Codesys数据结构：1.1 标准数据类型

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一、 标准数据类型概述

这里的标准指的是IEC61131-3，也就是说下面的数据类型是Codesys符合这个标准的数据类型，

IEC 61131-3是由国际电工委员会所制定IEC 61131标准的第3部分，用于规范可编程逻辑控制器（PLC），DCS，IPC，CNC和SCADA的编程系统的标准，应用IEC 61131-3标准已经成为工业控制领域的趋势。 在PLC方面，编辑软件只需符合IEC 61131-3国际标准规范，便可借由符合各项标准的语言架构，进而能建立任何人皆可了解的程序—《百度百科》。

二、布尔类型

2.1、表示

布尔类型用关键字 BOOL 表示，它的值只有TRUE 和 FALSE,也可以用1 和 0表示，如下图所示；

VAR
	bTest1 : BOOL := TRUE;
	bTest2 : BOOL := FALSE;
	
	bTest3 : BOOL := 1;
	bTest4 : BOOL := 0;
END_VAR

2.2、内存空间

布尔类型内存空间是8位，也就是1个字节，声明一个BOOL类型的变量，会开辟8位的内存空间，虽然它实际上只用1位(也就是最低位), 最低位是0,则为TRUE；最低位是1, 则为FALSE;

2#00000001

2.3、物理空间

内存地址连续的多个BOOL类型变量（例如在结构体中定义8个BOOL变量，或者定义含有8个BOOL变量的数组）每个BOOL类型都开辟一个Byte大小的内存空间，而不会公用一个BYTE空间大小；

（1） bool类型结构体

• 定义结构体,含有8个bool变量，理想情况下是这个结构体只占一个字节（8位），每一位代表一个bool变量的值，而实际情况却不是，下面进行测试

TYPE DUT :
STRUCT
	mbool_0 : BOOL;
	mbool_1 : BOOL;
	mbool_2 : BOOL;
	mbool_3 : BOOL;
	mbool_4 : BOOL;
	mbool_5 : BOOL;
	mbool_6 : BOOL;
	mbool_7 : BOOL;
END_STRUCT
END_TYPE

• 定义结构体类型变量，并用 SIZEOF 查看变量所需内存字节大小

SIZEOF 运算符用于定义变量x所需的字节数。SIZEOF 运算符始终产生无符号值

VAR
	mDut : DUT;
	iVar : UINT;
END_VAR

iVar := SIZEOF(mDut);

• iVar 结果为： 8（8个字节空间）

（2） bool类型数组

• 定义含有8个BOOL变量的数组，用 sizeof查看这个数组变量开辟内存的字节数个数

VAR
	arrTest : ARRAY[0..7] OF BOOL ;
	iVar    : UINT ;
END_VAR

iVar := SIZEOF(arrTest);

• iVar 结果为： 8（8个字节空间）

三、整型

3.1、表示

观察整型关键字可得出，基本符号为：BYTE 、WORD、 INT

其他符号表示的含义如下：

• S : 是Short的缩写，表示短数据类型，即内存空间为8位；
• D : 是Double的缩写,表示双数据类型，即内存空间为32位；
• L：是Long的缩写，表示长数据类型， 即内存空间为64位；
• U : 是Unsigned的缩写，表示无符号数据类型；

对于L 长数据类型，所占的内存空间要看具体硬件操作系统是否支持64位；

3.2、字节型数据

BYTE、WORD、DWORD、LWORD都是无符号类型。
常规用法举例说明：比如用来做为枚举值，每一位表示一个情况；

定义一个WORD类型的枚举值，每一位表示一种错误，这样 2#00000011 就表示error_1和error_2同时发生；

TYPE ErrorEum :
(
	error_1 := 2#00000001,
	error_2 := 2#00000010,
	error_3 := 2#00000100,
	error_4 := 2#00001000,
	error_5 := 2#00010000,
	error_6 := 2#00100000,
	error_7 := 2#01000000
)WORD;
END_TYPE

相关位操作运算符：用于BOOL, BYTE, WORD, DWORD, LWORD类型

• NOT : 按位取反 ；
  例如： NOT(2#0000001) 结果为 2#11111110
• AND : 按位与 ，当输入位都为1时，输出才为1，否则为0；
  例如：（2#00000001 ）AND(2#00000011)结果为 2#00000001
• OR : 按位或，当输入的位只要有一个为1，则该位输出为1,否则为0；
  例如：（2#00000101 ）OR (2#00000011)结果为 2#00000111
• XOR:按位异或，当输入的位不一样时，则该位输出为1，否则为0；
  例如：（2#00000111 ）XOR (2#00000011)结果为 2#00000100

相关位移运算符：用于BYTE, WORD, DWORD, LWORD类型

• SHL(in,n):右移运算符，in指的是操作数，n指的是向右移动的位数
  例如：byVar:byte:=2#10001100; SHL(byVar,2)的结果为2#00100011；
• SHR (in,n):左移运算符，in指的是操作数，n指的是向左移动的位数
  例如：byVar:byte:=2#10001100;SHR(byVar,2)的结果为2#00110000；
• ROL(in,n):循环右移运算符，把最右边移出去的位添加到最左边位置
  例如：byVar:byte:=2#10001001; ROL(byVar,2)的结果为2#01100010；
• ROR(in,n):循环左移运算符，把最左边移出去的位添加到最右边位置
  例如： byVar:byte:=2#10001001; ROR(byVar,2)的结果为2#00100110；

