒng)中也已提供了采用功能表圖描述語言進(jìn)行編程的軟件。關(guān)于佩特利（Petri）網(wǎng)的一些基本概念，我在以后有機(jī)會(huì)時(shí)再介紹給各位，以有助于對功能表圖的進(jìn)一步理解。
４、功能模塊圖（Function Block）程序設(shè)計(jì)語言
功能模塊圖程序設(shè)計(jì)語言是采用功能模塊來表示模塊所具有的功能，不同的功能模塊有不同的功能。它有若干個(gè)輸入端和輸出端，通過軟連接的方式，分別連接到所需的其它端子，完成所需的控制運(yùn)算或控制功能。功能模塊可以分為不同的類型，在同一種類型中，也可能因功能參數(shù)的不同而使功能或應(yīng)用范圍有所差別，例如，輸入端的數(shù)量、輸入信號(hào)的類型等的不同使它的使用范圍不同。由于采用軟連接的方式進(jìn)行功能模塊之間及功能模塊與外部端子的連接，因此控制方案的更改、信號(hào)連接的替換等操作可以很方便實(shí)現(xiàn)。
功能模塊圖程序設(shè)計(jì)語言的特點(diǎn)是：
（１）以功能模塊為單位，從控制功能入手，使控制方案的分析和理解變得容易；
（２）功能模塊是用圖形化的方法描述功能，它的直觀性大大方便了設(shè)計(jì)人員的編程和組態(tài)，有較好的易操作性；
（３）對控制規(guī)模較大、控制關(guān)系較復(fù)錄的系統(tǒng)，由于控制功能的關(guān)系可以較清楚地表達(dá)出來，因此，編程和組態(tài)時(shí)間可以縮短，調(diào)試時(shí)間也能減少；
（４）由于每種功能模塊需要占用一定的程序內(nèi)存，對功能模塊的執(zhí)行需要一定的執(zhí)行時(shí)間，因此，這種設(shè)計(jì)語言在大中型可編程控制器和集散控制系統(tǒng)的編程和組態(tài)中才被采用。
５、結(jié)構(gòu)化語句（Structured Text）描述程序設(shè)計(jì)語言
結(jié)構(gòu)化語句描述程序設(shè)計(jì)語言是用結(jié)構(gòu)化的描述語句來描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語言。它是一種類似于高級語言的程序設(shè)計(jì)語言。在大中型的可編程序控制器系統(tǒng)中，常采用結(jié)構(gòu)化語句描述程序設(shè)計(jì)語言來描述控制系統(tǒng)中各個(gè)變量的關(guān)系。它也被用于集散控制系統(tǒng)的編程和組態(tài)。
結(jié)構(gòu)化語句描述程序設(shè)計(jì)語言采用計(jì)算機(jī)的描述語句來描述系統(tǒng)中各種變量之間的各種運(yùn)算關(guān)系，完成所需的功能或操作。大多數(shù)制造廠商采用的語句描述程序設(shè)計(jì)語言與ＢＡＳＩＣ語言、ＰＡＳＣＡＬ語言或Ｃ語言等高級語言相類似，但為了應(yīng)用方便，在語句的表達(dá)方法及語句的種類等方面都進(jìn)行了簡化。
結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語言具有下列特點(diǎn)：
（１）采用高級語言進(jìn)行編程，可以完成較復(fù)雜的控制運(yùn)算；
（２）需要有一定的計(jì)算機(jī)高級程序設(shè)計(jì)語言的知識(shí)和編程技巧，對編程人員的技能要求較高，普通電氣人員無法完成。
（３）直觀性和易操作性等性能較差；
（４）常被用于采用功能模塊等其他語言較難實(shí)現(xiàn)的一些控制功能的實(shí)施。 部分可編程序控制器的制造廠商為用戶提供了簡單的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語言，它與助記符程序設(shè)計(jì)語言相似，對程序的步數(shù)有一定的限制，同時(shí)，提供了與可編程序控制器間的接口或通信連接程序的編制方式，為用戶的應(yīng)用程序提供了擴(kuò)展余地。
一、Profinet在制絲線自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用的背景
（一）隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，煙草行業(yè)制絲生產(chǎn)線的自動(dòng)化應(yīng)用水平也不斷提升。
當(dāng)前全國制絲線的自動(dòng)化系統(tǒng)主要采用profibus總線，分廠制絲車間也主要采用profibus總線系統(tǒng)，總線在制絲線分布式控制系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。但是其自身的缺點(diǎn)也逐步暴露出來，比如系統(tǒng)穩(wěn)定性差、網(wǎng)絡(luò)故障解決比較困難等，由于總線問題，曾經(jīng)多次造成制絲線全線停機(jī)，profibus總線成了制約制絲線自動(dòng)化發(fā)展的技術(shù)瓶頸。
制絲車間在新一輪的技改時(shí)，認(rèn)真參考、學(xué)習(xí)國內(nèi)外新的自動(dòng)化技術(shù)，車間積極提出了profinet以太網(wǎng)控制方案，修改了昆船繼續(xù)使用總線的技改方案，協(xié)同工程科，新的技改方案得以實(shí)施，在國內(nèi)煙草行業(yè)率先全線應(yīng)用profinet工業(yè)以太網(wǎng)，profinet的應(yīng)用較好地解決了profibus總線存在的問題。制絲車間積極創(chuàng)新利用新技術(shù)，為煙草行業(yè)制絲線的自動(dòng)化發(fā)展提供了借鑒和參考。
（二）制絲線Profibus總線系統(tǒng)介紹。
profibus是國際上通用的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，二十世紀(jì)末開始在中國推廣使用。Profibus主要進(jìn)行現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)通訊，對現(xiàn)場分布式I/O進(jìn)行有效地集成。
