Istruction List. Istruction List. Marco Mauri. Politecnico di Milano P.zza Leonardo da Vinci, Maggio

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1 Marco Mauri Politecnico di Milano P.zza Leonardo da Vinci, Maggio

2 Sommario La struttura base del linguaggio Il comportamento degli operatori standard Come utilizzare le istruzioni di salto Come chiamare funzioni e function blocks Line guida per scrivere programmi Restrizioni sulla portabilità del codice tra IL e gli altri linguaggi della norma Maggio

3 Elementi base IL è un linguaggio di basso livello con una struttura molto simile al assembler La IEC ha sviluppato IL utilizzando le idee base che c erano in molti linguaggi di questo tipo forniti dai costruttori di PLC Molti costruttori di PLC supportano direttamente IL come linguaggio testuale di sviluppo, essendo molto facile implementarlo IL è alcune volte il linguaggio in cui li altri linguaggi sono tradotti prima di eseguire il programma su PLC Maggio

4 Elementi base Poiché è spesso usato come codice finale da eseguire, possiamo considerare IL il linguaggio base per un PLC a norma 61131, anche se la norma non definisce nessun linguaggio come linguaggio base La tendenza attuale è considerare IL il linguaggio base per piccoli PLC e utilizzare invece ST nel caso di PLC più complessi Solitamente l uso di IL è limitato alla scrittura di porzioni di codice che devono essere ottimizzate Maggio

5 La struttura IL è costituito da una serie di istruzioni ognuna su una linea distinta Ogni istruzione è costituita da: Un operatore Uno o più operandi separati da virgole Gli operandi rappresentano variabili o costanti (common elements) Ogni istruzione può usare o modificare il valore memorizzato in un singolo registro Lo standard si riferisce a questo registro come risultato (result) di una istruzione Maggio

6 La struttura Il risultato può essere sovrascritto con un nuovo valore, modificato o memorizzato in una variabile Alcune volte ci si riferisce a questo registro con il termine accumulatore (accu) Nel linguaggio sono presenti istruzioni di comparazione, salto, ecc. E possibile utilizzare delle label per identificare dei punti di ingresso del programma per le istruzioni di salto. Ogni label deve essere seguita dai due punti (:) Maggio

7 La struttura Carica il valore della variabile speed nel registro risultato LD Speed (* Load Speed and *) GT 1000 (* Test if > 1000 *) JMPCN VOLTS_OK (* Jump if not *) LD Volts (* Load Volts and *) SUB 10 (* Reduce by 10 *) ST Volts (* Store Volts *) VOLTS_OK: LD 1 (* Load 1 and Store *) ST %Q75 (* in output 75 *) Label Operatore Operando Commenti Maggio

8 La struttura Il pezzo di codice scritto in precedenza è equivalente a : IF Speed > 1000 THEN Volts := Volts 10; END_IF %Q75 := 1; E facile notare come utilizzando IL sia più difficile individuare il comportamento del programma Maggio

9 I commenti In IL i commenti hanno la stessa struttura che in ST. In IL possono essere posizionati solo alla fine della linea Non sono ammessi commenti all inizio della linea o tra operatore e operandi Sono ammessi linee vuote per dividere tra loro pezzi di codice e rendere più leggibile il programma Maggio

10 Semantica delle istruzioni La maggior parte delle istruzioni in IL può essere descritta dall espressione: NuovoRisultato := RisultatoCorrente Operatore Operando Ad esempio l istruzione SUB 10 è equivalente all espressione: NuovoRisultato := RisultatoCorrente SUB 10 Analogamente GT 1000 NuovoRisultato := RisultatoCorrente GT Maggio

11 Semantica delle istruzioni Ci sono alcune istruzioni per cui non vale lo schema precedente, ad esempio l operatore ST (store) è equivalente a: Opernado := RisultatoCorrente E possibile inserire in un programma IL delle parentesi al fine di produrre risultati intermedi che non influenzino il registro risultato corrente (analogamente a quanto succede utilizzando le parentesi in una normale espressione aritmetica) Maggio

12 Semantica delle istruzioni LD A (* Add A to B*) ADD B (* hold the value in result reg. *) MUL( A (* Defer MUL until (A-B) is av. *) SUB B ) (* Now Mul by (A-B) *) Result := (A+B) * (A-B); In questo caso quando l operatore MUL è raggiunto il risultato A+B è mantenuto nel registro. La parentesi ( indica che le operazioni che seguono agiranno su un registro risultato temporaneo fino a quando non sarà raggiunto l operatore ) Maggio

13 Semantica delle istruzioni Gli operatori parentesi forniscono una funzione simile alla memorizzazione in uno stack. LD X (* Load X*) ADD( B (* Defer ADD, Load B *) MUL( C (* Defer MUL, Load C *) ADD D (* Add D *) ) (* Mul result *) ) (* Add result *) Result := X + (B*(C+D)) Maggio

14 Semantica delle istruzioni Result register Temp Result registers LD X X ADD( B X B MUL( C X B C ADD D X B C+D ) X B*(C+D) ) X+B*(C+D) Maggio

15 Semantica delle istruzioni - MODIFICATORI Alcuni operatori IL ammettono un modificatore composto da una lettera posta dopo il nome dell operatore. Ad esempio la lettera N indica che verrà negato il valore di un operando booleano LD %IX10 (* Load input 10*) ANDN Switch1 (* AND NOT Switch1 *) JMPNC Lab1 (* Jump if not true *) Modificatori Maggio

