TwinCAT 3 PLC通過接口調(diào)用C++的函數(shù)

第1頁TTwinCAT3PLC通過接口調(diào)用C++的函數(shù)作者：余洋職務(wù)：技術(shù)支持工程師郵箱：yang.yu@日期：2023-08-07摘要：TwinCAT3中不同的模塊（如PLC、C++、Matlab等等）可以通過TcCom以不同的方式交互從而完成整個項(xiàng)目對于高精度算法以及實(shí)時性的需求。一般交互的方式分為四種：IO變量直接映射、接口調(diào)用、IO數(shù)據(jù)指針以及ADS通訊。本文將在C++中創(chuàng)建一個簡單的狀態(tài)機(jī)，其他模塊（PLC）可以從外部啟動和停止該狀態(tài)機(jī)，也可以設(shè)置或讀取C++狀態(tài)機(jī)的特定狀態(tài)。交互的方式通過接口來進(jìn)行。附件：序號文件名備注1TwinCATCPPInterfaceTest例程歷史版本：免責(zé)聲明：我們已對本文檔描述的內(nèi)容做測試。但是差錯在所難免，無法保證絕對正確并完全滿足您的使用需求。本文檔的內(nèi)容可能隨時更新，如有改動，恕不事先通知，也歡迎您提出改進(jìn)建議。參考信息：目錄1. 軟硬件版本 31.1. 控制硬件 31.2. 控制軟件 32. 準(zhǔn)備工作 33. C++TMC編輯器配置操作 34. 修改C++頭文件（.h）以及CPP文件代碼 95. PLC調(diào)用C++中的接口 12

