Programování dle normy IEC Strukturovaný text (ST)

Programování dle normy IEC 61131 Strukturovaný text (ST) Miloš Hernych

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

Tento materiál vznikl v rámci projektu ESF CZ.1.07/2.2.00/07.0247 Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR

Programování dle IEC 61 131 - ST Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

Stavební bloky programu • Každý program pro PLC se skládá z POU (Program Organisation Unit) – Může být • Dodáno výrobcem SW/HW • Naprogramováno uživatelem

– Typy POU • Funkce • Funkční blok • Program


Obecná struktura POU • Hlavička POU • Deklarační část – Definice vstupů a výstupů – Definice vnitřních proměnných

• Výkonná část – Vlastní „tělo“ programu

• Ukončení POU


Funkce (FUN) • Nejjednodušší varianta • Bez „vnitřní paměti“ - se stejnými vstupními parametry vždy stejný výsledek • Může vracet pouze jeden datový element (proměnnou, pole, strukturu) • Může být použita jako operand ve výrazu • Ve výsledném kódu pouze jednou • V rámci funkce je možné volat jinou funkci nebo funkční blok


Deklarace funkce • •

FUNCTION Název_funkce VAR_INPUT deklarace proměnných END_VAR –

•

VAR_IN_OUT deklarace proměnných END_VAR –

•

definice jmen a typů statických lokálních proměnných (alokuje trvale místo v paměti PLC)

VAR_TEMP deklarace proměnných END_VAR –

• • •

definice jmen a typů vstupně-výstupních proměnných - při volání funkce se předává ukazatel na proměnnou, ne data

VAR deklarace proměnných END_VAR –

•

definice jmen a typů vstupních proměnných funkce

definice jmen a typů lokálních proměnných funkce bez paměti, místo v paměti PLC dynamicky alokuje a uvolňuje

VAR CONSTANT deklarace konstant END_VAR Tělo funkce v jazyku IL, ST, LD nebo FBD END_FUNCTION - závěrečné klíčové slovo


Volání funkce • Jménem funkce a předávanými parametry v kulaté závorce • Počet parametrů a datové typy musí souhlasit s deklarací • Možnosti předávání parametrů – Výčet v přesném pořadí dle deklarace – Přiřazením k názvům proměnných


Příklad definice a použití funkce


Funkční blok (FB) • Může si „pamatovat“ hodnoty vnitřních proměnných • Může vracet více než jeden výsledek • Každé volání FB ve výsledném kódu alokuje vlastní prostor - vytváří instanci • V rámci funkčního bloku je možné volat funkci nebo jiný funkční blok


Deklarace FB • •

FUNCTION_BLOCK Název_FB VAR_INPUT deklarace proměnných END_VAR –

•

VAR_OUTPUT –

•

definice jmen a typů statických lokálních proměnných (pamatuje si hodnotu z předchozího volání FB, alokuje trvale místo v paměti PLC)


• • •

definice jmen a typů vstupně-výstupních proměnných - při volání FB se předává ukazatel na proměnnou, ne data


•

deklarace proměnných END_VAR definice jmen a typů výstupních proměnných funkce


•



VAR CONSTANT deklarace konstant END_VAR Tělo funkčního bloku v jazyku IL, ST, LD nebo FBD END_FUNCTION_BLOCK - závěrečné klíčové slovo


Příklad definice a použití FB


Program (PRG) • Je vykonáván v rámci zdrojů (Resources) • Může volat funkce a funkční bloky • Funkce a funkční bloky nemohou volat program


Deklarace programu • •

PROGRAM Název_PRG VAR_INPUT deklarace proměnných END_VAR –

•

VAR_OUTPUT –

•

definice jmen a typů statických lokálních proměnných (pamatuje si hodnotu z předchozího volání FB, alokuje trvale místo v paměti PLC)


• • •

definice jmen a typů vstupně-výstupních proměnných - při volání FB se předává ukazatel na proměnnou, ne data


