如何在Golang中开发类似PLC功能块（如TON定时器）的模块？

可行性说明 #

完全可以在Go中实现PLC功能块的特性。PLC里的函数对应Go的普通函数（无内部状态，相同输入必返回相同输出）；而功能块依赖内部状态，这正好可以用Go的结构体+指针方法来实现——结构体存储功能块的内部状态，指针方法在每次调用时更新状态并计算输出，完美匹配功能块"相同输入可能因状态不同返回不同输出"的核心特性。

TON定时器的核心逻辑 #

TON是通电延时定时器，逻辑规则如下：

• 当输入IN为true时，定时器启动计时，已流逝时间ET随时间增长；当ET达到设定时长PT后，ET保持为PT，输出Q变为true。
• 当输入IN变为false时，定时器立即复位：ET清零，Q变为false。
• 若IN再次变为true，定时器重新开始计时。

Go实现代码 #

package plcblocks

import "time"

// TON 通电延时定时器功能块
type TON struct {
	pt         int64         // 设定定时时长（单位：毫秒）
	startTime  time.Time     // 定时器启动时刻
	isActive   bool          // 定时器是否处于激活状态
	outputQ    bool          // 输出Q：是否达到定时时长
	elapsedET  int64         // 输出ET：已流逝时长（单位：毫秒）
}

// NewTON 创建TON定时器实例，传入设定时长PT（毫秒）
func NewTON(pt int64) *TON {
	return &TON{
		pt: pt,
	}
}

// Update 调用定时器，传入当前输入IN，返回输出Q和ET
func (t *TON) Update(in bool) (q bool, et int64) {
	currentTime := time.Now()

	switch {
	case in && !t.isActive:
		// IN从false变为true，启动定时器
		t.isActive = true
		t.startTime = currentTime
		t.outputQ = false
		t.elapsedET = 0
	case in && t.isActive:
		// IN保持true，持续计时
		t.elapsedET = int64(currentTime.Sub(t.startTime).Milliseconds())
		if t.elapsedET >= t.pt {
			t.elapsedET = t.pt
			t.outputQ = true
		}
	case !in && t.isActive:
		// IN从true变为false，复位定时器
		t.isActive = false
		t.outputQ = false
		t.elapsedET = 0
	}

	return t.outputQ, t.elapsedET
}

使用示例（模拟PLC循环扫描） #

package main

import (
	"fmt"
	"time"
	"your-module-path/plcblocks"
)

func main() {
	// 创建一个5秒（5000毫秒）的TON定时器
	ton := plcblocks.NewTON(5000)
	in := false

	// 模拟PLC无限循环扫描，每隔100ms调用一次定时器
	for {
		// 前3秒IN为false，之后变为true保持5秒，再变回false
		currentSec := int(time.Now().Unix() % 13)
		if currentSec >= 3 && currentSec < 8 {
			in = true
		} else {
			in = false
		}

		q, et := ton.Update(in)
		fmt.Printf("IN: %t | Q: %t | ET: %dms\n", in, q, et)
		time.Sleep(100 * time.Millisecond)
	}
}

实现原理说明 #

• 结构体TON存储了定时器的所有内部状态（设定时长、启动时刻、激活状态、输出值），相当于PLC功能块的内部内存。
• Update方法使用指针接收者，确保每次调用都能修改同一个实例的状态，实现状态的持久化。
• 每次调用Update时，基于当前输入IN和内部状态计算新的输出Q和ET，完全符合TON定时器的逻辑。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Subhadeep Datta