CoDeSys
?????? CoDeSys是全球最著名的PLC內(nèi)核軟件研發(fā)廠家德國的3S（SMART，SOFTWARE，SOLUTIONS）公司出的一款與制造商無關(guān)的IEC 61131-1編程軟件。CoDeSys 支持完整版本的IEC61131標準的編程環(huán)境，支持標準的六種編程語言。是一個標準的軟件平臺，被很多硬件廠家支持，可編程超過150家OEM生產(chǎn)的自動裝置。CoDeSys提供了許多組合產(chǎn)品的擴充，諸如各種不同領(lǐng)域的總線配置程序、完全的目測化和運動控制系統(tǒng)。
?????? CoDeSys是一種功能強大的PLC軟件編程工具，它支持IEC61131-3標準IL 、ST、 FBD 、LD、 CFC、 SFC六種PLC編程語言，用戶可以在同一項目中選擇不同的語言編輯子程序，功能模塊等。
?????? CoDeSys是可編程邏輯控制PLC的完整開發(fā)環(huán)境（Controlled Developement System的縮寫），在PLC程序員編程時,CoDeSys為強大的IEC語言提供了一個簡單的方法，系統(tǒng)的編輯器和調(diào)試器的功能是建立在高級編程語言的基礎(chǔ)上（如Visual C ）。
?????? 現(xiàn)在國內(nèi)PLC用戶使用的版本多為CoDeSys V2.3，最新的版本是CoDeSys V3（目前最新版本為V3.5）。V3 在軟件架構(gòu)上有了很大的改善，朝安全軟件的方向發(fā)展，目前正在申請TUV關(guān)于EN 61508的SIL認證。
?????? HOLLSYS（和利時G3 PLC），Kinco（深圳步科F1 PLC），ABB AC500系列，IFM，EPEC，Rexroth，Wago，Parker，Beckhoff，Festo，施耐德等PLC廠家都是使用CoDeSys平臺開發(fā)自己的編程軟件的。當然了，還有很多其他公司。
?????? 另外，CoDeSys也提供觸摸屏功能（Visualization），但這不是他的強項，基本都是采用OPC 工控機的方案，ABB，倍福都有很好的方案，都是面向不差錢的客戶。
3S競爭者
?????? CoDeSys的其他競爭對手還有KW、infoteam、ISAGRAF。聽說infoteam（國內(nèi)稱一方梯隊）也挺牛的，不太了解，想說說KW，同屬于德國企業(yè)，主要是產(chǎn)品為multiprog。
KW的主要客戶有菲尼克斯的AutomationWorx、富士電機的D300Win、研華的Multiprog，苞米勒的PLC和伺服系列，三菱應(yīng)該也是它的大客戶，但是編程方式卻是按照日本人的習慣來的。
CoDeSys框架組成
兩部分：
1、CoDeSys IDE。
? ?即CoDeSys集成開發(fā)環(huán)境，符合IEC61131編程規(guī)范，安裝于PC機上，運行于Windows或者Linux下。由最終應(yīng)用用戶所使用的開發(fā)工具。
2、CoDeSys Runtime。
? ?即硬件平臺系統(tǒng)。需要設(shè)備制造商與3S公司共同完成，3S公司需要評估硬件開發(fā)商所設(shè)計的硬件系統(tǒng)，并為其定制CoDeSys Runtime框架，客戶需要為此向3S付費。然后硬件及系統(tǒng)開發(fā)商需要根據(jù)本系統(tǒng)的外圍輸入輸入等配置，編寫相應(yīng)的驅(qū)動，并以庫或者PLC Configure接口的形式提供給CoDeSys ID開發(fā)環(huán)境調(diào)用。實際上就是形成一套Target安裝包。此外，CodeSys還會對每個使用其CoDeSys Runtime的設(shè)備貼標，設(shè)備供應(yīng)商需要為每個3S標牌付費，作為其知識產(chǎn)權(quán)的一部分。
3、最終用戶(應(yīng)用開發(fā)商)可以下載通用的CoDeSys IDE。
? ?里面提供基本的IEC61131編程環(huán)境，但是對于一個具體的硬件PLC或者HMI，需要安裝與該硬件相對應(yīng)的Targets包。這個 Targets包的入口文件是*.tnf文件，有其來指定：
1、targets(*.tar)文件，對應(yīng) CoDeSys IDE的Target Setting項.
