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
*)
// 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。
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