摘要：信息技术和传统制造技术深度融合，给生产制造的智能化铺好了路。在工控领域，具体表现就是像（Structured text 西门子 SCL）ST 结构化文本这种高级编程语言，在编程设计里被广泛运用。它的好处在于能把复杂的算法方程变简单，能做梯形图做不了的复杂计算，

信息技术和传统制造技术深度融合，给生产制造的智能化铺好了路。在工控领域，具体表现就是像（Structured text 西门子 SCL）ST 结构化文本这种高级编程语言，在编程设计里被广泛运用。它的好处在于能把复杂的算法方程变简单，能做梯形图做不了的复杂计算，还能把算法方程式给建立起来。就因为它对复杂算法适应能力强，移植通用性又高，ST 在工业控制里用得越来越多，会 ST 结构化文本设计已经是电气工程师必须要会的了。不过对于那些没接触过高级语言的传统电气从业人员来说，搞 ST 编程还是有一定难度的。所以，本文基于 CoDeSys 提出了一种基于梯形图编程思维快速实现 ST 编程的设计办法。

一，ST语言语法基础：

CODESYS（Controller Development System）是一个集成开发环境，是一种广泛应用于工业自动化领域的编程软件。支持 IEC 61131-3 标准的多种编程语言，如结构化文本（ST）、梯形图（LD）、指令列表（IL）等。它的强大功能和灵活性使其成为许多 PLC（可编程逻辑控制器）工程师的首选工具。本文将主要聚焦于 CODESYS 中的结构化文本（ST）语言，介绍其基本语法和运算符。

1，语法介绍

1.1，赋值语法

在 CODESYS 中，赋值操作是将一个值赋给一个变量。赋值语句使用 := 运算符。以下是一个简单的赋值语句示例：

VAR

iValue1 : INT; // 定义一个整数变量

iValue2 : INT; // 定义另一个整数变量

END_VAR

iValue1 := 10; // 将值 10 赋给变量 iValue1

iValue2 := iValue1; // 将 iValue1 的值赋给 iValue2

1.2，选择语法

选择语句用于根据不同条件执行不同的代码。最常用的选择语句是 IF 语句和 CASE 语句。

IF 语句

IF 语句用于在条件为真时执行特定代码块。

IF iValue1 > 5 THEN

iValue2 := iValue1 * 2;

ELSE

iValue2 := iValue1 / 2;

END_IF

CASE 语句

CASE 语句用于根据变量的不同值执行不同的代码块。

CASE iValue1 OF

1: iValue2 := 10;

2: iValue2 := 20;

3: iValue2 := 30;

ELSE

iValue2 := 0;

END_CASE

1.3，循环语法

循环语句用于重复执行代码块。CODESYS 支持 FOR 循环和 WHILE 循环。

FOR 循环

FOR 循环用于在已知次数内重复执行代码。

FOR i := 1 TO 10 DO

iValue2 := iValue2 + i;

END_FOR

WHILE 循环

WHILE 循环用于在条件为真时重复执行代码。

WHILE iValue1

iValue1 := iValue1 + 5;

END_WHILE

1.4，其他语法

REPEAT 循环

REPEAT 循环类似于 WHILE 循环，但它会先执行一次代码块，然后再检查条件。

REPEAT

iValue1 := iValue1 - 1;

UNTIL iValue1 = 0

END_REPEAT

EXIT 语句

EXIT 语句用于提前退出循环。

FOR i := 1 TO 10 DO

IF i = 5 THEN

EXIT;

END_IF

iValue2 := iValue2 + i;

END_FOR

2，运算符介绍

CODESYS 中的运算符分为算术运算符、比较运算符、逻辑运算符和位运算符。

2.1，算术运算符

算术运算符用于数学计算。

+：加法-：减法*：乘法/：除法MOD：取模

iValue1 := 10 + 5; // iValue1 为 15

iValue2 := 10 - 5; // iValue2 为 5

iValue1 := 10 * 2; // iValue1 为 20

iValue2 := 10 / 2; // iValue2 为 5

iValue1 := 10 MOD 3; // iValue1 为 1

2.2，比较运算符

比较运算符用于比较两个值。

=：等于：不等于>：大于=：大于等于

IF iValue1 = 10 THEN

iValue2 := 1;

END_IF

IF iValue1 5 THEN

iValue2 := 2;

END_IF

2.3，逻辑运算符

逻辑运算符用于逻辑操作。

AND：逻辑与OR：逻辑或NOT：逻辑非

IF (iValue1 > 5) AND (iValue2

iValue1 := iValue1 + 1;

END_IF

IF (iValue1 > 5) OR (iValue2

iValue2 := iValue2 + 1;

END_IF

IF NOT (iValue1 = 10) THEN

iValue1 := 10;

END_IF

2.4，位运算符

位运算符用于位级操作。

&：按位与|：按位或^：按位异或NOT：按位非

iValue1 := 5; // 二进制 0101

iValue2 := 3; // 二进制 0011

iValue3 := iValue1 & iValue2; // 结果为 1 (二进制 0001)

iValue4 := iValue1 | iValue2; // 结果为 7 (二进制 0111)

iValue5 := iValue1 ^ iValue2; // 结果为 6 (二进制 0110)

iValue6 := NOT iValue1; // 结果为 -6 (二进制 1010)