•

deklarace proměnných END_VAR definice jmen a typů výstupních proměnných funkce


•



VAR CONSTANT deklarace konstant END_VAR Tělo programu v jazyku IL, ST, LD nebo FBD END_PROGRAM - závěrečné klíčové slovo


Příklad definice a použití PRG


Konfigurační prvky • Konfigurace (Configuration) – Označuje PLC systém, provádějící naprogramované POU

• Zdroj (Resource) – Označuje procesorový modul v PLC, který zajistí provádění konkrétního programu

• Úloha (Task) – Přiřazuje proces, v kterém bude POU prováděná – Spouštěna periodicky nebo hranou


Příklad použití


Identifikátory • Řetězce znaků, čísel a podtržení, označujících: – – – – –

jména konstant jména proměnných jména odvozených datových typů jména funkcí, funkčních bloků a programů jména úloh

• Začínají písmenem nebo podtržením, nesmí obsahovat mezery • Mohou obsahovat pouze znaky anglické abecedy • Nerozlišují se malá a velká písmena • Maximální délka 64 znaků • Nesmí obsahovat více podtržítek za sebou


Literály • Slouží pro přímou prezentaci hodnot proměnných • Rozdělují se na: – numerické literály – řetězce znaků – časové literály

• U literálů časových příp.ke zdůraznění datového typu slouží znak #


Numerický literál • Slouží k definici konstant v pevné nebo plovoucí řádové čárce: – – – – – – –

Integer literál: 145, INT#–10, 47_231_110 Real literál: –21.3, REAL#12.0, 1_123.452_1 Real literál s exponentem: 7.45E3, -4.78E-2 Literál o základu 2: 2#101011 Literál o základu 8: USINT#8#12 Literál o základu 16: 16#4FAB Bool literál: FALSE, TRUE, BOOL#0, BOOL#1


Literály řetězce znaků • Uvozeny jednoduchou uvozovkou • Speciální znaky za $ – – – – – – – –

$$ $’ $L,$l $N,$n $P,$p $R,$r $T,$t $xy

Znak dolar Znak jednoduchý apostrof Znak Line feed (16#0A) Znak New line Znak New page Znak Carriage return (16#0D) Znak tabelátor (16#09) Znak, definovaný HEX prezentací čísla xy


Časové literály • Obsahují informaci o: – Době trvání mezi 2 událostmi • T#, t#, TIME#, time# • D – dny, H – hodiny, M – minuty, S – sekundy, MS - milisekundy

– Absolutním čase • D# nebo DATE# - datum • TOD# nebo TIME_OF_DAY# - čas během dne • DT# nebo DATE_AND_TIME# - „absolutní“ čas


Datové typy • Elementární • Rodové • Odvozené – Jednoduché – Typu pole – Typu struktura – Kombinace typu pole a struktura – Typu pointer


Datové typy elementární BOOL

Boolean

1b

<0,1>

SINT

Short integer

8b

<–128,127>

INT

Integer

16 b

<–32 768,32767>

DINT

Double integer

32 b

<–2 147 483 648,2 147 483 647>

USINT

Unsigned short integer

8b

<0, 255>

UINT

Unsigned integer

16 b

<0, 65 535>

UDINT

Unsigned double integer

32 b

<0, 4294967295>

REAL

Real (Single precision)

32 b

<±1.18E-39, ±3.4E+38>

LREAL

Long real (Double precision)

64 b

<±2.2E-308, ±1.8E+308>

TIME

Duration

DATE

Date (only)

TIME_OF_DAY, TOD

Time of day (only)

DATE_AND_TIME, DT

Date and time of day

STRING

String

24d 20:31:23.647 Od 1.1.1970 00:00:00 24d 20:31:23.647 Od 1.1.1970 00:00:00 Max.255 znaků


Rodové typy • Vyjadřují celou skupinu proměnných ANY ANY_BIT

ANY_NUM

BOOL

ANY_INT

ANY_REAL

ANY_DATE

TIME

DATE

STRING

BYTE

DATE_AND_TIME

WORD

TIME_OF_DAY

DWORD

INT

UINT

REAL

SINT

USINT

LREAL

DINT

UDINT


Jednoduché odvozené typy • Z elementárních dat.typů • Výčtové typy TYPE TInt Tzacatek Tden END_TYPE VAR Znamka ZacatekSkoly Den END_VAR