16 Operatori Operatore Modificatori Operandi Commenti LD N ANY Carica l operando nel registro risultato ST N ANY Memorizza il registro risultato nell operando S BOOL Pone a VERO l operando R BOOL Pone a FALSO l operando AND N,( ANY AND booleano & N,( ANY AND booleano, Equivalente a AND OR N,( ANY OR booleano XOR N,( ANY XOR booleano NOT ANY Negazione logica Maggio

17 Operatori Operatore Modificatori Operandi Commenti ADD ( ANY Addizione SUB ( ANY Sottrazione MUL ( ANY Moltiplicazione DIV ( ANY Divisione MOD ( ANY Divisione modulare GT ( ANY > GE ( ANY >= EQ ( ANY = NE ( ANY NOT = Maggio

18 Operatori Operatore Modificatori Operandi Commenti LE ( ANY <= LT ( ANY < JMP C,N LABEL Salta alla label CAL C,N NAME Chiama un function block RET C,N Ritorna dalla chiamata da una funzione o da un function block ) Esegue l ultimo operatore ritardato Nel caso siano ammessi più modificatori possono essere usati entrambi contemporaneamente. Es : ANDN( oppure JMPNC Maggio

19 Chiamate a funzioni e blocchi funzioni In IL abbiamo a disposizione l operatore CAL per chiamare funzioni e function block. Lo standard mette definisce tre differenti formati di questo operatore per le chiamate dei function block e due formati per la chiamata alle funzioni La sintassi per la chiamata di un function block e di una funzione non è la stessa Maggio

20 Chiamate a funzioni e blocchi funzioni 1. Chiamata a un function block utilizzando una chiamata formale con una lista di ingressi CAL SP := PV :=( LD %IW20 ADD 10 ) ) LOOP1( In questo esempio viene chiamato il function block LOOP1 con i parametri SP posto a e il parametro PV posto al valore contenuto nell input Maggio

21 Chiamate a funzioni e blocchi funzioni 2. Chiamata a un function block utilizzando una chiamata informale LD ST LOOP1.SP LD %IW20 ADD 10 ST LOOP1.PV CAL LOOP1 Questa chiamata è equivalente a quella precedente, l unica differenza è che devo inizializzare i parametri del function block prima della chiamata Maggio

22 Chiamate a funzioni e blocchi funzioni 3. Chiamata a un function block utilizzando degli operatori di ingresso Questo tipo di chiamata può essere utilizzata solo per alcuni function block definiti nello standard. Ad esempio può essere utilizzata per il SR(Set/Reset) bistabile o per i contatori S1 Latch1 LD 10 PV CTU1 CU CTU1 Gli operatori S1, PV e CU sono riservati all uso con particolari FB Maggio

23 Chiamate a funzioni e blocchi funzioni 1. Chiamata a una function utilizzando una chiamata formale SHR( IN := %IW30 N := 10 ) Oppure LD SHR( N := 10 ) %IW30 In questo caso la chiamata avviene specificando il nome della funzione (SHR-shift right) seguita dai parametri. Il primo parametro può essere fornito direttamente dal registro risultato Maggio

24 Chiamate a funzioni e blocchi funzioni 1. Chiamata a una function utilizzando una chiamata informale LD %IW30 SHR 10 In questo caso il primo parametro viene preso dal registro risultato mentre gli altri sono presi dalla lista dei parametri che seguono il nome della funzione Maggio

25 Osservazioni La definizione di IL proposta dalla norma contiene alcune mancanze: Non definendo il comportamento di un processore virtuale non è chiaro come sono eseguite le istruzioni Non è chiaro come il registro risultato memorizzi risultati di differenti tipi di variabile, in particolare nel caso di variabili multi-elemento,strutture, stringhe, ecc. Non vengono definite condizioni di errore se per esempio non uso il tipo di dato corretto con un operatore che non lo supporta Maggio

26 Portabilità La conversione di parti di programma in IL in altri linguaggi può essere molto difficoltosa e può essere raggiunta solo se si limita l uso degli operatori e le istruzioni sono scritte seguendo un formato preciso La conversione di altri linguaggi in IL è invece più semplice ma non porta nessun particolare vantaggio Maggio

27 Norme per una buona programmazione Poiché IL è un linguaggio di basso livello molta attenzione deve essere posta nella stesura del layout del programma per permettere una facile lettura e manutenzione E molto importante che il codice IL sia ben commentato Limitare l uso delle istruzioni di salto in modo da rendere più chiaro il flusso del programma Prestare particolare attenzione nel verificare che il contenuto del registro risultato sia del tipo compatibile con l operatore che si sta usando Maggio

28 Conclusioni IL è un linguaggio semplice da implementare e può essere interpretato direttamente dal PLC. IL è adatto a scrivere porzioni di codice ottimizzato per operazioni che richiedono performance critiche E disponibile il supporto anche per trattare function e function blocks E l ideale per risolvere problemi di piccole dimensioni con pochi punti di decisione e cambiamenti nel flusso di esecuzione del programma Bisogna prestare particolare attenzione nello sviluppo di programmi in IL perché alcuni errori quali l inconsistenza del tipo di dato trattato possono essere scoperti solo run-time La conversione di IL in altri linguaggi della norma non è sempre possibile, mentre è solitamente possibile tradurre gli altri linguaggi in IL Maggio