1 Strukturierter Text Grundlagen der Programmierung mit Strukturiertem Text.

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Strukturierter Text

Grundlagen der Programmierung mit Strukturiertem Text

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Programmierung mit Strukturiertem Text

Übersicht:

• Vorteile der ST Programmierung

• ST Editor

• Zuweisungen

• Kommentare

• Variablen

• Syntax Regeln

• Operatoren

• Standard Kommandos

• Bedingung IF THEN

• Verzweigung CASE

• Schleifen FOR

• Schleifen WHILE

• Schleifen REPEAT UNTIL

• Funktionsblock Aufruf in ST

• Funktions Aufruf in ST

• Strukturen

• FUB Aufruf ST vs. KOP

• Vergleiche zwischen KOP und ST

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Vorteile der ST Programmierung

• Einfach lesbarer Code• Portabler Code (99%) zu IEC61131-3 Dritthersteller • Editierbar in Text Editor• Effizienter Code, besser als KOP oder FBD• Bequeme Verwendung von Strukturen (komplexe

Datentypen)• Kürzere Entwicklungszeit• Mischen von KOP und ST möglich (InLine ST)

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ST Editor

GRÜN:KommentareGRÜN:Kommentare

BLAU: Ablauf, Anweisungen, Operatoren

BLAU: Ablauf, Anweisungen, Operatoren

ROT: Globale Variablen, Globale Konstanten,Strings

ROT: Globale Variablen, Globale Konstanten,Strings

• Syntax EinfärbungStandardfarben, diese können teilweise in den Optionen umgestellt werden

SCHWARZ: Variablen, Konstanten, Funktionen, Funktionsblöcke

SCHWARZ: Variablen, Konstanten, Funktionen, Funktionsblöcke

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ST Editor

VariablenDeklarationVariablenDeklaration

ST Programm EditorST Programm Editor

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Zuweisungen

• Zuweisungen von Werten, Ausdrücken oder Zuständen mit “:=“

• Es können Leerzeichen und Tabulatoren verwendet werdenum die Lesbarkeit zu verbessern

• Anweisungen müssen am Zeilenende mit einem Semikolon abgeschlossen werden “;“

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Zuweisungen

• Integer Werte können auch Binär oder Hexadezimal eingegeben werden

• Komplexe, lange Ausdrücke können auf mehrere Linien gesplittet werden mittels „Return“ (). Der Ausdruck wird mit dem Semikolon “;“ abgeschlossen

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• Blockkommentare können irgendwo im ST Programm platziert werden, verwendet als Zeilen oder Mehrzeilen Kommentar. Start mit “(*” Ende mit “*)”

Kommentare

• Linienkommentare können mit “//“ begonnen werden

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• Variablen Deklaration: – Der Compiler unterscheidet nicht zwischen Klein - und

Großschreibung. In der Praxis ist empfohlen immer die gleiche Schreibweise zu verwenden um die Lesbarkeit zu verbessern.

Nicht empfohlenNicht empfohlen

Lesbar +Konsistent

Variablen

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• Variablen Deklaration: – Noch nicht deklarierte Variablen werden mit einem blauen Rechteck markiert.– Durch anklicken dieser Markierung kann die Variable generiert werden (Lokal)– Jetzt muss nur noch der Datentyp eingegeben werden

Variablen

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– Sonderzeichen können nicht in Variabel Namen benutzt werden. Ausnahme: Tiefstrich “_” (nicht an erster Position)

>, <=, >=, <>, :=, -, *, /, &, (*,*), %,$,@...

• Reservierte Schlüsselwörter: – Schlüsselwörter dürfen nicht verwendet werden, da diese für ST

Kommandos reserviert sind.

