ABB的PLC的编程资料
第5章CoDeSys程序平台
完成PLC的硬件及网络配置即可进入CoDeSys编程平台，进行变量声明、程序编写、下载及调试等工作。
本章将对CoDeSys的编程环境进行概述，并主要介绍程序组织单元（POU）。程序组织单元是一个非常重要的概念，是组成工程的基本结构。任何复杂的工程都是由若干POU组成的。POU包括程序、功能块和功能。
5.1CoDeSys简介
CoDeSys是AC500 PLC基于Windows平台的编程工具，具有以下主要功能及特点：
●符合IEC61131-3标准，采用积木式结构单元POU进行编程；
●支持LD、IL、ST、FBD、SFC、CFC等六种编程语言；
●指令丰富，支持多种数据类型；
●支持用户自定义库；
●具有软件仿真、断点调试及程序检查等功能；
●具有可视化界面、变量跟踪功能，从而可以实现控制过程的可视化；
5.1.1编程界面
激活CoDeSys后，进入以下编程主界面。编程界面由如下部分组成：
工具栏变量区
程序区
消息区
对象组织器
状态栏
●菜单栏：包括文件、编辑、工程、附加、高级、联机、窗口、帮助等菜单。
●工具栏：提供快捷图标(或快捷按钮)。
●状态栏：用于显示工程目前的状态及诊断信息。
●变量区：声明及显示程序中声明的变量。
●程序区：程序编辑和修改区域。
●对象组织器：包含“POUs”、“数据类型”、“可视化界面”和“资源”四部分。
●消息区：显示工程和当前命令的相关信息。
5.1.2对象组织器
主界面左侧的竖条窗口称为对象组织器，由“POUs”、“数据类型”、“可视化界面”和“资源”四部分组成，包含了一个工程所必需的基本对象。
1.POUs
“POUs”部分采用树状结构方式显示文件夹和POU。
2.数据类型
在对象组织器中，选中“数据类型”，弹出“数据类型”定义界面。在此用户可自定义数据类型，如结构体(STRUCT)等，详见6.5章节。
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3.可视化界面
在对象组织器中，选中“可视化界面”，弹出“可视化界面”组态画面。界面左侧为可视化界面列表，右侧为可视化编辑区。详细内容见本手册第9章。
4.资源
在对象组织器中，选中“资源”，弹出“资源”管理器。
“资源”部分的主要组成部分如下：
●库：显示当前工程所调用的库，详见5.10.2章节。
●全局变量：声明、显示整个工程中都能使用的全局变量，详见6.3.2章节。
●PLC浏览器：通过输入命令获得诊断结果，详见8.8.4章节。
●采样跟踪：跟踪变量值的变化，详见8.7章节。
●监视和配方管理器：用于“联机模式”下，集中监控同一工程不同程序的变量值，详见8.5章节。
●库文件管理器：为当前工程添加或删除所需的库，显示当前工程所调用的库，详见，详见5.10.3章节。
其功能与“窗口(W)”菜单下“库管理器(L)”的内容一致。
●目标系统设置：进行CPU设置，设定目标平台、存储配置、一般配置、网络功能和可视化。
●任务配置：用于创建任务调用程序，详见5.9章节。
5.1.3界面语言
CoDeSys的界面语言通过执行“工程（Project）/选项(Options)/桌面(Desktop)/语言(Language)”完成设置，其中“Chinese”为中文。如下图所示。（界面语言和联机帮助显示语言统一设置）
5.2程序组织单元(POU)
POU是程序组织单元（Program Organization Unit）的简称，是CoDeSys平台的基本构成元素。POU彼此间能够带有或不带有参数地相互调用。
POU按其功能性的递增顺序，可分为功能（Function），功能块（Function Block）和程序（Program）三种类型。它们在某些特性方面有所不同。
●功能（Function）
可以赋予参数但没有记忆的POU。功能本身不能单独执行，只能由程序或功能块调用执行。当以相同的输入参数调用时，它只是生产相同的结果作为输出且只有一个输出。功能的编程语言是LD、FBD、IL、ST 及CFC，不能选用SFC语言。
●功能块（Function Block）