2、PlcConf文件夾下的*.cfg文件，對應(yīng)CoDeSys IDE的PLC Configuration項。其安裝路徑由InstallTarget組件程序的Installation選項指定。反映在CoDeSys IDE上就是：Project\Options\Directories\Target\Configuration files： "**\*\PlcConf\"。
3、Lib文件夾下的諸*.lib文件，提供底層的CoDeSys Runtime的驅(qū)動接口。對應(yīng)CoDeSys IDE的Library Manager。其安裝路徑由InstallTarget組件程序的Installation選項指定。反映在CoDeSys IDE上就是：Project\Options\Directories\Target\Libraries： "**\*\Libs\"。
上圖，就是安裝target的過程，也就是每個OEM廠家安裝自己硬件的過程。
CoDeSys底層運行原理
? ?Codesys runtime是建立在OS上的，常見的OS有wince，windows，linux，vxworks。構(gòu)建在OS的優(yōu)勢就在于系統(tǒng)的擴展性更強，PC的更多功能都可以在PLC上實現(xiàn)。
control task被操作系統(tǒng)每隔一段時間（典型是1ms）調(diào)用一次。
IEC task被內(nèi)建的看門狗監(jiān)控，監(jiān)視PLC的實際工作周期是否超出預(yù)定時間，如果超出則IEC task任務(wù)停止，向系統(tǒng)報告錯誤。
? ?說到這里講講PLCOPEN的IEC 61131-3標準（這個IEC具體名字，網(wǎng)上現(xiàn)查的，方博士掌握的很好）。IEC 61131-3多任務(wù)操作系統(tǒng)，也沒查到具體如何實現(xiàn)，自己之前做過嵌入式開發(fā)，了解OS以及RTOS，自認為和RTOS類似，熱情高的朋友可以網(wǎng)上看看RTOS，重點是RTOS的優(yōu)點是什么？歐洲的產(chǎn)品都很注重概念，概念理解了，就可以讓你自由發(fā)揮。這里就多插一句，日系PLC在做大型項目時，還是和低端PLC一樣，編程習慣類似匯編，編程上想要實現(xiàn)框架的概念非常難，因此在歐洲比較難推廣。現(xiàn)在日系也在改進，加入了ST編程，使用了功能塊，也算是日本人的妥協(xié)吧。
這里有幾個概念：
優(yōu)先級，數(shù)值越小優(yōu)先級越高，根據(jù)任務(wù)的實時性，設(shè)定優(yōu)先級
任務(wù)類型
循環(huán)：周期性執(zhí)行任務(wù)
自由運行：只要啟動程序就處理任務(wù)，CPU空閑就運行該task。
Event觸發(fā)型：觸發(fā)位的上升沿調(diào)用程序。外部事件觸發(fā)功能，未定制的廠家此選項不能使用
看門狗（早期單片機上的一個概念，紡織程序進入死循環(huán)，提出了定時喂狗的概念，其本質(zhì)就是一個減法定時器）
說說MCU如何使用watchdog吧。
while(1)
{
//用戶自己寫的程序
Watchdog = 10ms; //watchdog timer后臺按照tick做減法，如果timer為0，就觸發(fā)一個硬件中斷，告訴用戶程序在單位時間內(nèi)沒執(zhí)行完，檢查錯誤。正常則每次喂狗，設(shè)置timer為10ms
}
CoDeSys的watchdog定時監(jiān)視PLC的實際工作周期是否超出預(yù)定時間，避免PLC在執(zhí)行程序的過程中進入死循環(huán)，或者PLC執(zhí)行非預(yù)定程序造成系統(tǒng)癱瘓。當任務(wù)超時，任務(wù)復(fù)位，進入初始狀態(tài)，繼續(xù)執(zhí)行。
對比一下AB control logix的任務(wù)實現(xiàn)
control logix項目分為任務(wù)(task)，程序(program)和例程(routine)。
任務(wù)(task):每個control logix控制器最多32個任務(wù)，僅有一個continuous任務(wù)，其余為Periodic或者event任務(wù)。
任務(wù)命名包括任務(wù)功能，優(yōu)先級和執(zhí)行周期
任務(wù)的三種類型：
1. 連續(xù)型任務(wù)，指的是周而復(fù)始連續(xù)執(zhí)行的任務(wù)，一個項目只允許定義1個，亦可以不定義，等同于codesys中的PLC_PRG(POU)。
2. 周期型任務(wù)，定時中斷執(zhí)行的邏輯程序，需定義周期時間，設(shè)定優(yōu)先級別，最多可以定義31個
3. 事件觸發(fā)型任務(wù)，事件觸發(fā)引起的任務(wù)調(diào)度，事件觸發(fā)可以是外部輸入點引起(如同PLC5/SLC)，也可以由consumed tag引起或者直接指令調(diào)用引起，還可以由運動控制狀態(tài)引起，需要設(shè)定優(yōu)先級別，最多定義31個。
Control logix中的producer/consumer的概念非常好，體現(xiàn)在其組網(wǎng)能力上。比如某一個模塊是消息的生產(chǎn)者，產(chǎn)生消息存放在消息塊中，其他需要此變量的功能塊，定義一個消息consumer即可。有興趣的朋友可以自己看看相關(guān)資料。
CoDeSys的編程工具
IL 、ST、 FBD 、LD、 CFC、 SFC六種語言，我個人比較鐘愛ST，CFC。
CodesysV2.3還是強調(diào)過程編程，到了V3.5則強調(diào)面向?qū)ο?#xff0c;C 的影子更多了。