下面这张图展示的是电机的启动、保持、停止梯形图控制程序，这里面有启动、停止、自锁这三个触点，还有一个输出线圈。它们全都是开关型的变量，也就是只有开和关这两种状态。在高级语言里，这种数据类型被叫做 BOOL 型，其实就是二进制的开关变量，闭合的时候是 1（TRUE），断开的时候是 0（FALSE）。像下面这个梯形图的本质，可以大概理解成“触点+触点×触点=线圈”，也就是（M0 + Y0）×M1 = Y0 。

图1.1 启保停控制梯形图

在 ST 这类高级语言里，M0 和 Y0 的逻辑关系是“或”，也就是 OR，M0 和 M1 的逻辑关系是“与非”，这里的 NOT 意思是逻辑关系“非”，也就是取反。上面说的那个梯形图算式能写成（M0 OR Y0）AND NOT M1 = Y0，不过在 ST 语言中，“=”表示的是比较两个数值，赋值用的是“:=”，而且高级语言是从右往左进行赋值的。所以，像上面这个梯形图程序转变成 ST 的标准表达式是：

图1.2 启保停ST程序

同理电机正反转控制程序亦可实现如下转换：

图1.3 启保停ST程序

图1.4 启保停ST程序

通过参考像上面提到的启动、保持、停止以及电机正反转控制程序的转换例子，已经能够实现基本逻辑控制梯形图程序向 ST 的转换，也就是线圈 := 触点这样的逻辑关系表达式。接下来呢，会逐步对 ST 的一些应用基础知识展开分析。

下面这张图展示的是 ST 语言编程里最常用的数据类型，有开关型变量 BOOL 型，整数 INT 型，小数浮点型 REAL ，另外还有基于上面这些类型的数据类型，像 UINT、LREAL 等等。对于刚开始学的人，建议从简单到复杂，先重点留意 BOOL、INT、REAL 这三种数据类型。BOOL 型是用来表示二进制的，像启动、停止、开关这类变量。整型通常用在当作步和命名上，小数一般用于映射速度、转矩、位置这些物理量，具体情况就像下面小车控制的例子展示的那样。

图2.1三种常用数据类型

图2.2运料小车工作示意

就像图里说的，小车的控制动作是这样的：启动系统后，小车在 A 点装料，装完料去 B 点卸一半的料，接着去 C 点卸料，卸完料再返回 A 点，就这样一直循环。小车的控制系统要考虑的控制 IO 有输入的：启动、停止、A 位置、B 位置、C 位置，输出的有小车前进、小车后退。从工作要求来分析，这个控制对象适合用顺序控制编程的方法，也就是步进。在 ST 语言里，步进是通过 CASE 功能语句来实现的。CASE 的用法是 CASE 运行步变量（INT） OF A 步（INT）: ………;B 步…….;当运行步是 A 步的时候，就执行 A 步，同样的道理，也适用于其他条件，下面的程序实例里有。

IF…THEN…END_IF 是最常用的逻辑判断语句，它的意思是当某个条件成立了，就会得到某个结果。这里要特别说明一下，IF 是条件成立了才执行，条件不成立的话不会影响已经生成的结果，这和梯形图里的开关逻辑不一样。比如说在梯形图里，启动按钮闭合（是 TRUE），线圈就有电，启动按钮断开（是 FALSE），线圈就没电。但是在 IF 条件里（IF 启动 THEN 线圈 END_IF），只有启动是 TRUE 的时候，才会让线圈变成 TRUE，启动是 FALSE 的时候，线圈的状态不会有任何变化。具体可以参考下面图 2.3 里展示的小车运行最简系统：

图2.3运料小车ST控制程序

接下来重点给您介绍一些常用的运算符。最常见的逻辑运算符有“与 AND、或 OR、非 NOT”。然后还有一些常用的算术运算符，像“+、-、*、/、=”。这里要特别留意的是，在 C 语言里，赋值用的是“=”，但在 ST 语言里，“=”的意思是用来比较两个变量的大小，ST 语言里赋值用的是“:=”。弄清楚了上面这些运算符，编写简单的 ST 逻辑程序就不是什么难事了，从简单的开始，慢慢深入研究。像图 3.1 展示的就是常用的运算符以及它们的优先级：

图3.1常用运算符及其优先级

在这一节，会用上前面讲的基本语法来实现运动控制系统。下面通过图示，功能块是运动控制里伺服轴使能和点动的功能集合，能够用 ST 语句来控制它的外部输入，从而实现对伺服电机的正反转控制。下面这个实例表明，学习 ST 入门的时候，只要掌握了一些基础规则，就能实现简单逻辑和运动控制系统程序的设计，然后从简单到复杂，很快就能学会新的编程方法。

图4.1伺服电机点动控制实现

这篇文章简单总结了一些学习 ST 的小经验，讲了梯形图编程和 ST 语言编程的相同地方。上面这些知识点也是我自己在学习 ST 的过程中碰到的问题。刚开始入门的时候，掌握基础的通用知识就行，然后不断地使用和实践，就能起到不断加深理解的效果。所以我建议 ST 的初学者可以参考上面说的这些，抓住通用的知识点，举一反三，从简单到复杂，慢慢地深入学习，自然而然就能学好。对国产 CoDeSys 运动控制系统感兴趣的朋友欢迎留言。

来源：PLC技术玩