КомпІнтегТехн 1 ☑️: L_3_1_ST | Навчальний портал НУБіП

Головна Всі курси Кафедри Студентам ЦДТН

Термін виконання: середа, 22 травня 2024, 00:00

Вивчення мови структурованого тексту (ST)

Мета роботи: Метою роботи є ознайомлення з принципами програмування мовою структурований текст (ST) за стандартом МЕК 61131-3 для програмованих логічних контролерів при розробці окремих вузлів систем керування, а також набуття навичок роботи в інтегрованому середовищі розробки програм СоDeSys.

Теоретична частина

Основні положення: Мова ST є Паскалє-подібною мовою, що дозволяє реалізувати складні алгоритми з умовами переходу, різноманітних циклів, спеціальних математичних функцій та інше. Мова ST є подальшим розвитком мови PL7- 3/Litteral, до якої додані нові функції. Мова ST найбільш звична для професійних програмістів. Вона значно використовується при програмуванні ПЛК, які не мають бібліотеки програм, за допомогою набору необхідної програми на персональному комп'ютері, підключеному до ПЛК. Основою STпрограми служать вирази. ST являє собою набір інструкцій високого рівня, які можуть використовуватися в умовних операторах ("IF…THEN…ELSE") і в циклах (WHILE…DO)... Розглянемо основні конструкції мови ST.

Відеоінструкція по мові ST

1.1. Вирази

Вираз – це конструкція, яка повертає певне значення після його обчислення.

Вираз складається з операторів і операндів. Операндом може бути константа, змінна, функціональний блок або інший вираз. Кожний вираз обов'язково закінчується крапкою з комою «;». Стандартні оператори у виразах ST мають символьне подання, наприклад, математичні дії: +, -, *, /, операції порівняння тощо. Наприклад:

iVarl: = 1 + iVar2 / ABS(iVar2);

Обчислення виразів виконується відповідно до правил пріоритету. Оператор з найвищим пріоритетом виконується першим, оператор з більш низьким пріоритетом – другим і т. ін., поки не будуть виконані всі оператори. Оператори з однаковим пріоритетом виконуються зліва направо. У наступній таблиці наданий список ST операторів, розташованих у порядку пріоритету.

Крім операторів елементи виразів можна відокремлювати пробілами й табуляціями для кращого сприйняття. У текст можуть бути уведені коментарі, які записуються між символами (* *). Скрізь, де припустимі пасивні роздільники, можна вставляти й коментарі:

iVarl := 1 + (*одержати знак*) iVar2/ABS(iVar2); (*перевірка на 0 була вище*)

Кілька виразів можна записати підряд в один рядок. Довгі вирази можна перенести на наступний рядок. Перенесення рядка рівноцінне пасивному роздільнику.

Тип виразів визначається типом результату обчислень:

bAlarm := byInpl>byInp2 AND byInpl + byInp2 <> 0 OR bAlarm 2;

Вираз може включати інші вирази, які укладені в дужки. Вирази, які укладені в дужки, обчислюється в першу чергу.

При складанні виразів обов'язково необхідно враховувати можливий діапазон зміни значень і типи змінних. Помилки, пов'язані з переповненням, виникають у процесі виконання й не можуть бути виявлені транслятором.

В ST припустимо використати порожній вираз, що складається з крапки з комою «;». Для крапки з комою транслятор не генерує ніякого коду. Якщо випадково поставити зайву « ; », це не викликає помилки. Єдине осмислене застосування порожнього виразу – це забезпечення правильності конструкцій мови ST. Наприклад, може знадобитися відтранслювати проект, що містить ще 6 не реалізований POU. Для коректної трансляції досить написати в тілі POU один порожній оператор. Ще один приклад, де порожній оператор виявляється досить до речі, це умова IF, яка не підтримує розділ THEN.

1.2 Оператор присвоювання

Перед оператором присвоювання «:=» перебуває операнд (змінна або адреса), якому привласнюється значення виразу, який розташований після оператора присвоювання.

Приклад: Var1:= Var2 * 10;

Після виконання цієї операції Var1 набуває значення в десять разів більше, ніж Var2.

1.3 Виклик функціонального блока в ST

Функціональний блок викликається за допомогою імені екземпляра функціонального блока й списку вхідних параметрів з присвоюванням даних у круглих дужках. У наступному прикладі викликається таймер з параметрами IN й PT. Значення вихідної змінної Q привласнюється змінної А.

