陳佳煒， 吳思振， 李潤增， 黃瑞環(huán)

（1.上海煙草集團有限責任公司，上海200082；2.北京達特集成技術(shù)有限責任公司，北京100176）

1 編程語言

1.1 編程語言概述

無論是面向PLC的編程語言還是面向PC機或服務(wù)器的編程語言，都是對如何控制設(shè)備進行動作的一種描述，這種描述方式就是程序，描述的工具就是編程語言。編程語言經(jīng)過相應(yīng)編譯器進行編譯，形成機器能夠識別的指令集，載入（下載）到機器的存儲器內(nèi)，機器通過從存儲器中讀取一條條指令進行動作。不同的編程語言對應(yīng)不同的編譯器，編譯器相當于人們?nèi)粘Ｋf的翻譯。

日常所使用的PLC，不同的生產(chǎn)商所提供的編程語言也不盡相同。盡管有國際標準化組織對一些PLC編程語言進行了標準化，但各供應(yīng)商對某一標準化語言的支持也略有不同。這就造成系統(tǒng)集成商在控制對象相同的情況下，選擇不同的PLC也會導致程序需要重寫的情況。是否存在一個統(tǒng)一的語言，適用于不同的PLC編譯器？SCL可能會是一個方案。

1.2 PLC的主流編程語言

1.2.1 PLC的編程語言是平等的

語言沒有高低貴賤之分，只是面向的機器不同，面向的開發(fā)者不同。平時所說的高級語言不是指高人一等的“高級”，只是面向更復雜的設(shè)備，程序中用到的指令更加集成化而已。越是高級的語言，其編譯后占的空間越大，執(zhí)行效率越低。

本文未列出所有的PLC編程語言，下文只以使用最廣泛的三種語言為例進行比較說明。

1.2.2 梯形圖（LAD）

這種編程語言是從電氣工程的角度對程序進行的一種描述。程序看起來就是一張電路圖，非常適合電氣工程師。優(yōu)點是程序易讀，在線糾錯時很直觀。但也存在缺陷，不易操作數(shù)據(jù)處理等復雜編程，而且，編程時編輯器空間利用率低，不易標注靈活的注釋。當程序語句不便用LAD表達時，通常使用插入語句表（STL）來實現(xiàn)指令，以混合編程的方式實現(xiàn)。

1.2.3 語句表（STL）

這種語言屬于匯編語言，通過一些助記符來表示處理器能執(zhí)行的動作，屬于面向處理器的語言。優(yōu)勢是這種程序能實現(xiàn)各種應(yīng)用要求，經(jīng)編譯后，程序占用的存儲器空間小，執(zhí)行效率高。但語言不易學習，編出的程序不易讀懂，編程效率不高。

1.2.4 結(jié)構(gòu)化控制語言（SCL）

英文全名為“Structed Control Language”，語句結(jié)構(gòu)上接近Basic、Pascal、C等高級語言，而語法上接近Pascal語言。這種語言接近高級語言，也更接近自然語言，易于閱讀；屬于行編輯式語言，編輯器空間利用率高，編程效率高。但也同樣存在執(zhí)行效率低的問題，隨著硬件性能的不斷提升，這個缺點會持續(xù)地改善。在使用中，比語句表和梯形圖更容易獲得程序員的青睞。

2 SCL語言的特點

2.1 易讀性

SCL語言編寫的程序更具易讀性是因為SCL語言接近高級語言。SCL語言中的關(guān)鍵字或指令的書寫形式都是如“IF”“THEN”等這種自然語言的單詞。

SCL語言廢除了STL語言中的“GOTO”指令?！癎OTO”指令不具有邏輯性，使讀程序的人難于理解。 SCL通過“IF”“THEN”“WHILE”“CASE”等指令完全實現(xiàn)了“GOTO”指令的功能，而且程序讀起來更加容易理解。

