Мы продолжаем изучать программирование ПЛК ОВЕН в универсальной среде программирования CoDeSys. В этой публикации представлены типы данных и переменные в проекте CoDeSys, рассмотрены принципы объявления переменных проекта в CoDeSys. С предыдущей публикацией по программированию ПЛК, посвященной знакомству с общей структурой проекта в CoDeSys можно ознакомиться здесь.
Типы данных
Программируемый логический контроллер способен работать с различными типами данных, которые определяют род информации, диапазон представления и множество допустимых операций. Типы данных МЭК разделяются на элементарные и пользовательские.
Элементарные типы данных
1. Целочисленные переменные отличаются различным диапазоном сохраняемых данных и, естественно, различными требованиями к памяти. Подробно данные характеристики представлены в таблице ниже.
2. Логические переменные объявляются ключевым словом BOOL. Они могут принимать только значение логического нуля («0») FALSE (ЛОЖЬ) или логической единицы («1») TRUE (ИСТИНА). При начальной инициализации логическое значение по умолчанию — ЛОЖЬ. Занимает 8 бит памяти, если не задан прямой битовый адрес.
3. Переменные действительного типа (REAL и LREAL) представляют действительные числа в формате с плавающей точкой. Для типа REAL необходимо 32 бита памяти и 64 – для LREAL.
Диапазон значений REAL от: 1.175494351e-38F до 3.402823466e+38F
Диапазон значений LREAL от: 2.2250738585072014e-308 до 1.7976931348623158e+308
4. Время суток и дата типы переменных, выражающие время дня или дату, представляются в соответствии с ISO 8601.
| DATE | |||
| TIME_OF_DAY | |||
| DATE_AND_TIME |
5. Интервал времени – переменные типа TIME. В отличие от времени суток (TIME_OF_DAY) временной интервал не ограничен максимальным значением в 24 часа. Числа, выражающие временной интервал, должны начинаться с ключевого слова TIME# (в сокращенной форме Т#). Максимальное значение для типа TIME: 49d17h2m47s295ms (4194967295 ms).
6. Тип строковых переменных (STRING) определяет переменные, содержащие текстовую информацию. Размер строки задается при объявлении. Если размер не указан, принимается размер по умолчанию – 80 символов. Размер задается в круглых или квадратных скобках.
Важно:
Длина строки не ограничена в CoDeSys, но библиотека работы со строками и строковые функции способны обращаться со строками от 1 до 255 символов!
Пример объявления строки размером до 35 символов:
str:STRING(35) := ‘Просто строка’;
Пользовательские типы данных
Массивы
Массивы представляют собой множество однотипных элементов с произвольным доступом. Они могут быть одномерными или многомерными. Размерность массива и диапазоны индексов задаются при объявлении.
Синтаксис:
<Имя массива>:ARRAY [<li1>..<hi1>,<li2>..<hi2>,<li3>..<hi3> OF <тип элемента>;
где li1, li2, li3 указывают нижние пределы индексов; hi1, hi2 и hi3 – верхние пределы. Индексы должны быть целого типа и только положительные. Отрицательные индексы использовать нельзя.
Элементарные типы данных могут образовывать одно-, двух-, и трехмерные массивы. Путем вложения массивов можно получить многомерные массивы, но не более 9-мерных (“ARRAY[0..2] OF ARRAY[0..3] OF …”).
Пример:
Card_game: ARRAY [1..13, 1..4] OF INT;
Пример инициализации простых массивов:
arr1 : ARRAY [1..5] OF INT := 1,2,3,4,5;
arr2 : ARRAY [1..2,3..4] OF INT := 1,3(7); (*сокращение для 3 по 7: 1,7,7,7 *)
arr3 : ARRAY [1..2,2..3,3..4] OF INT := 2(0),4(4),2,3; (*сокращение для 0,0,4,4,4,4,2,3 *)
Для доступа к элементам двухмерного массива используется следующий синтаксис:
<Имя_массива>[Индекс1,Индекс2]
Пример: Card_game [9,2]
Структуры
Структуры предназначены для создания новых типов данных на основе элементов разных базовых типов. С переменной типа структура можно обращаться как с единым элементом, передавать в качестве параметра, создавать указатели, копировать и т. д.
