SCL 编程语言

SCL (Structured Control Language) 是 Darra PLC 的文本编程语言，语法类似 Pascal，适用于复杂算法、数据处理和数学运算。它是 Darra IDE 三种 PLC 逻辑编辑器之一（SCL、LAD、CFC）。

数据类型

基本数据类型

类型	大小	范围	示例
BOOL	1 位	TRUE / FALSE	bReady := TRUE;
BYTE	8 位	0 ~ 255	byStatus := 16#FF;
SINT	8 位	-128 ~ 127	siTemp := -10;
INT	16 位	-32768 ~ 32767	iCount := 100;
DINT	32 位	-2^31 ~ 2^31-1	diPosition := 123456;
LINT	64 位	-2^63 ~ 2^63-1	liTimestamp := 0;
UINT	16 位	0 ~ 65535	uiSpeed := 3000;
UDINT	32 位	0 ~ 2^32-1	udiEncoder := 0;
REAL	32 位	IEEE 754 单精度	rTemp := 25.5;
LREAL	64 位	IEEE 754 双精度	lrAngle := 3.14159265;
STRING	可变	最长 255 字符	sName := 'Darra';
TIME	32 位	毫秒精度	tDelay := T#500ms;
DATE	32 位	日期	dToday := D#2026-04-07;
TOD	32 位	时间	todNow := TOD#14:30:00;
DT	64 位	日期时间	dtStamp := DT#2026-04-07-14:30:00;

复合数据类型

// 数组
VAR
    aiValues : ARRAY[0..9] OF INT;
    arMatrix : ARRAY[0..2, 0..2] OF REAL;
END_VAR

// 结构体
TYPE MotorData :
STRUCT
    bEnable    : BOOL;
    rSpeed     : REAL;
    diPosition : DINT;
    sName      : STRING[32];
END_STRUCT;
END_TYPE

// 枚举
TYPE MachineState :
(
    IDLE := 0,
    RUNNING := 1,
    PAUSED := 2,
    ERROR := 3
);
END_TYPE

运算符

运算符优先级 (从高到低)

优先级	运算符	说明
1	()	括号
2	NOT	逻辑非
3	**	幂运算
4	*, /, MOD	乘、除、取模
5	+, -	加、减
6	<, >, <=, >=	比较
7	=, <>	等于、不等于
8	AND, &	逻辑与
9	XOR	逻辑异或
10	OR	逻辑或

控制流

IF-THEN-ELSE

IF rTemperature > 80.0 THEN
    bOverheat := TRUE;
    bFanOn := TRUE;
ELSIF rTemperature > 60.0 THEN
    bOverheat := FALSE;
    bFanOn := TRUE;
ELSE
    bOverheat := FALSE;
    bFanOn := FALSE;
END_IF;

CASE

CASE iState OF
    0:  // 待机
        bMotorOn := FALSE;
    1:  // 运行
        bMotorOn := TRUE;
        rSpeed := rTargetSpeed;
    2:  // 减速
        rSpeed := rSpeed - rDecelRate;
        IF rSpeed <= 0.0 THEN
            iState := 0;
        END_IF;
    ELSE
        iState := 0;  // 未知状态复位
END_CASE;

FOR

// 正向循环
FOR i := 0 TO 9 DO
    aiValues[i] := i * 10;
END_FOR;

// 带步长
FOR i := 0 TO 100 BY 5 DO
    rSum := rSum + DINT_TO_REAL(i);
END_FOR;

WHILE

iIndex := 0;
WHILE iIndex < 10 AND NOT bFound DO
    IF aiBuffer[iIndex] = iTarget THEN
        bFound := TRUE;
    ELSE
        iIndex := iIndex + 1;
    END_IF;
END_WHILE;

REPEAT-UNTIL

iRetry := 0;
REPEAT
    bResult := SendCommand(iCmd);
    iRetry := iRetry + 1;
UNTIL bResult OR iRetry >= 3
END_REPEAT;

循环保护

编译器会检测死循环风险。循环体内必须有可达的退出条件,否则编译器将报告警告。运行时如果单次扫描中循环执行超过最大迭代次数,系统会强制中断并触发 OB80 时间错误。

