Programování dle normy IEC Strukturovaný text (ST)

Transkript

1 Programování dle normy IEC 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/ , který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR

2 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

3 Obecná struktura POU Hlavička POU Deklarační část Definice vstupů a výstupů Definice vnitřních proměnných Výkonná část Vlastní tělo programu Ukončení POU

4 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

5 FUNCTION Název_funkce Deklarace funkce VAR_INPUT deklarace proměnných END_VAR definice jmen a typů vstupních proměnných funkce VAR_IN_OUT 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 statických lokálních proměnných (alokuje trvale místo v paměti PLC) VAR_TEMP deklarace proměnných END_VAR 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

6 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

7 Příklad definice a použití funkce

8 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

9 FUNCTION_BLOCK Název_FB Deklarace FB VAR_INPUT deklarace proměnných END_VAR definice jmen a typů vstupních proměnných funkce VAR_OUTPUT deklarace proměnných END_VAR definice jmen a typů výstupních proměnných funkce VAR_IN_OUT deklarace proměnných END_VAR definice jmen a typů vstupně-výstupních proměnných - při volání FB se předává ukazatel na proměnnou, ne data VAR deklarace proměnných END_VAR definice jmen a typů statických lokálních proměnných (pamatuje si hodnotu z předchozího volání FB, alokuje trvale místo v paměti PLC) VAR_TEMP deklarace proměnných END_VAR definice jmen a typů lokálních proměnných funkce bez paměti, místo v paměti PLC dynamicky alokuje a uvolňuje VAR CONSTANT deklarace konstant END_VAR Tělo funkčního bloku v jazyku IL, ST, LD nebo FBD END_FUNCTION_BLOCK - závěrečné klíčové slovo

10 Příklad definice a použití FB

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

12 PROGRAM Název_PRG Deklarace programu VAR_INPUT deklarace proměnných END_VAR definice jmen a typů vstupních proměnných funkce VAR_OUTPUT deklarace proměnných END_VAR definice jmen a typů výstupních proměnných funkce VAR_IN_OUT deklarace proměnných END_VAR definice jmen a typů vstupně-výstupních proměnných - při volání FB se předává ukazatel na proměnnou, ne data VAR deklarace proměnných END_VAR definice jmen a typů statických lokálních proměnných (pamatuje si hodnotu z předchozího volání FB, alokuje trvale místo v paměti PLC) VAR_TEMP deklarace proměnných END_VAR definice jmen a typů lokálních proměnných funkce bez paměti, místo v paměti PLC dynamicky alokuje a uvolňuje VAR CONSTANT deklarace konstant END_VAR Tělo programu v jazyku IL, ST, LD nebo FBD END_PROGRAM - závěrečné klíčové slovo

13 Příklad definice a použití PRG

14 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

15 Příklad použití

16 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

17 Literály Slouží pro přímou prezentaci hodnot proměnných Rozdělují se na: numerické literály řetězce znaků časové literály U literálůčasových příp.ke zdůraznění datového typu slouží znak #

18 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_ _1 Real literál s exponentem: 7.45E3, -4.78E-2 Literál o základu 2: 2# Literál o základu 8: USINT#8#12 Literál o základu 16: 16#4FAB Bool literál: FALSE, TRUE, BOOL#0, BOOL#1

19 Literályřetězce znaků Uvozeny jednoduchou uvozovkou Speciální znaky za $ $$ Znak dolar $ Znak jednoduchý apostrof $L,$l Znak Line feed (16#0A) $N,$n Znak New line $P,$p Znak New page $R,$r Znak Carriage return (16#0D) $T,$t Znak tabelátor (16#09) $xy Znak, definovaný HEX prezentací čísla xy

