西门子PLC编程：如何学习SCL语言的基本语法规则

SCL：Structured Control Language，结构化控制语言。

SCL是一种类似于计算机高级语言的编程方式，只是这种语言编写的程序，可以在PLC中运行。如果学过C语言或者VB语言，就会很容易上手SCL。当然没有基础依然可以从零开始学习。

在PLC中有了SCL这种编程语言，就可以方便地把计算机高级语言，编写的算法移植到PLC中。

西门子以下系列的PLC都支持SCL语言编程：

S7-300S7-400S7-1200S7-1500WinAC

SCL能实现复杂的运算功能，特别是有大量数据要处理的时候。相对于梯形图SCL在运算、函数、过程优化方面有天然的优势。

在博途软件中已经集成SCL语言包，可以直接使用SCL进行进行编程。在传统的STEP7 中需要单独的安装 S7-SCL 软件包。

因为SCL是一种高级编程语言，所以就包含表达式 、运算符 、程序控制语句 等语言元素。

1、表达式

SCL中有三种表达式：

算术表达式关系表达式逻辑表达式

一个完整的表达式是由操作数 和与之搭配的操作符 组成。通过表达式的特定顺序进行运算，并返回一个值。

操作数 ：常数、变量、函数调用(在PLC编程中可以理解为地址)。

操作符 ：+、- 、*、/ （加减乘除），and、or、not（与或非）等。

操作符有时也叫运算符 ，SCL支持的运算符有算术运算符、比较运算符、逻辑运算符、赋值运算符。

算术运算符 ：主要是我们常用的加（+）、减（-）、乘（*）、除（/），以及数学上常用的取正、取负、求余数、整除、求余（%）。

比较运算符 ：用于数值的比较，主要有大于、小于、等于、不等于。

逻辑运算符 ：用于布尔型值的运算，常用的逻辑运算符除了与、或、非之外，还有异或。

赋值运算符 ：通过赋值运算，可以将一个表达式的值赋给一个变量。赋值运算符左侧为变量，右侧为表达式的值。 赋值运算的计算按照从右到左的顺序。

1.1、算术表达式

算术运算符：+、-、*、/、DIV、MOD、**。

算术表达式 通常由常量、变量、函数、圆括号、运算符等组成。算术表达式也叫数学表达式，是三种表达式中最简单的，几乎可以等同于数学运算。

西门子PLC的算术表达式，支持各种数据类型。一个算术表达式的两个操作数，如果分别属于不同的数据类型，依然可以运算。运算结果的数据类型，如下图所示：

虽然不同的数据类型可以算术运算，还是建议大家先进行数据格式转换，然后进行运算。防止出现运算后，不知道数据格式，导致数据错误。

1.2、关系表达式

关系运算符：<、<=、>、>=、==、<>。

关系表达式是利用关系运算符，将两个操作数或数据类型进行比较，然后得到一个布尔值（BOOL）型的逻辑结果。如果比较结果为真，则结果为1(TRUE)，否则为0 (FALSE)。

所以关系表达式的值只能是逻辑值真或假(1或者0)。

关系表达式有时候也称作比较表达式 。

西门子PLC的关系表达式，支持各种数据类型，结果的数据类型只能是布尔型。

以下数据类型，只能比较相同类型的变量：

TIME日期和时间UDT

1.3、逻辑表达式

逻辑运算符：AND(&)、OR、NOT、XOR。

西门子PLC的逻辑表达式，支持各种数据类型。但是在运算中会出现两种情况。

一是 ，两个操作数都是布尔(BOOL)数据类型，则逻辑运算的结果也为布尔数据类型。

另一种情况 ，如果两个操作数中至少有一个是位序列，则结果也为位序列。结果由最高操作数的数据类型决定。例如，当两个操作数分别是字节(Byte) 类型和字(Word)类型时，结果为字(Word)类型。

逻辑表达式中一个操作数为布尔(BOOL)类型而另一个为位序列时，必须先将 布尔(BOOL)类型的操作数显式转换为位序列类型。

位序列：一组由0和1组成的序列。

PLC编程知多少？有人用5种语言来编写一小段代码来比较

图片来源：宏德自动化

作者：Frank Lamb

“

梯形图逻辑通常是PLC使用最多的图形编程语言，但在某些特定的编程应用中其他语言可能更适合。

”

