西門子PLC-第5章應(yīng)用指令

5.1程序控制類指令

5.1.1空操作

5.1.2結(jié)束及暫停

5.1.3看門狗

5.1.4跳轉(zhuǎn)

5.1.5子程序指令

5.1.6程序循環(huán)

5.1.7順序控制繼電器

5.1.8與ENO指令

返回本章首頁當(dāng)前1頁，總共77頁。5.1.1空操作

NOP，空操作指令。使能輸入有效時(shí)，執(zhí)行空操作指令?？詹僮髦噶畈挥绊懹脩舫绦虻膱?zhí)行，操作數(shù)N是標(biāo)號(hào)，是一個(gè)0~255的常數(shù)。指令格式： NOP N例： NOP 30 程序如下圖5.1所示。返回本節(jié)當(dāng)前2頁，總共77頁。5.1.2結(jié)束及暫停

1.結(jié)束指令結(jié)束指令有兩條：END和MEND。兩條指令在梯形圖中以線圈形式編程。END，條件結(jié)束指令。使能輸入有效時(shí)，終止用戶主程序。MEND無條件結(jié)束指令。無條件終止用戶程序的執(zhí)行，返回主程序的第一條指令。用Micro/Win32編程時(shí)，編程人員不需手工輸入MEND指令，而是由軟件自動(dòng)加在主程序結(jié)尾。指令格式：END （無操作數(shù)）當(dāng)前3頁，總共77頁。2.暫停指令STOP，暫停指令。使能輸入有效時(shí)，該指令使主機(jī)CPU的工作方式由RUN切換到STOP方式，從而立即終止用戶程序的執(zhí)行。STOP指令在梯形圖中以線圈形式編程。指令不含操作數(shù)。指令的執(zhí)行不考慮對(duì)特殊標(biāo)志寄存器位和能流的影響。指令格式：STOP （無操作數(shù)）返回本節(jié)當(dāng)前4頁，總共77頁。5.1.3看門狗

WDR，看門狗復(fù)位指令。當(dāng)使能輸入有效時(shí)，執(zhí)行WDR指令，每執(zhí)行一次，看門狗定時(shí)器就被復(fù)位一次。用本指令可用以延長(zhǎng)掃描周期，從而可以有效避免看門狗超時(shí)錯(cuò)誤。指令格式：WDR （無操作數(shù)）程序?qū)嵗褐噶頢TOP、END、WDR的應(yīng)用如圖5.2所示。當(dāng)前5頁，總共77頁。圖5.2停止、結(jié)束、看門狗指令返回本節(jié)當(dāng)前6頁，總共77頁。5.1.4跳轉(zhuǎn)

1.跳轉(zhuǎn)指令與跳轉(zhuǎn)相關(guān)的指令有下面兩條：（1）跳轉(zhuǎn)指令JMP，跳轉(zhuǎn)指令。使能輸入有效時(shí)，使程序流程跳到同一程序中的指定標(biāo)號(hào)n處執(zhí)行。執(zhí)行跳轉(zhuǎn)指令時(shí)，邏輯堆棧的棧頂值總是1。（2）標(biāo)號(hào)指令LBL，標(biāo)號(hào)指令。標(biāo)記程序段，作為跳轉(zhuǎn)指令執(zhí)行時(shí)跳轉(zhuǎn)到的目的位置。操作數(shù)n為0~255的字型數(shù)據(jù)。當(dāng)前7頁，總共77頁。程序?qū)嵗喝缬覉D5.3所示。用增減計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，如果當(dāng)前值小于500，則程序按原順序執(zhí)行，若當(dāng)前值超過500，則跳轉(zhuǎn)到從標(biāo)號(hào)10開始的程序執(zhí)行。返回本節(jié)當(dāng)前8頁，總共77頁。圖5.3程序跳轉(zhuǎn)實(shí)例當(dāng)前9頁，總共77頁。5.1.5子程序指令

