Codesys word to array

Стандарт МЭК 61131-3 определяет типы данных при программировании ПЛК. Они делятся на четыре основных группы: биты, числа, строки и временные типы. В статье описывается работа со строками в среде CODESYS V3.5, применяемой для программирования контроллеров ОВЕН СПК1хх с Ethernet и ПЛК210.

Первые программируемые контроллеры появились в 60-70 годах прошлого века для замены электромеханических реле и аналоговых регуляторов. Тогда для разработки программ было достаточно двух основных типов данных: логического – для представления дискретных сигналов и целочисленного – для представления аналоговых сигналов. Эволюция ПЛК расширила спектр выполняемых задач, что потребовало введения новых типов данных, одним из которых стали строки.

Строки могут использоваться для задач:

• визуализации (формирование таблиц рецептов, сообщений о тревогах и т.д.);
• записи данных в файлы в понятной человеку форме (в формате CSV, JSON и т.д.);
• реализации строковых протоколов обмена (DCON, MQTT и т.д.);
• работы с SMS;
• хранения паролей, серийных номеров и т.д.

Типы строк в CODESYS V3.5

Строка – это массив чисел, каждое из которых соответствует определенному символу. Соответствие между числами и символами называется кодировкой. В CODESYS V3.5 присутствуют два типа строк – STRING и WSTRING. Основные характеристики типов строк 

Выбор типа зависит от решаемой задачи. Например, для отображения строк в визуализации контроллеров ОВЕН следует использовать только тип WSTRING. При работе с SMS удобнее применять STRING, так как при формировании AT-команд для модемов используется кодировка ASCII.

Длина и размер строки

В CODESYS V3.5 при объявлении строки задается ограничение числа ее символов. Если число символов не указано, то по умолчанию используется значение 80. Ограничение максимального числа символов строки в явном виде отсутствует. Фактически длина строки ограничена только объемом памяти, выделенной под проект.

В CODESYS используются нуль-терминированные строки (как в языке С), то есть каждая строка завершается NUL-символом с кодом «0». Память под этот символ выделяется автоматически, и он не учитывается при объявлении переменной.

VAR
// Максимальная длина – 40 символов
// Выделенная память – 41 байт
sMessage: STRING(40) := ‘test’;
// Максимальная длина – 80 символов (по умолчанию)
// Выделенная память – 162 байта
wsTitle: WSTRING := “test”;
END_VAR

Базовые функции работы со строками

Значение строковой переменной можно присвоить не только при ее объявлении, но и в коде программы. Однако одного присваивания недостаточно. Для реализации алгоритмов требуются дополнительные операции, например, объединение нескольких строк в одну, поиск в строке нужного символа и т.д. Для этих операций используются базовые функции из библиотеки Standard. Список этих функций с кратким описанием

Примеры использования этих функций

sVar1 := ‘Hello, ’;
sVar2 := ‘world’;
// sVar3 теперь имеет значение ‘Hello, world’
sVar3 := CONCAT(sVar1, sVar2);
// iLen будет иметь значение 12
iLen := LEN(sVar3);

Функции из библиотеки Standard могут работать только с переменными типа STRING.
Для работы с WSTRING используется библиотека Standard64 с идентичным набором функций, имеющих префикс «W» (WCONCAT, WDELETE и т. д.).

Расширенные функции работы со строками

Важно отметить, что функции из библиотек Standard/Standard64 могут работать только со строками, длина которых не превышает 255 символов. Для работы с более длинными строками используется библиотека StringUtils. В ней содержатся функции, которые в качестве аргументов принимают не строки, а указатели на них. Кроме того, библиотека содержит дополнительные функции для перевода строк в верхний/нижний регистр, удаления пробелов и т. д.

Типы строк STRING и WSTRING предназначены для работы с разными кодировками. Иногда требуется выполнить конвертацию этих типов, например, ввести в визуализацию строку-сообщение типа WSTRING и отправить ее по SMS в виде STRING-значения. Стандартные операторы конверсии STRING_TO_WSTRING/WSTRING_TO_STRING в этом случае не подходят, так как не производят конвертации кодировок, а перекладывают содержимое памяти одной переменной в другую. Решить проблему поможет библиотека OwenStringUtils, разработанная компанией ОВЕН.

Библиотека позволяет:

• конвертировать кодировки;
• работать с подстроками;
• форматировать вывод переменных типа DATE/TOD/DT/REAL.

