說起PLC的程序結構，大家都知道PLC有主程序、子程序（S7-300/400稱為功能和功能塊）和中斷程序，好像沒有什么好討論的。實

際上不同的PLC的程序結構有很大的區(qū)別，程序結構體現了編程思想是否先進，決定了程序是否有很好的可重用性（可移植性）�？梢�

說程序結構是設計一個理想的自動化PLC產品首先應解決的最重要的問題。不少國產PLC在程序結構方面存在較大的問題，采用理想的程序結構

的國產PLC不多。例如有一家國產PLC自稱與三菱的FX2N兼容，但是居然沒有中斷功能！
1  幾種典型的PLC程序結構
    下面介紹幾種常見的PLC的程序結構及其特點：
    1．某些國外的小型PLC的程序結構
    這些PLC的用戶程序由主程序、子程序和中斷程序組成。在每一個掃描循環(huán)周期，CPU都要調用一次主程序。主程序可以調用子程序

，小型控制系統(tǒng)可以只有主程序。
    中斷程序用于快速響應中斷事件。在中斷事件發(fā)生時，CPU將停止執(zhí)行當時正在處理的程序或任務，去執(zhí)行用戶編寫的中斷程序。

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。
    它們的子程序和中斷程序沒有局部變量，子程序沒有輸入、輸出參數。
    2．西門子的S7-200的程序結構
    過程映像輸入/輸出（I/Q）、變量存儲器V、內部存儲器位M、定時器T、計數器C等屬于全局變量。S7-200的程序組織單元(Program

Organizational Unit，簡稱為POU)包括主程序、子程序和中斷程序。每個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 (臨時變量)是暫時保存在局部數據區(qū)中的變量。只有在執(zhí)行該POU時，定義的臨時變量才被使用，POU執(zhí)行完后，不再保存

臨時變量的數值。
    2) IN是由調用它的POU提供的輸入參數。
    3) OUT是返回給調用它的POU的輸出參數(子程序的執(zhí)行結果)。
    4) IN_OUT是輸入_輸出參數，其初始值由調用它的POU傳送給子程序，并用同一變量將子程序的執(zhí)行結果返回給調用它的POU。
    主程序和中斷程序的局部變量中只有臨時變量TEMP。
    具有輸入、輸出參數和局部變量的子程序易于實現結構化編程，對于長期生產同類設備或生產線的廠家尤為有用。這些廠家的編程

人員為設備的各組件或工藝功能編寫了大量的通用的子程序。即使不知道子程序的內部代碼，只要知道子程序的功能和輸入、輸出參數

的意義，就可以通過程序之間的調用快速“組裝”出滿足不同用戶要求的控制程序。就好像用數字集成電路芯片組成復雜的數字電路一

樣。
    子程序如果沒有輸入、輸出參數，它和調用它的程序之間沒有清晰的接口，很難實現結構化編程。
    子程序如果沒有局部變量，它和調用它的程序之間只能通過全局變量來交換數據，子程序內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目時，需要重新統(tǒng)一安排它們使用的全局變量，以保證不會出現地址沖突。當程序很復雜，子程序和中斷程序很多

時，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，并且它們內部只使用局部變量，不使用全局變量，因為與其他POU沒有地址沖突，不需作任何

改動，就可以將子程序移植到別的項目中去。
    3．西門子的S7-300/400的程序結構
    S7-300/400將子程序分為功能（Function，或稱為函數）和功能塊（Function Block）。
    S7-300/400的功能與S7-200的子程序基本上相同。它們均有輸入、輸出參數和臨時變量，功能的局部數據中的返回值實際上屬于輸

出參數。它們沒有專用的存儲區(qū)，功能執(zhí)行結束后，不再保存臨時變量中的數據。
    可以用全局變量來保存那些在功能執(zhí)行結束后需要保存的數據，但是會影響到功能的可移植性。
    功能塊是用戶編寫的有自己專用的存儲區(qū)（即背景數據塊）的程序塊，功能塊的輸入、輸出參數和靜態(tài)變量存放在指定的背景數據