可以赋予参数并具有记忆的POU。当以相同的输入参数调用时，功能块（例如定时器或计数器）的输出取决于其内部变量（V AR）和外部接口变量的状态，这些状态存储在功能块的实例中。功能块的输入量可以是一个或多个，输出量也可以是一个或多个。功能块的编程语言是LD、FBD、IL、ST、SFC及CFC。
●程序（Program）
程序是唯一可执行的用户程序的主体，程序可以调用功能块、功能和其他程序。“主程序”是该类型POU 的代表。程序是最高层的POU，能存取赋予PLC直接地址的变量，并使它们能为其它POU所存取。程序可以通过任务组态来激活，也可以通过其他程序来调用。程序的编程语言是LD、FBD、IL、ST、SFC及CFC。
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一个POU包含类型及名称部分、变量声明部分和代码部分，如下图。用户创建POU时，必须编辑这三部分。
以下为一功能块的实例：
●类型及名称部分：变量区的首行。创建POU时系统自动完成生成。
●声明部分：在变量区创建、显示POU变量。用户可在引用变量之前进行声明，也可以在引用时利用
变量声明对话框随时声明。具体的说明请参见第6章。
●代码部分：在程序区创建，是POU的主体，用户可以选用LD、FBD、IL、ST、SFC及CFC编程语言
进行编写。具体的编程方法请参见第7章。
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变量用于初始化、处理和存储用户数据。在每个POU 的声明部分声明变量。对于变量的特性，请参见第6章的详细介绍。
5.4.1 POU 变量的类别
从表中可以看出，程序可以使用所有的变量类别，功能块不能提供全局变量给其他POU ，而功能只允许使用局部和输入变量，它使用功能返回值返回其计算结果。
5.4.2 POU 接口变量的特性
POU 的变量中，除局部变量外，其它类别变量都可用于将数据输入到一个POU 或从一个POU 输出数据，这使得POU 之间可进行数据交换，即POU 接口。
POU 接口可分为以下三部分： ● 调用接口：形式参数（输入和输入/输出变量）。 ● 输出接口：输出变量或功能返回值。 ● 全局接口：全局变量。
5.5 POU 的调用
POU 的调用有以下两种方法： ● 被其他已经调用的POU 来调用。 ● 通过任务配置来调用，这种方法仅限于程序调用。当程序中没有进行任务配置时，系统会自动调用
主程序“PLC_PRG ”。此时，程序中必须有PLC_PRG ，且其不能改名。 POU 的调用遵循以下原则，如下图所示。 ● ● ● 功能可以调用功能。
5.6功能
功能通过代码部分作用于输入变量产生唯一的功能值。功能通常可用作PLC运算指令的扩展。
5.6.1功能的返回值
功能具有一个或任意数量的输入参数，但没有输出参数，只是返回一个功能返回值，即“功能名”。功能返回值可以为任意的数据类型，包括用户自定义的数据类型。
相同的输入只是产生相同的功能返回值。这与调用的频繁程度及何时调用无关。这是因为功能不存储状态信息或内部数据，也就是说它们进行“无记忆”的操作。
5.6.2创建功能
创建功能可选择LD、FBD、IL、ST或CFC编程语言，创建步骤如下：
1.在对象组织器中选中“POUs”，在程序列表中点击鼠标右键，弹出POU管理菜单，选择“添加对象(A)”，
弹出“新建POU”对话框，如下图所示。
2.在弹出的“新建POU”对话框中，“POU类型(Y)”选择“功能(U)”并定义返回类型，“POU语言(G)”可
以选择IL、LD、FBD、ST和CFC之一，“新POU的名称(N)”为功能名，名字尽量采用能反映其实际功能的字符，便于识别。点击“确认”，完成定义关闭“新建POU”对话框。
3.编写功能的具体算法。
本例中创建功能“FUN_TEMP_LD”，返回类型为“REAL”类型，语言选择“LD”。其功能主要是完成比例系数的计算。
●变量区的首行“FUNCTION FUN_TEMP_LD : REAL”是系统自动生成的，其中关键字FUNCTION
为功能标识，FUN_TEMP_LD为功能名称，REAL为返回值类型；
●在“V AR_INPUT”和“END_V AR”之间定义输入变量及其类型；
●在“V AR”和“END_V AR”之间定义局部变量及其类型
