TwinCat3 编程基础

笔记介绍 TwinCAT3 编程语言的 IEC61131-3 标准

杂项

注释

• 行内注释 (* ... *)
• 行末注释 // ...

注释尽量不使用中文

运算符

操作	符号
括号	()
函数调用	函数名
逻辑取反	NOT
负数	-
四则运算	* / + -
比较	< > <= >=
等于	=
不等于	<>
逻辑运算	AND XOR OR

调试技巧

在线修改变量值

当 PLC 在运行时, 在监视窗口 (通常隐藏在程序编辑器上方下拉条内) 内可以查看与修改变量
首先双击准备值, 输入希望修改的值, 再点击 所有在线应用中写入值 (图标栏, 往左数第三列, 第三个图标), 应用
点击 冷复位 (图标栏, 往左数第二列, 第一个图标) 则可以使值回到定义的初始值

查看定义

右键子程序, 程序, 变量名的, 可在菜单中选择转到定义, 快速查看其定义

变量

变量类型

常用变量类型

类型名	名称	说明
BOOL	布尔型	取值有 False 或 True (可以全大写 / 小写)
BYTE	字节	8 位无符号整数, 可使用 val.x 取变量第 x 位二进制位的值 (BOOL) 类型
INT	整数	32 位有符号整数
REAL	实数	32 位浮点数
LREAL	长实数	64 位浮点数
TIME	时间	32 位时间, 使用 T#[w]H[x]m[y]s[z]ms 表示
STRING(n)	ACSII 字符串	n 为字符数, 最多有 255 个字符
POINTER TO [TYPE]	指针	使用 ADR(val) 取地址, 使用 val^ 获取指针指向的变量

数组

ARRAY[a...b(, ...)] OF TYPE

• a 数组索引下限
• b 数组索引上限
• TYPE 数组类型
• 多维数组使用逗号隔开确定其他维度的索引

使用 val[i(, j, ...)] 索引数组

复合类型

在资源管理器中右击 DUTs, 然后点击 Add, 然后选择 DUT , 在对话框内选择相应的数据类型进行定义

联合体

联合体内的成员变量公用同一块内存空间
使用 var.member 的方式访问成员

TYPE [NAME] :
UNION
    [DEF];
    ...
END_UNION
END_TYPE

• NAME 联合体类型名
• DEF 联合体成员变量定义 (类似变量定义，仅有变量名与类型)

结构体

结构体为一系列变量的结合

TYPE [NAME] :
STRUCT
    [DEF];
    ...
END_STRUCT
END_TYPE

• NAME 结构体类型名
• DEF 结构体成员变量定义 (类似变量定义，仅有变量名与类型)

使用 var.member 的方式访问成员
结构体允许以其他结构体或数组作为成员类型
可用于包裹数组, 以使函数返回数组

枚举

枚举使用助记词对应特定的数值
使用 name.def 的方式表示特定助记词

TYPE [NAME] :
(
    [OPT] (:=...),
    ...
);
END_TYPE

• NAME 枚举类型名
• OPT 助记词名称
• :=... 助记词取值，默认为按顺序确定

变量声明

变量声明代码需写在在程序区上方的变量声明区中

单个变量

NAME ([AT%I/Q][*]) : TYPE [:= ...];

• NAME 变量名称
• AT%I/Q 变脸使用方式，I 表示输入量，Q 表示输出量
• * 变量地址
  • * 表示自动分配
  • [B/W/D][n.m] B, W, D 表示长度, n.m 表示变量地址
• TYPE 变量类型
• := ... 变量初值

局部变量声明

(VAR) [DEC]

END_VAR

• VAR 局部变量使用方式
  • VAR 一般局部变量
  • VAR_IN 函数输入量, 见函数介绍
  • VAR_OUT
  • VAR_IN_OUT
• DEC 变量修饰
  • 默认下为一般变量
  • CONSTANT 常量 (定义是要赋初值)
  • PERSISTENT 断电保存量 (需要配合 UPS 使用)

全局变量

在 GVLs 上右击，然后点击 Add，选择 Global Variable List, 输入全局变量列表名
VAR_GLOBAL 中声明对应的全局变量
不同的全局变量列表中允许有同名变量, 但不建议

