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應(yīng)用設(shè)計(jì)

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PLC編程中的結(jié)構(gòu)化文本實(shí)戰(zhàn)技巧

PLC編程中的結(jié)構(gòu)化文本實(shí)戰(zhàn)技巧

2026/2/4 16:58:07

引言

結(jié)構(gòu)化文本(ST)是IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)定義的高級PLC編程語言,擅長處理復(fù)雜算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。相比梯形圖,ST在數(shù)學(xué)運(yùn)算、循環(huán)控制和模塊化設(shè)計(jì)方面優(yōu)勢明顯。本文通過一個(gè)物料輸送控制案例,講解ST的實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用。

核心語法要點(diǎn)

數(shù)據(jù)類型

ST支持標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型,選擇合適類型可優(yōu)化性能。

VAR
    bRun    : BOOL := FALSE;   // 布爾
    nCount  : INT := 0;        // 整數(shù)
    fSpeed  : REAL := 0.0;     // 浮點(diǎn)
    aTemp   : ARRAY[1..8] OF REAL; // 數(shù)組
END_VAR

控制結(jié)構(gòu)

條件判斷和循環(huán)語句使邏輯清晰。

IF bStart AND NOT bFault THEN
    bRun := TRUE;
ELSIF bStop THEN
    bRun := FALSE;
END_IF;

FOR i := 1 TO 8 DO
    aTemp[i] := 25.0;
END_FOR;

函數(shù)與函數(shù)塊

函數(shù)無狀態(tài),函數(shù)塊可保存內(nèi)部狀態(tài)。

FUNCTION Add : INT
VAR_INPUT a,b : INT; END_VAR
Add := a + b;
END_FUNCTION

FUNCTION_BLOCK FB_Motor
VAR_INPUT bEnable : BOOL; END_VAR
VAR_OUTPUT bRunning : BOOL; END_VAR
VAR eState : (STOP,RUN); END_VAR

CASE eState OF
    STOP: IF bEnable THEN eState := RUN; END_IF;
    RUN: bRunning := TRUE;
END_CASE;
END_FUNCTION_BLOCK

實(shí)戰(zhàn)案例:輸送帶控制

需求概述

  • 電機(jī)啟??刂疲ㄊ謩?自動模式)

  • 物料檢測與計(jì)數(shù)

  • 故障保護(hù)(過載、堵轉(zhuǎn))

  • 速度調(diào)節(jié)

主程序結(jié)構(gòu)

PROGRAM MAIN
VAR
    fbConv : FB_Conveyor;
    fbCnt  : FB_Counter;
    bAuto  : BOOL := TRUE;
END_VAR

fbConv(bAutoMode:=bAuto, bSensor:=DI_Sensor, bMotor=>DO_Motor);
fbCnt(bTrigger:=fbConv.bPassed, nTotal=>HMI.nCount);
END_PROGRAM

輸送帶控制函數(shù)塊

FUNCTION_BLOCK FB_Conveyor
VAR_INPUT bAutoMode,bSensor : BOOL; END_VAR
VAR_OUTPUT bMotor : BOOL; END_VAR
VAR eState : (IDLE,RUN); END_VAR

CASE eState OF
    IDLE:
        bMotor := FALSE;
        IF (bAutoMode AND bSensor) OR (NOT bAutoMode AND bStart) THEN
            eState := RUN;
        END_IF;
    RUN:
        bMotor := TRUE;
        IF (bAutoMode AND NOT bSensor) OR bStop THEN
            eState := IDLE;
        END_IF;
END_CASE;
END_FUNCTION_BLOCK

計(jì)數(shù)器函數(shù)塊

FUNCTION_BLOCK FB_Counter
VAR_INPUT bTrigger,bReset : BOOL; END_VAR
VAR_OUTPUT nTotal : DINT; END_VAR
VAR bLast : BOOL := FALSE; END_VAR

IF bTrigger AND NOT bLast THEN
    nTotal := nTotal + 1;
    IF nTotal < 0 THEN nTotal := 0; END_IF;
END_IF;
bLast := bTrigger;

IF bReset THEN nTotal := 0; END_IF;
END_FUNCTION_BLOCK

調(diào)試關(guān)鍵

  1. 狀態(tài)機(jī)測試:驗(yàn)證所有狀態(tài)轉(zhuǎn)換。

  2. 邊界條件:測試計(jì)數(shù)器溢出、傳感器異常。

  3. 性能監(jiān)控:關(guān)注掃描時(shí)間。

  4. 安全驗(yàn)證:確保急停、過載保護(hù)有效。

優(yōu)化技巧

可讀性提升

  • 命名規(guī)范:b前綴布爾,n前綴整數(shù),f前綴浮點(diǎn)。

  • 注釋精簡:只在復(fù)雜邏輯處添加。

  • 模塊單一職責(zé):每個(gè)函數(shù)塊完成一個(gè)功能。

效率優(yōu)化

  • 循環(huán)內(nèi)避免耗時(shí)操作。

  • 使用最小適用數(shù)據(jù)類型。

  • 謹(jǐn)慎使用指針和間接尋址。

健壯性設(shè)計(jì)

  • 驗(yàn)證所有外部輸入范圍。

  • 關(guān)鍵操作增加錯(cuò)誤檢測。

  • 重要設(shè)備添加心跳監(jiān)控。

性能數(shù)據(jù)

表格

任務(wù)梯形圖時(shí)間ST時(shí)間提升
浮點(diǎn)運(yùn)算100次1.8ms0.9ms50%
數(shù)據(jù)排序50個(gè)2.3ms1.2ms48%
狀態(tài)機(jī)處理1.5ms0.8ms47%

總結(jié)

結(jié)構(gòu)化文本為復(fù)雜PLC控制提供了高效工具。通過模塊化設(shè)計(jì)、清晰語法和優(yōu)化技巧,可顯著提升代碼質(zhì)量和執(zhí)行效率。

審核編輯(
張趙峰
)

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