1.3.2 变量

变量（Variables），有的也称标签（Tags）是用户自行定义的PLC的内存区。传统PLC只有地址，没有这个变量一说。新型和高档PLC才有此程序数据。如和利时LEC G3机的内存数据区中，有容量很大的全局区（G区）及掉电保持区（R区），只能通过定义变量使用它。再如西门子的S7-300/400系列PLC及新型的S7-1200小型机的数据块所用的区域，也是通过定义使用。还有AB新型PLC就没有所谓的内部软器件，只有用户定义的变量。如果所定义的变量要与I/O实际地址（I/O软器件）关联可使用别名（Alias），即用变量当做硬件地址的别名。其他高档PLC也多是此情况。而且，越是高档或新型PLC，其内部器件越少，但可定义的变量则非常之多。

变量与传统PLC的符号地址不同是，它与实际地址（软器件）可以关联，也可不关联。而符号地址则必须与I/O或内部器件关联。

再就是，地址可以定义为变量名（与变量关联），也可不定义为变量名（不与变量关联）。后者也可在程序中直接使用。

使用变量取代内部器件地址的好处是比较灵活，可定义的数据类型多，而且PLC的资源还可得到充分利用。这也是当今PLC技术发展一大趋势。只是使用它编程，计算机技术的“味道”浓些，可能对习惯于电气技术的PLC编程人员，初用时可能不大习惯。

1.变量类型

变量可定义的类型很多，而且随着PLC功能的增强，其类型也越来越多。具体可根据不同特点分类。

（1）根据数据所占内存大小划分有：

1）位数据（bit）。仅占一个位的内存区。

2）数位数据（digit）。占4个位的内存区。

3）字节数据（Byte，B）。占8个位的内存区。

4）字数据（word，W）。占16个位的内存区。

5）双字数据（Double word，DW）。占32个位的内存区。

6）多字数据。占更多字的内存区。

（2）根据数据类型划分有：

1）布尔型。标识符为BOOL，在0（或FALSE）、1（或TRUE）之间选一。

2）整数型。有多种类型。它的类型名称、类型标识符、上下限及存储空间见表1-7。

整数型常数可使用十进制数，也可用二或十六进制数。用前者，直接写数就可以了，如65535。用后者时，在数值前要加“2#”或“16#”，如16#ABCD。所使用的数也不能超过表1-7的数据上、下限。

3）实数型。也称浮点型。用于表示有理数。其标识符为REAL，占32位。实数型数据可正、可负，最小数可以是·1.175495E-38，最大数可以是·3.402823E+38。

表1-7 PLC整数类型标识符、上下限及存储空间

4）字符串型。字符型数据（STRING），即字符串。其常量在两个单引号间给出。如abcd，这里的abcd就是字符串常量。字符串还可含转义（特殊）字符。只是在之前应加“$”符号。具体见表1-8。

表1-8 转义字符

5）时钟型（TIME）、日期型（DAY）、时间型（T IME_OF_DAY，TOD）、日期时间型（DATE and DATE_AND_TIME，DT）等。可用于存储时钟、日期、时间、日期时间值等数值。不同PLC此类型数据的表达可能不完全一样。

6）其他型。如各种功能块型的变量，可用做功能块例程的命名。有的还可由用户自行定义类型等。

（3）根据数据的作用范围划分有：

1）局部变量。其作用范围仅限于所在程序。超出程序无效。

2）全局变量。其定作用范围为PLC的所有程序。但是，如与所在程序局部变量重名，则所在程序的局部变量有效，而它无效。

3）网络变量。如AB等PLC，有此变量。其作用范围可覆盖PLC网络。可以用以PLC间数据链接、实现通信。

4）共享变量。如西门子博途软件建立的过程有此变量。其作用范围可覆盖整个工程。可在工程的其他部件，如人机界面、计算机监控系统等，实现数据共享。

（4）根据PLC停机后数据是否保持划分有：

1）保持变量。PLC掉电后，其值保持。

2）非保持变量。PLC掉电后，其值不保持。

（5）根据变量的结构划分有：

1）简单变量。所定义的变量只有一个，而且只有一个类型。常见的多是此类变量。

2）复合变量。所定义的变量有多个，而且可能有多个类型。如计算机常用数组、结构等就是此类变量。

（6）根据变量的使用划分有：

1）直接变量。直接使用它作变量。也是最常用的变量。

2）指针变量。也是间接变量，使用它的值作为地址，用此地址指向的变量作变量。

（7）根据变量的在POU中的使用划分有：

1）输入变量。用于程序数据输入。

2）输出变量。用于程序数据输出。

3）输入输出变量。也即变量，既可输入程序数据，又可输出程序数据。多数变量为此变量。

2.变量定义

变量在使用前要先定义。要用标识符命名。根据编程标准，标识符只能由字母、数字和下画线字符组成的一个串，并且它应以字母或下画线字符开头。不能使用中文。用具体命名规则取决于具体的PLC。