编写完毕保存。编译通过后，可以在其它POU中直接调用。调用方法在不同的编程语言中有所不同，请参见第7章的详细介绍。
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5.7功能块
功能块是构成PLC用户程序的主要积木式部件。功能块可被程序和功能块调用，自身也可调用功能和其它功能块。
5.7.1创建功能块
功能块本身没有返回值，必须具有输入变量和输出变量。
功能块的编程语言LD、FBD、IL、ST、SFC及CFC可选，功能块的创建和功能类似。
1.在对象组织器中选中“POUs”，在程序列表中点击右键，弹出POU管理菜单，选择“添加对象(A)”，
弹出“新建POU”对话框，如下图所示。
2.在弹出的“新建POU”对话框中，“POU类型(Y)”选择“功能块(B)”,然后进行编程语言的选择和命名。
点击“确认”，完成定义关闭“新建POU”对话框。
3.编写功能块的具体算法。
本例中创建功能块“FBD_TEMP_LD”，其功能主要是产生OFF/ON脉冲，OFF时间由输入变量T1_OFF 设置，ON时间由输入变量T2_ON设置。
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●
变量区的首行“FUNCTION_BLOCK FBD_TEMP_LD ”是系统自动生成的，其中关键字FUNCTION_BLOCK 是功能块标识。
● 在“V AR_INPUT ”和“END_V AR ”之间定义输入类别变量及其类型 ● 在“V AR_OUTPUT ”和“END_V AR ”之间定义输出类别变量及其类型 ●
在“V AR ”和“END_V AR ”之间定义局部类别变量及其类型
5.7.2 功能块的实例
调用功能块，必须对功能块进行实例声明，称为实例化。功能块的实例化与变量的声明是相同的。例如下图显示在POU 的说明部分，FB 实例“LED1”被声明为用户定义的功能块（FB 类型）“FBD_TEMP_LD ”的一个实例。进行实例化后，在声明该实例的POU 中，便可以使用和调用该FB （作为一个实例）。
功能块的调用，只改变功能块实例中的值。并且可通过输入“实例名.变量名”，来调用功能块中的变量。调用方法在不同的编程语言中有所不同，请参见第7章的详细介绍。
5.7.3 功能块实例的作用
我们可以为某功能块声明多个实例，这些实例是独立的。这是因为，在PLC 存储器内部，为每一个实例建立一个存储器。这些存储器包含局部变量值（V AR ）和输入或输出变量值（V AR_INPUT ，V AR_OUTPUT ），但不包括输入输出变量值（V AR_IN_OUT ）（这些只是指向变量的指针，不是变量值自身）。
对于功能块来说，存储器很主要，因为对于功能块诸如定时器或计数器而言，它们的的特性取决于其内部变量和外部接口变量的状态，而且它们可能会被频繁调用。
例如为上节范例“FBD_TEMP_LD
”声明两个实例，并同时调用，其结果是独立的。见下图，程序中对
功能块输出的上升沿进行加一计数。
此外，大量的输入和输出参数会导致功能块实例过多的存储器开销，使用V AR_IN_OUT代替V AR_INPUT 和V AR_OUTPUT有助于减少对存储器的需要。
5.8程序
功能和功能块构成“子程序”，“子程序”组成PLC的“主程序”。与功能块相比程序具有如下特点。
●程序中允许说明存取与PLC直接地址相关的变量（%I/%Q/%M/%R）
●可以使用全局变量（VAR_GLOBAL）
●程序可以通过其他程序来调用，也可以通过任务组态来激活。
5.8.1创建程序
程序的声明开始于关键字PROGRAM，结束于END_PROGRAM。
程序的编程语言是LD、FBD、IL、ST、SFC及CFC，创建、编写和调试程序的步骤如下：
1.在对象组织器中选中“POUs”，在程序列表中点击鼠标右键，弹出POU管理菜单，选择“添加对象(A)”，
弹出“新建POU”对话框，如下图所示。
2.在弹出的“新建POU”对话框中，“POU类型(Y)”选择“程序(P)”，然后进行编程语言的选择和命名。
点击“确认”，完成定义关闭“新建POU”对话框。
3.编写程序的具体算法。