20 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

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

22 Datové typy elementární BOOL Boolean 1 b <0,1> SINT Short integer 8 b < 128,127> INT Integer 16 b < ,32767> DINT Double integer 32 b < , > USINT Unsigned short integer 8 b <0, 255> UINT Unsigned integer 16 b <0, > UDINT Unsigned double integer 32 b <0, > 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 24d 20:31: DATE Date (only) Od :00:00 TIME_OF_DAY, TOD Time of day (only) 24d 20:31: DATE_AND_TIME, DT Date and time of day Od :00:00 STRING String Max.255 znaků

23 Rodové typy Vyjadřují celou skupinu proměnných ANY ANY_BIT ANY_NUM ANY_DATE TIME BOOL ANY_INT ANY_REAL DATE STRING BYTE WORD DWORD INT UINT REAL SINT USINT LREAL DINT UDINT DATE_AND_TIME TIME_OF_DAY

24 Jednoduché odvozené typy Z elementárních dat.typů Výčtové typy TYPE TInt : INT; Tzacatek : Time := T#7h00m; Tden : (pracovni, volny, svatek); END_TYPE VAR Znamka : Tint; ZacatekSkoly : Tzacatek; Den : Tden; END_VAR

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

26 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 : TIME;END_STRUCT; : STRING; : Tcas; PROGRAM Rozvrh VAR ZLR : TVyuka; END_VAR ZLR.Vyucujici ZLR.Cas.Zacatek ZLR.Cas.Konec END_PROGRAM := Ja ; := T#8h50m; := T#10h25m;

27 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

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

29 Globální Třídy proměnných Lokální Vstupní a výstupní proměnné

30 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

31 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 AT END_VAR : bool; %Y0.4 : bool; %Y0.4 := AHOJ;

32 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

33 Přehled použití tříd v POU Třída proměnné PROGRAM FUNCTION_BLOCK FUNCTION mimo POU VAR_INPUT VAR_OUTPUT VAR_IN_OUT VAR_EXTERNAL VAR_GLOBAL VAR VAR_TEMP

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

35 Výrazy Výsledkem jejich vyhodnocení je hodnota, odpovídající příslušnému datovému typu Skládá se z Operátorů Operandů Literál Proměnná Volání funkce Jiný výraz

36 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

37 Příkazy jazyka ST Příkaz Popis Příklad použití := Přiřazení C:=A+B; Volání funkčního bloku JmenoFB(VSTUP:=10, VYSTUP=>C); IF Příkaz výběru 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 WHILE REPEAT Iterační příkaz s počáteční a koncovou hodnotou, příp.inkrementem Iterační příkaz s podmínkou na počátku Iterační příkaz s podmínkou na konci FOR I := 0 TO 100 BY 5 DO C:=C+I;END_FOR; WHILE I > 100 DO I:=I+1;END_WHILE; REPEAT I:=I+1;UNTIL I<100; END_REPEAT; EXIT Předčasné ukončení iterace EXIT; RETURN Předčasné ukončení POU RETURN;

38 Direktivy Slouží k řízení překladu, vkládají se do {} {PUBLIC} označená proměnná je zveřejněna ejn na v souboru.pub VAR STOP {PUBLIC} AT %X1.3: bool;end_var {$ IF <výraz>}... [{$ ELSE }...] {$ END_IF } Definuje kód, který se podle výsledku výrazu bude/nebude při překladu překládat

39 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}

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

41 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}

42 Knihovny Knihovny funkcí a funkčních bloků Standardní Dle normy IEC , 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

43 Knihovna numerických, aritmetických a logických fcí ABS ADD AND SQRT MUL OR LN SUB XOR LOG DIV NOT EXP MOD SHL SIN EXPT SHR COS MOVE ROR TAN ATAN ASIN ACOS ROL

44 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);//(IN1<IN2)&(IN2<IN3)& &(INn-1)<INn) - rostoucí OUT:=NE(IN1,IN2);//(IN1<>IN2) - nerovnost

45 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

46 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

47 Práce se signály Knihovna StdLib 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

48 Specifické knihovny Tecomat

49 Zdroje [online]. [cit ].