变量定义时除了命名，还要指明它的类型。要上述分类指明它的归属。如果必要也可与I/O地址关联。变量名称一般要有意义，以便识别与使用。必要时还可加注解。

变量定义要使用编程软件。一般软件都有它的编辑器。有的还可用微软公司的Excel编辑，然后导入。变量可以预先集中编辑，也可随时使用随时编辑。以和利时PLC的变量定义为例，其声明格式为

＜变量名＞｛AT＜关联地址＞｝：＜变量类型＞｛：=＜初始值＞｝；

其中｛｝部分是可选的。可知，定义变量可以与实际地址无关。当然，这不是变量不用地址，而是由系统去分配地址。它用的地址是它的PLC的G区及R区。后者数据保留（掉电后恢复，原数据保留）；前者不保留（掉电后恢复，原数据丢失）。

在编程时，如使用未声明的变量，系统将出现图1-20所示的变量声明窗口。

从图1-20可知，可对变量类别（有VAR局部变量、VAR_GLOBAL全局变量等）、变量类型（有布尔型、整型等）、是否与实际地址关联、注释及初始值等做出选择。如果做了该图所示的选定，再单击“确认”，即完成了该变量的声明。这时，在该程序的局部变量声明中将加上此变量。即

图1-20 变量声明窗口

在图1-20窗口中，“常量”选项的含义是，选定它，程序不能改变它。“保留”选项的含义是，选定它，此变量就可掉电保持。

变量与实际地址关联，和利时称之为变量AT声明。但不是所有的变量都允许做这样的声明。声明为BYTE、WORD、DWORD变量，既可按BYTE、WORD、DWORD使用，也可按位使用。这时，可在变量之后加小数点，然后再加位号。如AA为WORD类型变量，AA指的是字，而AA.14指的是AA字的14位。

以下为它定义的几个变量：

这里，VAR到END_VAR、VAR_INPUT到END_INPUT以及VAR_OUTPUT到END_OUTPUT之间就是POU所定义的变量、输入变量及输出变量。

3.指针变量

指针是指向变量地址的变量。指针声明的格式为

＜指针名＞：POINTER TO＜数据类型或功能块＞；

指针所指向变量的数据类型，可以是系统定义的类型，也可是用户自定义类型，还可以是功能块。

要读取变量的地址，有读取变量地址指令，如和利时PLC用ADR指令，它用于把变量或者功能块的地址赋给指针，例如：

指针是计算机C语言常用的工具。使用得好，可提高程序效率。指针还可用于对将要介绍的数组各成员的访问。这时，要先把数组下标下限成员的地址赋值给数组处理指针。然后相应改变这个指针值，即可访问数组的不同成员。

和利时LEC G3机内存地址以字节来计算。如果指针指向字节，指针加、减1，即可访问不同的字节。如果指针指向字，则加、减2，才可访问不同的字。如果指针指向双字，则加、减4，才可访问不同的双字。其余类推。

4.复合变量

除了简单变量，有的PLC还可数组、结构、枚举等类似计算机C语言那样的复合变量。

（1）数组。数组是相同类型数据的集合。有一维、二维和三维数组（不同PLC规则不完全相同）。如和利时PLC其声明格式为

＜数组名＞：ARRAY［＜ll1＞..＜ul1＞，＜ll2＞..＜ul2＞］OF＜变量类型＞.

Ll1、ll2、ll3标识字段范围的最小值；ul1、ul2和ul3标识最大值。范围必须是整型的。

如声明以下数组：

则它的名为“Card_game”，是二维数组，下限都是1，上限分别是13、4。数组中的元素（成员）可用数组名加下标访问。如用矩阵与数组对应，那么一维数组，就相当于一维矩阵；二维数组，就相当于二维矩阵；三维数组，就相当于三维矩阵。

如上述数组Card_game，为二维数组。用如下的矩阵A对应：

即A的每个元素都有两个下标。如A13，第1个下标为1，代表处于第1行；第2个下标为3，代表处于第3列。有了这个对应，就很好理解Card_game［2，4］的含义。它就是指其中下标1为2、下标2为6的元素。

在声明数组的同时，可进行初始化。如下示的就是已初始化的数组：

arr1：ARRAY［1..5］OF INT：=1，2，3，4，5；

说明：初始化后的arr1［1］=1、arr1［2］=2、arr1［3］=3、arr1［4］=4、arr1［5］=5。

arr2：ARRAY［1..2，3..4］OF INT：=1，3（7）；（∗1，7，7，7的简写∗）

说明：两维数组初始化赋值的顺序总是，第1下标先取下限，第2个从下限依次加1，直到上限。这时，第1下标加1，第2下标又从下限开始，依次加1，其余类推，直到都到两个下标的上限。所以，按上述约定，arr2数组初始化后的各元素的值为arr2［1，3］=1、arr2［1，4］=7、arr2［3］=7、arr2［2，4］=7。

