Стандарт МЭК 61131-3 определяет типы данных при программировании ПЛК. Они делятся на четыре основных группы: биты, числа, строки и временные типы. В статье описывается работа со строками в среде CODESYS V3.5, применяемой для программирования контроллеров ОВЕН СПК1хх с Ethernet и ПЛК210.
Первые программируемые контроллеры появились в 60-70 годах прошлого века для замены электромеханических реле и аналоговых регуляторов. Тогда для разработки программ было достаточно двух основных типов данных: логического – для представления дискретных сигналов и целочисленного – для представления аналоговых сигналов. Эволюция ПЛК расширила спектр выполняемых задач, что потребовало введения новых типов данных, одним из которых стали строки.
Строки могут использоваться для задач:
- визуализации (формирование таблиц рецептов, сообщений о тревогах и т.д.);
- записи данных в файлы в понятной человеку форме (в формате CSV, JSON и т.д.);
- реализации строковых протоколов обмена (DCON, MQTT и т.д.);
- работы с SMS;
- хранения паролей, серийных номеров и т.д.
Типы строк в CODESYS V3.5
Строка – это массив чисел, каждое из которых соответствует определенному символу. Соответствие между числами и символами называется кодировкой. В CODESYS V3.5 присутствуют два типа строк – STRING и WSTRING. Основные характеристики типов строк
|
Параметр |
STRING |
WSTRING |
|
Кодировка |
ASCII |
UCS-2 (Unicode) |
|
Размер символа |
1 байт |
2 байта |
|
Пример записи литерала (важен тип кавычек) |
‘hello, world’ |
“привет, мир” |
Выбор типа зависит от решаемой задачи. Например, для отображения строк в визуализации контроллеров ОВЕН следует использовать только тип WSTRING. При работе с SMS удобнее применять STRING, так как при формировании AT-команд для модемов используется кодировка ASCII.
Длина и размер строки
В CODESYS V3.5 при объявлении строки задается ограничение числа ее символов. Если число символов не указано, то по умолчанию используется значение 80. Ограничение максимального числа символов строки в явном виде отсутствует. Фактически длина строки ограничена только объемом памяти, выделенной под проект.
В CODESYS используются нуль-терминированные строки (как в языке С), то есть каждая строка завершается NUL-символом с кодом «0». Память под этот символ выделяется автоматически, и он не учитывается при объявлении переменной.
VAR
// Максимальная длина – 40 символов
// Выделенная память – 41 байт
sMessage: STRING(40) := ‘test’;
// Максимальная длина – 80 символов (по умолчанию)
// Выделенная память – 162 байта
wsTitle: WSTRING := “test”;
END_VAR
Базовые функции работы со строками
Значение строковой переменной можно присвоить не только при ее объявлении, но и в коде программы. Однако одного присваивания недостаточно. Для реализации алгоритмов требуются дополнительные операции, например, объединение нескольких строк в одну, поиск в строке нужного символа и т.д. Для этих операций используются базовые функции из библиотеки Standard. Список этих функций с кратким описанием
|
Функция |
Краткое описание |
|
CONCAT (STR1, STR2) |
Объединяет две строки в одну |
|
DELETE (STR, LEN, POS) |
Удаляет из строки заданное число символов с нужной позиции |
|
FIND (STR1, STR2) |
Производит поиск подстроки в строке |
|
INSERT (STR1, STR2, POS) |
Добавляет подстроку в строку с заданной позиции |
|
LEFT (STR, SIZE) |
Выделяет из строки подстроку заданной длины (начиная с первого символа) |
|
LEN (STR) |
Вычисляет длину строки |
|
MID (STR, LEN, POS) |
Выделяет из строки подстроку заданной длины (начиная с нужной позиции) |
|
REPLACE (STR1, STR2, LEN, POS) |
Заменяет в строке один фрагмент на другой (начиная с нужной позиции) |
|
RIGHT (STR, SIZE) |
Выделяет из строки подстроку заданной длины (начиная с последнего символа) |
Примеры использования этих функций
sVar1 := ‘Hello, ’;
sVar2 := ‘world’;
// sVar3 теперь имеет значение ‘Hello, world’
sVar3 := CONCAT(sVar1, sVar2);
// iLen будет иметь значение 12
iLen := LEN(sVar3);
Функции из библиотеки Standard могут работать только с переменными типа STRING.
Для работы с WSTRING используется библиотека Standard64 с идентичным набором функций, имеющих префикс «W» (WCONCAT, WDELETE и т. д.).