Объявление структуры должно начинаться с ключевого слова STRUCT и заканчиваться END_STRUCT.
Синтаксис:
TYPE <имя_структуры>
STRUCT
<переменная_0> ,< переменная _1>, …< переменная _n>
END_STRUCT
END_TYPE
Пример объявления:
TYPE STRUCT1
STRUCT
p1:int;
p2:int;
p3:dword;
END_STRUCT
Перечисления
Перечисление позволяет определить несколько последовательных значений переменной и присвоить им наименования. Перечисление доступно в любой части проекта, даже при локальном его объявлении внутри POU. Поэтому наиболее разумно создавать все перечисления на вкладке типы данных (Data types) «Организатора Объектов» (Object Organizer). Объявление должно начинаться с ключевого слова TYPE и заканчиваться строкой END_TYPE.
Синтаксис:
TYPE <Имя_перечисления>:(<Элемент_0> ,< Элемент_1>, …< Элемент_n>); END_TYPE
Переменная типа <Имя_перечисления> может принимать только перечисленные значения. При инициализации переменная получает первое из списка значение. Если числовые значения элементов перечисления не указаны явно, им присваиваются последовательно возрастающие числа, начиная с 0. Фактически элемент перечисления – это число типа INT и работать с ними можно точно также. Можно напрямую присвоить число переменной типа перечисление.
Элемент, уже включенный в перечисление, нельзя повторно включать в другое перечисление.
Ограничение диапазона значений
Ограничение диапазона позволяет объявить переменную, значения которой ограничены в определенных пределах. Существует возможность создать в проекте новые типы данных с ограниченным диапазоном значений либо задать диапазон непосредственно при объявлении переменной.
Создание нового типа выглядит так:
TYPE < Имя > : < Целый тип > (<от>..<до>) END_TYPE;
< Имя> любой допустимый МЭК идентификатор;
<Целый тип> один из типов SINT, USINT, INT, UINT, DINT, UDINT, BYTE, WORD, DWORD (LINT, ULINT, LWORD);
<от> константа, определяющая начало диапазона значений включительно;
<до> константа, определяющая конец диапазона значений включительно.
Переменные
Среди элементов МЭК-языков есть переменные.
Каждая переменная обязательно имеет наименование и тип. Сущность переменной может быть различной: представлять вход или выход ПЛК, данные в оперативной или энергонезависимой памяти.
Переменные принято разделять на глобальные и локальные по области видимости.
Глобальные переменные определяются на уровне ресурсов проекта (VAR_GLOBAL) и доступны для всех программных компонентов проекта.
Локальные переменные описываются при объявлении компонента и доступны только внутри него.
Описание любого программного компонента содержит, как минимум, один раздел объявления локальных переменных VAR, переменных интерфейса VAR_INPUT, VAR_OUTPUT, VAR_IN_OUT и внешних глобальных переменных VAR_EXTERNAL.
Внимание:
Глобальная и локальная переменные могут иметь одинаковое имя. В POU, где объявлена такая локальная переменная, она оказывается «сильнее» одноименной глобальной. Использовать одноименные глобальные переменные нельзя (например, объявленные в конфигурации контроллера и в списке глобальных переменных).
Имя переменной (идентификатор) не должно содержать пробелов и спецсимволов, не должно объявляться более одного раза и не должно совпадать с ключевыми словами. Регистр символов не учитывается, это означает, что VAR1, Var1 и var1 – это одна и та же переменная.
Символ подчеркивания является значимым, т.е. “A_BCD” и “AB_CD” – это разные имена.
Имя должно включать не более одного символа подчеркивания. Ограничений на длину имени нет. Область применения переменной задается ее типом. Список всех объявленных переменных в CoDeSys
доступен через ассистент ввода (Input Assistant).