: INT; : Time := T#7h00m; : (pracovni, volny, svatek);

: Tint; : Tzacatek; : Tden;


Datové typy pole • Prvky mohou být elementární a odvozené • Pole – Jednorozměrná TYPE TPole1 : ARRAY[0..9] OF USINT; TPole2 : ARRAY[1..10] OF INT := [ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]; TPole3 : ARRAY[0..99] OF SINT := [ 50(10), 20, 49(30)]; END_TYPE

– Vícerozměrná (Mosaic max.4) TYPE TDvourozm Ttrojrozm END_TYPE

: ARRAY [1..4,1..2] OF UINT := [ 11, 12, 21, 22, 31, 32, 41, 42]; : ARRAY [1..2, 1..2, 1..2] OF INT := [ 111, 112, 121, 122, 211, 212, 221, 222];


Datový typ struktura • Struktura může být definovaná z elementárních a odvozených typů, i hierarchicky TYPE Tcas: STRUCT Zacatek, Konec TVyuka: STRUCT Vyucujici Cas END_STRUCT; END_TYPE PROGRAM Rozvrh VAR ZLR : TVyuka; END_VAR ZLR.Vyucujici ZLR.Cas.Zacatek ZLR.Cas.Konec END_PROGRAM

: TIME;END_STRUCT; : STRING; : Tcas;

:= ‘Ja’; := T#8h50m; := T#10h25m;


Kombinace typu struktura a pole • Struktury a pole je možné libovolně kombinovat TYPE Tcas: STRUCT Zacatek, Konec TVyuka: STRUCT Vyucujici Cas END_STRUCT; END_TYPE

: TIME;END_STRUCT; : STRING; : Tcas;

PROGRAM Rozvrh VAR ZLR : array [1..5] of TVyuka; END_VAR ZLR[1].Vyucujici := ‘Ja’; ZLR[3].Cas.Zacatek := T#8h50m; ZLR[5].Cas.Konec := T#12h15m; END_PROGRAM


Proměnné • Měly by být deklarovány v každé POU • Obecná deklarace: Třída kvalifikátor jméno_prom : dat_typ := úvodní_hodnota; konec_deklarace Příklad: VAR CONSTANT Pravda : bool := TRUE; END_VAR


Třídy proměnných • Globální • Lokální • Vstupní a výstupní proměnné


Globální proměnné Jsou dostupné ze všech POU VAR_GLOBAL • Základní varianta • Pomocí klíč.slova AT umožňuje asociovat s konkrétním místem v paměti PLC, jinak překladač umístí automaticky a) BinarniVstup AT %X0.3 : bool; //ekvivalent #DEF BinarniVstup %X0.3 b) AT %Y1 : usint; //v POU je pak možné volat přímo %Y1

VAR_GLOBAL CONSTANT • Deklaruje konstanty

VAR_GLOBAL RETAIN • Deklaruje zálohované proměnné

VAR_EXTERNAL • Dovoluje využít proměnných, deklarovaných v mnemokódu nebo přímé odkazy na místo v paměti PLC


Lokální proměnné Dostupné pouze v POU, ve které jsou deklarovány

VAR • proměnné se inicializují pouze při restartu systému, zůstávají trvale alokovány v paměti

VAR_TEMP • Proměnné se inicializují při každém volání POU

VAR_EXTERNAL • Dovoluje využít proměnných, deklarovaných v mnemokódu nebo přímé odkazy na místo v paměti PLC #REG BIT AHOJ VAR_EXTERNAL AHOJ : bool; AT %Y0.4 : bool; END_VAR %Y0.4 := AHOJ;


Vstupní a výstupní proměnné Předávají data do a z POU VAR_INPUT • Předávají hodnotou data do POU • U binárních proměnných možné předávat hranu: – VZESTUPNA : bool R_EDGE;// „1“ pouze při „0“->„1“ – SESTUPNA : bool F_EDGE; // „1“ pouze při „1“->„0“