通过 [glv].[val] 访问全局变量

• glv 全局变量的列表名
• val 定义在类表中的全局变量

外部输入输出

配置输入输出端口

1. 右键 TwinCAT 图标, 选择 System 菜单, 点击 Config 切换到 Config 模式
2. 资源管理器中, 选择 I/O, 右键 Devices - Scan, 选择连接设备的网卡, 开始自动扫描
3. 扫描完成后, 在 Device - Term(...) - Term x - Channel - Output / Input 下可以设置与查看各个设备下的输入输出端口地址, 类型, ADS 地址等

定义变量对应端口

1. 定义之前必须激活配置 (左上角第一个图标)
2. 使用 AT%I/Q* 修饰声明变量 (修饰方法), 通常将全局变量作为输入输出量
   • 对于数字量, 对应 BOOL 型变量 (数组)
   • 对于模拟量, 通常对应 INT 型编码, 转换需要查相关手册 (数组)
3. 在设置端口界面, 点击 Linked to, 然后在界面内选择要绑定的变量 (变量需要有 AT 修饰)
4. 也可以直接双击端口选择要绑定的变量
5. 右键端口, 选择 Clear 则可以解除绑定

程序结构

程序建立

程序 PRG

在资源管理器中右击 POUs, 然后点击 Add, 然后选择 POU , 在对话框内选择程序

程序中分为变量声明区与代码区

函数 Function

在资源管理器中右击 POUs, 使用菜单内的 Add 可以添加函数 (Function)

函数中分为变量声明区与代码区

函数的变量声明区首先要声明函数名以及返回类型
FUNCTION [NAME] : [TYPE]

• NAME 既是函数名, 也是体现函数返回值的变量
• TYPE 函数返回值类型 其次要在 VAR_INPUT 内定义输入变量 , 输入变量将作为函数的出入参数
  最后在 VAR 定义局部变量

通过 [fun](...); 可调用函数, ... 内按 VAR_INPUT 的顺序传入参数

功能块 FB

在资源管理器中右击 POUs, 使用菜单内的 Add 可以添加函数 (Function Block, FB)

功能块比起函数, 更接近一般语言的类
其子方法相当于成员函数, 程序体相当于构造函数
但功能块在 TwinCat2 中不支持

功能块中分为变量声明区与代码区

功能块的变量声明区首先要声明功能块名称, 但与函数不同, 功能块能返回多个值, 因此不需要在此处定义返回值
FUNCTION_BLOCK [DOMAIN] [NAME]

• NAME 功能块名
• DOMAIN 访问限制符, 一般为 PUBLIC
• 在 VAR 定义功能块变量
  • 可类比为私有变量, 无法通过外界修改
• 在 VAR_INPUT 内定义输入变量
  • 同为私有变量, 但初始化时需要赋值
• 在 VAR_OUTPUT 内定义输出变量, 输出变量反映到外部变量上, 从而被读取
  • 可类比为只读变量, 外界可以读取但不能修改
• 在 VAR_IN_OUT 内定义输出变量, 输出变量反映到外部变量上, 从而被读取
  • 可类比为共有变量, 外界可以读取与修改

首先在变量声明区定义功能块的实例 [val] : [fb]
然后通过 [val]([in1] := [val_in1], ..., [out1] => [val_out1], ..., [in_out1] := [val_in1], ...); 初始化功能块
最后可使用 [val].[met](...) 的方式调用功能块的方法, 可使用 [val].[in_out]/[val_out] 的方式访问输出量或输入输出量

• val 为功能块实例化的变量名称
• inx 为功能块内的输入变量
• outx 为功能块内的输出变量
• val_inx 为用于初始化功能块输入变量的值 (可以传入字面量, 当传入变量时, 变量将与对应输入变量绑定)
• val_outx 为接收功能块输出变量的变量 (当没有访问限制时, 可不指定)
• in_out 为用于初始化功能块输入输出变量的值 (同输入量)
• met 为功能块的成员方法

子程序 Action

右键程序 (PRG), 使用菜单内的 Add 可以添加子程序 (Action)

子程序隶属于程序 (PRG), 没有自己的变量, 只能使用来自程序的变量
没有输入输出, 仅作为一段可以复用或表达一定含义的代码片段

通过 [prg].[act](); 可在程序中调用子程序

• prg 为程序名
• act 为子程序名

方法 Method

右键程序 (PRG), 使用菜单内的 Add 可以添加子程序 (Action)