// неправильная конвертация
// wsMessage получит значение "òåñò"
wsMessage := TO_WSTRING('тест');
// правильная конвертация
// wsMessage получит значение "тест"
wsMessage := OSU.CP1251_TO_UNICODE('тест');
// sDateTime получит значение '02.04.2019 08:11:30'
dtDateTime := DT#2019-04-02-08:11:30;
sDateTime := OSU.DT_TO_STRING_FORMAT
(dtDateTime, '%t[dd.MM.yyyy HH:mm:ss]');

Большой набор функций для работы со строками можно найти в библиотеке OSCAT Basic. Часть из них повторяет функционал OwenStringUtils, но присутствуют и уникальные: например, зеркалирование строки и преобразование числа в строку с его HEX-значением. Русскоязычное описание библиотеки доступно на сайте owen.ru
в разделе CODESYS V3.

// sMessage получит значение ‘dbca’
sMessage := MIRROR(‘abcd’);
// sMessage получит значение ‘FF’
sMessage := BYTE_TO_STRH(255);

Управляющие последовательности

Помимо видимых символов (букв, цифр, знаков препинания) строка может содержать спецсимволы, которые называются управляющими последовательностями. С их помощью, например, можно организовать перевод строки для вывода нескольких сообщений в одном элементе визуализации.

В редакторе CODESYS для ввода спецсимволов используется знак ‘$’. Полный список спецсимволов приведен в документе CODESYS V3.5. Визуализация. 

sMessage := ‘Один$r$nДва’;

Строки и массивы

Как было сказано в начале статьи, строка представляет собой массив символов. CODESYS V3.5 позволяет осуществлять индексный доступ к строке – как к массиву значений типа BYTE (для STRING) или WORD (для WSTRING). Это удобно при работе с файлами и реализацией протоколов обмена. На рис. 6 приведен пример обработки строки в цикле FOR для определения позиций символов, разделяющих значения. Это может потребоваться при чтении информации из файлов формата .csv.

VAR
sRecord: STRING := '123;456;789';
sSeparatorChar: STRING := ';';
auiSeparatorPos: ARRAY [0..10] OF INT;
i: INT;
j: INT;
END_VAR

j := 0;
FOR i:= 0 TO LEN(sRecord) DO
IF sRecord[i] = sSeparatorChar[0] THEN
auiSeparatorPos[j] := i;
j := j + 1;
// TODO: добавить проверку
// для верхней границы массива
END_IF
END_FOR

В некоторых случаях требуется очистить строку. Для этого достаточно присвоить ей «пустое» значение. Но следует учитывать, что эта операция не очищает строку полностью – она только записывает NUL-терминатор в ее начальный символ. На рис. 7 приведен пример, в котором переменной сначала присваивается значение ‘ABCD’, которое потом перезаписывается пустой строкой. Но фактически происходит только обнуление начального символа строки, а коды остальных символов остаются на своих местах. Поэтому, записав значение в начальный элемент через индексный доступ, вы получите строку не из одного символа (как могли ожидать), а из четырех. Обычно такие проблемы проявляются при реализации строкового протокола обмена. Чтобы избежать их, надо очищать строку с помощью специальных функций (например, MemFill).

sMessage := ‘ABCD’;
sMessage := ‘’;
// sMessage получит значение ‘EBCD’
sMessage[0] := 16#45;

Заключение

Рассмотрены ключевые моменты работы со строками в среде CODESYS V3.5. Все перечисленные библиотеки доступны для загрузки на сайте owen.ru в  разделе CODESYS V3. Подробная информация о работе со строками приведена в документации к этим библиотекам, а также в справке среды программирования.

Easiest way to do this is to create a type like this :

TYPE uWordBytes :
  UNION
    rValue : WORD;    // Needs 2 Bytes in memory
    abValue: ARRAY [0..1] OF BYTE;
  END_UNION
END_TYPE

Then in your program you can declare your variables like this :

my_var : uWordBytes;
my_var_as_word : WORD;

// ...

my_var.rValue := my_var_as_word;

Then it will automatically fill the array my_var.abValue with the corresponding bytes ! You can access those bytes the same way :

x[0] := my_var.abValue[0]; // First byte
x[1] := my_var.abValue[1]; // Second byte

Beware of the endianess of the value though, I don’t remember if it’s little endian or big endian…

By the way to create a new type you have to do : right-click on application —> Add Object —> DUT…

Hope this helps !

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.

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 [<l_i1>..<h_i1>,<l_i2>..<h_i2>,<l_i3>..<h_i3> OF <тип элемента>;

где l_i1, l_i2, l_i3 указывают нижние пределы индексов; h_i1, h_i2 и h_i3 – 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:

Префиксы размера:

Примеры:

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.