建立子程序2.子程序調(diào)用

3.帶參數(shù)的子程序調(diào)用

當(dāng)前10頁，總共77頁。1.建立子程序

可用編程軟件Edit菜單中的Insert選項(xiàng)，選擇Subroutine，以建立或插入一個(gè)新的子程序，同時(shí)在指令樹窗口可以看到新建的子程序圖標(biāo)，默認(rèn)的程序名是SBR_n，編號(hào)n從0開始按遞增順序生成，可以在圖標(biāo)上直接更改子程序的程序名。在指令樹窗口雙擊子程序的圖標(biāo)就可對(duì)它進(jìn)行編輯。當(dāng)前11頁，總共77頁。2.子程序調(diào)用

（1）子程序調(diào)用和返回指令子程序調(diào)用

子程序條件返回（2）注意事項(xiàng)

（3）應(yīng)用實(shí)例

當(dāng)前12頁，總共77頁。圖5.4所示的程序?qū)崿F(xiàn)用外部控制條件分別調(diào)用兩個(gè)子程序。圖5.4子程序調(diào)用舉例當(dāng)前13頁，總共77頁。（1）子程序參數(shù)

變量名

變量類型

數(shù)據(jù)類型

（2）參數(shù)子程序調(diào)用的規(guī)則

（3）變量表使用

（4）程序?qū)嵗?/p>

3.帶參數(shù)的子程序調(diào)用

當(dāng)前14頁，總共77頁。以上面指令為例，局部變量表分配如表5.1所示，程序段如圖5.5所示。表5.1局部變量表例當(dāng)前15頁，總共77頁。圖5.5帶參數(shù)的子程序調(diào)用返回本節(jié)當(dāng)前16頁，總共77頁。5.1.6程序循環(huán)

循環(huán)開始

循環(huán)結(jié)束

3.程序?qū)嵗?/p>

當(dāng)前17頁，總共77頁。圖5.6程序循環(huán)(1)當(dāng)前18頁，總共77頁。返回本節(jié)圖5.6程序循環(huán)(2)當(dāng)前19頁，總共77頁。5.1.7順序控制繼電器

1.順序繼電器指令（1）定義順序段（2）段開始（3）段結(jié)束（4）段轉(zhuǎn)移2.注意事項(xiàng)3.順序結(jié)構(gòu)

4.程序?qū)嵗?/p>

當(dāng)前20頁，總共77頁。本例是用順序繼電器實(shí)現(xiàn)的順序控制中的一個(gè)步的程序段，這一步實(shí)現(xiàn)的功能是使兩個(gè)電機(jī)M1和M2起動(dòng)運(yùn)行20秒后停止，切換到下一步。程序如圖5.7所示。返回本節(jié)當(dāng)前21頁，總共77頁。5.1.8與ENO指令

AENO，與ENO指令。ENO是梯形圖和功能框圖編程時(shí)指令盒的布爾能流輸出端。如果指令盒的能流輸入有效，同時(shí)執(zhí)行沒有錯(cuò)誤，ENO就置位，將能流向下傳遞。當(dāng)用梯形圖編程時(shí)，且指令盒后串聯(lián)一個(gè)指令盒或線圈，語句表語言中用AENO指令描述。

指令格式：AENO（無操作數(shù)）當(dāng)前22頁，總共77頁。圖5.8與ENO指令A(yù)ENO指令只能在語句表中使用，將棧頂值和ENO位的邏輯與運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果保存到棧頂。程序如圖5.8所示。返回本節(jié)當(dāng)前23頁，總共77頁。5.2特殊指令

5.2.1時(shí)鐘指令

5.2.2中斷

5.2.3通信

5.2.4高速計(jì)數(shù)

5.2.5高速脈沖輸出

5.2.6

PID回路指令

返回本章首頁當(dāng)前24頁，總共77頁。5.2.1時(shí)鐘指令

1.讀實(shí)時(shí)時(shí)鐘TODR，讀實(shí)時(shí)時(shí)鐘指令。當(dāng)使能輸入有效時(shí)，系統(tǒng)讀當(dāng)前時(shí)間和日期，并把它裝入一個(gè)8字節(jié)的緩沖區(qū)。

