基于模型的PLC程序设计三 层次状态机

这次我们再在前面的例子上加深一步，写个含有父状态的状态机，同时用ST语言描述。

控制描述

有一个电机，按下启动按钮后低速启动，按下加速按钮后切换成高速，按下减速按钮后再切换成低速，如果按停止按钮，直接停止。用状态机描述如下：

这个状态机我们简要说明一下。和上一篇有点不一样。包换了一个父状态running，在running里含有两个子状态runSlow和runFast，分别通过按钮speed_up、speed_down切换。前面我们讲过，只要子状态激活，它的父状态必然激活。如果父状态激活，那么也必需有一个子状态激活，这里我们设定runSlow为默认的状态，因为它的上面有个无条件转移线。

生成ST程序

我们先把需要用的变量列出来。他们都为bool型的，分别是输入变量start，stop，speedUp, speedDown, 和两个输出runSlow, runFast, 然后再加一个状态变量state，另加4个常量分别表示4个状态，stateStop, stateRunning, stateRunSlow, stateRunFast。这里我们简要讲一下变量的命名规则，写PLC程序的，变量的命名都喜欢用Pascal命名法或匈牙利命名法。尤其是匈牙利命名法，已在PC编程中被淘汰了，为啥呢？因为现在的IDE都支持类型提示，用变量名来显示类型，多此一举。如果以后修改了变量的类型，还要再次改变变量名称。我们用的博途IDE也是支持类型推导的，把鼠标放变量上，它会告诉你啥类型。没必要这么做。所以这里我们用峰驼命名法，首字母小写，后面每个单词的首字母大写。下面我们接着讨论写状态机。

变量声明

具体的程序

程序说明

这个程序使用两个变量来切换状态。#baseState 和 #childState。
#baseState 是用来切换stop和running状态的，而#childState 是用来切换runSlow和runFast的。我们先说明stop和running的状态切换。

1. stop和running的切换
   我们看static的变量声明区，#baseState的初始化值是常量#stateStop，说明状态机一激活，就处于stop状态。第5行程序是切换条件，如果#start为true，那么#baseState的值就是#stateRunning，那么程序就会执行case语句中#stateRunning这个分支，状态机的活动状态就从stop状态转移到running状态。#stateRunning中嵌套了一个case，它有两个选择，一个是stateRunSlow，另一个是stateRunFast。#childState的默认值是#stateRunSlow，说明程序将默认执行#stateRunSlow。第23行是从running状态转移到stop状态的条件。
2. runSlow 和 runFast的切换
   这两个状态的切换原理和上面的一致，就不多花时间解释了。

历史状态

如果当前状态是处于runFast状态，按下stop按钮后，状态转移至stop状态，然后在按start按钮，希望切换至上次离开时的状态，也就是runFast状态，而不是默认状态，那么该怎么做呢？我们只要删除25行程序就可以了，#childState变量将保存上次的值。历史状态的用途是有时我们按了急停按钮后，处理完设备故障，然后想接着执行上次的状态，就使用历史状态。比如CNC，有人触发了保护光栅，设备停机，复位后继续，而不是回原点。