– Datentypen, und benutzerdefinierte Typen können nicht als Vaiabelname verwendet werden

BOOL, USINT, SINT, BYTE, UINT, INT,WORD, REAL, DINT, UDINT, DWORD, LREAL, LINT, ULINT, LWORD…

AND, BY, CASE, DO, ELSE, ELSIF, EXIT, FALSE, FOR, IF, NOT, OF, OR, REPEAT, RETURN, THEN, TO, TRUE, UNTIL,WHILE, XOR, END_IF,END_WHILE, END_CASE, END_REPEAT..

Syntax Regeln

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Übung 1

• Finde die 7 Fehler…

:;

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( ) Ausführungs Priorisierung Value:=(1+2) *(3+4) // Value is 21Priorität: ( ), NOT, **, * / , MOD, + -

** Exponent Value:= 2**8 ; // Value is 256

NOT Negierung Value:=NOT TRUE; //Value is FALSE

* Multiplikation Value:=8 * 100; // Value is 800

/ Division Value:=200 / 25; // Value is 8

+ Addition Value:=200 + 25; // Value is 225

- Subtraktion Value:=200 - 25; // Value is 175

MOD Modulo (Rest) Value:=10 MOD 6; // Value is 4

<,>,<=,>= Vergleiche Value:= 60 > 10; // Value is TRUE

= Vergleich (Ist gleich) Value:= 8=7; // Value is FALSE

<> Vergleich (Ungleich) Value:= 8<>7; // Value is TRUE

&, AND Logisches UND Value:=2#1001 AND 2#1100; //Value is 2#1000

XOR Logisches Exklusives ODER Value:=2#1001 XOR 2#1100; //Value is 2#0101

OR Logisches ODER Value:=2#1001 XOR 2#1100; //Value is 2#1101

Operatoren

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• Fallunterscheidungen– IF..THEN....END_IF– IF..THEN….ELSE….END_IF– IF..THEN….ELSIF..THEN…END_IF

• Verzweigung– CASE..OF….END_CASE

• Schleifen– FOR.. (BY) .. DO..END_FOR– WHILE..DO….END_WHILE– REPEAT...UNTIL…END_REPEAT– EXIT

ST Standard Kommandos

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• Einfache Bedingung: IF .. THEN .. END_IF

– Die <Bedingung> wird geprüft, und die <Anweisung(en)> zwischen THEN und END_IF ausgeführt wenn die Bedingung zutrifft

– Wenn die Bedingung nicht zutrifft werden die Anweisungen zwischen THEN und END_IF übersprungen.

ST Bedingung IF THEN

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• IF..THEN..END_IF Beispiel:

– Value wird auf 10 gesetzt, wenn Enable TRUE ist und PowerON FALSE.

– Ist Enable FALSE oder PowerON TRUE, wird Value auf 0 gesetzt

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– Wenn Bedingung erfüllt ist wird nur „Anweisung_1“ ausgeführt, wenn Bedingung nicht erfüllt ist, nur „Anweisung_2“

– Eine IF Anweisung wird nur ausgeführt wenn die Bedingung TRUE ist. Um auch den anderen Fall abzufangen, also wenn die Bedingung FALSE ist, brauchen wir die ELSE Anweisung.

When TRUE

When FALSE

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ST Bedingung IF THEN ELSIF

– <Bedingung_1> wird geprüft und <Anweisung_1> ausgeführt wenn nötig– Nach <Bedingung_1> wird ein ELSIF nach dem anderen abgearbeitet.

Es können also mehrere Bedingungen und Anweisungen durchlaufen werden

– Wenn keine der Bedingung zutrifft wird die ELSE Anweisung ausgeführt

• Erweiterte IF Anweisung mit ELSIF

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ST Bedingung IF THEN ELSIF

–IF THEN ELSEIF Fallunterscheidungen können geschachtelt werden

Jede verschachtelte Sektion muss mit END_IF abgeschlossen sein.

Es ist sehr empfohlen die Sektionen einzurücken für bessere Lesbarkeit. Dies wird durch den Editor unterstützt.

Theoretisch kann bis zu einer tiefe von 15 Stufen verschachtelt werden, was natürlich kein schöner Code ist!