3.3、符号数据类型说明

• SINT，INT，DINT，LINT表示有符号的数据整型；
• UINT，UINT，UDINT，ULINT表示无符号的数据整型；
• 有无符号的区别在于最高位；
• 无符号数据类型的最高位表示数据本身，是一个数值；
• 有符号数据类型最高位表示正负数的标识，最高位如果位1，表示负数，最高位为0，表示正数；

VAR
	iTest : SINT := -1 ;(*有符号*)
	uiTest:USINT := 255;(*无符号*)
END_VAR

如下图所示：运行结果值都为2#11111111,也就是说有符号变量值2#11111111对应的十进制为-1，无符号变量值2#11111111对应的十进制为255

有符号二进制转十进制：

• (1) 最高位为0 : 表示正数，直接进行二进制转换
  例如SINT变量的值 2#00000011，转为十进制为3
• (2) 最高位为1: 符号位不参与运算：==> 先减去1 ==> 取反 ==>转换
  例如SINT变量的值 2#11111111，先减1为2#11111110，取反为2#10000001，转十进制为-1(最高位1表示负号)；

四、实数

4.1 表示

• REAL 表示 32 位实数类型
• LREAL 表示 64 位实数类型

由于计算机存储的原因，计算机存储实数类型的数值只是近似值，并不是准确值

所以并不能用等于作为条件判断 ；

4.2 存储

存储：整数部分+小数部分

例如 18.19

整数部分：二进制 00010010
小数部分：通过不断乘2实现转换
0.192 = 0.36 小于1，当前为取0；
0.362 = 0.72 小于1，当前为取0；
0.722 = 1.04 大于1，当前为取1；
0.042 = 0.08 小于1，当前为取0；
…
0010…

五、字符串

• 字符串在声明变量的时候，可以自定义字符的大小
  str : STRING(50) ;//显示50个字符

• 字符串声明变量的时候，如果没有自定义字符大小，默认为80个字符；

• 给字符串变量赋值时，如果超过其字符个数大小，会从右边截断；
  str: STRING(5) :='123456789' ；输出结果为‘12345’

• 字符串中每个字符为1个字节，字符串结尾会自动添加一个结束特殊字符，因此字符串变量的内存大小位：（n+1）字节
  str : STRING(50) ; SIZEOF(str) 结果为： 51

• 字符串大小不受限制，即String(n) 中的n没有限制，可以是1000；
  -字符串中每个字符都用1个byte表示，1个byte取值区间为0~255,一个256个数，每个字符对应一个数，也就是只能表示256个字符，其对应关系采用ASCII码对照表：例如65 对应字符A
  
  

六、时间数据类型

如图所示，一共有四种类型可以表示时间，但是每种类型的表示时间的分辨率不同，我们经常用到的是TIME类型，精确到毫秒

6.1、 类型介绍

（1）TIME：

长度为32位的时间数据类型，分别率为毫秒，其数据类型的常量以"T#"开头，其变量建议使用前缀"t"标识，比如下面代码中的tStartTime。
其中 "D"表示天，"H"表示小时，"M"表示分钟，"S"表示秒，"MS"表示毫秒

tStartTime : TIME :=T#1D7H2M47S200MS;

（2）TIME_OF_DAY :

数据长度为32位的数据类型，分表率是毫秒，用来表示一天的时钟时间，其数据类型的常量以"TOD#"开头，其变量建议使用前缀"tod"标识，比如下面代码中的todTime。其数值代表：20点10分35秒101毫秒

todTime : TIME_OF_DAY :=TOD#20:10:35.101;(*20点10分35秒101毫秒*)

（3）DATE :

数据长度为32位的数据类型，分表率是天，用来表示日期，其数据类型的常量以"D#"或者"DATE"开头，其变量建议使用前缀"date"标识，比如下面代码中的dateTime。其数值代表：2022年2月22号

dateTime : DATE :=D#2022-02-22;(*2022年2月22号*)

(4) DATE_AND_TIME :

数据长度为32位的数据类型，分表率是秒，用来表示日期时间，其数据类型的常量以"DT#"开头，其变量建议使用前缀"dt"标识，比如下面代码中的dateTime。其数值代表：2022年2月22号20点8分10秒

dtTime : DATE_AND_TIME:= DT#2022-02-22-20:08:10;(*2022年2月22号20点8分10秒*)

6.2、 相关功能块说明

（1）TOF(IN,PT,Q,ET): 延时断开功能块；

• 当输入IN从TRUE变为FALSE,ET开始从0计时，Q为TRUE;
• 当记录时间ET >= 设置时间PT时，Q为FALSE;
• 在中间过程中，如果IN从FALSE置为TRUE,ET清空为0，Q为TRUE;

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(2) TON(IN,PT,Q,ET): 延时导通功能块；

• 当输入IN从FALSE变为TRUE,ET开始从0计时，Q为FALSE;
• 当记录时间ET >= 设置时间PT时，Q为TRUE一直到IN为FALSE;
• 在中间过程中，如果IN从TRUE置为FALSE,ET清空为0，Q为FALSE;

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(3)TP(IN,PT,Q,ET) : 脉冲定时器

• 如果IN为FALSE,Q为FALSE, ET为0；
• 只要IN变为TRUE,定时器开始启动，ET开始计时直到到达PT，Q为TRUE;
• 在定时器运行中，IN即使变为FALSE,ET 也会不断计时直到到达PT，在此过程中Q也保持为TRUE;

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(4) RTC(EN,PDT,Q,CDT):

• 当输入ET变为TRUE时，CDT会以设置时间PDT为起点开始计时，Q输出为TRUE;
• 当输入ET变为FALSE时，CDT初始化为默认值，Q输出为FALSE;

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