PLC的各种变量怎样使用？

我最早接触“静态变量”的概念是在计算机C语言的编程中，清楚的记得它需要用"static"关键字来声明。静态变量（Static Variable）其实也是一种变量（Variable），因此在介绍静态变量（Static Variable）之前，我们先来介绍下在计算机和PLC的编程中“变量（Variable） ”的概念。

1 什么是变量

所谓“变量 ”，是在程序的运行过程中，其值可以根据某些条件而发生变化的量。与“变量”相对的是“常量（Constant） ”，顾名思义，常量的值在整个程序的运行中保持不变。

变量的名字称为“变量名”，变量名通常是一个助记符，用来表示一个物理地址。在这个地址上存放着变量的值。

变量有两个特性：作用域和生命周期。

2 全局变量与局部变量

变量的作用域是指变量的作用范围，也就是在哪些范围内该变量是有效的。根据作用域的不同，变量可以分为全局变量（Global Variable）和局部变量（Local Variable）。

全局变量在整个程序范围内都有效。

在C语言中，全局变量是在函数外部声明的变量。比如下面C语言代码中的“a”和“x”都是全局变量：

注：由于C语言从上而下执行，全局变量x并不能在函数func1中访问。

在西门子S7系列PLC的编程中，那些存放在公共存储区的变量都属于全局变量。公共存储区包括输入缓存区（I）、输出缓存区（Q）、位存储区（M）、全局数据块（Global DB）、定时器（T）、计数器（C）等等。比如，位存储区的M0.0，你可以在主程序（OB）或子程序（FB、FC）中访问它，它是全局的。

局部变量（Local Variable）是只能在某个子程序（FB或FC）中访问的变量。

也就是说，局部变量是私有的，子程序（FB或FC）只能访问其自身内部定义的变量，而不能访问其它子程序内部定义的变量。

从生命周期来看，全局变量的生命周期是整个程序的运行周期。也就是说，只要PLC还运行用户程序，全局变量就一直有效。

而局部变量的生命周期则取决于其存放的位置。

2 临时变量与静态变量

对于S7系列PLC而言，局部变量有两个存放的位置：临时变量存储区 （堆栈）和背景数据块 （Instance DB）。

临时变量存储区（堆栈），也称为局部变量存储区（Local Memory），用来存放FB或FC在运行过程中的临时变量 。

在S7系列PLC中，FB、FC或者OB都被称为“程序组织单元（POU，program organizational unit）”。PLC为每个POU分配一定数量的临时变量存储区，在S7-300/400 PLC中，这个区域的大小为256字节；在S7-200 Smart PLC中，这个区域的大小为64字节。

临时变量存储区中的变量称为“临时变量 ”，它们只在当前POU运行时有效。当POU运行结束后，该变量将被释放（无法保存）。

注：当POU由于中断而被挂起时，其临时变量会被保存，以便下次中断现场恢复后继续执行。

如果想保存程序运行的中间值怎么办呢？答案是使用静态变量（Static Variable）。

在博途（TIA Portal）环境或Step7开发环境中，功能块（FB）接口有“Static(STAT)”一项。所有在“STAT”栏内定义的变量都将会被存放到背景数据块中。在FB运行结束后，“STAT”中定义的变量不会被释放。这种变量称为“静态变量 ”。如下图中的变量“STAT_test1”和“STAT_test2”：

注：FB中的IN、OUT参数也会保存到背景数据块中。背景数据块中的数据只能被拥有它的功能块（FB）访问。

说到这里，你应该明白了吧？静态变量从作用域上分属于局部变量；从生命周期上来看，它与用户程序的生命周期相同。临时变量也属于局部变量，不过其生命周期短，仅在POU运行的过程中有效。

PLC的3大重点编程算法，电气人都该掌握

PLC编程算法(一)

1、开关量也称逻辑量，指仅有两个取值，0或1、ON或OFF。它是最常用的控制，对它进行控制是PLC的优势，也是PLC最基本的应用。

开关量控制的目的是，根据开关量的当前输入组合与历史的输入顺序，使PLC产生相应的开关量输出，以使系统能按一定的顺序工作。所以，有时也称其为顺序控制。

而顺序控制又分为手动、半自动或自动。而采用的控制原则有分散、集中与混合控制三种。

2、模拟量是指一些连续变化的物理量，如电压、电流、压力、速度、流量等。

PLC是由继电控制引入微处理技术后发展而来的，可方便及可靠地用于开关量控制。由于模拟量可转换成数字量，数字量只是多位的开关量，故经转换后的模拟量，PLC也完全可以可靠的进行处理控制。