2.2 開發(fā)的高效性

高級語言的特點就是編程效率高，SCL語言接近高級語言，也是因為 SCL語言的編程效率和Pascal、Basic等語言非常接近。

SCL語言的“REGION”指令是用于將程序分段的，有了這個指令，程序員可以將程序放到不同的自己命名的“REGION”塊中，不需要時可將這塊程序“合”起來，只看到“REGION”名字，使程序占用的編輯空間減到最小，更易于編寫出邏輯性強、結(jié)構(gòu)清晰的程序。

另外，SCL語言因為更接近高級語言，所以對于復雜數(shù)據(jù)類型（如多維數(shù)組等）的運算也更加得心應(yīng)手。

2.3 通用性

這個特性應(yīng)該是SCL語言最吸引人的特點。使用SCL語言編寫的功能塊可以導出一個純文本文件，在一個項目中，也可以隨時導入一個文本文件，并基于這個導入的文件生成一個功能塊。而且，生成的功能塊能被STL、LAD等其他語言調(diào)用。

SCL語言的這一特點可以幫助程序員自行開發(fā)一個通用的庫文件。將重復使用的功能塊放到這個庫中，需要時，再把這些功能塊從庫中導出到特定的項目中。這就能通過功能塊的簡單重復使用提高程序員的編程效率。

3 在制絲電控集成系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 制絲電控集成系統(tǒng)簡介

制絲電控集成系統(tǒng)是煙草行業(yè)將煙片制成煙絲工藝過程的自動化控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)控制的主要設(shè)備包括切片機、回潮筒、加料機、預混柜、儲葉柜、切絲機、烘絲筒、皮帶（振動）輸送機等。其中的核心工藝設(shè)備（如切片機、切絲機、烘絲筒等）通常自帶電控系統(tǒng)。制絲電控集成系統(tǒng)要與這些單機電控系統(tǒng)進行通訊，控制這些設(shè)備協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)，達到用戶對工藝數(shù)據(jù)的要求。除了這些單機設(shè)備外，系統(tǒng)還要集成一些智能儀表，如水分儀、溫度計、壓差儀等。除了工藝上必須的設(shè)備和裝置外，可能還要和消防、異味處理等系統(tǒng)進行集成，以使制絲電控集成系統(tǒng)與其兼容，滿足用戶的要求。

3.2 制絲電控集成系統(tǒng)面向的對象

制絲電控集成系統(tǒng)在完成現(xiàn)場調(diào)試后，要交付用戶使用。為保證制絲電控集成系統(tǒng)能夠正常運轉(zhuǎn)，除配置操作人員外，還要配置電氣人員對系統(tǒng)進行維護和故障排除。必要時，還要查看PLC程序，幫助判斷故障。這些電氣人員一般是電工出身，熟悉電路和電控器件。在程序方面，LAD程序最適于電氣人員專業(yè)使用。所以，從電氣人員的角度講，PLC程序都用LAD的方式編寫是最合適的。

但對于系統(tǒng)集成商，開發(fā)語言的通用性、高效性才是首先要考慮的。這就產(chǎn)生了矛盾，PLC程序用什么語言開發(fā)更加合適？

筆者認為，目前的方案是，對于無需電氣工作人員關(guān)注的程序塊（如報警塊、電機塊、模擬量轉(zhuǎn)換等功能塊）采用SCL語言開發(fā)（這些功能塊對系統(tǒng)集成商來說是有重復使用價值的），電氣人員只需要關(guān)注設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)即可。

3.3 采用SCL語言的效果

經(jīng)過實際檢驗，電氣工作人員很容易接受這種方案。隨著計算機編程越來越普及，很多電氣工程師都接觸過高級語言的編程，因此，有些電氣工程人員在閱讀SCL編寫的程序時較容易快速理解，SCL語言會有很大的普及空間。

但SCL畢竟是一個“年輕”的語言，還有很大的標準化空間。目前，盡管SCL在各個PLC平臺越來越標準化了，但各個平臺對其的支持參差不齊。因此，對于PLC程序開發(fā)者來說，要想功能塊能有更好的兼容性，就需要盡量使用標準的SCL語句書寫程序。