軟硬件版本控制硬件測試電腦（Windows11專業(yè)版）控制軟件TwinCAT3（版本為4024.47，嵌入在VisualStudio2019中進(jìn)行開發(fā)）VisualStudioC++開發(fā)相關(guān)組件準(zhǔn)備工作TwinCAT3安裝在64位操作系統(tǒng)上的時候，開發(fā)并運(yùn)行PLC沒什么問題，但如果要開發(fā)并運(yùn)行matlab-simulink或者C++則需要安裝測試證書，具體操作步驟詳見文檔《TwinCAT3C++使用準(zhǔn)備教程V3.11》或者使用應(yīng)用程序“一鍵環(huán)境變量設(shè)置和64位數(shù)字簽名”。C++TMC編輯器配置操作（1）首先新建一個TwinCATProject：（2）新建一個C++Project：（3）選擇“TwinCATDriverProject”，輸入項(xiàng)目名稱，并單擊Add：（4）選擇用于此驅(qū)動項(xiàng)目的模塊模板，此例程中，選擇“TwinCATModuleClassWithCyclicIO”：（5）創(chuàng)建完模塊之后進(jìn)入TMC編輯器：（6）選中DataType右鍵選擇“Addnewdatatype…”，在跳出的窗口中編輯名稱并選擇接口：（7）在創(chuàng)建的接口中右鍵新建四個Method，分別是Start、Stop、SetState、GetState：（8）展開SetState下方的Parameters，選擇?創(chuàng)建一個新的參數(shù)：（9）編輯參數(shù)名稱，類型選擇位普通INT類型，描述為普通種類：（10）同理，在GetState方法中新建一個參數(shù)，名字為pState，描述設(shè)置為指針：（11）在底下的模塊中，選擇ImplementedInterfaces，在右側(cè)選擇?：（12）選擇本地新增的接口，并觀察其他系統(tǒng)接口的大?。海?2）觀察到系統(tǒng)接口的大小為4（8），重新回到接口編輯頁面進(jìn)行大小的修改，確保一致：（13）右鍵C++程序項(xiàng)目，選擇TMCCodeGenerator自動生成配置的代碼：修改C++頭文件（.h）以及CPP文件代碼（1）將配置中的變量添加到頭文件StateMachineModule.h：（2）進(jìn)入CPP文件實(shí)現(xiàn)狀態(tài)機(jī)模塊四個方法的代碼：（3）在CPP文件中，編輯循環(huán)更新的函數(shù)，即如果狀態(tài)為1，則遞增計數(shù)器；狀態(tài)為2，則遞減計數(shù)器。同時，將生成的計數(shù)器的值分配給Value：（4）生成（重新生成）解決方案：（5）編譯無報錯之后右鍵C++項(xiàng)目，選擇AddNewItem：（6）選擇對應(yīng)的項(xiàng)目實(shí)例，資源管理器中就會出現(xiàn)對應(yīng)C++項(xiàng)目的實(shí)例：（7）右鍵System下方的Task，選擇AddNewItem：（8）在C++模塊的實(shí)例處，選擇Context選項(xiàng)卡，然后分配對應(yīng)的Task（2）：（9）檢查實(shí)例的Interfaces選項(xiàng)卡，查看是否存在對應(yīng)的自定義接口：PLC調(diào)用C++中的接口（1）在System下方的TypeSystem處選擇Interfaces選項(xiàng)卡查看系統(tǒng)接口中是否存在C++中創(chuàng)建的自定義接口IStateMachine：（2）新建一個PLC項(xiàng)目：（3）在POUS文件夾中創(chuàng)建一個功能塊FB_StateMachine，在功能塊編輯窗口中勾選Implements，右側(cè)選擇實(shí)現(xiàn)接口IStateMachine：（4）創(chuàng)建完成之后的功能塊會自動生成關(guān)鍵字ImplementIStateMachine，由于功能塊充當(dāng)代理，本身不具體實(shí)現(xiàn)接口的具體方法（而是在C++中），因此，刪除ImplementIStateMachine。同時功能塊會自動繼承ITcUnknown父類中的方法TcAddRef（計數(shù)器的顯式方法，與模塊壽命有關(guān)）、TcQueryInterface（通過模塊ID調(diào)用其中的方法）和TcRelease（遞減計計數(shù)器并返回值，如果計數(shù)器為0，則對象自動刪除），但此功能塊本身卻不需要這些方法，因此，全部刪去：（5）分別在功能塊中創(chuàng)建兩個方法FB_init和FB_exit：（6）修改FB_StateMachine、FB_init和FB_exit中的代碼：首先，修改功能塊的變量聲明區(qū)，在中間變量區(qū)域先創(chuàng)建屬性{attribute'TcInitSymbol'}，目的是為了能夠在實(shí)例中直接將代理功能塊與對應(yīng)C++模塊中的接口ID關(guān)聯(lián)，如果不編寫此屬性，則無法進(jìn)入關(guān)聯(lián)的界面。ipStateMachine:IStateMachine;則用于創(chuàng)建代理功能塊的ID。最后需要創(chuàng)建一個HERSULT類型的函數(shù)返回值，用來監(jiān)控函數(shù)處理狀態(tài)：接著，編輯方法FB_init，該方法創(chuàng)建完會默認(rèn)新增兩個輸入變量，分別是bInitRetains以及bInCopyCode，代表TwinCAT軟冷熱啟動以及onlinechange狀態(tài)（激活硬件配置啟動程序之后默認(rèn)情況下對應(yīng)的顯式調(diào)用格式為FB_init(bInitRetains:=TRUE,bInCopyCode:=FALSE);）。在FB_init方法中，需要編寫相關(guān)程序，當(dāng)程序不處于在線更改模式下（即剛上電），判斷接口值是否為0，如果是，則調(diào)用FW_ObjMgr_GetObjectInstance，將代理功能塊實(shí)例與對應(yīng)C++模塊中的接口實(shí)例配對：然后，編輯FB_exit方法，當(dāng)退出onlinechange模式之后，使用函數(shù)FW_SafeRelease引用遞減計數(shù)器，釋放內(nèi)存資源，并將接口指針置為0：除此之外，編輯功能塊繼承接口中自定義的方法，由于C++中GetState函數(shù)返回的值會回到調(diào)用者，作為一個參數(shù)來傳遞，所以在C++中當(dāng)時就設(shè)置的是一個指針pState，同理，在GetState方法中，也要設(shè)置為INT類型的指針，并且在程序區(qū)域判斷接口是否等于0。如果不是，則能夠調(diào)用接口中的方法，因此進(jìn)行調(diào)用，而其中的參數(shù)即為pState：同理，編寫SetState、Start、Stop方法。（這里SetState的State只參與運(yùn)算，不用作為參數(shù)傳遞，因此，可以設(shè)置為普通的INT類型變量）最后，在主程序中調(diào)用功能塊FB_SateMachine，聲明三個變量nCounter、nCurrentState和功能塊實(shí)例fbStateMachine：PLC計數(shù)器nCounter計數(shù)器的循環(huán)遞增如果nCounter=500，則C++狀態(tài)機(jī)以狀態(tài)“1”啟動，以遞增其內(nèi)部C++計數(shù)器。然后使用GetState（ADR（nCurrentState））讀取C++的狀態(tài)。如果nCounter=1000，則C++狀態(tài)機(jī)設(shè)置為狀態(tài)“2”，以遞減其內(nèi)部C++計數(shù)器。然后使用GetState（ADR（nCurrentState））讀取C++的狀態(tài)。如果nCounter=1500，則停止C++狀態(tài)機(jī)。PLCnCounter也設(shè)置為“0”，以便一切從頭開始。（7）編譯之后在PLC實(shí)例的SymbolInitialization中關(guān)聯(lián)接口：（8）激活硬件配置下載程序：可以觀察到PLC中隨著nCounter不斷增加，到500之后，調(diào)用接口中SetState方法，nCurrentState被置為1，并且StateMachine被啟動。nCounter到1000之后，再次調(diào)用SetState方法，nCurrentState被置為2.最后，當(dāng)nCounter超過2000時，StateMachine被停止，nCounter再次歸0，從而開始一輪新的循環(huán)。在C++的TwinCATLiveWatch中，也可以觀察到當(dāng)前的狀態(tài)和輸出計時器的值：

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