Полезные возможности ST+Codesys 3

За время работы инженером-программистом ПЛК очень часто в ходе разработки находились не самые очевидные, но довольно простые и красивые решения как типовых, так и специализированных задач. В этой статье хочу поделиться опытом и рассказать как сделать разработку под ПЛК приятнее и эффективнее.

Среда разработки

Если часто приходиться комментировать части кода - то узнайте какое сочетание клавиш позволит вам это сделать, это сэкономит много времени. В TwinCAT XAE Shell для комментирования выделенного кода: Ctrl+K+C и Ctrl+K+U для расскомментирования.

Обезвредьте кнопку Stop, чтобы случайно не остановить ПЛК, иногда такое случайное нажатие может привести к нежелательным последствиям. В TwinCAT XAE Shell можно выбрать какие кнопки выводить на toolbar. После локальной отладки программы рекомендую скрыть кнопку остановки ПЛК.

Structured Text

STRING vs WSTRING

В TwinCAT 3 есть возможность использовать Unicode строки. Они могут пригодиться, если необходимо передовать специфические символы, но без необходимости лучше не использовать WSTRING.

STRING

WSTRING

Format

ASCII

Unicode

Size of character

BYTE (1 byte)

WORD (2 bytes)

Terminator

Null character

Date and time

Почти в любом проекте необходимо знать точное время, вычислять временные интервалы. Часто работа с временем и датами доставляет много проблем и боли. Для себя я нашёл решение, уверен, оно упростит многим жизнь.

F_GetSystemTime() (Функция из модуля Tc2_System)

Эта функция может быть использована для считывания метки времени операционной системы. Временная метка представляет собой 64-разрядное целое значение с точностью до 100 нс. Помимо прочего, его можно использовать для синхронизации задач или измерения времени. Одна единица соответствует 100 нс. Время представляет собой количество интервалов в 100 нс с 1 января 1601 года.

Хранятся отметки в переменных типа ULINT. Зная всё это мы можем без труда рассчитывать интервалы времени с точностью до 100нс! Нужно просто найти разность между отметками.

К сожалению, стандартных функций для преобразования отметки в тип DATETYPE я не нашёл, поэтому пришлось реализовать такую функцию самостоятельно:

(*
:Description: Convert time since 1 January 1601 in 100 ns to DATE_AND_TIME  (Преобразует время с 1 Января 1601 года в 100 нс в DATE_AND_TIME)
:Usability: Convert timestamp to datetime

:Note: check then nSystemType more then 01.01.1970 00:00:00

Version history:
Kozhemaykin E. A. | Creating | 16.08.2021;
*)

FUNCTION F_SystemTimeToDT : DT
VAR CONSTANT
    SECONDS_BETWEEN_1601_AND_1970 : ULINT := 11_644_473_600;
END_VAR
VAR_INPUT
    nSystemTime : ULINT; // One unit is 100 ns since 1 January 1601
END_VAR
VAR
    nSeconds : ULINT;
END_VAR
nSeconds := (nSystemTime / 10_000_000) - SECONDS_BETWEEN_1601_AND_1970;
F_SystemTimeToDT := ULINT_TO_DT(nSeconds);

Как видно из кода, сложность заключалась в расчёте интервала между начальным отсчётом системного времени ПЛК и типа DATETIME.

Функция для получения текущей даты/времени в формате DATETIME

Функция для получения прошедшего времени в формате TIME

Числовые константы

Большинство документаций по обмену по промышленным протоколам содержит шестнадцатиричные адреса регистров, номера функций, обозначения комманд и т.д. Для битовых операций необходимо представлять числа в двоичном виде. Чтобы эффективно решать задачи, где приходиться отходить от десятичной системы счисления необходимо знать о возможности задания константных чисел заданного типа в заданной системе счисления.

В общем виде задание числовой константы выглядит так:

{datetype}#{numeral system}#value

Пример: DINT#16#A1

Числовые значения могут быть двоичными числами, восьмеричными числами, десятичными числами или шестнадцатеричными числами. Если целое значение не является десятичным числом, его основание должно быть записано перед целочисленной константой, за которой следует символ хэша (#). Для шестнадцатеричных чисел цифры для чисел от 10 до 15, как обычно, представлены буквами A-F.

Типом этих числовых значений может быть BYTE, WORD, DWORD, SINT, USINT, INT, UINT, DINT, UDINT, REAL или LREAL.

ANY type

В языках программирования со статической типизацией довольно сложно делать универсальные функции/функциональные блоки. Когда мне поставили задачу собирать и анализировать различные данные, я решил, что копировать функциональные блоки и изменять в них только тип входного значения - не лучший вариант. Тогда появилась идея приводить все типы к одному и по объективным причинам это тип LREAL.

При реализации функции или метода вы можете объявлять входные данные (VAR_INPUT) как переменные с типом данных ANY. Далее вы можете получить указатель на значение, тип данных и размер переданной на этот вход переменной.

Структура типа данных ANY

Кроме типа ANY существуют также дочерние типы:

Хочу обратить внимание что на вход типа ANY не может быть подана константа, поэтому в некоторых случаях придётся создавать дополнительную переменную.

Зная про этот тип мне удалось реализовать функцию, которая приводила данные разных типов к LREAL.

REFERENCE

Все знают про указатели (POINTER) и связанные с ними проблемы, так вот многие из них можно избежать, если использовать ссылки(REFERENCE):

Ссылки проще в использовании: ссылку не нужно разыменовывать (с помощью ^), чтобы получить доступ к содержимому объекта, на который ссылается ссылка.
Более чистый синтаксис для передачи значений: Если вход является ссылкой, то нет необходимости писать ADDR(value).
В отличие от указателей, для ссылок компилятор проверяет типы данных при передаче значений.

Стоит отметить, что не всегда ссылкой можно заменить указатель, но когда это возможно, то сделайте это.

Pragmas

Инструкции pragma влияют на свойства переменных, относящихся к процессу компиляции или предкомпиляции. Не поленитесь просмотреть возможности каждого типа pragmas - обязательно найдёте что-то полезное для своего проекта.

Типы pragmas:

Union

Union - тип структуры, который позволяет представлять значение в разных типах данных. Данная структура полезна при отладке кода а также при обработке входных значений.

В случае, если нужно обращаться к битам, то это можно сделать через точку. Но у этого способа я вижу огромный недостаток: нет возможности итерироваться по битам. Если нужно разобрать переменную на байты или по 16-бит или другим сложным образом, то вместо написания сложных функций попробуйте сначала сделать это с помощью Union.

SEL, MIN, MAX, LIMIT

Многим программистам ПЛК часто не хватает синтаксического сахара, которого много в других языках программирования. На примере функции SEL хочется показать, что возможно этот "сахар" в виде тернарного оператора не особо нужен.

Если вам нужно выбрать значение в зависимости от условия, выможете сделать это в одну строку:

value := SEL(condition, if false, if true);

Если вам нужно ограничить значение сверху и/или снизу, это также можно сделать в одну строку:

value := MIN(value, max_limit);
value := MAX(value, min_limit);
or
value := LIMIT(min_limit, value, max_limit);

Многие функции и операторы, которых нам не хватает уже написаны - нужно только поискать.