塊中，臨時變量存儲在局部數據堆棧中。每次調用功能塊時，都要指定一個背景數據塊。功能塊執(zhí)行完后，背景數據塊中的數據不會丟

失，但是不會保存局部數據堆棧中的數據。
    功能塊采用了類似于C++的封裝的概念，將程序和數據封裝在一起，具有很好的可移植性。
    S7-300/400的共享數據塊可供所有的邏輯塊使用。
    4．IEC 61131-3的程序結構
    IEC 61131-3是PLC的編程語言標準。IEC 61131-3是世界上第一個，也是至今為止唯一的工業(yè)控制領域的編程語言標準。IEC

61131-3有三種POU：程序、功能塊和功能。
    功能是有多個輸入參數和一個輸出參數（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據類型。調用具

有相同輸入值的功能總是返回相同的結果。功能可以調用其他功能，但是不能調用功能塊或程序。功能可定義的局部變量有VAR和

VAR_INPUT。
    功能塊是有多個輸入/輸出參數和內部存儲單元的POU，功能塊的輸出參數值與其內部存儲單元的值有關。功能塊可以調用其他功能

塊或功能，但是不能調用程序。
    在調用功能塊之前，必須在要調用功能塊的POU中為每次調用聲明功能塊的實例，操作系統(tǒng)將為每次調用分配功能塊專用的存儲區(qū)

（類似于S7-300/400的背景數據塊）。
    功能因為沒有內部存儲區(qū)，調用時不需要實例化。
    程序的行為和用途類似于功能塊，程序具有輸入和輸出參數，而且可以具有內部存儲區(qū)。程序通常包含有對功能和功能塊的調用。
    IEC 61131-3定義了若干標準的功能和功能塊。
    5．S7-300/400與IEC 61131-3程序結構的區(qū)別
    1）S7-300/400的功能可以有多個輸出參數，返回值也屬于輸出參數。IEC 61131-3的功能只有一個返回值。
    2）IEC 61131-3的功能塊用于保存局部變量的專用存儲區(qū)是在聲明功能塊的實例時分配的，它對用戶是不透明的，其他POU不能直

接訪問該存儲區(qū)。
    S7-300/400的功能塊的局部變量（不包括臨時變量）保存在它的背景數據塊中。其他POU可以訪問背景數據塊中的變量。如果需要

多次調用同一個功能塊來控制同一類型的被控對象，每次調用都需要指定一個背景數據塊，但是這些背景數據塊中的變量又很少，這樣

在項目中就出現了大量的背景數據塊。可以使用多重背景數據塊來減少背景數據塊的數量。但是需要增加一個用來管理多重背景的功能

塊。
    3）S7-300/400的功能塊的局部變量有臨時變量和靜態(tài)變量，IEC 61131-3的功能塊的內部變量Var相當于S7-300/400的靜態(tài)變量。
    4）S7-300/400將數據區(qū)劃分為數據塊來使用，數據塊的大小與數據塊中定義的變量的數據類型和變量的個數有關。IEC 61131-3沒

有數據塊的概念。
2  對國產PLC程序結構的建議
    1．小型PLC至少采用類似于S7-200的程序結構
    鑒于局部變量和子程序的輸入、輸出參數的重要作用，建議小型PLC至少采用類似于S7-200的程序結構，子程序有輸入、輸出變量

，子程序和中斷程序有局部變量。
    其缺點是子程序沒有專用的存儲區(qū)，如果在執(zhí)行完子程序后有需要保存的數據，不能使用子程序的臨時局部變量，只能使用全局變

量來保存它們。這樣的子程序沒有完全解決可移植性問題。
    2．建議采用IEC 61131-3的程序結構
    S7-300/400或IEC 61131-3的程序結構比較理想，其功能塊內部可以全部使用局部變量，不使用全局變量，徹底解決了程序塊的可

移植性問題。相對而言，IEC 61131-3的程序結構比較簡單。
    有的國產PLC自稱符合IEC 61131-3標準，我認為該標準的核心和精髓是程序結構，是檢驗真假IEC 61131-3的試金石。為了產品的

長遠發(fā)展，建議國產PLC采用IEC 61131-3的程序結構

引用

引用第3樓535357于2011-05-05 09:02發(fā)表的  :
真正的高手！制造PLC的！我抄走了。

廖常初老師寫的 ，比較粗略，為騰控撰寫。