IEC 1131-3 的编程语言(一)：文本化语言
IEC 1131-3国际标准的编程语言包括图形化编程语言和文本化编程语言。图形化编程语言包括：梯形图(LD－Ladder Diagram)、功能块图(FBD － Function Block Diagram)、顺序功能图(SFC － Sequential Function Chart)。文本化编程语言包括：指令表(IL-Instruction List)和结构化文本 (ST-Strutured Text)。IEC 1131-3的编程语言是IEC工作组对世界范围的PLC厂家的编程语言合理地吸收、借鉴的基础上形成的一套针对工业控制系统的国际编程语言标准，它不但适用于PLC系统，而且还适用于更广泛的工业控制领域；IEC 1131-3 的编程工具提供对现场总线系统的支持，并对现场总线装置的软件设计产生了很大影响。
本专题将分两部分介绍IEC 1131-3的编程语言，本文是IEC 1131-3编程语言的第一部分，重点介绍IEC 1131-3的两种文本化编程语言；第二部分重点介绍IEC 1131-3的两种三种图形化编程语言，将在下一篇文章作介绍。
一、结构化文本(ST)
结构化文本(ST)是一种高级的文本语言，可以用来描述功能，功能块和程序的行为，还可以在顺序功能流程图中描述步、动作和转变的行为。
结构化文本(ST)语言表面上与PASCAL语言很相似，但它是一个专门为工业控制应用开发的编程语言，具有很强的编程能力用于对变量赋值、回调功能和功能块、创建表达式、编写条件语句和迭代程序等。结构化文本(ST)非常适合应用在有复杂的算术计算的应用中。
结构化文本(ST)程序格式自由，可以在关键词与标识符之间任何地方插入制表符、换行字符和注释。对于熟悉计算机高级语言开发的人员来说，结构化文本(ST)语言更是易学易用。此外，结构化文本(ST)语言还易读易理解，特别是当用有实际意义的标识符、批注来注释时，更是这样。
1.1 操作符
结构化文本(ST)定义了一系列操作符用于实现算术和逻辑运算，如逻辑运算符：AND,&,XOR,OR; 算术运算符：, <=, >=, =, <>, +, -, MOD, / 等，此外，还定义了这些操作符的优先级。如下是操作符预算的两个例子：
Start ：= Oilpress AND Stream AND Pump;
V : = K*(-W*T)
1.2 赋值语句
结构化文本(ST)程序既支持很简单的赋值语句，如 X:=Y, 也支持很复杂的数组或结构赋值，如Profile[3]:=10.3+SQRT((Rate+2.0)), Alarm.TimeOn:=RCT1.CDT。
1.3在程序中调用功能块
在结构化文本(ST)程序中可以直接调用功能块。功能块在被调用以前，输入参数被分配为缺省值；在调用后，输入参数值保留为最后一次调用的值。功能块调用的格式如下：
FunctionBlockInstance(
InputParameter1:=ValueExpression1,
InputParameter2:=ValueExpression2, …);
ValueExpression1……ValueExpressionN是符合功能块数据类型输入变量，InputParameter1……InputParameterN功能块的输入参数。FunctionBlockInstance是要调用的功能块。
1.4结构化文本(ST)程序中的条件语句
条件语句的功能是，某一条件满足时执行相应的选择语句。结构化文本(ST)有如下的条件语句：
lIF …THEN…ELSE条件语句
该选择语句依据不同的条件分别执行相应THEN及ELSE语句。该条件语句可以嵌套入另一条件语句中，以实现更复杂的条件语句。条件语句的格式如下：
IF THEN
ELSE
< statements2…>
END_IF;
“boolean expression”可以是“true”或“false”，根据“true”或“false”的情况，程序执行相应的statements1或statements2语句。
lCASE 条件语句
该选择语句的执行方向取决于CASE语句的条件, 并有一返回值。实例见最后的应用举例。该条件语句的格式如下：
CASEOF
< integer selector value1> : < statements1…>
< integer selector value2> : < statements2…>
……
ELSE
< statements …>
END_CASE;
“integer expression”可以是一个数值，根据数值的不同执行相应的statements1或statements2等语句。
1.5 结构化文本(ST)程序中的迭代语句
迭代语句适用于需要一条或多条语句重复执行许多次的情况，迭代语句的执行取决于某一变量或条件的状态。应用迭代语句应避免迭代死循环的情况。
lFOR…DO
该迭代格式语句允许程序依据某一整型变量迭代。该迭代格式语句格式如下：
FOR
TO
BY DO
END_FOR
“initialize iteraion variable”是迭代开始的计数值，“final value expression” 迭代结束的计数值。迭代从“initialize iteraion variable”开始，每迭代一次，计数值增加“increment expression”，计数值增加到“final value expression”，迭代结束。
结构化文本(ST)程序中还有其它的迭代语句，如WHILE … DO，REPEAT … UNTIL等，迭代原理与FOR…DO 格式基本相同。此外，结构化文本(ST)的迭代语句中还有EXIT，RETURN两种格式，分别用于程序的返回和退出。
1.6 编程举例：用结构化文本(ST)程序编功能块
本程序是一用结构化文本(ST)程序编功能块的例子。该实例描述的是如何用功能块控制箱体中的流体，箱体可以通过阀门被注满和倒空，如图所示，箱体的重量由一个称重单元监视。功能块通过比较两个输入值FullWeight和EmptyWeight以确定箱体是满的还是空的。
图一 水箱控制及功能块示意图
该功能块提供了一个“Command”输入，该输入有四种状态，1.给箱体加水；2. 保持不变；3.起动“Stirrer”；4. 清空箱体。实现该功能块算法的结构化文本(ST)程序如下：
(*箱体状态*)
TYPE_T_STATE: (FULL,NOT_FULL,EMPTIED);END_TYPE;
(*阀门状态*)
TYPE_T_VALVE: (OPEN,SHUT);END_TYPE;
FUNCTION_BLOCK TankControl
VAR_IN (**)
Command:SINT;
Weight :REAL;
FullWeight,EmptyWeight : REAL;
END_VAR
VAR_OUT (**)
FillValve :T_VALVE:=SHUT;
EmptyValve :T_VALVE:=SHUT;
StirSpeed ：REAL:=0.0;
END_VAR
VAR
State :=T_STATE :=EMPTYIED;
END_VAR
二、指令表(IL-Instruction List)
IEC 1131-3的指令表(IL-Instruction List)语言是一种低级语言，与汇编语言很相似，是在借鉴、吸收世界范围的PLC厂商的指令表语言的基础上形成的一种标准语言，可以用来描述功能，功能块和程序的行为，还可以在顺序功能流程图中描动作和转变的行为。
指令表语言能用于调用，如有条件和无条件地调用功能块和功能，还能执行赋值以及在区段内执行有条件或无条件的转移。指令表语言不但简单易学，而且非常容易实现，可不通过编译和连编就可以下载到PLC。IEC 1131-3的其它语言如功能块图、结构化文本等都可以转换为指令表语言。
2.1指令表语言结构
指令表语言是由一系列指令组成的语言。每条指令在新一行开始，指令由操作符和紧随其后的操作数组成，操作数是指在IEC 1131-3的“公共元素”中定义的变量和常量。有些操作符可带若干个操作数，这时各个操作数用逗号隔开。指令前可加标号，后面跟冒号，在操作数之后可加注释。
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