Системные флаги
Системные флаги – это неявно объявленные переменные, различные для конкретных моделей PLC. Для получения списка доступных системных флагов используйте команду “Insert” “Operand”. В диалоге ассистента ввода (Input Assistant) флаги собраны в разделе System Variable.
Синтаксис доступа к элементам массивов, структур и POU
Элемент двумерного массива:
<ИмяМассива>[Индекс1, Индекс2]
Переменная структуры:
<ИмяСтруктуры>.<ИмяПеременной>
Переменная программы или функционального блока:
<ИмяФункциональногоБлока>.<ИмяПеременной>
Доступ к битам в переменных
В целочисленных переменных существует возможность обращаться к отдельным битам. Для этого указывается номер бита, начиная с 0 через точку после имени.
a : INT;
b : BOOL;
…
a.2 := b;
В примере значение третьего бита переменной a будет присвоено переменной b.
Если указанный номер бита превышает размер типа, формируется специальное сообщение: «Index ‘<n>’ outside the valid range for variable ‘<var>‘»
Битовая адресация применима для типов: SINT, INT, DINT, USINT, UINT, UDINT, BYTE, WORD, DWORD.
Битовую адресацию нельзя использовать с переменными VAR_IN_OUT.
Битовая адресация через глобальные константы
Если объявить целую глобальную константу, то ее можно будет затем использовать для доступа к битам.
Например, так:
Объявление константы
VAR_CONSTANT GLOBAL
enable: int := 1;
END_VAR
Пример 1, битовая адресация через константу:
Объявление POU:
VAR
xxx: int;
END_VAR
Битовая адресация:
xxx.enable := true; (*установлен в единицу второй бит переменной xxx *)
Пример 2, битовая адресация к элементу структуры:
Объявление структуры stru1:
TYPE stru1 :
STRUCT
bvar: BOOL;
rvar: REAL;
wvar: WORD;
{bitaccess: ‘enable’ 42 ‘Start drive’}
END_STRUCT
END_TYPE
Объявление POU:
VAR
x:stru1;
END_VAR
Битовая адресация:
x.enable := true;
Эта инструкция установит 42-й бит переменной x. Поскольку bvar занимает 8 бит, rvar занимает 32 бита, а битовый доступ обращается ко второму биту переменной wvar, получающей в результате значение 4.
Адреса
Прямое указание адреса дает способ непосредственного обращения к конкретной области памяти. Прямой адрес образуется из префикса “%”, префиксов области памяти и размера, одного или нескольких целых чисел, разделенных точкой.
Префиксы области памяти:
| I | Входы |
| Q | Выходы |
| M | Память данных |
Префиксы размера:
| X | Один бит |
| Отсутствует | Один бит |
| B | Байт (8 бит) |
| W | Слово (16 бит) |
| D | Двойное слово (32 бит) |
Примеры:
| %QX7.5 и %Q7.5 | бит 7.5 в области выходов |
| %IW215 | 215-е слово в области входов |
| %QB7 | байт 7 в области выходов |
| %MD48 | двойное слово в позиции памяти 48 |
| %IW2.5.7.1 | зависит от конфигурации PLC |
Распределение памяти
Образование прямых адресов зависит от размера адресуемых данных.
Так, например, адрес %MD48 адресует в области памяти двойное слово 48 или байты 192, 193, 194 и 195 (48 * 4 = 192). Нумерация начинается с 0.
Адрес %MX5.0 означает младший бит пятого (считая с нуля) слова памяти.
В этой статье мы познакомились с типами данных, используемыми в проекте, и принципами объявления переменных CoDeSys. При написании программы для ПЛК использование тех или иных операторов зависит от того, какой язык программирования используется в текущем программном компоненте. Поэтому, прежде чем приступить к изучению используемых операторов, на следующем уроке разберемся подробнее с языками программирования, с использованием которых можно писать программы в CoDeSys.