2.寫實(shí)時(shí)時(shí)鐘TODW，寫實(shí)時(shí)時(shí)鐘指令。用來設(shè)定實(shí)時(shí)時(shí)鐘。當(dāng)使能輸入有效時(shí)，系統(tǒng)將包含當(dāng)前時(shí)間和日期，一個(gè)8字節(jié)的緩沖區(qū)將裝入時(shí)鐘。

當(dāng)前25頁，總共77頁。時(shí)鐘緩沖區(qū)的格式如表5.2所示。

表5.2時(shí)鐘緩沖區(qū)當(dāng)前26頁，總共77頁。程序?qū)嵗刂埔螅壕帉懸欢纬绦?，可?shí)現(xiàn)讀、寫實(shí)時(shí)時(shí)鐘，并以BCD碼顯示分鐘。時(shí)鐘緩沖區(qū)從VB100開始。程序中的子程序SBR_0為寫時(shí)鐘子程序，將當(dāng)前時(shí)間寫入從VB100開始的8字節(jié)時(shí)間緩沖區(qū)，時(shí)間設(shè)置如下表5.3所示。程序?qū)崿F(xiàn)：讀寫時(shí)鐘程序如圖5.9所示。當(dāng)前27頁，總共77頁。圖5.9讀寫時(shí)鐘返回本節(jié)當(dāng)前28頁，總共77頁。5.2.2中斷

1.中斷源（1）中斷源及種類中斷源，即中斷事件發(fā)出中斷請(qǐng)求的來源。S7-200可編程序控制器具有最多可達(dá)34個(gè)中斷源，每個(gè)中斷源都分配一個(gè)編號(hào)用以識(shí)別，稱為中斷事件號(hào)。這些中斷源大致分為三大類：通信中斷、輸入輸出中斷和時(shí)基中斷。當(dāng)前29頁，總共77頁。（2）中斷優(yōu)先級(jí)

中斷優(yōu)先級(jí)由高到低依次是：通信中斷、輸入輸出中斷、時(shí)基中斷。每種中斷中的不同中斷事件又有不同的優(yōu)先權(quán)。主機(jī)中的所有中斷事件及優(yōu)先級(jí)如表5.4所示。當(dāng)前30頁，總共77頁。表5.4中斷事件及優(yōu)先級(jí)當(dāng)前31頁，總共77頁。當(dāng)前32頁，總共77頁。2.中斷調(diào)用即調(diào)用中斷程序，使系統(tǒng)對(duì)特殊的內(nèi)部或外部事件作出響應(yīng)。系統(tǒng)響應(yīng)中斷時(shí)自動(dòng)保存邏輯堆棧、累加器和某些特殊標(biāo)志存儲(chǔ)器位，即保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)。中斷處理完成時(shí)，又自動(dòng)恢復(fù)這些單元原來的狀態(tài)，即恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)。（1）中斷調(diào)用指令（2）注意事項(xiàng)（3）程序?qū)嵗?dāng)前33頁，總共77頁。（3）程序?qū)嵗刂埔螅撼绦驅(qū)崿F(xiàn)的功能是調(diào)用I0.1輸入點(diǎn)的上升沿中斷，若發(fā)現(xiàn)I/O錯(cuò)誤，則禁止本中斷，用外部條件可以禁止全局中斷。程序?qū)崿F(xiàn)：本程序如圖5.10所示。圖5.10中斷調(diào)用程序當(dāng)前34頁，總共77頁。3.中斷程序（1）構(gòu)成中斷程序必須由三部分構(gòu)成：中斷程序標(biāo)號(hào)、中斷程序指令和無條件返回指令。（2）要求（3）編制方法（4）注意事項(xiàng)返回本節(jié)當(dāng)前35頁，總共77頁。5.2.3通信