函数

FUNCTION CalculateDistance : REAL
VAR_INPUT
    rX1, rY1 : REAL;
    rX2, rY2 : REAL;
END_VAR
VAR
    rDx, rDy : REAL;
END_VAR

rDx := rX2 - rX1;
rDy := rY2 - rY1;
CalculateDistance := SQRT(rDx * rDx + rDy * rDy);

END_FUNCTION

功能块

FUNCTION_BLOCK FB_MotorControl
VAR_INPUT
    bStart   : BOOL;
    bStop    : BOOL;
    rSetSpeed : REAL;
END_VAR
VAR_OUTPUT
    bRunning : BOOL;
    rActSpeed : REAL;
END_VAR
VAR
    tonDelay : TON;
    rRampSpeed : REAL;
END_VAR

// 启停逻辑
IF bStart AND NOT bStop THEN
    bRunning := TRUE;
ELSIF bStop THEN
    bRunning := FALSE;
END_IF;

// 速度斜坡
IF bRunning THEN
    IF rRampSpeed < rSetSpeed THEN
        rRampSpeed := rRampSpeed + 1.0;
    END_IF;
ELSE
    rRampSpeed := 0.0;
END_IF;

rActSpeed := rRampSpeed;

END_FUNCTION_BLOCK

功能块实例化与调用

VAR
    fbMotor1 : FB_MotorControl;
    fbMotor2 : FB_MotorControl;
END_VAR

// 调用功能块
fbMotor1(bStart := bBtn_Start, bStop := bBtn_Stop, rSetSpeed := 1500.0);
fbMotor2(bStart := bBtn_Start2, bStop := bBtn_Stop2, rSetSpeed := 3000.0);

// 读取输出
bMotor1Running := fbMotor1.bRunning;
rMotor1Speed := fbMotor1.rActSpeed;

程序 (PROGRAM)

PROGRAM Main
VAR
    fbMotor : FB_MotorControl;
    bStart  : BOOL;
    bStop   : BOOL;
END_VAR

// 读取输入
bStart := %IX0.0;
bStop  := %IX0.1;

// 执行控制
fbMotor(bStart := bStart, bStop := bStop, rSetSpeed := 1000.0);

// 写入输出
%QX0.0 := fbMotor.bRunning;

END_PROGRAM

编码建议

• 变量命名使用匈牙利前缀: b (BOOL), i (INT), di (DINT), r (REAL), s (STRING), t (TIME), a (ARRAY), fb (功能块实例)
• 每个功能块应有明确的单一职责
• 复杂逻辑添加中文注释说明意图

字符串处理

IEC 61131-3 提供丰富的字符串函数:

VAR
    sName   : STRING[32] := 'Darra PLC';
    sPart   : STRING[32];
    sFull   : STRING[64];
    iLen    : INT;
    iPos    : INT;
END_VAR

// 基本操作
iLen  := LEN(sName);                    // 9
sPart := LEFT(sName, 5);                // 'Darra'
sPart := RIGHT(sName, 3);               // 'PLC'
sPart := MID(sName, 3, 7);              // 'PLC' (从位置7取3字符)
sFull := CONCAT(sName, ' v1.0');        // 'Darra PLC v1.0'
iPos  := FIND(sName, 'PLC');            // 7
sFull := INSERT(sName, '软件', 6);      // 'Darra 软件PLC'
sPart := DELETE(sName, 5, 6);           // 'Darra' (从位置6删5字符)
sFull := REPLACE(sName, 'C++', 3, 7);   // 'Darra PC++'

// 格式化 (厂家扩展)
sFull := CONCAT('Temp=', REAL_TO_STRING(rTemp));
sFull := CONCAT(sFull, '°C');

// 查找失败判断
iPos := FIND(sInput, 'ERROR');
IF iPos > 0 THEN
    LogWarn('Input contains ERROR');
END_IF;

字符串与 STRING 容量

• STRING[N] 表示最大 N 字符, 未指定时默认 80
• 超出容量的赋值会被截断, 不抛异常
• 字符串赋值按值复制, 大字符串拷贝开销显著, 频繁拼接建议用中间缓冲
• 中文字符串建议用 WSTRING (UTF-16) 避免编码问题

数组操作深化

VAR
    // 多维数组
    arMap  : ARRAY[0..9, 0..9] OF BOOL;
    arCube : ARRAY[0..3, 0..3, 0..3] OF REAL;
    