До вихідної змінної, як й в IL, можна звернутися за допомогою імені екземпляра функціонального блока, крапки та наступним за ними іменем вихідної змінної:

CMD_TMR (IN: = %IX5, PT: = 300);

A: = CMD_TMR.Q

1.4 Інструкція IF

Інструкція IF являє собою оператор вибору, що дозволяє виконати різні групи виразів залежно від умов, які виражені логічними виразами. Повний синтаксис оператора IF (якщо) виглядає так:

IF <логічний вираз IF>
THEN
<вираз IF>
[
ELSIF <логічний вираз ELSEIF1>
THEN
< вираз ELSEIF 1> ;
…
ELSIF <логічний вираз ELSEIF n>
THEN
< вираз ELSEIF n> ;
ELSE < вираз ELSE> ;
]
END_IF

Якщо <логічний вираз IF> TRUE (ІСТИНА), то виконуються вирази першої групи – <вирази IF>. Інші вирази пропускаються, альтернативні умови не перевіряються. Застосовувати оператор присвоювання «:=» в <логічному виразі IF> не можна.

Частина конструкції у квадратних дужках є необов'язковою й може бути відсутня.

Якщо <логічний вираз IF> FALSE (НЕПРАВДА), то одна за одною перевіряються умови ELSIF. Перша істинна умова приведе до виконання відповідної групи виразів. Інші умови ELSIF аналізуватися не будуть. Груп ELSIF може бути декілька або не бути зовсім.

Якщо всі логічні вирази дали помилковий результат, то виконуються вирази групи ELSE, якщо вона є. Якщо групи ELSE нема, то не виконується нічого.

У найпростішому випадку оператор IF містить тільки одну умову:

Приклад

IF temp < 17
THEN heating_on := TRUE;
ELSE heating_on: = FALSE;
END_IF

У цьому прикладі нагрівання (heating) вмикається, коли температура опуститься нижче 17º градусів, інакше воно залишиться виключеним.

1.5 Інструкція CASE

Інструкція CASE є оператор множинного вибору CASE, який дозволяє виконати різні групи виразів залежно від значення однієї цілочисельної змінної або виразу. Синтаксис:

CASE < цілочисельний вираз> OF
<значення 1>:
<вираз 1>;
<значення 2> , <значення 3> :
<вираз 3> ;
<значення 4>..<значення 5> :
<вираз 4> ;
…
[
ELSE
<вираз ELSE>
]
END CASE

Інструкція CASE виконується відповідно до наступних правил.

Якщо значення виразу збігається із заданою константою, то виконується відповідна група виразів. Інші умови не аналізуються (<значення 1>: <вирази 1> ;).

Якщо кілька значень констант повинні відповідати одній групі виразів, їх можна перелічити через кому (<значення 2> , <значення 3> : <вирази 3> ;).

Діапазон значень можна визначити через двокрапку (<значення 4>..<значення 5> : <вирази 4> ;).

Група виразів ELSE є необов'язковою. Вона виконується за незбігу жодної з умов (<вирази ELSE> ;).

Приклад:

CASE byLeft/2 OF
0,127:
bReset : = TRUE;
Varl := 0;
16..24:
Varl := 1;
ELSE
Varl := 2;
END_CASE

Значеннями вибору CASE можуть бути тільки цілі константи, змінні застосовувати не можна. Однакові значення в альтернативах вибору задавати не можна, навіть у діапазонах. Безумовно, оператор CASE «слабкіше» оператора IF, що не має подібних обмежень.

1.6 Цикл FOR

Цикл FOR забезпечує задану кількість повторень групи виразів. Синтаксис:

FOR <Цілий лічильник> := <Початкове значення>
ТО <Кінцеве значення>
[BY <Крок>] DO
<Вирази – тіло циклу>
END_FOR

Перед виконанням циклу лічильник одержує початкове значення. Далі тіло циклу повторюється, поки значення лічильника не перевищить кінцевого значення. Лічильник збільшується в кожному циклі. Початкове й кінцеве значення й крок можуть бути як константами, так і виразами.

Лічильник змінюється після виконання тіла циклу. Тому якщо задати кінцеве значення менше початкового, то за позитивного збільшення цикл не буде виконаний жодного разу. За однакових початкового й кінцевого значень тіло циклу буде виконано один раз.

Частина конструкції BY у дужках необов'язкова, вона визначає крок збільшення лічильника. За замовчуванням лічильник збільшується на одиницю в кожній ітерації. Як лічильник можна використати змінну будь-якого цілого типу. Приклад:

Var1 := 1
FOR Counter: =1 TO 5 BY 1 DO
Var1: = Var1*2;
END_FOR;
Erg: =Var1;

У цьому прикладі за початкового значення Var1, що дорівнює 1, після виконання циклу ця змінна буде дорівнювати 32.

Крок зміни лічильника ітерацій може бути й негативним. Початкова умова в цьому випадку повинна бути більше кінцевої. Цикл буде закінчений, коли значення лічильника стане менше кінцевого значення.