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ST Verzweigung CASE

• Verzweigung mit CASE..OF … ELSE …END_CASE

– Abhängig vom <Status> wird der entsprechende Zweig ausgeführt.– Ist keine der Konditionen zutreffend kann optional eine ELSE Anweisung

abgearbeitet werden – Es ist immer nur ein Zweig pro durchlauf aktiv.

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ST Verzweigung CASE

• CASE..OF.. END_CASE Beispiel:

Wichtig: Wird der Status innerhalb der Case Struktur geändert, wird dies erst im nächsten Zyklus aktiv. Am Ende des Zweigs wird immer zu END_CASE gesprungen. Dies kann ausgenützt werden um Zykluszeit zu sparen…

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ST Verzweigung CASE

value=20value=20

Nächster Zyklusvalue=30

value=30value=30


value=40value=40


• Immer nur ein Status innerhalb der Case Struktur ist aktiv


value=10value=10

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ST Verzweigung CASE

• Beispiel mit Enumerator

ENUM Deklaration

Variablen Deklaration

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ST Verzweigung CASE

• Beispiel mit Mehrfachauswahl

Mehrfachauswahl ist möglich, durch Kommagetrennte Werte oder mit “..“ als Bereichsangabe

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Übung 2

• Erstellen sie den folgenden Ablauf

Lösung

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Übung 3 Lösung

• Erstellen sie den folgenden Ablauf

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Übung 4

Erstellen sie ein Programm in ST für eine Pumpensteuerung:

-Pumpe 1 einschalten bis Schalter 1 anspricht-Wenn Schalter 1 anspricht schaltet Pumpe 2 ebenfalls ein, bis Schalter 3 anspricht. -Wenn Schalter 3 anspricht 3. Pumpe einschalten.

-Wenn Hauptschalter ausgeschaltet ist alle Pumpen ausschalten.

Tipp: Lösen mit CASE und IF

Lösung

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• Bedingte Schleifen: FOR.. (BY) .. DO..END_FOR

– Wiederholt die Anweisungen zwischen FOR und END_FOR in einer Schleife von <Anfangswert> bis <Endwert>

– Wenn Endwert erreicht ist wird zu END_FOR gesprungen– Die <Schrittweite> Angabe ist optional. Standard ist 1– Zähler, Anfangswert, Endwert und Schrittweite müssen vom selben

Datentyp sein– Achtung! Die Schleife wird nicht unterbrochen. Zu viele

Wiederholungen / Anweisungen oder Endlosschlaufen führen zu Zykluszeitverletzung

ST Schleifen FOR

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ST Schleifen FOR

• FOR.. (BY) .. DO..END_FOR Beispiel

– Ohne “BY“ Kommando, wird die Zählervariable bei jedem Durchlauf automatisch um +1 erhöht.

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• Bedingte Schleifen: WHILE.. DO..END_WHILE

– Wiederholt die <Anweisungen> zwischen WHILE .. END_WHILE solange die <Bedingung> erfüllt ist.

– Wenn die Bedingung nicht erfüllt ist, wird die Schleife beendet.– Die WHILE Schleife ist Kopfgesteuert (wird evtl. nie durchlaufen)– Die Programmabarbeitung bleibt solange in der WHILE Schleife bis

die Bedingung nicht mehr erfüllt ist. Gefahr von Zykluszeitverletzung durch zu viele Anweisungen oder Endlosschlaufe

ST Schleifen WHILE

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• WHILE..DO..END_WHILE Beispiel

Die Schleife wird verlassen wenn counter den Wert 10 erreicht. Value wird 10 sein.

ST Schleifen WHILE

– ACHTUNG Endlosschleife !:

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Übung 5a

• Schreiben sie ein Programm, welches ein Dreiecksignal generiert mit 200 Schritten, und in einem Array abspeichert.

1 100 200

100

Triangle: Array[1..200]

Arr

ay

valu

e

Lösung

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– Anweisung wird ausgeführt, dann die Bedingung geprüft, ist die Bedingung FALSE, wird die Schleife weiter durchlaufen. Bis die Bedingung zutrifft.