    // 数组切片 (厂家扩展)
    arSource : ARRAY[0..99] OF INT;
    arDest   : ARRAY[0..9] OF INT;
    
    // 数组常量初始化
    arPreset : ARRAY[0..4, 0..2] OF INT := [
        [10, 20, 30],
        [40, 50, 60],
        [70, 80, 90],
        [100, 110, 120],
        [130, 140, 150]
    ];
    
    // 高级初始化 (重复语法)
    arZeros : ARRAY[0..99] OF INT := [100(0)];  // 100 个 0
    arOnes  : ARRAY[0..9] OF REAL := [10(1.0)]; // 10 个 1.0
END_VAR

// 遍历
FOR i := 0 TO 9 DO
    FOR j := 0 TO 9 DO
        arMap[i, j] := (i = j);  // 对角线置 TRUE
    END_FOR;
END_FOR;

// 整体赋值 (同类型同尺寸)
arDest := arSource[10..19];  // 切片赋值 (厂家扩展)

// 查找
bFound := FALSE;
FOR i := 0 TO 99 DO
    IF arSource[i] = iTarget THEN
        iIndex := i;
        bFound := TRUE;
        EXIT;  // 提前退出循环
    END_IF;
END_FOR;

// 排序 (简化冒泡)
FOR i := 0 TO 98 DO
    FOR j := 0 TO 98 - i DO
        IF arSource[j] > arSource[j + 1] THEN
            iTmp := arSource[j];
            arSource[j] := arSource[j + 1];
            arSource[j + 1] := iTmp;
        END_IF;
    END_FOR;
END_FOR;

结构体 (STRUCT) 深化

// 嵌套结构体
TYPE ST_Position :
STRUCT
    rX : LREAL;
    rY : LREAL;
    rZ : LREAL;
END_STRUCT;
END_TYPE

TYPE ST_Pose :
STRUCT
    stPos  : ST_Position;        // 嵌套
    rRoll  : REAL;
    rPitch : REAL;
    rYaw   : REAL;
END_STRUCT;
END_TYPE

TYPE ST_Robot :
STRUCT
    sName     : STRING[32];
    iAxisCount : INT := 6;       // 默认值
    stPose    : ST_Pose;
    arJointPos : ARRAY[0..5] OF REAL;  // 数组成员
END_STRUCT;
END_TYPE

VAR
    stRobot1 : ST_Robot := (sName := 'R1', iAxisCount := 6);
END_VAR

// 访问
stRobot1.stPose.stPos.rX := 100.5;
stRobot1.arJointPos[0] := 45.0;

// 整体赋值
stRobot2 := stRobot1;  // 按值复制整个结构

指针 (REF_TO / POINTER TO)

IEC 61131-3 Third Edition 引入引用类型, Darra PLC 支持:

VAR
    rValue : REAL := 3.14;
    pRef   : REF_TO REAL;         // 引用类型
    pPtr   : POINTER TO INT;      // 指针类型 (旧语法)
    iArr   : ARRAY[0..9] OF INT;
END_VAR

// 取地址
pRef := REF(rValue);              // 引用赋值
pPtr := ADR(iArr[0]);             // 取地址

// 解引用
pRef^ := 6.28;                    // 通过引用修改 rValue
iSum := iSum + pPtr^;             // 读取指针指向的值

// 空引用判断
IF pRef <> 0 THEN
    pRef^ := 0.0;
END_IF;

// 引用作为 VAR_IN_OUT 的替代
FUNCTION_BLOCK FB_ArraySum
VAR_INPUT
    pData   : REF_TO ARRAY[0..99] OF INT;  // 传数组引用
    iCount  : INT;
END_VAR
VAR_OUTPUT
    diSum : DINT;
END_VAR

diSum := 0;
FOR i := 0 TO iCount - 1 DO
    diSum := diSum + pData^[i];
END_FOR;

END_FUNCTION_BLOCK

指针安全

• 空指针解引用 (pRef^ 当 pRef = 0) 触发 OB121 运行时异常
• 指针不可算术运算 (不支持 pPtr + 1), 只能赋值 / 解引用 / 比较
• 建议优先用 REF_TO 而非 POINTER TO (前者类型安全, 后者只检查大小)
• 禁止用指针跨 POU 生命周期传递 (引用的对象可能已析构)