言歸正傳，應(yīng)用者也不需要關(guān)心那么多技巧，能實現(xiàn)功能，并且代碼具有可維護性就是一個合格的工程師。
1.高級語言中的struct，union。
Stuct在西門子SCL語言中被稱為UDT（user defined type），AB RSLogix 5000中也被稱為UDT
TYPE TRAFFIC :
(RED, YELLOW:=1, GREEN:=10);
END_TYPE
TYPE STRUCT1 :
STRUCT
P1:INT;
P2:INT;
P3:INT;
END_STRUCT
END_TYPE
2.指針，c，c 中的頂級利器，在codesys中也可以使用
Example in ST:
pt:POINTER TO INT;
var_int1:INT;
var_int2:INT;
pt := ADR(var_int1);
var_int2:=pt^;
3.FC，FB的概念
上述是CoDeSys說明書的例程，不知道看出有什么不同？
FC在程序中直接調(diào)用即可，FB則需要先定義實例（instance），Instance: FUB。這里的Instance就是C 中的對象實例。怎么理解這個實例呢？上個最傻的高級語言的例子吧。
class Student
{
int age;
int sex;
int grade;
void DoWork(void);
};
Student tony, jany;
tony.age = 10;
tony.sex = male;
tony.grade = 3;
tony.DoWork();
jany.age = 9;
jany.sex = female;
jany.grade = 3;
jany.DoWork();
這里的DoWork就類似FB，可以看到FB帶有自己獨立的數(shù)據(jù)塊，比如例中的age，sex，grade。
對比西門子S300/S400的FC、FB
1.FC不具備自己的存儲區(qū)，FB有自己的存儲區(qū)-背景DB。
2.FC和FB都有自己的TEMP變量，存儲在系統(tǒng)的本地stack上。當FC和FB調(diào)用完畢，TEMP變量會釋放。
3.FB有靜態(tài)變量，FC沒有。靜態(tài)變量在背景DB中，FB調(diào)用完畢，靜態(tài)變量仍然有效。
西門子300中，DB分為背景DB和共享DB，背景DB和FB相關(guān)聯(lián)。
景DB和共享DB沒有本質(zhì)區(qū)別，它們的數(shù)據(jù)都可以被任何一個DB，FC或者FB讀寫。它們的區(qū)別在于使用目的：背景DB為FB提供數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)格式和FB變量聲明一致；共享DB目的為用戶程序提供一個可保存的數(shù)據(jù)區(qū)。
如果對C比較熟悉，可以這樣理解：FC和FB像C中的函數(shù)，只不過FB可以生成靜態(tài)變量，在下次函數(shù)調(diào)用時數(shù)據(jù)可以保留，而FC的變量只在調(diào)用期內(nèi)有效，下次調(diào)用又重新更換。每次調(diào)用FC的I/O區(qū)域必須要自己每次手動輸入，而FB就不要，省去不少麻煩，如果在上位機控制直接輸入DB控制地址就可!
看到這里，大家再思索一下，德系PLC的編程思想雖然實現(xiàn)形式不同，但強調(diào)的概念都一樣，一定要理解這些概念，才能熟練應(yīng)用。
4.PLC_PRG
PLC_PRG是一個預(yù)定義的POU(program of unit)，每個工程必須包含這個特定的程序，這個POU在每個cycle中調(diào)用一次。其本質(zhì)就是一個freewheeling程序。
如果使用了多任務(wù)，可以不包含PLC_PRG，按照任務(wù)配置表執(zhí)行特定程序。
5.lib庫的使用
Lib的使用體現(xiàn)了codesys高級語言的特性，支持math.lib，string.lib，canopen.lib，可以使用自定義的lib
用戶自己實現(xiàn)的lib庫，包含兩種：Internal lib，External lib，有什么區(qū)別呢？
內(nèi)部是完全利用CoDeSys實現(xiàn)的自定義lib庫。外部庫則需要利用相關(guān)的編譯鏈去編譯，更多被底層開發(fā)者所采用，可以直接利用OS底層的API進行編程，性能效率更高。
6.好用的case語句
CASE INT1 OF
1, 5:
BOOL1 := TRUE;
BOOL3 := FALSE;
2:
BOOL2 := FALSE;
BOOL3 := TRUE;
10..20:
BOOL1 := TRUE;
BOOL3:= TRUE;
ELSE
BOOL1 := NOT BOOL1;
BOOL2 := BOOL1 OR BOOL2;
END_CASE;
case語句是我比較喜歡的功能，可以實現(xiàn)手動自動，可以實現(xiàn)多工位。
K5 PLC沒有日系的STL，也沒有西門子的SCR指令，可以通過其他方式實現(xiàn)類case方法，大家也可以思考下。
更多CoDeSys的使用細節(jié)可參考CoDeSys說明書“CoDeSys_V23_E.pdf”
能想到的也就這些，暫時寫到這里吧，文中更多強調(diào)的是概念，具體編程實現(xiàn)和技巧涉及很少，個人實戰(zhàn)也不是很多，認識也有膚淺，大家看后有什么好的想法，也請告知，謝謝！
總結(jié)
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