– REPEAT ist Fussgesteuert, wird also mindestens einmal durchlaufen– Die Programmabarbeitung bleibt solange in der WHILE Schleife bis die

Bedingung nicht mehr erfüllt ist. Gefahr von Zykluszeitverletzung, durch zu viele Anweisungen oder Endlosschlaufe

ST Schleifen REPEAT UNTIL

• Bedingte Schleifen: REPEAT .. UNTIL .. END_REPEAT

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• REPEAT..UNTIL..END_REPEAT Beispiel

Nach END_REPEAT, counter ist gleich 142

ST Schleifen REPEAT UNTIL

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• Unterschied zwischen WHILE Schleife und REPEAT Schleife

WHILE REPEAT

– Bedingung wird VOR der Schleife geprüft

– Schleife wird nie ausgeführt wenn Bedingung nicht erfüllt ist

– Bedingung wird NACH der Schleife geprüft.

– Die Schleife wird immer mindestens einmal durchlaufen

ST Schleifen

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• Unterbrechen von bedingten Schleifen: EXIT

– EXIT Kommando wird normalerweise in Verbindung mit Schleifen verwendet– EXIT ist zum unterbrechen der Schleife aufgrund einer Bedingung– EXIT Befehl kann hilfreich sein um Endlosschleifen zu verhindern und Zykluszeit zu

sparen z.B. “suchen bis gefunden“– EXIT kann in allen Schleifen verwendet werden FOR / WHILE / REPEAT

ST Schleifen EXIT

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• EXIT Beispiel

– WHILE wird spätestens nach 40 Durchgängen mit EXIT Befehl abgebrochen

ST Schleifen EXIT

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• Schreiben sie eine Funktion um die Fakultät n! zu berechnen

• Die Fakultät von 0! ist 1.• Falls der eingegebene Wert negativ ist soll 0 returniert werden• Die Ausgabe soll als DWORD erfolgen, maximaler Eingabewert: 31

Tipps:

Übung 6

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Function Programm

Beispiel Aufruf:

Übung 6 Lösung

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• Ein Funktionsblock muss mit einer vorgängig deklarierten Instanz aufgerufen werden

• Eingange werden zugewiesen mit “:= “• Ausgänge werden zugewiesen mit “ =>”• Ein/Ausgänge können mit beidem zugewiesen werden

(Vorzugsweise “:= “)

Funktionsblock Aufruf in ST

InstanzName (<Input_1>:=… ,<Input_n>:=… ,<Output_1> =>… ,<Output_n> =>… , <Input_output_1> :=… ,<Input_output_n>):=… );

InstanzName (<Input_1>:=… ,<Input_n>:=… ,<Output_1> =>… ,<Output_n> =>… , <Input_output_1> :=… ,<Input_output_n>):=… );

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• Beispiel Funktionsblock Aufruf


P_oN2(Axis := MC_Axis001,Enable := BB,Axis =>,Status =>ok2,Busy =>NotReady,Error =>Alarm,ErrorID =>ErrID);

P_oN2(Axis := MC_Axis001,Enable := BB,Axis =>,Status =>ok2,Busy =>NotReady,Error =>Alarm,ErrorID =>ErrID);

KOP:

P_oN2 ist eine Instanz des FunktionsblockMC_Power

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• Die unbenutzten Ein- und Ausgänge können leergelassen oder gar weggelassen werden beim Aufruf

• Die weggelassenen Parameter werden auf default Werte gesetzt

Beispiel


p_oN (Axis := MC_Axis000,Enable := AA,Axis =>,Status => ok,Busy =>,Error =>,ErrorID =>);

p_oN (Axis := MC_Axis000,Enable := AA,Axis =>,Status => ok,Busy =>,Error =>,ErrorID =>);

p_oN (Axis := MC_Axis000,Enable := AA,Status => ok);

p_oN (Axis := MC_Axis000,Enable := AA,Status => ok);