Наприклад:

Varl := 0;
FOR ci := 10 ТЕ 1 BY -1 DO
Varl := Varl + 1;
END_FOR

Цикл FOR винятково зручний для ітерацій із заздалегідь відомим числом повторів. Для побудови правильного циклу досить дотримуватися двох простих формальних вимог:

- не змінювати лічильник циклу й умови закінчення в тілі циклу. Лічильник і змінні, які утворюють кінцеву умову в циклі, можна використати тільки для читання;

- не задавати в якості кінцевої умови максимальне для визначеного типу змінної лічильника значення. Так, якщо для однобайтного цілого без знака задати константу 255, то умову закінчення не буде виконано ніколи. Цикл стане нескінченним.

1.7 Цикли WHILE й REPEAT

Цикли WHILE й REPEAT забезпечують повторення групи виразів, поки вірний умовний логічний вираз. Якщо умовний вираз завжди істина, то цикл стає нескінченним. Синтаксис WHILE:

WHILE <Умовний логічний вираз> DO
<Вирази — тіло циклу>
END_WHILE

Умова в циклі WHILE перевіряється до початку циклу. Якщо логічний вираз первісно має значення FALSE (НЕПРАВДА), тіло циклу не буде виконано жодного разу.

Синтаксис REPEAT:

REPEAT
<Вирази — тіло циклу >
UNTIL <Умовний логічний вираз>
END_REPEAT

Умова в циклі REPEAT перевіряється після виконання тіла циклу. Якщо логічний вираз первісно має значення FALSE (НЕПРАВДА), тіло циклу буде виконано один раз.

Приклад:

ci := 64;
WHILE ci > 1 DO
Varl := Varl + 1;
ci := ci/2;
END_WHILE

Правильно побудований цикл WHILE або REPEAT обов'язково повинен виконувати зміну змінних, які складають умову закінчення в тілі циклу, поступово наближаючись до умови завершення. Якщо цього не зробити, цикл не закінчиться ніколи.

Намагайтеся не використовувати точну рівність і нерівність для припинення циклу. Інакше існує ймовірність помилково проскочити граничні умови. Краще використовувати умови більше й менше.

Для реалізації мінімального часу виконання циклу необхідно уникати в тілі циклу й в умовному виразі обчислень, які можна було зробити заздалегідь. Такі обчислення повторюються в циклі, щоразу забираючи час.

WHILE ci < 5 + х DO
Var := Varl + 2*x*x + 1;
ci :- ci + 1;
END_WHILE

Цикл REPEAT відрізняється від циклу WHILE тим, що перша перевірка умови виходу із циклу здійснюється, коли цикл уже виконався 1 раз. Це означає, що незалежно від умови виходу цикл виконується хоча б один раз.

Зауваження. Програміст повинен бути впевнений, що цикл не стане нескінченним. Для цього в тілі циклу значення змінної, яка визначає вхідну умову, обов'язково повинне змінюватися. Наприклад, шляхом інкремента або декремента лічильника.

Приклад:

WHILE counter<>0 DO
Var1: = Var1*2;
counter: = сounter-1;
END_WHILE

1.8. Переривання ітерацій операторами EXIT й RETURN

Оператор EXIT, який розташований у тілі циклів WHILE, REPEAT й FOR, приводить до негайного закінчення циклу. Розглянемо, наприклад, пошук елемента масиву з певним значенням (х). Найпростіше виконати лінійний перебір за допомогою циклу FOR:

bObtained:= FALSE;
FOR c := 1 TO Maxlndex DO
IF x - a[c] THEN
Index := c;
bObtained := TRUE;
EXIT;
END_IF
END_FOR
IF bObtained THEN (*елемент знайдено, його індекс – Index*)

Оператор RETURN здійснює негайне повернення з POU. Це єдиний спосіб перервати вкладені ітерації без введення додаткових перевірок умов.

1.9 Оформлення тексту

Оформлення текстів ST-програм може бути зовсім довільним. Розташування операторів і виразів у рядку не впливає на правильність програм. Але дуже важливо виробити свій власний стиль і строго дотримуватися його. Найважливішу роль в оформленні відіграють відступи на початку рядків. Відступи зорово поєднують рядки, що містять вираз одного рівня вкладення. Текст, вирівняний у вигляді драбинки, кожна сходинка якої ставиться до одного циклу або умови, читати легко. Незважаючи на можливість горизонтального прокручування в редакторі, бажано, щоб по ширині текст містився на одній сторінці. Не варто розташовувати кілька виразів в один рядок. Нічого поганого 14 немає в тім, що текст виявиться розтягнутим по вертикалі: лаконічні вирази й навіть порожні рядки тільки допомагають зоровому аналізу.