Расширенные функции работы со строками
Важно отметить, что функции из библиотек Standard/Standard64 могут работать только со строками, длина которых не превышает 255 символов. Для работы с более длинными строками используется библиотека StringUtils. В ней содержатся функции, которые в качестве аргументов принимают не строки, а указатели на них. Кроме того, библиотека содержит дополнительные функции для перевода строк в верхний/нижний регистр, удаления пробелов и т. д.
Типы строк STRING и WSTRING предназначены для работы с разными кодировками. Иногда требуется выполнить конвертацию этих типов, например, ввести в визуализацию строку-сообщение типа WSTRING и отправить ее по SMS в виде STRING-значения. Стандартные операторы конверсии STRING_TO_WSTRING/WSTRING_TO_STRING в этом случае не подходят, так как не производят конвертации кодировок, а перекладывают содержимое памяти одной переменной в другую. Решить проблему поможет библиотека OwenStringUtils, разработанная компанией ОВЕН.
Библиотека позволяет:
- конвертировать кодировки;
- работать с подстроками;
- форматировать вывод переменных типа DATE/TOD/DT/REAL.
// неправильная конвертация
// wsMessage получит значение "òåñò"
wsMessage := TO_WSTRING('тест');
// правильная конвертация
// wsMessage получит значение "тест"
wsMessage := OSU.CP1251_TO_UNICODE('тест');
// sDateTime получит значение '02.04.2019 08:11:30'
dtDateTime := DT#2019-04-02-08:11:30;
sDateTime := OSU.DT_TO_STRING_FORMAT
(dtDateTime, '%t[dd.MM.yyyy HH:mm:ss]'); Большой набор функций для работы со строками можно найти в библиотеке OSCAT Basic. Часть из них повторяет функционал OwenStringUtils, но присутствуют и уникальные: например, зеркалирование строки и преобразование числа в строку с его HEX-значением. Русскоязычное описание библиотеки доступно на сайте owen.ru
в разделе CODESYS V3.
// sMessage получит значение ‘dbca’
sMessage := MIRROR(‘abcd’);
// sMessage получит значение ‘FF’
sMessage := BYTE_TO_STRH(255); Управляющие последовательности
Помимо видимых символов (букв, цифр, знаков препинания) строка может содержать спецсимволы, которые называются управляющими последовательностями. С их помощью, например, можно организовать перевод строки для вывода нескольких сообщений в одном элементе визуализации.
В редакторе CODESYS для ввода спецсимволов используется знак ‘$’. Полный список спецсимволов приведен в документе CODESYS V3.5. Визуализация.
sMessage := ‘Один$r$nДва’;
Строки и массивы
Как было сказано в начале статьи, строка представляет собой массив символов. CODESYS V3.5 позволяет осуществлять индексный доступ к строке – как к массиву значений типа BYTE (для STRING) или WORD (для WSTRING). Это удобно при работе с файлами и реализацией протоколов обмена. На рис. 6 приведен пример обработки строки в цикле FOR для определения позиций символов, разделяющих значения. Это может потребоваться при чтении информации из файлов формата .csv.
VAR
sRecord: STRING := '123;456;789';
sSeparatorChar: STRING := ';';
auiSeparatorPos: ARRAY [0..10] OF INT;
i: INT;
j: INT;
END_VAR
j := 0;
FOR i:= 0 TO LEN(sRecord) DO
IF sRecord[i] = sSeparatorChar[0] THEN
auiSeparatorPos[j] := i;
j := j + 1;
// TODO: добавить проверку
// для верхней границы массива
END_IF
END_FOR В некоторых случаях требуется очистить строку. Для этого достаточно присвоить ей «пустое» значение. Но следует учитывать, что эта операция не очищает строку полностью – она только записывает NUL-терминатор в ее начальный символ. На рис. 7 приведен пример, в котором переменной сначала присваивается значение ‘ABCD’, которое потом перезаписывается пустой строкой. Но фактически происходит только обнуление начального символа строки, а коды остальных символов остаются на своих местах. Поэтому, записав значение в начальный элемент через индексный доступ, вы получите строку не из одного символа (как могли ожидать), а из четырех. Обычно такие проблемы проявляются при реализации строкового протокола обмена. Чтобы избежать их, надо очищать строку с помощью специальных функций (например, MemFill).
sMessage := ‘ABCD’;
sMessage := ‘’;
// sMessage получит значение ‘EBCD’
sMessage[0] := 16#45; Заключение
Рассмотрены ключевые моменты работы со строками в среде CODESYS V3.5. Все перечисленные библиотеки доступны для загрузки на сайте owen.ru в разделе CODESYS V3. Подробная информация о работе со строками приведена в документации к этим библиотекам, а также в справке среды программирования.