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• Ausgangswerte können auch durch Zugriff auf die entsprechenden Elemente der (Instanz)Struktur ausgelesen werden

Funktionsblock Aufrufe in ST

ok:= p_oN.Status ;ok:= p_oN.Status ;NotReady:= p_oN.Busy ;NotReady:= p_oN.Busy ;

p_oN(Enable:=AA) ;p_oN(Enable:=AA) ;

p_oN (Axis := MC_Axis000,Enable := AA,Axis =>,Status => ok,Busy => NotReady,Error =>,ErrorID =>);

p_oN (Axis := MC_Axis000,Enable := AA,Axis =>,Status => ok,Busy => NotReady,Error =>,ErrorID =>);

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• Eine Funktion kann “normal” aufgerufen werden, es ist keine Deklaration oder Instanz nötig

Beispiel:

Production_1:=ProductionSpeed(Enable:=TRUE, SetPoint:=45,

Diameter:=345.6);


Diameter:=220);


Diameter:=345.6);


Diameter:=220);

<variable>:= FunctionName(<parameter_1>,…,<parameter_n>)<variable>:= FunctionName(<parameter_1>,…,<parameter_n>)

Funktions Aufruf in ST

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• Die unbenutzten Eingänge können leergelassen oder weggelassen werden

• Die weggelassenen Parameter werden auf default Werte gesetzt

Beispiel:

Funktions Aufruf in ST

Production_3:= ProductionSpeed(Enable:= ,

Diameter:=345.6);

Production_3:= ProductionSpeed(Enable:= ,

Diameter:=345.6);

Production_3:= ProductionSpeed(Diameter:=345.6);

Production_3:= ProductionSpeed(Diameter:=345.6);

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<variable>:= <Type> . <Type Element>;<variable>:= <Type> . <Type Element>;

<variable>:= <Type_1> . <Type_2> . <Type_2 Element>;<variable>:= <Type_1> . <Type_2> . <Type_2 Element>;

• Auf die Elemente einer Struktur kann mit dem “.” zugegriffen werden

Strukturen

• Strukturen können verschachtelt werden

Name:= Person.Nachname;Name:= Person.Nachname;

Beispiel:

Vorname:= Person.Kind.Vorname;Vorname:= Person.Kind.Vorname;

Beispiel:

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Beispiel:

Motor_1.Enable:=TRUE;Motor_1.Setpoint:=459;Motor_1.Value:=0;EncoderValue:= Motor_1.Encoder;Motor_1.Status.StandStill:=TRUE;Motor_1.Status.StateCode:=100;

Motor_1.Enable:=TRUE;Motor_1.Setpoint:=459;Motor_1.Value:=0;EncoderValue:= Motor_1.Encoder;Motor_1.Status.StandStill:=TRUE;Motor_1.Status.StateCode:=100;

Strukturen

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• Erstelle folgenden Funktionsblock in ST:– Execute Eingang positiv Flanken getriggert– Mit jeder steigenden Flanke am Eingang soll die Ausgangsvariable

„Value“ um 1 erhöht werden bis 5, dann zurücksetzen– Ein Bit Ausgang soll mit jeder Flanke am Eingang „Execute“

alternieren von ON-OFF-ON …– Ein Reset Eingang soll beide Ausgänge zurücksetzen

• Aufruf des Funktionsblockes aus ST Programm und KOP

Übung 7

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Übung 7 Lösung

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Funktionsblock Aufruf in ST vs. KOP

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Vergleich zwischen KOP und ST

Logische Verknüpfung

Bedingte Zuweisung

Zuweisung

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Verzweigung

*Die Lock Variable wird hier verwende um das CASE verhalten zu erreichen, das heißt nur ein Zweig pro Zyklus wird bearbeitet.

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Flankenerkennung

oder ….

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Timer und ZählerDeklaration der FB Instanzen

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