VAR_OUTPUT • Předávají hodnotou data z POU

VAR_IN_OUT • Předávají referencí data z a do POU


Přehled použití tříd v POU Třída proměnné VAR_INPUT VAR_OUTPUT VAR_IN_OUT VAR_EXTERNAL VAR_GLOBAL VAR VAR_TEMP

PROGRAM

FUNCTION_BLOCK

FUNCTION

mimo POU


Strukturovaný text - ST • Skládá se z jednotlivých příkazů (statements), které – Provádí výpočty (zpracování výrazů) a přiřazení – Řídí tok vykonávání programu – Volají a ukončují POU


Výrazy • Výsledkem jejich vyhodnocení je hodnota, odpovídající příslušnému datovému typu • Skládá se z – Operátorů – Operandů • • • •

Literál Proměnná Volání funkce Jiný výraz


Operátory Operátor

Operace

Priorita

()

závorky

1

**

umocňování

2

-

znaménko

3

NOT

negace

3

*, /

násobení, dělení

4

MOD

modulo

4

+,-

sčítání, odčítání

5

<, >, <= ,>=

porovnávání

6

=, <>

rovnost, nerovnost

7

&, AND

logické AND

8

XOR

logické exkluzivní OR

9

OR

logické OR

10


Příkazy jazyka ST Příkaz :=

Popis Přiřazení Volání funkčního bloku Příkaz výběru

Příklad použití C:=A+B; JmenoFB(VSTUP:=10, VYSTUP=>C); IF %X1.0 THEN C:=1;ELSE C:=0;END_IF:

CASE

Příkaz výběru

CASE A OF 0: C := 1; 1: C := 10; ELSE C := 11; END_CASE;

FOR

Iterační příkaz s počáteční a koncovou hodnotou, FOR I := 0 TO 100 BY 5 DO C:=C+I;END_FOR; příp.inkrementem

WHILE

Iterační příkaz s podmínkou WHILE I > 100 DO I:=I+1;END_WHILE; na počátku

REPEAT

Iterační příkaz s podmínkou REPEAT I:=I+1;UNTIL I<100; END_REPEAT; na konci

EXIT

Předčasné ukončení iterace EXIT;

RETURN

Předčasné ukončení POU

IF

RETURN;


Direktivy • Slouží k řízení překladu, vkládají se do {} – {PUBLIC} • označená proměnná je zveřejněna v souboru .PUB • VAR STOP {PUBLIC} AT %X1.3: bool;END_VAR

– {$ IF } .... [{$ ELSE }....] {$ END_IF } • Definuje kód, který se podle výsledku výrazu bude/nebude při překladu překládat


Direktivy – {$DEFINE <jméno>}{$UNDEF < jméno >} • Definují/ruší definici jména, které následně může řídit překlad direktivami $IFDEF/$IFNDEF a $IF:

– {$IFDEF < jméno>} .... [{ $ELSE }....] {$END_IF} – {$IFNDEF < jméno>} .... [{ $ELSE }....] {$END_IF} – DEFINED • Testuje platnost definice jména v direktivě {$IF}: {$IF DEFINED (FOXTROT)}…{$END_IF}


Direktivy – {$ASM}{$END_ASM>} • Deklarují začátek a konec mnemokódu PLC, vloženého do POU dle IEC 61 131: C:=A+B; {ASM} LD %X0.0 WR %Y1.1 {END_ASM} A:=A+1;


Direktivy – {ST_WARNING OFF}/{ST_WARNING ON} • Začátek a konec části programu, ve které budou ignorována varovná hlášení překladače

– {OFFSET_REG=xxx} /{END_OFFSET_REG} • Začátek a konec části programu, ve které bude překladač mapovat proměnné a instance od adresy xxx v paměti • Vypíná automatickou kontrolu překrytí proměnných!!! {OFFSET_REG=5000} B:usint;//mapuje proměnnou A do registru %R5001 {END_OFFSET_REG}


Knihovny Knihovny funkcí a funkčních bloků • Standardní – Dle normy IEC 61 131, výrobce část nebo všechny implementuje do vývojového prostředí

• Rozšířené – Dodávané výrobcem s vývojovým prostředím pro specifické použití s konkrétním HW apod.