Для оформлення ST текстів цілком застосовні рекомендації, які можна зустріти в літературі за програмування на Паскалі й С. Зверніть увагу, що в ST відсутні горезвісні програмні дужки (у Паскалі: begin, end; у С: {}). Замість них кожний вираз мови має власну кінцівку (WHILE .. END_WHILE, IF .. END_IF). Тобто закриваюча програмна дужка є інформативною. На вигляд такий текст сприймається явно краще. При створенні складних вкладень у мові С дужки, які є закриваючими, часто розташовані суцільною драбинкою. У таких випадках досвідчені програмісти застосовують короткі коментарі після кожної дужки, яка є закриваючою. Коментарі підказують, із чого початий даний рівень відступу. Наприклад: (*FOR x*). Це хороший прийом, але при грамотному застосуванні відступів у рядках ST така необхідність виникає значно рідше, ніж у С й Паскалі

2. Завдання на лабораторну роботу

Запустити середовище розробки CoDeSys. Якщо в організаторі об’єктів автоматично відкривається проект, потрібно закрити його за допомогою меню Файл → Закрити (File → Close).
Відкрити новий проект за допомогою кнопки New (Створити) на панелі інструментів або меню Файл → Відкрити (File → Open). У вікні, що відкрилося, Настроювання цільової платформи (Target Setting) виберіть None. У новому вікні, що відкрилося, Новий програмний компонент (New РОU) виберіть тип POU «Програма» і мову програмування ST. Натисніть кнопку ОК.
В робочій області, що з'явилася, за допомогою клавіатури ввести програму, яка виконує алгоритм логічного керування ділянки технологічного процесу згідно із прикладом

4. Необхідно реалізувати алгоритм терморегулятора, що працює в 5 режимах:

тип логіки 0. регулятор вимкнено;
тип логіки 1 (прямий гістерезис) застосовується в тому випадку, коли використовується для управління роботою нагрівача (наприклад, ТЕНа) або сигналізації про те, що значення поточного виміру Т_пот менше уставки Т. (Т - Δ), виключає при Т_пот> (Т + Δ) і заново включається при Т_пот <(Т - Δ), здійснюючи те саме двопозиційне регулювання за станом Т з гістерезисом ± Δ;
тип логіки 2 (зворотній гістерезис) застосовується в разі використання прибору для сигналізації про перевищення верхньої межі температури. При цьому вихідний пристрій первинно включається при значенні Т_пот> (T + Δ), виключає при Т_пот <(Т - Δ);
тип логіки 3 застосовується при використанні приладів для сигналізації про входе контрольованих величин в заданих межах. При цьому вихідний пристрій включається при (Т - Δ) <Т_пот <(T + Δ);
тип логіки 4 (U-образна) застосовується при використанні приладів для сигналізації про виходи контрольованих величин для заданих меж. При цьому вихідний пристрій включає при Т_пот <(Т - Δ) і Т_пот> (T + Δ).

Завдання уставки (Т) і гістерезиса (Δ) проводиться при програмуванні параметрів регулювання прибору, або технологом з ПК без доступу до програмування ПЛК (тобто внесення мають діяти впродовж зміни).

Наглядна робота може бути пояснена за допомогою діаграм на рис.1.

Рис. 1 Діаграма роботи логічного пристрою в різних режимах

(або додаткові варіанти завдань або запропоновати власний проект). Додати коментарі для окремих частин програми. При написанні програми слід визначати змінні, які характеризують змістове значення параметра і правильно вибрати та тип змінних. Зберегти проект під унікальним ім'ям. Занести до протоколу перелік програм (PRG), які входять у даний проект. Цей перелік відображається в організаторі об'єктів. Відео-інструкція щодо вибору аналового сенсору
Ввімкнути режим симуляції за допомогою меню Онлайн → Режим сімуляції (Online → Simulation Mode).
Під’єднати середовище до симуляції ПЛК за допомогою меню Онлайн → Підключення (Online → Login). Зверніть увагу на те, що під час під’єднання виконується компіляція проекту.
Запустити проект на виконання за допомогою меню Онлайн → Старт (Online → Run) та виконати його тестування на правильність виконання.
Після тестування записати проект у вигляді окремого файлу на надіслати на оцінювання.

3. Приклад виконання

4. Зміст протоколу

Протокол лабораторної роботи “Вивчення мови структурований текст (ST)” оформлюється в окремому файлі. Протокол має містити назву лабораторної роботи та її мету, хід виконання домашнього та лабораторного завдання, коментарі до програм розроблених та налагоджених під час виконання лабораторної роботи (оформлується у вигляді пояснень до програмного коду. Додатковий файл перевірки працездатності програми

5. Критерії оцінювання

Accessibility

Скинути все

Шрифти

Розмір шрифта

Колір тексту

Колір тла

Правила користування порталом Політика конфіденційності