变量与数据类型

Darra PLC 变量系统遵循 IEC 61131-3 标准，提供类型安全的变量声明、多级作用域和丰富的数据类型。变量表由 PLCVariableTable 管理，支持符号名到内存地址的双向映射。

变量声明

声明语法

VAR                          // 局部变量
    iCount : INT := 0;
    rSpeed : REAL;
    bReady : BOOL := FALSE;
END_VAR

VAR_INPUT                    // 输入参数 (功能块)
    bEnable : BOOL;
END_VAR

VAR_OUTPUT                   // 输出参数 (功能块)
    bDone : BOOL;
END_VAR

VAR_IN_OUT                   // 输入输出参数 (引用传递)
    arBuffer : ARRAY[0..99] OF INT;
END_VAR

VAR_GLOBAL                   // 全局变量
    giBatchCount : INT;
    grTemperature : REAL;
END_VAR

VAR RETAIN                   // 掉电保持变量
    riTotalParts : INT;
    rrCalibOffset : REAL;
END_VAR

VAR CONSTANT                 // 常量
    MAX_SPEED : REAL := 6000.0;
    TIMEOUT : TIME := T#30s;
END_VAR

作用域

作用域	关键字	可见范围	生命周期
局部	VAR	当前 POU 内部	每次调用重新初始化
全局	VAR_GLOBAL	所有 POU	程序运行期间
保持	VAR RETAIN	声明所在 POU	跨停止/启动保持
常量	VAR CONSTANT	声明所在 POU	编译时确定

Retain 变量

Retain 变量在 PLC 停止、重新启动后保持上次运行的值。适用于产量计数、累计运行时间、标定参数等。冷启动 (OB100) 时可选择是否重置 Retain 变量。

基本数据类型

位类型

类型	大小	范围	用途
BOOL	1 位	TRUE / FALSE	开关量
BYTE	8 位	0 ~ 255	位掩码
WORD	16 位	0 ~ 65535	状态字
DWORD	32 位	0 ~ 2^32-1	控制字
LWORD	64 位	0 ~ 2^64-1	时间戳

整数类型

类型	大小	有符号	范围
SINT	8 位	是	-128 ~ 127
USINT	8 位	否	0 ~ 255
INT	16 位	是	-32768 ~ 32767
UINT	16 位	否	0 ~ 65535
DINT	32 位	是	±2.1×10^9
UDINT	32 位	否	0 ~ 4.2×10^9
LINT	64 位	是	±9.2×10^18
ULINT	64 位	否	0 ~ 1.8×10^19

浮点类型

类型	大小	精度	用途
REAL	32 位	~7 位有效数字	一般模拟量
LREAL	64 位	~15 位有效数字	高精度运算 (角度/位置)

时间与字符串

类型	格式	示例
TIME	T#<值>	T#1s, T#500ms, T#2h30m
DATE	D#<日期>	D#2026-04-07
TOD	TOD#<时间>	TOD#14:30:00
DT	DT#<日期时间>	DT#2026-04-07-14:30:00
STRING	单引号	'Hello', 最长 255 字符
WSTRING	双字节	Unicode 字符串

数组

VAR
    // 一维数组
    aiSensors : ARRAY[0..7] OF INT;
    
    // 多维数组
    arGrid : ARRAY[0..3, 0..3] OF REAL;
    
    // 初始化
    aiPreset : ARRAY[0..4] OF INT := [10, 20, 30, 40, 50];
END_VAR

// 访问
aiSensors[3] := 100;
arGrid[1, 2] := 3.14;

结构体

TYPE ST_MotorStatus :
STRUCT
    bOnline     : BOOL;
    bFault      : BOOL;
    iErrorCode  : INT;
    rActualSpeed : REAL;
    rActualPos  : LREAL;
    tRunTime    : TIME;
END_STRUCT;
END_TYPE

VAR
    stMotor1 : ST_MotorStatus;
    astMotors : ARRAY[0..5] OF ST_MotorStatus;
END_VAR

// 访问
stMotor1.rActualSpeed := 1500.0;
astMotors[2].bFault := TRUE;

枚举

TYPE E_MachineState :
(
    IDLE     := 0,
    HOMING   := 1,
    RUNNING  := 2,
    PAUSED   := 3,
    STOPPING := 4,
    ERROR    := 99
);
END_TYPE

VAR
    eState : E_MachineState := E_MachineState.IDLE;
END_VAR

IF eState = E_MachineState.RUNNING THEN
    // ...
END_IF;

类型转换

// 显式类型转换函数
rValue := INT_TO_REAL(iCount);
iValue := REAL_TO_INT(rTemp);       // 四舍五入
diValue := INT_TO_DINT(iSmall);
sValue := INT_TO_STRING(iCount);
tValue := DINT_TO_TIME(diMs);       // 毫秒转 TIME