本例中创建程序“PRG_TEMP1_LD”，其功能主要是产生OFF/ON脉冲，OFF时间由输入变量T1_OFF 设置，ON时间由输入变量T2_ON设置，与5.7.1章节创建的功能块相同，见下图。
●变量区的首行“PROGRAM PRG_TEMP1_LD”是系统自动生成的，其中关键字PROGRAM是
程序标识，PRG_TEMP1_LD是程序名。
●在“V AR_INPUT”和“END_V AR”之间定义输入类别变量及其类型
●在“V AR_OUTPUT”和“END_V AR”之间定义输出变类别量及其类型
●在“V AR”和“END_V AR”之间定义局部类别变量及其类型
编写完毕保存。编译通过后，可以在其它程序中直接调用。调用方法在不同的编程语言中有所不同，请参见第7章的详细介绍。
5.8.2调用程序
程序是唯一可执行的POU。程序可以被其它程序调用，但不允许在功能中调用程序。
程序在工程文件中是全局的，因此它只需使用一次。需要多次同时调用的POU不应声明为程序。例如程序中多次调用上例程序“PRG_TEMP1_LD”，其结果不是独立的，见下图。
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结果之间的干扰是由于程序“PRG_TEMP1_LD”含有局部变量，而且系统不会为程序的每次调用创建独立的存储区。
5.8.3主程序PLC_PRG
新建工程时系统默认建立程序“PLC_PRG”，该程序是一个特殊的POU。当用户不进行任务配置时，系统默认该程序为主程序，以10ms为周期调用该POU（优先级为10）。此时，工程必须以PLC_PRG为主程序，不能删除和更改其名称，通过它来实现对其他程序的调用，如下图所示。
调用其它程序
5.9任务配置
通过任务配置，实现对工程中任意程序的调用，是CoDeSys编程平台软件程序调用的另一种方式。
系统在任务调度时，工程既可调用单一的任务并由该任务调用任意程序，再由该程序调用其他程序；也可以调用多个任务，每个任务调用不同的程序。
对于AC500-eCo CPU，除了中断任务只支持1个任务调用，因此一般采用系统默认的调用方式，即以10ms 为周期调用主程序PLC_PRG，由该程序调用其他POU。当用户程序较大，CPU的负荷超过70%时，应该在任务配置中延长任务周期时间。
5.9.1配置任务
在“资源”选项卡中双击“任务配置”，右侧弹出任务配置窗口。将鼠标移到右侧窗口中的“任务配置”项上，点击鼠标右键，弹出菜单，如下图所示。
点击“添加任务”，弹出任务属性窗口，如下图所示。在该窗口中，分别填入“名称”、“优先权”、“类型”、“属性”等信息。
1.名称
任务的名字，以字母加数字的方式填写，如所示的任务名称Task。
2.优先权
●任务的优先级通过1-31的数字体现，1为最高优先级，31为最低优先级。
● 1 – 9: 用于高优先级任务，这些任务一般由外部事件触发，且要求其执行时间较短。
●10 – 31: 常规任务。
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3.类型（触发条件）
●周期（）：周期地处理任务，运行周期通过“属性”中的“间隔”定义，如上图。
●自由循环（）：只要启动，就处理任务，运行一次后自动重新启动。
●事件触发（）：某个全局变量出现上升沿（0 / 1）称为一个事件，此事件发生后立即启动配置的
对应任务。事件通过“属性”中的“事件”定义，如下图。点击提示按钮“”，打开“输入助手”对话框，选择所需的全局变量，点击“确认”按钮返回，配置完成。
●外部事件触发：某个中断通道出现上升沿（0 / 1）称为一个外部事件。此外部事件发生后立即启动
配置的对应任务。外部事件用于触发具有较高优先级的任务，且要求任务的服务程序短小简单。外部事件通过“属性”中的“事件”定义，如下图。可用的外部事件的种类和多少取决于AC500 PLC CPU的型号。
4.属性
●间隔：当“类型”中选择“周期”时，用于填入运行周期。任务包含的程序运行的周期根据控制速
度的需要填写，填写时注意在前面加“t#”（时间变量的固定格式）此处不区分大小写，单位可选ms(毫秒)、s(秒)、m(分钟)、h(小时)、d(天)等。
●事件：当“类型”中选择“事件触发”或“外部事件触发”时，用于选择事件的优先级属性。