子程序隶属于程序 (PRG), 有自己的内部变量, 也可以使用来自程序的变量
方法还可以有输入参数接收来自外部的值
并且方法也可以返回值, 注意返回值保存在与方法名同名的变量中

通过 [prg].[met](in1 := ..., ...); 可在程序中调用子程序

• prg 为程序名
• met 为方法名
• inx 为输入参数

编程技巧

使用方法封装触发型命令功能块

METHOD ExecuteXXX : BYTE
VAR_INPUT
    INS_XXX : FB_XXX;
    PA1 : ...;
    ...
    TIMEOUT : TIME := T#50ms;
VAR_END

VAR
    TRIG : BOOL := FALSE;
    Timer : TON;
VAR_END

VAR_OUTPUT
    ERROR : UDINT;
VAR_END

//////////////////////////

IF NOT TRIG THEN
    TRIG := TRUE;
    // 在方法中实例化化
    INS_XXX(FB_PA1 := PA1, ...);
    // 使用延时, 延长脉冲, 防止脉冲不被识别
    Timer(IN:= TRUE, PT:= TIMEOUT);

    INT_XXX.bExecute := TRUE;
ELSIF Timer.Q THEN
    INT_XXX.bExecute := FALSE;
    IF INS_XXX.bErr THEN
        // 命令错误, 返回 2
        ExecuteXXX := 2;
        ERROR := INS_XXX.nErrID;
        TRIG := FALSE;

        RETURN;
    ELSIF NOT INS_XXX.bBUSY THEN
        // 命令发送, 返回 1 (注意命令发送完成, 不一定执行完成)
        ExecuteXXX := 1;
        ERROR := INS_XXX.nErrID;
        TRIG := FALSE;

        RETURN;
    END_IF
END_IF

// 命令运行中, 返回 0
ExecuteXXX := 0;

程序控制语句

IF

IF ([CASE1]) THEN
...
ELSIF ([CASE2]) THEN
...
ELSE
...
END_IF

• CASEn 为 BOOL 表达式，或变量

CASE

CASE [VAL] OF
[OPT] : ...
...
ELSE
    DEFAULT
    ...
END_CASE

• OPT 为范围，有以下几种表示方法
  • n 当 VAL=n 时运行
  • a,b,... 当 VAL 等于任意一个待选值时运行
  • a..b 当 VAL 在 a，b 内时运行
• VAL 为判断变量, 可使用整数或枚举类型
  为了保证程序的稳定性, 每当进入分支状态后, 设置 VAL := 0 (假定以 0 为默认状态)

FOR

FOR [BE] TO [END] BY [ST] DO
    ...
END_FOR

• BE 为获取循环变量, 可在该语句对循环变量赋初值
• END 为结束值, 当循环变量大于结束值, 退出循环
• ST 为步长, 每次完成以此循环, 循环变量就加上步长, 默认为 1

WHILE

WHILE [OPT] DO
    ...
END_WHILE

• [OPT] 为判断条件语句, 当值为 False 时退出循环

其他控制语句

• := 赋值语句
• RETURN; 退出当前代码块
• BREAK; 退出循环

内置函数

变量

字符串

• REPLACE(str, ch, num, start)
  • 替换字符串中的字符
  • str 被替换的字符串
  • ch 用于替换的字符
  • num 替换次数
  • start 替换开始位置 (以 1 开始索引)
  • 返回被替换的字符串
  • 示例:

A := 'Hello';
A_r := REPLACE(A, 'X', 1, 2);
// 运行后, A_r = 'HXllo'

• CONCAT(str1, str2)
  • 合并字符串
  • str1 前字符串
  • str2 后字符串
  • 返回合并完的字符串
  • 示例:

A := 'Hello ';
B := 'World'
S_add := CONCAT(A, B);
// 运行后, S_add = 'Hello World'

类型转换

[TYPE1]_TO_[TYPE2]([val])

