倍福PLC学习:变量概述

今天这篇文章，我们基于倍福（Beckhoff）TwinCAT3编程开发环境，对PLC的变量进行介绍。本文包括如下几个主题：

1. 变量的名称；
2. 变量的数据类型；
3. 变量的存储区；
4. 变量的类别；
5. 变量的作用域与生命周期；

1、变量的名称

变量的名称，简称变量名，也称为变量标识符（Identifier），用来唯一标识某个变量。TwinCAT3（以下简称TC3）的变量命名需遵循如下规则：

①变量名由字母（a~z和A~Z）、数字（0~9）和下划线组成，比如abc，ab10，a_b10等都是合法的变量名。字母不区分大小写，比如abc和ABC表示相同的变量；

②变量名不能以数字开头，比如 0ab 是非法的变量名；

③变量名中间不能有空格；

④变量名不能使用系统关键字；

⑤不建议以两个下划线开头，比如__ab，因为这是系统内部变量的命名约定；

⑥变量名的长度没有特殊限制；

⑦不同命名空间（namespace）下的变量名可以相同。比如全局变量列表GVL1和GVL2中可以有重名的变量，在使用时通过引用命名空间来区分；

2、变量的数据类型

每个变量在声明时都必须指定数据类型。包括如下一些种类：

• 标准数据类型，比如：布尔型（BOOL）、整数型（BYTE、INT等）、实数型（REAL）、字符串（STRING）、宽字符串（WSTRING）、时间日期（Time、Date_and_Time）等；
• IEC61131-3的扩展数据类型：比如位（BIT）、任意（ANY）、特殊类型（XINT、UXINT、XWORD）、数组（ARRAY）、引用（REFERENCE）、联合体（UNION）、指针（POINTER）等；
• 用户自定义数据类型，结构体（Structure）、枚举（Enumerations）、别名（Alias）等；

由于本文的主旨是介绍变量，因此数据类型就不展开讲了；

3、变量的存储区

倍福嵌入式控制器与个人计算机类似，其数据存储器包括非易失性存储器（硬盘、CF卡、CFast卡等）和易失性存储器（内存）。为了与传统PLC兼容，将内存的一部分划分出输入映像区（Input）、输出映像区（Output）和位存储区（Memory）。这三种存储区均可以绝对地址访问，默认大小均为128KB。用户可通过下面的文件修改其大小：

C:\TwinCAT\3.1\Components\Plc\devices\4096\1002 0001\1.0.0.4\device.xml

如下图所示：

4、变量的类别

使用不同的声明方式可以定义不同的变量类型，比如局部变量、临时变量、静态变量、外部变量等。它们中有的只能在指定的POU（程序组织单元）中声明，比如临时变量只能在函数块（FB）和程序（PROGRAM）中声明。下面来具体介绍下：

①局部变量：在VAR .. END_VAR之间声明的变量，适用于所有程序组织单元，比如：

VAR
  byte0:BYTE;//字节0
  byte1:BYTE;//字节1
END_VAR

②全局变量：在VAR_GLOBAL .. END_VAR之间声明的变量，仅适用于全局变量列表（Global variable list），比如：

VAR_GLOBAL  
    gVinNumber : STRING;//全局VIN码变量
END_VAR

③临时变量，在VAR_TEMP .. END_VAR之间声明的变量，可在FB和PROGRAM中声明，比如：

VAR_TEMP
  tmpStart:BOOL;
  tmpStop:BOOL;
END_VAR

④静态变量：在VAR_STAT .. END_VAR之间声明的变量，可在FB/FC中声明，比如：

VAR_STAT  
    statStartRisingEdge:BOOL;//启动信号上升沿  
    statStartRisingEdgeHF:BOOL;//启动信号上升沿辅助变量
END_VAR

⑤外部变量：在VAR_EXTERNAL .. END_VAR之间声明的变量，用于导入外部全局变量列表中已经声明的变量，比如：

VAR_EXTERNAL
  gVinNumber : STRING;//全局VIN码变量
END_VAR

POU的形参包括三种：输入、输入-输出、输出，以变量的形式进行定义，声明方式如下：

⑥输入变量（形参）：在VAR_INPUT .. END_VAR之间声明的变量，比如：

VAR_INPUT  
    start  :BOOL;//启动信号  
    stop   :BOOL;//停止信号
END_VAR

⑦输出变量（形参）：在VAR_OUTPUT .. END_VAR之间声明的变量，比如：

VAR_OUTPUT
  coil  :BOOL;//线圈
END_VAR

⑧输入-输出变量（形参）：在VAR_IN_OUT .. END_VAR之间声明的变量，比如：

VAR_IN_OUT
  status :WORD;//状态
END_VAR

5、变量的作用域与生命周期

变量的作用域是指变量在哪些范围内有效，分为全局和局部两种。

• 全局变量在整个CPU项目范围内有效。在全局变量列表中声明的变量属于全局变量；
• 局部变量仅在当前POU范围内有效。在POU内部声明的变量属于局部变量；

变量的生命周期是指变量值的保持时间。临时变量仅在当前POU运行过程中有效，当POU运行结束后将被释放；局部变量、全局变量和静态变量的值在系统运行中均能保持，不被释放（非掉电状态）。

在系统掉电或冷启动的情况下，未扩展的局部变量、全局变量和静态变量会被初始化（不能保持）。如果希望系统掉电或冷启动的情况下变量值依然能够保持，应使用关键字RETAIN或PERSISTENT对变量进行扩展，比如：

VAR_GLOBAL  
    gVinNumber : STRING;//全局VIN码变量
END_VAR
VAR_GLOBAL RETAIN
  gCounter :DWORD;//全局计数器，掉电保持
END_VAR

上面的例子中，变量gCounter由于使用了RETAIN关键字进行属性扩展，它会在掉电的情况下保持数据；而变量gVinNumber未进行扩展，在掉电的情况下会被初始化（不能保持原来的值）。

好了，关于倍福TC3编程开发环境下变量及其属性就先介绍到这里。