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倍福PLC学习:变量概述

今天这篇文章,我们基于倍福(Beckhoff)TwinCAT3编程开发环境,对PLC的变量进行介绍。本文包括如下几个主题:

  1. 变量的名称;

  2. 变量的数据类型;

  3. 变量的存储区;

  4. 变量的类别;

  5. 变量的作用域与生命周期;

cover.png

1、变量的名称

变量的名称,简称变量名,也称为变量标识符(Identifier),用来唯一标识某个变量。TwinCAT3(以下简称TC3)的变量命名需遵循如下规则:

①变量名由字母(a~z和A~Z)、数字(0~9)和下划线组成,比如abcab10a_b10等都是合法的变量名。字母不区分大小写,比如abcABC表示相同的变量;

②变量名不能以数字开头,比如 0ab 是非法的变量名;

③变量名中间不能有空格;

④变量名不能使用系统关键字;

⑤不建议以两个下划线开头,比如__ab,因为这是系统内部变量的命名约定;

⑥变量名的长度没有特殊限制;

⑦不同命名空间(namespace)下的变量名可以相同。比如全局变量列表GVL1和GVL2中可以有重名的变量,在使用时通过引用命名空间来区分;

2、变量的数据类型

每个变量在声明时都必须指定数据类型。包括如下一些种类:

  • 标准数据类型,比如:布尔型(BOOL)、整数型(BYTE、INT等)、实数型(REAL)、字符串(STRING)、宽字符串(WSTRING)、时间日期(Time、Date_and_Time)等;

  • IEC61131-3的扩展数据类型:比如位(BIT)、任意(ANY)、特殊类型(XINT、UXINT、XWORD)、数组(ARRAY)、引用(REFERENCE)、联合体(UNION)、指针(POINTER)等;

  • 用户自定义数据类型,结构体(Structure)、枚举(Enumerations)、别名(Alias)等;

由于本文的主旨是介绍变量,因此数据类型就不展开讲了;

3、变量的存储区

倍福嵌入式控制器与个人计算机类似,其数据存储器包括非易失性存储器(硬盘、CF卡、CFast卡等)和易失性存储器(内存)。为了与传统PLC兼容,将内存的一部分划分出输入映像区(Input)、输出映像区(Output)和位存储区(Memory)。这三种存储区均可以绝对地址访问,默认大小均为128KB。用户可通过下面的文件修改其大小:

C:\TwinCAT\3.1\Components\Plc\devices\4096\1002 0001\1.0.0.4\device.xml

如下图所示:

存储区大小.png

4、变量的类别

使用不同的声明方式可以定义不同的变量类型,比如局部变量、临时变量、静态变量、外部变量等。它们中有的只能在指定的POU(程序组织单元)中声明,比如临时变量只能在函数块(FB)和程序(PROGRAM)中声明。下面来具体介绍下:

①局部变量:在VAR .. END_VAR之间声明的变量,适用于所有程序组织单元,比如:

VAR
  byte0:BYTE;//字节0
  byte1:BYTE;//字节1
END_VAR

②全局变量:在VAR_GLOBAL .. END_VAR之间声明的变量,仅适用于全局变量列表(Global variable list),比如:

VAR_GLOBAL  
    gVinNumber : STRING;//全局VIN码变量
END_VAR

③临时变量,在VAR_TEMP .. END_VAR之间声明的变量,可在FB和PROGRAM中声明,比如:

VAR_TEMP
  tmpStart:BOOL;
  tmpStop:BOOL;
END_VAR

④静态变量:在VAR_STAT .. END_VAR之间声明的变量,可在FB/FC中声明,比如:

VAR_STAT  
    statStartRisingEdge:BOOL;//启动信号上升沿  
    statStartRisingEdgeHF:BOOL;//启动信号上升沿辅助变量
END_VAR

⑤外部变量:在VAR_EXTERNAL .. END_VAR之间声明的变量,用于导入外部全局变量列表中已经声明的变量,比如:

VAR_EXTERNAL
  gVinNumber : STRING;//全局VIN码变量
END_VAR

POU的形参包括三种:输入、输入-输出、输出,以变量的形式进行定义,声明方式如下:

⑥输入变量(形参):在VAR_INPUT .. END_VAR之间声明的变量,比如:

VAR_INPUT  
    start  :BOOL;//启动信号  
    stop   :BOOL;//停止信号
END_VAR

⑦输出变量(形参):在VAR_OUTPUT .. END_VAR之间声明的变量,比如:

VAR_OUTPUT
  coil  :BOOL;//线圈
END_VAR

⑧输入-输出变量(形参):在VAR_IN_OUT .. END_VAR之间声明的变量,比如:

VAR_IN_OUT
  status :WORD;//状态
END_VAR

5、变量的作用域与生命周期

变量的作用域是指变量在哪些范围内有效,分为全局和局部两种。

  • 全局变量在整个CPU项目范围内有效。在全局变量列表中声明的变量属于全局变量;

  • 局部变量仅在当前POU范围内有效。在POU内部声明的变量属于局部变量;

变量的生命周期是指变量值的保持时间。临时变量仅在当前POU运行过程中有效,当POU运行结束后将被释放;局部变量、全局变量和静态变量的值在系统运行中均能保持,不被释放(非掉电状态)。

在系统掉电或冷启动的情况下,未扩展的局部变量、全局变量和静态变量会被初始化(不能保持)。如果希望系统掉电或冷启动的情况下变量值依然能够保持,应使用关键字RETAINPERSISTENT对变量进行扩展,比如:

VAR_GLOBAL  
    gVinNumber : STRING;//全局VIN码变量
END_VAR
VAR_GLOBAL RETAIN
  gCounter :DWORD;//全局计数器,掉电保持
END_VAR

上面的例子中,变量gCounter由于使用了RETAIN关键字进行属性扩展,它会在掉电的情况下保持数据;而变量gVinNumber未进行扩展,在掉电的情况下会被初始化(不能保持原来的值)。

好了,关于倍福TC3编程开发环境下变量及其属性就先介绍到这里。

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