本工程技术简报介绍用户自定义数据类型（UDT）作为 PLC 程序组织的基础要素。它是将数据块（DB）内存与函数及功能块绑定的关键。这并非学术练习，而是从单纯编写 PLC 代码迈向系统架构的必经之路。这是一种摆脱无序标签所导致的时间浪费的出路。
本文是 DigiKey 工业自动化现场指南的一部分
位置 ：程序入门 → 数据结构（UDT/DB）
难度：
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最后更新：2026 年 3 月 6 日
什么是 UDT
UDT 是对我们数据形态的权威描述。它可以简单到单个布尔量，也可以复杂到结构体数组。
虽然 UDT 常被描述为蓝图，但我更倾向于从硬件角度来理解它。UDT 如同物理连接器规范，描述了哪些程序元件可以或不可以相互连接。采用相同 UDT 规范构建的块可以轻松互连。不匹配的电缆会导致编译时错误。
UDT 是 PLC 编程中被低估的工具。如果我们将以 UDT 为核心的思维应用于 PLC 编程，结构将变得一致。我们不再将 PLC 标签视为松散的集合，而是从结构及其程序元素间的关系完整性角度进行思考。UDT 是约定性的“电缆规范”，描述了内存与程序块如何契合。
何时使用 UDT？
当我们构建程序组织单元（POU），包括数据块（DB）、函数和功能块时，会使用 UDT。
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数据块 ：当应用于 DB 时，UDT 描述内存结构。这是通过在 DB 中实例化 UDT 来实现的。
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函数与功能块 ：当应用于 FC 或 FB 时，UDT 描述块的接口形态，该接口随后接受 DB。
综合来看，UDT 是在块接口层级的一种链接机制。通过各自输入输出（InOut）接口绑定到 UDT 的块，可通过 DB 无缝互连。这种绑定由编译器严格执行。
UDT 是与程序员签订的契约
UDT 是由程序员定义并由编译器强制执行的契约。从程序员的角度来看，该契约涉及：
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自身 ：程序员承诺在接口层面定义所有标签交互。这是对侧向标签走私的明确拒绝，因为在这种做法中，很容易将随机的全局标签引入块中。
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未来的程序员和技术人员 ：如果原始程序员在块的 InOut 接口处使用 UDT，那么未来的程序员和技术人员无需深入程序内部。相反，他们可以在 DB 调试窗口中检查这些块。
如果 DB 是块的唯一真实来源，那么 DB 本身就充当了一种人机界面（HMI）。这一思路也延伸至如图 1 所示的跟踪工具。我们再次注意到，点号表示法被用来自然地描述标签，例如："DB_IO_REMOTE".IO_Remote.Out.xCR1
破坏此契约最快的方式是将隐藏的全局变量走私到各个块中。
图 1 ：使用跟踪工具检查 DB 标签。
UDT 是与原始设备制造商（OEM）签订的契约
设备供应商通常提供 PLC 代码。一个例子是用于操作 IO-Link 设备的库。OEM 高度依赖 UDT。典型的“库”包括 UDT 以及依赖于该 UDT 的块。我们经常被要求构建一个 DB 以及 OEM 块之间的通道。
UDT 的结构是什么样的？
UDT 通常是分层的，数据元素包含在结构体中。图 2 提供了一个示例，其中 UDT 描述了 PLC 的本地 I/O。请注意，In 和 Out 结构体用于自然地分组数据。
UDT 可以嵌套。当控制许多类似的现场设备时（例如 10 台相同的电机），这种做法非常有益。每台电机的数据可以存储在结构体的索引数组中。
在所有情况下，标签都从松散的浮动名称转变为强组织结构，其中功能定义为与用户自定义类型（UDT）主体的关系。这一点最好通过标签名称中隐含的点记法来理解。例如，考虑图 2 中的输入开关。在程序中，它被优雅地引用为 #IO_Local.In.xSW1。
图 2 ：PLC 输入/输出的 UDT 封装。
UDT 有哪些替代方案？
切勿忘记，UDT 会影响数据块（DB）层面和程序块接口层面的设计。UDT 是一种快捷方式，可确保程序组织单元（POU）正确接口。UDT 说明了系统是什么，而不仅仅是其行为方式。
当然，所有 UDT 功能都可以在数据块（DB）层面手动执行，并在程序接口层面进行相应映射。然而，由于程序员现在必须独立构建每个程序组织单元（POU），UDT 的单一真实来源特性便丧失了。换句话说，一处的变更必须小心地在所有地方复制；祝您调试愉快！这与在 UDT 中进行单一变更形成对比。因此，我认为，若要在所有程序组织单元（POU）中维持单一真实来源，则不存在可扩展的 UDT 替代方案。
请注意，这并不能消除程序员的挫败感，因为 UDT 的变更可能需要修改所有受该 UDT 影响的程序组织单元（POU）。然而，这并不改变以下事实：UDT 是系统内的单一真实来源点，所有程序块都必须遵循它。在实践中，我们先修改程序块，然后从主程序 [OB1] 开始实例化它们，并沿程序层次结构向下进行。
还有另一种“替代方案”，即侧向偷运全局 PLC 标签。在实践中，超过一定限度后，这种做法过于痛苦。封装被破坏，依赖关系被隐藏。我们花费太多时间深挖程序组织单元（POU）。
抵制使用全局变量的诱惑。
不要这样做！
后续步骤
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绑定您的本地输入/输出 ：请参阅本文，了解关于使用 ET 200SP 探索本地输入/输出和分布式输入/输出的指南。
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对运行中工厂的影响 ：某些内容可以在线更改，而其他内容则不能。添加新的限位开关非常复杂，因为基于 UDT 的绑定涉及许多程序块。我们得到的不是令人满意的绿色圆圈，而是蓝色和橙色的圆圈。这是一次完整的下载操作，就生产线停机时间而言，意味着实实在在的金钱损失。
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风格指南 ：试图查看
%I0.0的技术人员会感到沮丧，因为标签是在数据块抽象层内设置的。为 PLC 编制一份风格指南（路线图）文档。该文档应包含说明，指导用户在诸如DB_IO-LOCAL等位置查找输入/输出点。
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