运算符扩展

位运算

VAR
    wStatus : WORD;
    bBit5   : BOOL;
END_VAR

wStatus := wStatus OR    16#0020;   // 置 bit5
wStatus := wStatus AND NOT 16#0020; // 清 bit5
wStatus := wStatus XOR   16#FFFF;   // 取反所有位
bBit5   := (wStatus AND  16#0020) <> 0;  // 读 bit5

// 位访问 (Darra 扩展)
wStatus.5 := TRUE;            // 等价于置 bit5
bBit5    := wStatus.5;        // 等价于读 bit5

移位与循环

iShifted := SHL(iValue, 4);    // 左移 4 位 (乘 16)
iShifted := SHR(iValue, 2);    // 右移 2 位 (无符号除 4)
iRotated := ROL(iValue, 3);    // 循环左移
iRotated := ROR(iValue, 3);    // 循环右移

完整的 FB 示例: 状态机

FUNCTION_BLOCK FB_MachineController
VAR_INPUT
    bStart    : BOOL;
    bStop     : BOOL;
    bReset    : BOOL;
    bHome     : BOOL;   // 回原完成信号
END_VAR
VAR_OUTPUT
    eState    : E_MachineState;
    bRunning  : BOOL;
    sDiagMsg  : STRING[64];
END_VAR
VAR
    rtStart   : R_TRIG;
    tonTimeout : TON;
END_VAR

rtStart(CLK := bStart);

// 主状态机
CASE eState OF
    E_MachineState.IDLE:
        sDiagMsg := '待机';
        bRunning := FALSE;
        IF rtStart.Q THEN
            eState := E_MachineState.HOMING;
        END_IF;
        
    E_MachineState.HOMING:
        sDiagMsg := '回原中';
        bRunning := TRUE;
        tonTimeout(IN := TRUE, PT := T#30s);
        IF bHome THEN
            eState := E_MachineState.RUNNING;
            tonTimeout(IN := FALSE);
        ELSIF tonTimeout.Q THEN
            eState := E_MachineState.ERROR;
            sDiagMsg := '回原超时';
        END_IF;
        
    E_MachineState.RUNNING:
        sDiagMsg := '运行中';
        bRunning := TRUE;
        IF bStop THEN
            eState := E_MachineState.STOPPING;
        END_IF;
        
    E_MachineState.STOPPING:
        sDiagMsg := '停机中';
        bRunning := FALSE;
        eState := E_MachineState.IDLE;
        
    E_MachineState.ERROR:
        sDiagMsg := '故障';
        bRunning := FALSE;
        IF bReset THEN
            eState := E_MachineState.IDLE;
        END_IF;
END_CASE;

END_FUNCTION_BLOCK

常见陷阱与排错

问题	原因	解决
FOR 循环意外退不出	循环变量被循环体修改	不要在 FOR 体内修改计数器
浮点数比较不相等	IF rA = rB 精度问题	用 ABS(rA - rB) < 0.001
整数除法结果为 0	iResult := 1 / 2	改为 REAL: 1.0 / 2.0
赋值类型不匹配	iX := rY 报错	显式转换 iX := REAL_TO_INT(rY)
字符串截断	STRING[8] 存 20 字符	放大容量或缩短内容
数组越界	arr[iIndex] 超范围	访问前 guard IF iIndex IN [0..99] THEN
FB 多实例串扰	忘了给每个实例命名	每个 FB 变量独立声明
递归调用报错	FUNCTION 不支持递归	用 FUNCTION_BLOCK 或迭代

最佳实践

• 变量命名一致性: 项目内统一匈牙利前缀, 提高可读性
• 魔法数字常量化: 用 VAR CONSTANT MAX_SPEED : REAL := 6000.0; 替代散落的 6000.0
• 注释关键逻辑: 说明 "为什么", 不是 "做什么"
• 避免超长函数: 单个 POU 代码 > 200 行考虑拆分
• 显式类型转换: 禁止依赖隐式转换
• 字符串少用在高频周期: STRING 拷贝有性能开销, 高速任务用数值类型
• 用 CASE 代替深层 IF: 3 层以上 IF 嵌套改写为 CASE 更清晰

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