• TYPE1 输入类型
• TYPE2 转换输出类型
• val 被转换变量
• 返回转换后的值

内置功能块

自动声明

1. 在声明区内右键 自动声明 (AutoDeclear)
2. 在对话框内输入变量名称 (Name)
3. 类型 (Type) 则点击右侧 > 按钮进入输入助手
4. 选择 Input Assitant -> Structed Type 即可寻找内置功能块
5. 在上方选项卡中, 使用 Text search 可以通过文字搜索特定功能块

添加模块

资源管理器中右键 External Types -> References, 选择 Add Library 可以向项目添加模块

计时器 TON

位于 TC2_Standard -> Timer -> TON 中

• IN 输入变量 BOOL
  功能块触发, 跳变为 True 时触发计时器, 跳变为 False 时复位计时器
• PT 输入变量 TIME 预设时间, 计时器计时时间
• Q 输出变量 BOOL
  当计时器触发, 经过预设时间后变为 True
• ET 输出变量 TIME
  计时器在触发后经过的时间

计数器 CTU

位于 TC2_Standard -> Counter -> CTU 中

• CU 输入变量 BOOL
  计时器触发, 跳变为 True 时计数器加 1
• RESET 输入变量 BOOL
  计数器复位, 跳变为 True 时计数器复位 (CU 达到阈值 PV 也不会自动复位)
• PV 输入变量 INT
  计数器阈值
• Q 输出变量 BOOL
  当计数器到达阈值时 (CV = PV), Q 输出 True, 计数器不会自动复位
• CV 输出变量 INT
  计数器当前值

获取网络时间 NT_GetTime

默认没有添加, 需要先手动从 References 添加 System -> Tc2_Utilities 模块
位于 Tc2_Utilities -> NT_GetTime

• NETID 输入变量 字符串
  目标设备的 AMS NetId, 默认为本地
• START 输入变量 BOOL 跳变为 True 时, 开始获取时间
• TMOUT 输入变量 TIME
  获取时间的等待时长
• BUSY 输出变量 BOOL
  获取时间等待时为 True
• ERR 输出变量 BOOL
  出现错误时为 True
• ERRID 输出变量
  错误信息
• TIMESTR 输出变量 结构体
  目标设备的时间, 包含了年月日时分秒的时间

人机界面

在资源管理器中右击 VISUs, 使用菜单内的 Add 可以添加人机界面 (Visualization)

编辑截面

放置控件

在资源管理器下方的选项卡中, 点击工具箱即可进入控件界面
将工具箱内的控件拖入人机界面即可

编辑控件

点击控件, 将自动进入控件属性选项卡 (或在资源管理器下方的选项卡中)
可在其中编辑控件属性
当属性找不到时, 需要点击界面上方的 高级 按钮, 显示所有属性

元素列表

通常隐藏在界面编辑器上方下拉条内

控件通用属性

文本内容 Text

即显示在控件上的文本
文本内可以使用格式化字符, 常用于 TextField * %d 整形, 对应 INT * %.nf 浮点型, 对应 LREAL, n 为显示位数 * %s 字符串, 对应 STRING

• 绑定变量 Text variable
  可在此处输入格式化字符对应的变量名, 通常为全局变量或程序中
  通过 [plc].[val] 来访问, plc 为变量声明位置, val 为变量名称

输入配置

用于设置当鼠标在空间上按下 (OnMouseDown), 点击 (OnMouseClick) 等操作时执行的操作
选择操作后将进入配置页面
选择要添加的配置, 点击 > 按钮添加, 最后在最右侧编辑器设置

• 执行 ST 代码
  即执行一般的 IEC 61131-3 代码
  在右侧编辑器内直接输入要执行的代码
• 写变量
  • 编辑变量
    通常选择用另一个变量, 即将写入值放入此变量中, 变量名确定方法与绑定变量同
  • 输入类型
    • Numpad 即使用内置的数字输入器
    • 文本输入 即作为文本输入框使用 (TextField), 得到的是 STRING 类型的值, 数字还需要后续使用 STRING_TO_LREAL 等转换

变量绑定 Variable

常用于复选框 CheckBox
输入变量名即可绑定, 绑定后变量与控件状态联动 ()

常用控件

• 组块 GroupBox
  组块内的控件将自动隶属于组块下
  移动组块时, 其下的控件也将一起移动
• 标签 Label
• 按钮 Button
• 文本 TextField
• 勾选框 Checkbox