PLC#ST(Structured Text)入門1

2021/12/12 Siemensシーメンス, SIMOTION

ST(Structured Text)とは？

コントロールのプロセスがますます複雑になり、いまオートメーションシステムもより複雑なデータ処理機能・計算が必要になります。
ST(Structured Text)はそのためにデザインされた言語です。IEC61131-3によって設計され、PASCAL-baseの高級言語、プログラマーを簡易でタスクを完成させるのは目標です。Siemnesだけではなく、三菱・Omron・CodeSys様々なメーカーもあり、命令だけが違うの場合が多いです。

Siemens With TIA

image.png

GXWorks2

image.png

Simotion

image.png

Siemens社のSIMOTION STはさらにTechnologyコマンド作られ、SIMOTIONデバイス・モーションコントロールとTechnologyを簡単に制御することができます。(例えば位置決め・CAMなど…)

今回の入門編はSIMOTIONのSTのをBaseとして書いたものです。どうぞよろしくお願いします。

前書き

image.png

まずSiemnesの気が失うほど1000ページくらいの英語ST言語取り扱い書があります。
このなかにいつも出てるの” Syntax diagram”があります。Siemensの取り扱い書がこのようなGraphでものことを説明するのが好きらしいけど、ちょっとわかりにくいですが。
ここでまず慣れておきましょう。

  1. Rule name：つまり該当する文法の名前
  2. Option：あってもなくても大丈夫な宣言
  3. Iteration：Looping・繰り返しですね。
  4. Alternative：ORと同じだと思えば大丈夫です。

ST Source の構成

image.png

ST Sourceは純文字でそして何か所の”Logicalセレクション”に分かれることができます。
ST Sourceにはメインのセレクションが以下になります：

  • Unit Statement(Optional)
    • STの名前
  • Interface section
    • 変数・構造体・プログラム(POU)の宣言
    • 他のST SourceからのImport
  • Implementation section
    • プログラムなどの本体にいる場所
    • 他のST SourceからのImport
  • POU (program organization unit)
    • 単体実行のプログラムソース(Program,Function,Function Block)
  • Declaration section
    • 数・構造体などの定義(Interface section、Implementation sectionも可能)
  • Statement section
    • POUの中の実際プログラム

基本文法

PASCAL-baseなので、書き方はそんなに難しくありません。
大事なのは”;”とか忘れなければ～笑。自分がいつも忘れます…あとSIMOTIONのEDITOR非常に…弱いです。
変数、関数のAuto-Fillがありません。

変数名

image.png


このGraphだけみても、うん？のイメージしかきませんね。
私はまずこのGraphを2つ大きな枠に分けますね。
Identifierは、うん～つまり変数の名前の決まりルールですね。

  • 枠1は変数の頭文字の宣言ルール。
  • 枠2は変数の頭文字以外のルール
    1. 変数宣言します
    2. Letterだけか
    3. ”_”にするか？
    4. ”_”にしたら、そのあとはLetterか、数字か
    5. “_”にするか？、Optionだからしなくて大丈夫。
    6. もし”_”にしたら、次はLetterか、Digitをつける。
    7. まだ文字つけるか？
    8. 変数宣言終わり。

って感じです。
例として：
枠1：A、A_、A、_9 枠2の５：A、_A、_9 枠2の６：A_1,_9A 枠2の７：まだ、Letter、Digitつけるなら５にも戻る。
枠2の８：宣言終わり

A、A1、_A、_9、AB,ABC,_9A,_9_A…のような変数名は有効になります。

＊もちろん予約語は使ってはいけません。

変数定義

image.png


基本タイプはすこく簡単で、 変数の宣言のあとにデータタイプを定義するだけです。

MyReal:REAL;
MyBOOL:BOOL;
MyInt:INT:=100;

UDT（User defined Type)