类型安全

Darra PLC 编译器强制类型检查。不同类型之间赋值必须使用显式转换函数，隐式转换将报编译错误。这避免了因精度丢失或溢出导致的运行时故障。

变量作用域完整列表

IEC 61131-3 完整作用域关键字:

FUNCTION_BLOCK FB_Example
VAR_INPUT          // 输入参数, 按值传递 (简单类型) 或按引用 (复杂类型)
    bStart  : BOOL;
    rSpeed  : REAL;
END_VAR

VAR_OUTPUT         // 输出参数
    bDone   : BOOL;
    rActual : REAL;
END_VAR

VAR_IN_OUT         // 输入输出, 总是按引用传递, 修改直接影响调用方
    stContext : ST_Context;
END_VAR

VAR                // FB 实例持有的内部状态, 实例间独立
    tonDelay : TON;
    iState   : INT;
END_VAR

VAR_TEMP           // 临时变量, 每次调用重新初始化 (栈分配)
    iLocal  : INT;
END_VAR

VAR_STAT           // 静态变量, 同一 FB 所有实例共享 (类级共享)
    iGlobalCounter : INT;
END_VAR

VAR_INST           // 实例内存变量 (=VAR, 在 FUNCTION 里等价)
    iRetry : INT;
END_VAR

VAR CONSTANT       // 常量, 编译时确定, 不可修改
    MAX_SPEED : REAL := 6000.0;
    TIMEOUT   : TIME := T#30s;
END_VAR

VAR RETAIN         // 断电保持, 掉电后 PV 保留
    riTotalParts : DINT;
END_VAR

VAR PERSISTENT     // 持久化 (比 RETAIN 更强, 冷启动也不清零)
    riCalibOffset : LREAL;
END_VAR

END_FUNCTION_BLOCK

作用域详细对比

关键字	作用域	生命周期	初始化时机	典型用途
VAR_INPUT	POU 内只读	调用期间	每次调用赋值	函数参数
VAR_OUTPUT	POU 内可写	跨调用保持 (FB)	初次调用初始化	返回结果
VAR_IN_OUT	POU 内可写	引用调用方	永不复制	大数据结构传递
VAR	POU 内部	FB 实例生命周期	实例创建时	内部状态
VAR_TEMP	POU 内部	单次调用	每次调用重置	局部临时
VAR_STAT	POU 内部	程序运行期	首次访问	类级计数
VAR_GLOBAL	全项目	程序运行期	OB100 初始化	全局共享
VAR CONSTANT	声明处	编译时	编译期求值	魔数替代
VAR RETAIN	声明处	断电保持	冷启动可选清零	产量累计
VAR PERSISTENT	声明处	永久保持	仅手动清零	标定参数

VAR_IN_OUT 零拷贝

VAR_IN_OUT 用引用传参, 适合传递大数组或结构体。相比 VAR_INPUT (值传递) 零开销, 但修改会反映到调用方。需要注意所有权。

RETAIN 与 PERSISTENT

两者都是断电保持, 但清零策略不同:

特性	VAR RETAIN	VAR PERSISTENT
热重启保持	✓	✓
冷启动保持	可配置 (默认清零)	✓ 始终保持
下载新程序保持	✗	✓
手动复位命令	可清零	仅专用命令
物理存储	非易失内存 (NVRAM)	非易失内存 (NVRAM) + 备份
典型用途	产量 / 运行小时	标定系数 / 工具 TCP / 零点偏移

何时用哪个

• 产量计数, 累计运行时: 每次开机可清零 → VAR RETAIN
• 机械标定, 软限位, 螺距补偿: 下载新程序也不能丢 → VAR PERSISTENT
• HMI 临时数据: 不需要掉电保持 → 普通 VAR

初始值

所有变量都可以指定初始值:

VAR
    // 简单类型初始化
    bReady   : BOOL := FALSE;
    iCount   : INT  := 100;
    rSpeed   : REAL := 1500.0;
    
    // 字符串初始化
    sName    : STRING[32] := 'Darra PLC';
    
    // 数组初始化
    aiPreset : ARRAY[0..4] OF INT := [10, 20, 30, 40, 50];
    arZeros  : ARRAY[0..99] OF REAL := [100(0.0)];   // 100 个 0.0
    
    // 结构体初始化
    stMotor  : ST_Motor := (sName := 'M1', iId := 1, rMaxSpeed := 3000.0);
    
    // 枚举初始化
    eState   : E_State := E_State.IDLE;
    
    // 时间初始化
    tDelay   : TIME := T#500ms;
    dToday   : DATE := D#2026-04-18;
END_VAR

初始值执行时机

• 冷启动 (OB100): 所有变量重置为初始值
• 热重启: RETAIN / PERSISTENT 保持上次值, 其他重置
• 在线重新下载: 由用户选择"保留数据"或"清零"

