TwinCAT 3 使用入门

一、NaN是什么

NaN（Not a Number，非数）是计算机科学中数值数据类型的一类值，表示未定义或不可表示的值。常在浮点数运算中使用。首次引入NaN的是1985年的IEEE 754浮点数标准。IEEE 754-1985中，用指数部分全为1、小数部分非零表示NaN。以32位IEEE单精度浮点数的NaN为例，按位表示即：S111 1111 1AXX XXXX XXXX XXXX XXXX XXXX，S为符号位，符号位S的取值无关紧要；A是小数部分的最高位，其取值表示了NaN的类型：X不能全为0，并被称为NaN的有效负载。

二、返回NaN的运算

返回NaN的运算有如下三种：

1. 至少有一个参数是NaN的运算
2.  不定式
   • 下列除法运算：0/0、∞/∞、∞/−∞、−∞/∞、−∞/−∞；
   • 下列乘法运算：0×∞、0×−∞；
   • 下列加法运算：∞ + (−∞)、(−∞) + ∞；
   • 下列减法运算：∞ - ∞、(−∞) - (−∞)。
3. 产生复数结果的实数运算。例如：
   • 对负数进行开偶次方的运算；
   •  对负数进行对数运算；
   • 对正弦或余弦到达域以外的数进行反正弦或反余弦运算。

当数据为无穷大时，采样值显示为NaN，同时它会导致归类于pagefault的报错。必须检查运算逻辑避免这个运算结果。

三、倍福系统NaN的处理情况

倍福系统在默认情况下，当浮点数是NaN类型时，如果这个浮点数参与运算会导致TwinCAT死机，从而整个PLC程序停止执行。如果不想PLC死机也不管有NaN非数运算的结果，可以在相应的任务的属性栏à浮点数例外前的勾去掉，如下图所示。

有NaN参与的浮点数运算，结果也会是NaN非数，这种非数会导致我们的浮点数数学运算异常，正常情况下我们是需要判断浮点数是否是非数。

PLC内部的浮点数一般不会是非数，非数的产生一般都PLC与外部系统通信，可能是系统间时序错位或者是两者系统有区别的原因，导致浮点数的指数部分全部是1，小数部分又不是1，从而成为了非数NaN。

倍福系统可以通过函数RealIsNaN来判断32位浮点数是否是非数，如果是64浮点数用LrealIsNaN来判断。通过程序一般的处理办法是当检查到变量值是非数时就丢弃，或者用替代值。

四、倍福系统查找TwinCAT死机的办法

倍福PLC在运行过程中出现Exception报错，通常会导致TwinCAT死机（控制器桌面右下角的TwinCAT图标变黄），可通过使用Core Dump分析*.core文件，从而找出报错程序代码行。导致Exception报错的可能有：定义的数组访问越界、浮点数除数是0、浮点数NaN非数等。

在使用*.core文件前，需要在TwinCAT中勾选Core Dump，如下图所示，然后激活下载配置，这样当有Exception报错时就会生成*.core文件。

*.core文件的生成路径在控制器的C:\TwinCAT\3.1\Boot\Plc文件夹下，根据日期可能会有多个*.core文件。

当有Exception报错后想要定位错误的代码，可以如下操作：

在TwinCAT中打开对应的项目文件，需要注意打开的项目和生成*.core文件的项目必须一致，选择菜单栏的PLC选项àCore DumpàLoad Core Dump，如下图所示：

如果之前程序是在在线的模式，需要先Logout再操作。接下来出现以下弹窗：

如果是在线上载的 Core Dump文件，选择 “是”；

如果是离线上载的 Core Dump文件，选择 “否”，在弹出的窗口中从相关路径选择对应的.core文件（这种针对于没有在线连着控制器的情况）。

加载完 Core Dump文件后，TwinCAT会将出错代码直接标黄，如下图所示：

上图中，错误代码行，发生错误时的变量值等都有显示，分析错误原因后面好对程序Debug。

找出出错代码后，按下图方式关闭Core Dump文件。

剩下的就是对程序进行Debug。如数组可以对访问元素的指针变量指定边界，数组定义最好从0开始；浮点数在用除法时先检查除数是否非零；外部浮点数检查是否是NaN非数等。

2019.9.9 罗晓晨 编辑

2024.12.19 杨靖华 更新