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编程中变量太多怎么办？使用结构体变量，瞬间建立上万个变量

前文 三菱FX2n系列PLC结构化编程实例，电机综合控制功能块 向大家介绍了不一样的三菱FX系列PLC的编程，相信大家对下图并不陌生吧。

图一

如图一所示，这就是最后向大家介绍的结构化编程的最终例子，也就是三个电机的控制。大家看，我并没有把功能块的输入输出全部填满，为什么呢？太多了，太麻烦了。这还是三个电机，要是十个，一百个电机呢？那就要几百个变量了（注：在三菱PLC中，称之为标签，其实就是变量的意思），即使你不使用变量，直接使用物理地址，那也是很麻烦的。其实，大家肯定会碰到这种情况，比如几百个阀门的控制，几十个风机的控制，上百个气缸，电磁阀的控制，比如通讯读取写入几十个变频器或是伺服的参数等等。他们有个共同点，就是单个被控对象的变量很多，但又相似，被控对象总量又多。这时候，如果按传统方法那是很累的，因此，PLC就引入了高级功能，结构体变量。

结构体变量，是从计算机高级语言引入到PLC中的概念，它和布尔型，整型，浮点型等一样，在PLC中也是一种变量类型。在计算机高级语言中，结构体(struct)是由一系列具有相同类型或不同类型的数据构成的数据集合。在PLC中，它是一系列不同数据类型的集合。

举个例子，比如我们要描述一个人，那么他就具有姓名，年龄，籍贯，履历等等要素构成。同样，对于一个电机也有正转，反转，停止，电流，转速等要素。如果定义一个电机为结构体变量，那么，正转，反转，停止，电流，转速等要素就构成了电机这个结构体变量。通俗的讲，结构体变量就是一系列变量的集合，用来表述一个更高级的变量。

下面小编我就举例来说明

1 新建结构体变量

图二

如 图二所示，找到结构体，然后右击，选择新建数据

图三

如 图三所示，我们选择结构体，数据名就是我们要定义的结构体变量的名字，我们就叫它MOTOR。至此，我们就建立好了一个结构体变量，但它还是空的，还没有描述它的元素。

2 为结构体变量添加元素

组成结构体的变量可以是PLC所支持的所有变量类型。

图四

如 图四所示，我们给结构体变量MOTOT添加元素，包括正转，反转，复位，速度，电流等等。注意看数据类型，包括了布尔型和浮点型，这个可以根据需求和被控对象以及工艺要求，自己添加。

至此，我们就完全建立好了结构体变量，接下来，就是在程序用调用了。

3 调用结构体变量

调用结构体变量，首先要定义结构体变量，和我们定义普通的布尔型，整型等等变量是一样的。不过结构体变量的变量类型就是我们定义的结构体变量的名字。

图五

如图五所示，这就是定义好的结构体变量，一共定义了三个变量，注意看它的数据类型，是MOTOR型，就是我们定义的结构体变量。这个怎么选呢，我们点击红色圆圈部分

图六

如图六所示，看黄色荧光笔部分，就是选择变量类型的。基本数据类型就是常规的布尔型，浮点型，而选结构体，就是定义为结构体型变量。

在程序中使用，直接用点来引用就可以了，也就是结构体变量名.结构体元素， 比如我们要引用其中的正转 Belt_Left.Frd， Belt_Righe.Frd， Fan_Heat.Frd ，需要注意的是，要使用英文输入法。

图七

如图七所示，就是我们在程序中的使用了，我们可以看到 三菱的结构化编程中，各功能块可以自由移动 ，类似CFC，这点做的不错，得表扬一下小日本。要知道，西门子博途中即使1500也不支持这种自由移动的CFC。而这种CFC指令在处理过程控制和运动控制中使用是非常方便的，比呆板的FBD好用多了。

总结：结构体变量是PLC的高级应用技术，掌握起来可能比较难，不要说初学者，就是一些老司机理解起来也比较费劲，没关系，实践是最好的老师，大家在平常的工程项目中要用于实践，多摸索，不要故步自封，多学多练，自然就会掌握。结构化变量是实现结构化编程的利器，特别是石化，钢铁，暖通等过程控制行业，控制对象往往非常多，而控制要素又差不多，使用结构体变量是非常方便的。

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