地址映射 (AT 语句)

用 AT 显式绑定变量到内存地址:

VAR
    // I 区 — 物理输入
    bStartBtn   AT %IX0.0 : BOOL;     // DI 通道 0
    bStopBtn    AT %IX0.1 : BOOL;     // DI 通道 1
    wEncoder    AT %IW10  : WORD;     // AI 字 (encoder 值)
    diPosition  AT %ID20  : DINT;     // AI 双字 (位置)
    rTempSensor AT %IW100 : REAL;     // AI 浮点 (4字节, 别名 %ID100)
    
    // Q 区 — 物理输出
    bMotor      AT %QX0.0 : BOOL;     // DO 通道 0
    bValve      AT %QX0.1 : BOOL;     // DO 通道 1
    wAnalogOut  AT %QW10  : WORD;     // AO 字
    rSetPoint   AT %QW200 : REAL;     // AO 浮点
    
    // M 区 — HMI 共享
    bHMI_Start  AT %MX0.0  : BOOL;    // HMI 启动按钮
    iRecipeNo   AT %MW100  : INT;     // HMI 配方选择
    rSetTemp    AT %MD200  : REAL;    // HMI 温度设定
    sMessage    AT %MB300  : STRING[64];  // HMI 消息
    
    // D 区 — 数据块
    stBatch     AT %D10.0  : ST_BatchRecord;  // DB10 存批次记录
    
    // S 区 — 系统变量 (只读)
    tScanTime   AT %SW0    : TIME;    // 当前扫描时间
    iCpuLoad    AT %SW2    : INT;     // CPU 负载 0-100%
END_VAR

地址语法

%<区域><大小><偏移>[.<位>]

区域:  I, Q, M, D, S
大小:  X (位), B (字节), W (字, 2B), D (双字, 4B), L (长字, 8B)
偏移:  字节偏移 (0 开始)
位:    0-7 (仅 X 格式需要)

示例:
  %IX0.0     → I 区第 0 字节的 bit 0
  %IW10      → I 区第 10~11 字节组成的字
  %MD200     → M 区第 200~203 字节组成的双字
  %D10.DBW0  → 数据块 DB10 的第 0 字节起的字

地址重叠

不同大小标识可能访问同一内存, 例如:

地址	物理位置
%MB0	M 区字节 0
%MB1	M 区字节 1
%MW0	M 区字节 0~1 (= MB0 高 + MB1 低)
%MD0	M 区字节 0~3
%MX0.0	M 区字节 0 的 bit 0

如果同时声明 iCount AT %MW0 和 bFlag AT %MX0.0, 两个变量占用同一块内存, 容易互相覆盖。编译器的 IOConflictChecker 会警告此类重叠。

变量表 (PLCVariableTable)

变量表是 PLC 程序中所有变量的集中注册中心:

功能	说明
符号解析	变量名 ↔ 内存地址双向查找
类型检查	编译时和运行时类型验证
地址分配	自动为变量分配 M/V 区地址
监视支持	在线调试时读取/强制变量值
导入导出	CSV/Excel 批量编辑变量
交叉引用	定位每个变量的所有读写位置

变量表界面提供以下列:

列名	说明
名称	变量符号名
类型	BOOL / INT / REAL / 自定义
地址	%Mxxx 或自动分配
初始值	启动时的初始化值
属性	RETAIN / PERSISTENT / CONSTANT
注释	中文描述
范围	最小值 / 最大值 (用于校验)
单位	工程单位 (℃ / mm / rpm)

命名约定 (匈牙利前缀)

推荐使用匈牙利前缀提高代码可读性:

前缀	类型	示例
b	BOOL	bStart, bReady
by	BYTE	byStatus
si	SINT	siTemp
i	INT	iCount
di	DINT	diPosition
li	LINT	liTimestamp
ui	UINT	uiSpeed
udi	UDINT	udiEncoder
w	WORD	wStatus
dw	DWORD	dwControl
r	REAL	rTemp
lr	LREAL	lrAngle
s	STRING	sName
t	TIME	tDelay
a / ar	ARRAY	aiData, arMatrix
st	STRUCT	stMotor
e	ENUM	eState
fb	FB 实例	fbPID
p	指针	pBuffer

全局变量加 g 前缀 (giCounter), RETAIN 加 r 前缀 (riTotal)。

排错表

问题	原因	解决
变量未声明错误	忘了在 VAR 区声明	补充声明
地址冲突警告	%MW0 与 %MB0 重叠	重新分配地址
初始值未生效	热重启未冷启动	切冷启动或手动复位
RETAIN 丢失	NVRAM 电池耗尽	检查硬件, 换备份电池
VAR_IN_OUT 改到源	传参按引用的副作用	改用 VAR_INPUT 按值传递
枚举值比较错误	忘加类型前缀	用 E_State.IDLE 而非 IDLE

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