5.任务监视
可为每个任务配置一个时间监视器。
●激活看门狗: 一旦任务处理时间长于设定时间（看门狗时间设定）,任务终止并产生错误状态。
●看门狗时间设定(例如: t#200ms):在此输入任务的最大运行时间,当超过该值时,根据当前设定的敏感
性激活看门狗事件。看门狗事件属于系统事件，系统事件的配置请参见下节。
●敏感性: 看门狗事件触发前连续超过最大运行时间的次数(敏感性为0表示取消看门狗)。
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5.9.2 配置程序
任务配置完成后，即可为任务配置所需调用的程序，步骤如下： 1. 选中任务（任务名出现方框），通过“插入/添加程序调用”菜单弹出“程序调用”窗口。如下图所示。
2. 在“程序调用”窗口中点击程序名栏右侧的按钮“ ”，得到所有程序列表，从中选择所需的调用
程序，如下图所示。点击“确认”按钮返回，程序即被任务调用。
下例图表明，程序“PLC_PRG ”被任务“T ask”调用，“T ask”的优先级为“10”，时间周期为“30ms”
5.9.3 系统事件
用系统事件而不是任务也可以调用程序。可用的系统事件的种类和多少取决于AC500 PLC CPU 的型号。当相应事件触发时，调用相应的事件。
配置系统事件的步骤如下：
1. 点击窗口中“任务配置”下的“系统事件”，右边窗口显示所有可用的系统事件，如下图所示。
2. 在右边窗口中选择需要使用的系统事件，即在系统事件的前面方框里打勾，然后在其后面的“调用的
POU”处，填入当事件触发时需要调用的程序。为此，使用功能键
5.9.4多任务处理
配置两个以上的任务称为多任务处理。AC500 系列PLC支持多任务处理，但是可处理任务的数量取决于AC500 PLC CPU的型号。
任务运行遵守以下规定
●只要条件满足,则相应的任务将被执行；
●假如多个任务具有有效的要求，那么高优先权的任务可中断那些较低优先级的任务；
●假如多个任务同时具有有效条件并且优先权相等，那么已经等待最长时间的任务被最先执行；
●程序调用的过程将根据它们在任务配置中的顺序从上到下执行。
例如，在同一时间t1，存在3个任务同时有效，执行顺序如下图。
5.9.5联机显示任务执行状态
如果PC机与PLC成功建立通讯即进入联机模式，任务配置窗口可实时显示各任务的运行状态，如下图所示。
如果某任务的扫描周期过长应及时调整任务配置，避免CPU负荷过大或引发看门狗超时。
5.9.6CoDeSys指令系统概述
可编程控制系统中，使CPU完成某种操作或实现某种功能的命令及多个命令的组合称为指令，指令的集合称为指令系统。AC500系列PLC为用户提供了丰富的指令。
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5.9.7指令分类
AC500指令按照实现方式的不同分为功能和功能块两类。以功能方式实现的指令（以FUN标注），在使用的时候无需声明。以功能块方式实现的指令（以FB标注），在使用的时候需声明实例名。常用基本指令的实现方式可参考下表。
5.9.8指令库
库是指令的集合，所有的库文件均以“库名.lib”的方式命名。例如标准库(Standard.lib)、应用库(Util.lib)等。建立工程时有些库文件会自动加载到工程当中（如标准库(Standard.lib)及与硬件配置对应的应用库），可直接调用。而附加库文件则需要用户手动添加后才可调用。
5.9.9库文件管理器
CoDeSys中通过库文件管理器来管理库文件，库文件管理器窗口如下图所示。
库文件管理器窗口分为“库列表”、“指令”、“变量声明”和“指令图形”这四部分。
●库列表列出当前工程中已添加的所有库文件。
●指令列出所选库文件中包含的指令并按类分别列出。
●变量声明列出所选指令的变量声明。
●指令图形显示所选指令的图形，左边为输入端，右边为输出端。
通过库文件管理器可实现以下功能：
1.打开库管理器
●点击编程界面菜单拦的“窗口(W)”，鼠标左键点击“库文件管理器(L)”，如下图。
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