数据结构的标准化：实现的技巧

实现信息交换无缝连接的另一个重要条件就是采用标准的数据结构，仅仅有开放协议的网络只保证了信息的无碍沟通，但不能保证通信设备之间的数据识别，只有彼此采用相同的数据结构，才能确保数据的有效识别和直接使用。工业控制系统无需特别地去制定一套通用的数据结构标准，工业控制系统的计算机化，以及人机界面数据库和嵌入的管理系统数据库的日益增多的需求，别无选择的是计算机标准数据结构。

可编程自动化控制器的数据形式采用的是计算机的标准数据结构。习惯了的逻辑控制简洁直达的地址形式转为计算机标签的数据形式，还需要一段时间去适应，以至于常常称标签数据为地址，甚至感到建立标签的繁琐，但最终能接受并感受到标签数据的优越之处，特别是在系统架构非常庞大，数据交换十分复杂的时候尤为如此。

在控制器数据库中被称为标签的数据名称，可以直接用I/O设备名称，或控制中间变量直接命名，字母文字简要地表达了具体的控制对象或控制过程含义，故又被称为注释性标签。例如外部电机设备可以直接表达为标签Motor，中间控制变量运行位可以直接表达为标签Run，传统外置的纸质I/O注释文本说明被撇弃，设备名称终于跟控制器数据融为一体。随着计算机操作平台多元文字平台的功能增强，基于微软平台的编程软件中，中文的注释说明附属在标签之后，给阅读程序带来了极大的便利。

标签的数据类型可以是基本数据，计算机基本数据的两大类离散量和数据量，用作编程对象的操作数。离散量的表达形式正是逻辑控制应用最多的布尔量操作数，现场开关设备和逻辑关系的内部位都用到了布尔量；数据量的形式较为多样化，以字节为单位有短整数、整数、双整数和实数，可根据不同的应用需求选用，一般推荐双整数和实数，以缩减控制器资源，作为32位基本数据单元的控制器，指令中使用系统的基本数据单元，无论是空间还是时间都是最为节省的。

标签的数据类型也可以是结构数据。结构数据集合基本数据的操作数于一体，作为结构数据子元素的操作数，仍可被访问和检索。结构数据在应用中更为常见，系统预定义的结构数据包括了I/O结构数据、专用控制块结构数据、功能块结构数据及运动控制结构数据。I/O结构数据标签是组态I/O模块时创建在控制器数据区域的，每个模块都有不同的数据结构，包含了模块的组态信息、状态信息和I/O数据；专用控制块结构数据是指令特定的数据结构，不同的指令有不同的数据结构，比如计时器指令有计时器结构数据与之对应，计数器指令有计数器指令与之对应，较为复杂的PID指令和MSG指令的结构数据就更为复杂了；功能块数据结构来自于DCS系统的仪表参数，每个功能块都对应一套十分复杂的结构数据，这反而令功能块功能和参数意义十分明确，组态特别方便。运动控制结构数据自然和每一条运动控制指令息息相关，每一条运动控制指令都要分配一个结构数据标签，用来记录运动控制的运行情况。(www.xing528.com)

最为丰富的尚推用户自定义结构数据。用户自定义结构数据是为了满足各种应用需求，用户自己创建的结构数据，在项目应用中十分有价值，一个包含各种数据类型的结构数据可将相关信息紧密地集中在一起。有时是围绕一个控制对象而创建，将不同类型的操作数合并在一起，方便编程索引和数据查找监视。有时为了数据的传送和变更，可以将近似刷新频率的数据集合在一起，共同更新或传递数据，避免了数据无效交换的损耗。有时为了人机界面的访问，将被访问信息集中在一个结构数据，仅需为通信提供一个连接，极容易地就实现了数据捆绑的优化组合，而不需要额外的处理，这对需求日益增长的人机界面访问来说，提供了一个高效率的通信平台。大多数用户正是在用户自定义结构数据的使用中尝到了标签数据的甜头，从而由不习惯转为乐此不疲。

近年来推行的集成架构所提倡的一套数据库，即下层设备、控制器数据库和人机界面数据库共享一套，这一套数据库就是控制器中的数据库，结构化数据不但提供了一个标准在可编程自动化控制器系统内部及其他设备之间交换，还可以让人机界面通过指向功能直接访问，而不需要在人机界面中再建一套数据库，更重要的是还为二级计算机管理系统直接提供了数据库。可以看出，在控制器中的结构化数据表，正是计算机系统中的关系数据库，一个结构数据标签对应了关系数据库的一条记录。

无论是基本数据还是结构数据，都可以建立一维至三维的数组，除了控制器中拥有数组处理的指令可在内部进行处理，数组还为上位计算机直接提供了符合计算机处理规则的原始的多维数据。

通过结构数据标签的沟通，工业控制系统与常规计算机在数据上已经融为一体，这真是个皆大欢喜的结局。