在美国，大多数参与可编程逻辑控制器 （PLC）编程和维护的人员都倾向于认为：梯形图逻辑是PLC唯一的编程语言。这种理念在很大程度上是由PLC的历史、以及美国的工业控制市场是被以梯形图逻辑为主要语言的品牌统治所造成的。

在计算机和便携式计算机广泛应用于PLC编程之前，经常使用手持式编程器将程序输入到 PLC中。在此之前，通常需要绘制用于不同指令的电气图。这就像在PLC出现之前，如何连接原始继电器逻辑一样。在手持设备上，有时会用符号表示不同指令，但是在图形设计的背后，是基于文本的语言。

1994年，国际电工委员会（IEC）制定了一个可用于定义和规范PLC编程系统的标准 IEC 61131-3。除了形式化定义诸如计时器和计数器之类的指令外， 该标准还定义了5种编程语言。

指令表（IL） 是基于文本的语言，梯形图逻辑经常被转换成相同的语言。有些厂商仅将其用作机器代码的过渡，最终会编译成在处理器中执行的语言。另外有一些厂商则使用指令列表作为主要语言，并添加了无法用梯形图逻辑表示的其它指令（例如语句列表）。

图 1 ：指令列表通常用于复杂的数学任务和搜索

梯形图逻辑（LAD） ，是PLC使用得最多的图形编程语言。它是从继电器逻辑电路图演变而来。梯形图逻辑是在常用的继电器与接触器逻辑控制基础上简化了符号演变而来的，具有形象、直观、实用等特点。

图 2 ：梯形图逻辑是最常用的PLC编程 ， 与继电器电路图最为相似。

功能块图（FBD） 是另一种图形编程语言， 可用于包括PLC和分布式控制系统（DCS）在内的一些控制器。它使用不同类型的块（例如与、或、比较、数学计算、计时器和计数器）， 来描述输入和输出变量之间的功能。输入从 设备或其它模块的输出馈入一个模块 ；输出将数据传送到下一个块或变量。

图 3 ：功能框图非常适合安全电路 / 安全PLC

结构化文本（ST） 是一种类似于计算机语言（例如Pascal）的高级语言。ST语言中的表达式由运算符和操作数组成。操作数可以是常量、变量、函数调用或另一个表达式。表达式的计算通过执行具有不同优先级的运算符完成。有最高优先级的运算符先被执行， 然后依次执行下一个优先级的运算符，直到所有的运算符被处理完。有相同优先级的运算符按从左到右的顺序执行。

图 4 ：结构化文本可以帮助完成复杂的数学任务和搜索。

顺序功能图（SFC） 语言是基于一种被称为Grafcet的古老逻辑语言，该语言基于二进制Petri网络。它可用于编制复杂的顺控程序，又称为状态转移图或功能表图，是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计顺序控制程序的工具。它是一种被称为步的块语言，带有相关逻辑条件切换。语言中的步可以是活动或不活动的，并且逻辑可以并行运行。利用这种先进的编程方法， 初学者也很容易编出复杂的顺控程序，大大提高了工作效率，也为调试、试运行带来许多言传的方便。

图 5 ：顺序功能图对于分段逻辑很有用。

几年前，我突发奇想 ：如果用所有5种语言，来编写一小段代码进行比较，将会非常有趣。逻辑建立自动和手动模式，然后在3秒钟后激活“循环”位。它是通用的，但是基于我使用的PLC平台（图1至图5）。语法和代码显示方式会因软件品牌和平台而异。

指令和注释，通常使用带颜色的编码， 以便于阅读。通常，语言包会额外收费或包含在编程软件的“专业”版本中。

不同语言有不同的用途。梯形图仍然适用于直接的“位操作”逻辑。指令列表和结构化文本通常用于更复杂的数学任务和搜索。功能块图可以很好地用于安全电路/ 安全 PLC。顺序功能图对于分段逻辑很有用。

在下一次编写复杂程序时，请尝试考虑使用某些“其它”类型的 PLC语言，因为这可能会使工作变得更容易。

关键概念：

■ 在美国， 梯形图逻辑是最常用的 PLC编程语言。

■ 指令列表、功能块图、结构化文本和顺序功能图都是有用的编程语言，也可能比梯形图更合适，这都取决于具体的应用程序。

思考一下：

除了梯形图逻辑外， 您还使用过哪种其它编程语言，为什么会使用它？

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本文来自于控制工程中文版（CONTROL ENGINEERING China）2020年01-02月刊《封面》栏目，原标题为：你使用什么语言编程 PLC ？

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