構造体は以下の3つのところで定義できます。

  • Interface section
  • Implementation section
  • Program organization unit (POU)
image.png
INTERFACE   
    TYPE  
        bRun            :BOOL;
        bCmdSet         :ARRAY[0..100]OF BOOL;
        sDrive          :STRUCT   
            ActSpeed    :REAL;
            SetSpeed    :REAL;
            ActPos      :REAL;
            SetPos      :REAL;   
        END_STRUCT    
    END_TYPE
    PROGRAM    pou1;
END_INTERFACE

IMPLEMENTATION
    VAR_GLOBAL
        Drive1Run          :bRun;
        Drive1             :sDrive;
    END_VAR

    PROGRAM pou1   
        Drive1.SetSpeed     :=100.0;
        Drive1.SetPos       :=50.0;
    END_PROGRAM
END_IMPLEMENTATION

配列

image.png
MyVar1:ARRAY[0..10]OF INT;
MyRealArray:ARRAY[0..999]OF REAL;

CONSTANT宣言

VAR CONSTANT

image.png
VAR CONSTANT

    PI              :REAL:=3.1415;
    BuzzerONTime    :TIME:=TIME#1h1m1s;
    Message         :STRING[40]:='Something Wrong..';
    TwoPI           :REAL:=PI*2;

END_VAR

VAR GLOBAL CONSTANT

image.png
VAR_GLOBAL CONSTANT

    RefSpeed    :REAL:=1500.0;
    RefCurrent  :REAL:=14.5;

END_VAR

Statements

ここで3種類の基本機能を説明します。

値を与える(Value assignment)

image.png
//Real
r32Temp:=0.0;
r32Temp:=3.3;

//String
str40   :='Hello World!';
str40_1 :=str40;

byteValue:=str40[5];
str40[20]:=byteValue;

MyArray1:=MyArray2;
MyArray1[i]:=10;
MyArray[5]:=23;

struct1.element1:=TRUE;
struct1.element2:=3.92;

コントロール(Control Statement)

IF

もし～ならこれをする、そうじゃなければこうする。

image.png
IF r32Temp > 0.0 THEN

    str40:='r32Temp is >0';

ELSIF r32temp = 0.0 THEN

    str40:='r32Temp is 0';

ELSE

    str40:='r32Temp is <0';

END_IF;

Case

IF文は複雑の条件を組み合わせて条件分け事できますが、もし1つの変数に対してこの値からこの処理、
あの値から別の処理のであればCASEを使ってたほうがわかりやすいと思います。

image.png

Valus List

image.png
CASE i16Value OF
    1:
        speedSetPoint:=300.0;
    2:
        speedSetPoint:=600.0;
    3..10:
        speedSetPoint:=1500;

    ELSE
        speedSetPoint:=0.0;

        ;
END_CASE;

FOR Loop

image.png
FOR i16Value:=0 TO 10 DO
    //
    boolList[i16Value]:=FALSE;

END_FOR ;

FOR i16Value:=0 TO 2 DO
    //
    boolList[i16Value]:=FALSE;

END_FOR ;

FOR i16Value:=10 TO -2 DO
    //
    boolList[i16Value]:=FALSE;

END_FOR ;

WHILE Loop

条件立つまでずっとLOOPINGします。
注意するのはLOOPING始まる前に条件をチェックする。

image.png
WHILE i16Value <=10 DO
    boolList[i16Value]:=TRUE;
    i16Value:=i16Value+1;

END_WHILE;

REPEAT

WHILE LOOPと似てて同じく条件立つまでずっとLOOPINGします。
こっちはWHILE LOOPと違ってLOOPING一回終わってから条件をチェックする。
つまり最低限一回は実行します。

image.png
i16Value:=0;
REPEAT

    boolList[i16Value]:=FALSE;
    UNTIL i16Value=10

END_REPEAT;


FOR i16Value:=10 TO -2 DO
    //
    boolList[i16Value]:=FALSE;
    IF bStopSw THEN
        EXIT;
    END_IF;

END_FOR ;

