CODESYS 实战：实现随机数生成功能
引言
在自动化控制系统中，随机数生成器常用于模拟测试、随机选择等场景。本文将通过一个简单的 CODESYS 函数块示例，讲解如何实现一个可配置上下限的随机数生成器。
1 程序设计思路
我们的目标是创建一个可以在特定范围内生成随机数的函数块。该函数块接受触发信号和上下限参数，输出一个在范围内的随机数。为了确保随机性，我们将使用当前时间初始化种子，并在每次触发时更新种子。
2 程序代码
- FUNCTION_BLOCK PM_RandomNumber
- VAR_INPUT
- Trigger : BOOL; (* 上升沿触发信号 *)
- UpperLimit : REAL; (* 随机数上限 *)
- LowerLimit : REAL; (* 随机数下限 *)
- END_VAR
- VAR_OUTPUT
- RandomNumber : REAL; (* 输出的随机数 *)
- END_VAR
- VAR
- LastTrigger : BOOL; (* 上一次的触发信号状态 *)
- RandomSeed : DWORD; (* 随机种子 *)
- END_VAR
- (*
- 版本记录：
- 版本 日期 作者
- V1 2024-3-09 工控老王
- *)
- // 初始化随机种子
- IF RandomSeed = 0 THEN
- RandomSeed := TO_DWORD(TIME_TO_TOD(TIME())); // 使用当前时间作为种子
- END_IF
- // 检测上升沿
- IF Trigger AND NOT LastTrigger THEN
- // 生成 0 到 1 之间的随机数
- RandomSeed := RandomSeed * 1664525 + 1013904223;
- RandomNumber := TO_REAL(RandomSeed MOD 10000) / 10000.0;
- // 缩放到指定的上下限范围
- RandomNumber := LowerLimit + RandomNumber * (UpperLimit - LowerLimit);
- END_IF
- // 更新上一次的触发信号状态
- LastTrigger := Trigger;
3 代码解释
输入输出变量：
Trigger：控制随机数生成的触发信号。
UpperLimit 和 LowerLimit：定义生成随机数的范围。
RandomNumber：输出结果。
内部变量：
LastTrigger：用于检测信号的上升沿。
RandomSeed：用于生成随机数的种子。
随机数生成逻辑：
初始时，使用当前时间初始化随机种子。
在检测到触发信号的上升沿时，更新随机种子并生成随机数。
随机数缩放至指定范围内。
4 应用场景
该随机数生成器可以用于模拟动态输入、创建测试用例、或者在需要随机选择的场合。通过配置上下限，用户能够灵活地调整输出范围。
5 拓展思考
在实际应用中，可以考虑使用不同的随机种子生成算法以提高随机性,例如：PLC扫描时间，PLC循环计数或外部模拟量传感器，如温湿度压力等。还可以实现对种子的外部设置功能，从而在不同的运行场景中实现可重复的随机序列。
6 开源版本说明
该程序遵循开源原则，任何人都可以使用、修改和分发此代码。在使用前应进行充分的测试，修改代码时，请秉持分享精神，将您的改进和成果进行分享，以便更多人受益。
总结
通过本文的介绍，我们实现了一个基本的随机数生成器，并探讨了它的应用场景和可能的拓展方向。这为在 CODESYS 环境中实现更复杂的功能提供了一个良好的起点。希望这能为您的项目带来帮助。
往期回顾
CODESYS 的ST语言实战 - 主备切换及保养提示解决方案
2024年09月