• Vytvořené uživatelem – Možnost vytvářet vlastní uživatelské fce a fb


Knihovna numerických, aritmetických a logických fcí ABS SQRT LN LOG EXP SIN COS TAN ATAN ASIN ACOS

ADD MUL SUB DIV MOD EXPT MOVE

AND OR XOR NOT SHL SHR ROR ROL


Funkce výběru a porovnávání SEL MAX MIN LIMIT

OUT:=SEL(bool, IN1, IN2); OUT:=MAX(IN1,IN2,…INn); OUT :=MIN(IN1,IN2,…INn); OUT:=LIMIT(Minim,IN,Maxim);//MIN(MAX(IN,Minim),Maxim)

GT GE EQ LE LT NE

OUT:=GT(IN1,IN2,..INn);//(IN1>IN2)&(IN2>IN3)&…&(INn-1)>INn)-klesající OUT:=GE(IN1,IN2,..INn);//(IN1>=IN2)&(IN2>=IN3)&…&(INn-1)>=INn)-monotónní dolů OUT:=EQ(IN1,IN2,..INn);//(IN1=IN2)&(IN2=IN3)&…&(INn-1)=INn) - rovnost OUT:=LE(IN1,IN2,..INn);//(IN1<=IN2)&(IN2<=IN3)&…&(INn-1)<=INn) – monotónní nahoru OUT:=LT(IN1,IN2,..INn);//(IN1IN2) - nerovnost


Knihovna konverzí typu Konvertuje vstupní proměnnou z jednoho typu proměnné do jiného TRUNC – „ořezání“ ANY_REAL na ANY_INT Typ1_TO_Typ2 Příklady: REAL_TO_BOOL UDINT_TO_DATE TIME_TO_STRING REAL_TO_SINT


Knihovna funkcí práce s řetězci – – – – – – – – – –

LEN – vrací délku řetězce LEFT – vrací X znaků řetězce zleva RIGHT – vrací X znaků řetězce zprava MID – vrací X znaků řetězce od pozice Y CONCAT – vrací spojení několika řetězců INSERT – vloží do řetězce od pozice X podřetězec DELETE – z řetězce vymaže X znaků od pozice Y REPLACE – nahradí v řetězci X znaků od pozice Y FIND – vrací pozici podřetězce v řetězci <,>,=,<> - porovnávání 2 řetězců, znak po znaku


Knihovna StdLib •

Práce se signály – – – – – – – – – –

•

CTD – FB čítače dolů CTU – FB čítače nahoru CTUD – FB obousměrného čítače F_TRIG – FB vzest.hrany R_TRIG – FB sestupné hrany RS – FB klopného obvodu RS s preferencí R SR – FB klopného obvodu RS s preferencí S TON – FB časovače zpožděný ON TOF – FB časovače zpožděný OFF TP – FB tvarovače

Práce s datem a časem – – – – – – – – – –

ADD_TIME – fce součtu dvou proměnných TIME ADD_TOD_TIME - fce součtu proměnné TOD a TIME ADD_DT_TIME – fce součtu proměnné DT a TIME SUB_TIME – fce rozdílu dvou proměnných TIME SUB_DATE_DATE - fce rozdílu dvou proměnných DATE SUB_TOD_TIME – fce rozdílu TOD-TIME SUB_TOD_TOD – fce rozdílu dvou TOD SUB_DT_TIME - odečte od DT proměnnou TIME SUB_DT_DT - fce rozdílu dvou proměnných DATE_AND_TIME CONCAT_DATE_TOD – fce sečte TIME_OF_DAY s DATE, výsledkem DT


Specifické knihovny Tecomat


Zdroje •

http://www.tecomat.cz . [online]. [cit. 2012-06-14].

Programování dle normy IEC Strukturovaný text (ST)

Recommend Documents