arr3：ARRAY［1..2，2..3，3..4］OF INT：=2（0），4（4），2，3；

（∗0，0，4，4，4，4，2，3的简写∗）

说明：三维数组初始化赋值的顺序总是，第1下标先取下限，第2下标也先取下限，第3个从下限依次加1，直到上限。这时，第2下标加1，第3下标又从下限开始，依次加1，其余类推，直到2、3两个下标都到下标的上限。这时，第1下标加1，第2、3下标又重复上述过程，直到都达到三个下标的上限。所以，按上述约定，初始化后的arr3［1，2，3］=0、arr3［1，2，4］=0、arr3［1，3，3］=4、arr3［1，3，4］=4、arr3［2，2，3］=4、arr3［2，2，4］=4、arr3［2，3，3］=2、arr3［2，2，4］=3。

数组也可部分初始化，如

arr1：ARRAY［1..10］OF INT：=1，2；

没有初始化的数组元素的值，为数组元素类型的默认值。在上面例子中，arr1［1］为1、arr1［2］为2，其他数组元素初始值为0。

数组的下标也可以是变量。这样，改变变量的值，就可访问数组不同的成员。但数组不能动态声明。即定义它的上、下标只能是数字。

数组可与实际地址关联，如

mmW AT%MW100：ARRAY［100..4145］OF WORD；

还可声明如下数组：

mmB AT%MW100：ARRAY［100..4145］OF BYTE；

这里，同一地址与不同的数组关联是允许的。

提示：数组的单元总数是有限制的。如LM3109机为4046。再多编译通不过。

提示：不同品牌PLC数组定义的格式也不完全一样。具体可在编程参阅有关软件帮助。

提示：有的PLC访问数组成员时，其下标只能是常量，有的可以是变量。

（2）结构（Structure）。结构是用户自定义数据类型。以和利时PLC为例，其定义格式为

图1-21所示为和利时PLC编程软件PowerPro对象管理器的“数据类型”窗口。点击鼠标右键，将弹出菜单。再在“弹出菜单上”，点击“添加”，将出现如图1-21所示的“New data type”窗口。在“新建数据类型名”空白处右方，填入结构名（该图填的为“struct2”）。再点击“确认”，即可弹出结构名为struct2编辑窗口。在其上即可进行结构编辑。

图1-21 数据类型定义窗口

如图所示，该结构名为struct2。内含有起点、点1到4及终点6个数组。注意，这里定义的结构，还不是用户可使用的变量。只是创建一个struct2结构的数据类型。但有了它才可进行struct2这个结构类型的变量声明。如

这里，声明了2个struct2结构类型的变量。变量名为Sss1与Sss2。其中变量Sss1已初始化。而Sss2未初始化，其成员按默认值赋值，均为0。对它的成员访问的格式是

如上述例子，Sss1.Start、Sss2.Start.分别是Sss1结构类型变量的Start成员及Sss2结构类型变量的Start成员。

（3）枚举（Enumeration）。枚举也是用户自定义数据类型，由许多字符常量组成，并把这些常量称作枚举值。枚举以关键字TYPE开始END_TYPE结束。其定义格式为

这里，枚举类型名与变量命名规则相同。＜Enum_0＞、＜Enum_1＞、…＜Enum_n＞等为待枚举字符常量。

枚举类型变量的值是数字，称枚举值。如同INT类型一样使用。如不作初始化，枚举值0，指向第1项，即这里的＜Enum_0＞。枚举值1，指向第1项。即这里的＜Enum_1＞。其余类推。

枚举类型定义方法与结构定义的方法相同。如和利时PLC也是在PowerPro对象管理器的“数据类型”窗口上，点击鼠标右键，弹出菜单。再在“弹出菜单”上，点击“添加”，出现如图1-21所示的“New data type”窗口。在“新建数据类型名”右方，填入枚举类型名。再点击“确认”，即可弹出与填入枚举类型名编辑窗口。在其上即可进行枚举类型编辑。

如做如下“TRAFFIC_SIGNAL”（交通信号）的枚举定义：

只是这里定义的枚举，还不是用户可使用的变量。只是创建一个TRAFFIC_SIGNAL枚举的数据类型。但有了它才可进行TRAFFIC_SIGNAL这个枚举类型的变量声明。如

TRAFFIC_SIGNAL1：TRAFFIC_SIGNAL；

这里的TRAFFIC_SIGNAL1为TRAFFIC_SIGNAL类型变量。如TRAFFIC_SIGNAL1值为0，因为“Red”没有初始化，又是第一项，则指的是“Red”。如值为1，则指的是第二项，“Yellow”。因为“Green”在定义时初始化为10，如果值为10，则指的是“Green”。如“Green”后还有项目，将从11起增加。

枚举不能多次使用相同的枚举项。如

这两个枚举都有“Red”，是不允许的。