黔江分廠在技術(shù)改造前（2008年前），制絲線自動(dòng)化系統(tǒng)主要采用profibus總線系統(tǒng)，技改前的制絲線自動(dòng)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)如下圖：
制絲車間技術(shù)改造前分為四個(gè)工段：葉片處理段、梗處理段、煙絲處理段、風(fēng)力送絲段。每個(gè)工段由可編程控制器PLC s7-400控制，PLC s7-400由交換機(jī)接入以太網(wǎng)。每工段的PLC s7-400以下為profibus總線，圖中紅色網(wǎng)線連接部分即為profibus總線系統(tǒng)，profibus總線連接數(shù)量眾多的子站ET200S（包括各種檢測、執(zhí)行元器件等）。
（三）應(yīng)用Profibus總線存在的主要問題
1、Profibus總線系統(tǒng)穩(wěn)定性差，主要是在復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境中，總線防電磁干擾能力差所致。車間本身就有許多電磁干擾源，比如燒電焊、大電流的設(shè)備起動(dòng)等都會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，因此在實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常發(fā)生因電磁干擾造成總線網(wǎng)絡(luò)故障。
2、總線故障診斷困難，沒有可靠的測試儀器，主要憑個(gè)人經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷。我廠在實(shí)際工作中，由于總線故障難于判斷，曾造成制絲線停產(chǎn)22小時(shí)的后果，導(dǎo)致企業(yè)較大的經(jīng)濟(jì)損失。
3、Profibus總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不夠靈活，由于硬件所限，擴(kuò)展成星型或樹型難度較大。從上圖可看出，總線拓?fù)鋸闹髡镜阶诱居梢桓p絞線連到底，這就會(huì)導(dǎo)致一段總線或一個(gè)節(jié)點(diǎn)（子站）故障，其后續(xù)節(jié)點(diǎn)（子站）全部停止工作，車間經(jīng)常發(fā)生因某單臺(tái)設(shè)備總線故障導(dǎo)致全工段停機(jī)。星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能保證各節(jié)點(diǎn)相互獨(dú)立工作。
4、Profibus總線只實(shí)現(xiàn)了底層I/O設(shè)備集成，不能與IT網(wǎng)絡(luò)直接相聯(lián)，與管理層沒有效地集成。
二、Profinet在制絲線自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用的內(nèi)涵和主要做法
（一）profinet工業(yè)以太網(wǎng)介紹
1、Profinet的通信方式
Profinet是西門子2004年開始推行使用的工業(yè)以太網(wǎng)。是新一代基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的自動(dòng)化總線標(biāo)準(zhǔn)，兼容工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)有的現(xiàn)場總線技術(shù)。
Profinet有三種通信方式：
第一種是TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)通信。
第二種是實(shí)時(shí)通信。應(yīng)用于傳感器和執(zhí)行器之間的數(shù)據(jù)交換。
第三種是等時(shí)同步實(shí)時(shí)（IRT）通信。應(yīng)用于實(shí)時(shí)性要求很高的運(yùn)動(dòng)控制。
從上面profinet通信方式來看，profinet是真正的工業(yè)以太網(wǎng)，能同時(shí)傳遞實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP數(shù)據(jù)。
2、profinet的特點(diǎn)
系統(tǒng)開放性、實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性好。以太網(wǎng)以前主要用于商業(yè)、辦公系統(tǒng)，性能穩(wěn)定可靠，西門子把以太網(wǎng)引入工業(yè)現(xiàn)場，替代以前用profibus總線連接底層設(shè)備的狀況，從而保證了大量底層設(shè)備高效可靠通訊。
網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)靈活多樣地組網(wǎng)。由于硬件上的改進(jìn)，使用網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)scalance很容易組成星型、樹型等。
基于TCP/IP的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)，系統(tǒng)兼容性好，資源共享能力強(qiáng)，很容易實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)集成。
（二）profinet在制絲線的應(yīng)用
分廠制絲生產(chǎn)線以前主要運(yùn)用profibus總線，2008年11月對制絲生產(chǎn)線的自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改造，用工業(yè)以太網(wǎng)profinet代替profibus總線系統(tǒng)。
滬公網(wǎng)安備31011202020869號(hào)
