PLC 编程语言全解析：梯形图、功能块、结构化文本、顺序功能图的特点与对比

PLC 编程并不只有“梯形图”一种语言。根据 IEC 61131-3 标准，常用的 PLC 编程语言主要有： 梯形图（LAD）、功能块图（FBD）、结构化文本（ST）、 指令表（IL）、顺序功能图（SFC） 等。 不同语言各有适用场景和优势，合理组合使用，能明显提升工程开发效率。

一、常见 PLC 编程语言概览

• 梯形图（LAD，Ladder Diagram）：用“继电器触点 + 线圈”方式表达逻辑，最接近电气图。
• 功能块图（FBD，Function Block Diagram）：用功能块 + 信号线搭建数据流，适合模拟量、控制算法。
• 结构化文本（ST，Structured Text）：类似 Pascal / C 的高级语言，适合复杂算法与数据处理。
• 指令表（IL，Instruction List）：类似汇编的文本指令，很多厂家已弱化或淘汰。
• 顺序功能图（SFC，Sequential Function Chart）：用步骤 + 转换描述工艺顺序流程。

二、PLC 编程语言功能对比表

语言	表示形式	上手难度	擅长领域	优点	典型缺点
LAD 梯形图	类似继电器电路的“横档 + 触点 + 线圈”	低	开关量逻辑、互锁、联锁回路	直观易懂，电气工程师易上手，方便现场调试与诊断	处理复杂算法、数据结构时代码冗长，不易维护
FBD 功能块图	功能块 + 箭头信号线的“数据流”图	中	PID、滤波、模拟量处理、运动控制指令块	适合控制算法与信号流，模块化程度高，可读性好	程序过大时画面拥挤，复杂逻辑不易梳理
ST 结构化文本	类 C/Pascal 的文本程序：IF、FOR、WHILE	中-高	复杂运算、字符串处理、通信协议、算法逻辑	表达能力最强，适合复杂数据与算法，易做函数封装	电气背景人员初期不易读懂，现场维护门槛稍高
IL 指令表	类似汇编的单行指令：LD、AND、OR 等	中	早期 PLC，小程序、简单逻辑	文本紧凑、执行高效，在老 PLC 上使用广泛	不直观，易出错，已被许多厂家弱化/停止推荐
SFC 顺序功能图	步骤（Step）+ 转换条件（Transition）的流程图	中	工艺顺序控制：生产节拍、工位流程、配方切换	流程结构清晰，适合描述多步工艺、状态机	实现细节仍需 LAD/FBD/ST 支持，对软件平台有依赖

三、各类 PLC 编程语言详细说明

1. 梯形图（LAD，Ladder Diagram）

特点：

• 来源于继电器接线图，用“触点 + 线圈”描述逻辑关系；
• 最适合描述开关量逻辑（起停、互锁、联锁、急停）；
• 电气工程师看到梯形图就像看电路图，诊断非常直观。

适用场景：

• 设备启停回路、按钮/急停逻辑；
• 互锁与联锁（例如正反转互锁、多电机联动）；
• 故障条件组合、报警逻辑。

优点与建议：

• 优点：上手快，配合在线监控，适合调试与维护；
• 建议：把“安全、互锁、急停、主要开关量逻辑”尽量写在梯形图中，便于现场电工快速定位问题。

2. 功能块图（FBD，Function Block Diagram）

特点：

• 通过“功能块 + 信号线”来表现逻辑与数据流；
• 常用于模拟量处理、PID 控制、运动控制 FB、通讯功能块等；
• 与厂商库函数结合度高（如 PID/滤波/限幅/转换块）。

适用场景：

• 变频器/伺服调速的 PID 调节；
• 模拟量采集、滤波、比例转换（例如 AI→工程量）；
• 运动控制指令块（如 MC_MoveAbsolute、MC_Home 等）。

优点与建议：

• 优点：结构模块化，信号走向一目了然；
• 建议：把“信号链路 + 控制算法”放在 FBD 中，用功能块组成“控制通道”，例如：
  AI → 滤波块 → 线性转换块 → PID 块 → 输出限幅 → AO。

3. 结构化文本（ST，Structured Text）

特点：

• 类似 C / Pascal 的高级语言，使用IF/CASE/FOR/WHILE等结构；
• 适合处理复杂算法、数学运算、数组、字符串、循环逻辑；
• 易于封装函数与功能块，便于代码复用。

适用场景：

• 复杂配方管理、数据记录、统计计算；
• 通讯协议解析（串口、以太网、自定义帧）；
• 运动轨迹计算、插补算法、坐标转换；
• 状态机、复杂条件判断。

优点与建议：

• 优点：表达能力最强，有利于保持工程的一致性和可维护性；
• 建议：复杂逻辑尽量写成 ST 的 Function / Function Block，对外用 LAD/FBD 调用，让维护人员既能看见核心逻辑，又有“图形化接口”。

4. 指令表（IL，Instruction List）

特点：

• 早期 PLC 广泛使用的类似“汇编”的指令语句：LD、AND、OR等；
• 文本形式，程序紧凑；在老机型上资源占用小。

现状与建议：

• 随着图形化和 ST 的普及，IL 在 IEC 标准中已不再推荐，许多新平台逐步弱化；
• 建议：新项目尽量避免使用 IL，旧工程如果遇到 IL 程序，可以逐步重构为 ST 或 LAD/FBD。

5. 顺序功能图（SFC，Sequential Function Chart）

特点：

• 用“步骤（Step）+ 转换条件（Transition）”来描述工艺的顺序流程；
• 类似状态机或流程图：每个步骤对应一段动作逻辑；
• 适合复杂工艺流程控制和多模式切换。

适用场景：

• 生产节拍线：工位 1 → 工位 2 → 工位 3 等；
• 配方/工艺流程：预热 → 反应 → 保温 → 冷却；
• 机台多模式：初始化 → 手动 → 自动 → 故障 → 复位。

优点与建议：

• 优点：流程结构清晰，便于梳理工艺；
• 建议：在支持 SFC 的平台（如部分西门子/施耐德/博世力士乐等）上，用 SFC 建立“流程骨架”，步骤内部再调用 LAD/FBD/ST，实现“流程看 SFC，细节看块”的结构。

四、工程项目中如何选择与组合使用？

• 安全与互锁逻辑：优先使用梯形图（LAD），配合少量 FBD；
  例：急停链、门锁、正反转互锁、气源/电源联锁。
• 模拟量与控制算法：优先使用 FBD + 厂商功能块；
  例：PID、滤波、工程量转换、运动控制 FB。
• 复杂算法与数据处理：优先使用 ST；
  例：通讯协议解析、轨迹算法、配方管理、统计运算。
• 工艺顺序控制：支持的话可采用 SFC 搭建整体流程，步骤内用 LAD/FBD/ST 实现动作。

总体建议是：图形化语言（LAD/FBD/SFC）用来“展示逻辑骨架”，结构化文本 ST 用来“实现复杂细节”。 合理搭配，可以让程序既利于开发与重用，也方便现场维护人员理解。