SCL語言在制絲電控集成系統中的應用

陳佳煒， 吳思振， 李潤增， 黃瑞環

（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機或服務器的編程語言，都是對如何控制設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。編程語言經過相應編譯器進行編譯，形成機器能夠識別的指令集，載入（下載）到機器的存儲器內，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不同的編譯器，編譯器相當于人們日常所說的翻譯。

日常所使用的PLC，不同的生產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，但各供應商對某一標準化語言的支持也略有不同。這就造成系統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，不易操作數據處理等復雜編程，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）來實現指令，以混合編程的方式實現。

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行的動作，屬于面向處理器的語言。優勢是這種程序能實現各種應用要求，經編譯后，程序占用的存儲器空間小，執行效率高。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 結構化控制語言（SCL）

英文全名為“Structed Control Language”，語句結構上接近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。“GOTO”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”等指令完全實現了“GOTO”指令的功能，而且程序讀起來更加容易理解。

2.2 開發的高效性

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、結構清晰的程序。

另外，SCL語言因為更接近高級語言，所以對于復雜數據類型（如多維數組等）的運算也更加得心應手。

2.3 通用性

這個特性應該是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等其他語言調用。

SCL語言的這一特點可以幫助程序員自行開發一個通用的庫文件。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中的應用

3.1 制絲電控集成系統簡介

制絲電控集成系統是煙草行業將煙片制成煙絲工藝過程的自動化控制系統。此系統控制的主要設備包括切片機、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。其中的核心工藝設備（如切片機、切絲機、烘絲筒等）通常自帶電控系統。制絲電控集成系統要與這些單機電控系統進行通訊，控制這些設備協調運轉，達到用戶對工藝數據的要求。除了這些單機設備外，系統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備和裝置外，可能還要和消防、異味處理等系統進行集成，以使制絲電控集成系統與其兼容，滿足用戶的要求。

3.2 制絲電控集成系統面向的對象

制絲電控集成系統在完成現場調試后，要交付用戶使用。為保證制絲電控集成系統能夠正常運轉，除配置操作人員外，還要配置電氣人員對系統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。

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

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

3.3 采用SCL語言的效果

經過實際檢驗，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。