EXIT

LOOPINGが途中に終わりたいとき使います。

FOR i16Value:=10 TO -2 DO
    //
    boolList[i16Value]:=FALSE;
    IF bStopSw THEN
        EXIT;
    END_IF; 
END_FOR ;

CONTINUE

LOOPINGの中にある条件立つとプログラム実行したくない、でもLOOPINGまだ続きたいのとき使います。

//if bStopSw is FALSE,i16sum=15
//if bStopSw is TRUE,i16sum=9

i16sum:=0;
FOR i:=0 TO 2 DO

    FOR j:=0 TO 1 DO
        i16sum:=i16sum+1;
        IF bStopSw THEN
            CONTINUE;
            i16sum:=i16sum+1;
        END_IF;
    END_FOR;
    i16sum:=i16sum+1;

END_FOR;

RETURN

RETURNを使うことによって、LOOPINGから離れるだけではなく、このプログラムまで終了させます。
なので下の例だとRETURNの条件が成立するとi16sum:=1999;がもう実行しないままプログラムを終了する。
SiemensのSTL”BEU”と同じな考え方でいいだと思います。

FOR i16Value:=0 TO 10 DO
    //
    boolList[i16Value]:=FALSE;
    IF bStopSw THEN
        RETURN;
    END_IF;


END_FOR ;

//This statement will not be execute if bStopSw is TRUE
i16sum:=1999;

WAITFORCONDITION

Motion Taskの中ににイベント待ちのとき使われています。条件がTRUEになるまでプログラム実行は猶予します。
注意するのはWITHのあとにあるExpressionは以下の２つ状態しかみないです：

  • FALSEｰ>TRUE、いわゆる立ち上げ。つまり条件成立。
  • FALSE、条件不成立。
image.png

Expression

image.png
IMPLEMENTATION


    EXPRESSION  TriggerSensor
        TriggerSensor:=%I10.0;
    END_EXPRESSION  


    PROGRAM pou1

        WAITFORCONDITION TriggerSensor WITH TRUE DO

            %Q10.0:=TRUE;
            ;
        END_WAITFORCONDITION;

        ;
    END_PROGRAM


END_IMPLEMENTATION

GOTO

一応、使えます。POUの中に好きな場所に飛べます。
ManualにもGOTOは特殊な場合だけ使ってください、と。(例えばTroubleshooting、構造プログラムには使うべきではない、と。)

image.png

Comments

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    • (**)
//This is a line comment
    a:=0;

(*
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TEXTTEXTTEXTTEXTTEXT
*)
    b:=0

実例

先の文章にはInterfaceとか、PROGRAMとか色々なわけわからない単語出てきますが、ここで一旦それらを無視しましょう。
それらの意味は次の入門2に説明したいと思います。

TIA SIMOTION

image.png

まずTIAでD445を一つ追加します。

image.png

Project>>Oepn SIMOTION Configurationします。

image.png

PLC_1 >>PROGRAMS >>Insert ST source fileをクリックします。

image.png

ST source の名前を入力しOKをクリックします。

image.png

このような画面が出てきます。
TIAとかGXWORKSとかは少し違いますので、ここで特に書きません。
では仮に、Program1つ、Function1つを書きましょう。
ProgramはMyPBとMyVariableという2つの変数があり、もしMyPBがONになったら、MyVariableに10を書き込みます。MyPBがOFFのであれば、MyVariableに0を書き込みます。簡単明瞭。
Functionは整数のパラメターがあり、Function内ではこの整数を実数に変換しそのあと二乗し*3.14として返しします。

image.png

まずINTERFACEのところに、そのProgramとFunctionのを定義します。
ここでfcCalとmyPou1として定義します。

image.png

次はIMPLEMENTATIONのところにプログラム書きます。
これはfcCalの中身です。

image.png

これはmyPou1です。

みんなはまだPROGRAM？FUNCTION？とか色々な疑問が出てくるかもしれませんが、次からそれらの考え方を書きたいと思います。では、お疲れ様ですー！

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