由于连续的生产过程常有模拟量，所以模拟量控制有时也称过程控制。

模拟量多是非电量，而PLC只能处理数字量、电量。所有要实现它们之间的转换要有传感器，把模拟量转换成数电量。如果这一电量不是标准的，还要经过变送器，把非标准的电量变成标准的电信号，如4—20mA、1—5V、0—10V等等。

同时还要有模拟量输入单元(A/D)，把这些标准的电信号变换成数字信号;模拟量输出单元(D/A)，以把PLC处理后的数字量变换成模拟量——标准的电信号。

所以标准电信号、数字量之间的转换就要用到各种运算。这就需要搞清楚模拟量单元的分辨率以及标准的电信号。例如：

PLC模拟单元的分辨率是1/32767，对应的标准电量是0—10V，所要检测的是温度值0—100℃。那么0—32767对应0—100℃的温度值。然后计算出1℃所对应的数字量是327.67。如果想把温度值精确到0.1℃，把327.67/10即可。

模拟量控制包括：反馈控制、前馈控制、比例控制、模糊控制等。这些都是PLC内部数字量的计算过程。

3、脉冲量是其取值总是不断的在0(低电平)和1(高电平)之间交替变化的数字量。每秒钟脉冲交替变化的次数称为频率。

PLC脉冲量的控制目的主要是位置控制、运动控制、轨迹控制等。例如：脉冲数在角度控制中的应用。步进电机驱动器的细分是每圈10000，要求步进电机旋转90度。那么所要动作的脉冲数值=10000/(360/90)=2500。

PLC编程算法(二)——模拟量的计算

1、 -10—10V。-10V—10V的电压时，在6000分辨率时被转换为F448—0BB8Hex(-3000—3000);12000分辨率时被转换为E890—1770Hex(-6000—6000)。

2、 0—10V。0—10V的电压时，在12000分辨率时被转换为0—1770Hex(0—6000);12000分辨率时被转换为0—2EE0Hex(0—12000)。

3、 0—20mA。0—20mA的电流时，在6000分辨率时被转换为0—1770Hex(0—6000);12000分辨率时被转换为0—2EE0Hex(0—12000)。

4、 4—20mA。4—20mA的电流时，在6000分辨率时被转换为0—1770Hex(0—6000);12000分辨率时被转换为0—2EE0Hex(0—12000)。

以上仅做简单的介绍，不同的PLC有不同的分辨率，并且您所测量物理量实现的量程不一样。计算结果可能有一定的差异。

注：模拟输入的配线的要求

1、使用屏蔽双绞线，但不连接屏蔽层。

2、当一个输入不使用的时候，将V IN 和COM端子短接。

3、模拟信号线与电源线隔离 (AC 电源线，高压线等)。

4、当电源线上有干扰时，在输入部分和电源单元之间安装一个虑波器。

5、确认正确的接线后，首先给CPU单元上电，然后再给负载上电。

6、断电时先切断负载的电源，然后再切断CPU的电源。

PLC编程算法(三)——脉冲量的计算

脉冲量的控制多用于步进电机、伺服电机的角度控制、距离控制、位置控制等。以下是以步进电机为例来说明各控制方式。

1、步进电机的角度控制。首先要明确步进电机的细分数，然后确定步进电机转一圈所需要的总脉冲数。计算“角度百分比=设定角度/360°(即一圈)”“角度动作脉冲数=一圈总脉冲数*角度百分比。”

公式为：角度动作脉冲数=一圈总脉冲数*(设定角度/360°)。

2、步进电机的距离控制。首先明确步进电机转一圈所需要的总脉冲数。然后确定步进电机滚轮直径，计算滚轮周长。计算每一脉冲运行距离。最后计算设定距离所要运行的脉冲数。

公式为：设定距离脉冲数=设定距离/[(滚轮直径*3.14)/一圈总脉冲数]

3、步进电机的位置控制就是角度控制与距离控制的综合。

以上只是简单的分析步进电机的控制方式，可能与实际有出入，仅供各位同仁参考。

伺服电机的动作与步进电机的一样，但要考虑伺服电机的内部电子齿轮比与伺服电机的减速比。

PLC中重要的三个点：开关量、模拟量、脉冲量。只在搞清楚三者之间的关系，对于掌握PLC就不会有太大的问题。

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