通信指令包括：XMT，自由口發(fā)送指令RCV，自由口接收指令NETR，網(wǎng)絡(luò)讀指令NETW，網(wǎng)絡(luò)寫指令GPA，獲取口地址指令當(dāng)前36頁，總共77頁。5.2.4高速計(jì)數(shù)

1.高速計(jì)數(shù)器介紹2.高速計(jì)數(shù)指令

3.高速計(jì)數(shù)器的使用方法

4.應(yīng)用實(shí)例

當(dāng)前37頁，總共77頁。1.高速計(jì)數(shù)器介紹（1）數(shù)量及編號(hào)（2）中斷事件類型

（3）工作模式及輸入點(diǎn)

當(dāng)前38頁，總共77頁。（1）數(shù)量及編號(hào)高速計(jì)數(shù)器在程序中使用時(shí)的地址編號(hào)用HCn來表示（在非程序中有時(shí)用HSCn），HC表編程元件名稱為高速計(jì)數(shù)器，n為編號(hào)。HCn除了表示高速計(jì)數(shù)器的編號(hào)之外，還代表兩方面的含義：高速計(jì)數(shù)器位和高速計(jì)數(shù)器當(dāng)前值。編程時(shí)，從所用的指令可以看出是位還是當(dāng)前值。不同型號(hào)的PLC主機(jī)，高速計(jì)數(shù)器的數(shù)量對(duì)應(yīng)如表5.7所示。當(dāng)前39頁，總共77頁。（2）中斷事件類型高速計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)和動(dòng)作可采用中斷方式進(jìn)行控制，與CPU的掃描周期關(guān)系不大，各種型號(hào)的PLC可用的高速計(jì)數(shù)器的中斷事件大致分為3類：當(dāng)前值等于預(yù)設(shè)值中斷、輸入方向改變中斷和外部復(fù)位中斷。所有高速計(jì)數(shù)器都支持當(dāng)前值等于預(yù)設(shè)值中斷。每個(gè)高速計(jì)數(shù)器的3種中斷的優(yōu)先級(jí)由高到低，不同高速計(jì)數(shù)器之間的優(yōu)先級(jí)又按編號(hào)順序由高到低。具體對(duì)應(yīng)關(guān)系如表5.8所示。當(dāng)前40頁，總共77頁。（3）工作模式及輸入點(diǎn) 工作模式 輸入端連接

高速計(jì)數(shù)器的工作模式共有12種。以模式4為例，時(shí)序如圖5.11所示。當(dāng)前41頁，總共77頁。圖5.11模式4操作時(shí)序當(dāng)前42頁，總共77頁。選用某個(gè)高速計(jì)數(shù)器在某種工作模式下工作，高速計(jì)數(shù)器的輸入端不是任意選擇，必須按系統(tǒng)指定的輸入點(diǎn)。如表5.9所示。當(dāng)前43頁，總共77頁。2.高速計(jì)數(shù)指令

高速計(jì)數(shù)器指令有兩條：HDEF和HSC。（1）HDEF指令HDEF，定義高速計(jì)數(shù)器指令。使能輸入有效時(shí)，為指定的高速計(jì)數(shù)器分配一種工作模式，即用來建立高速計(jì)數(shù)器與工作模式之間的聯(lián)系。梯形圖指令盒中有兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端：HSC，高速計(jì)數(shù)器編號(hào)，為0~5的常數(shù)，字節(jié)型；MODE，工作模式，為0~11的常數(shù)，字節(jié)型。當(dāng)前44頁，總共77頁。（2）HSC指令HSC，高速計(jì)數(shù)器指令。使能輸入有效時(shí)，根據(jù)高速計(jì)數(shù)器特殊存儲(chǔ)器位的狀態(tài)，并按照HDEF指令指定的工作模式，設(shè)置高速計(jì)數(shù)器并控制其工作。梯形圖指令盒數(shù)據(jù)輸入端N：高速計(jì)數(shù)器編號(hào)，為0~5的常數(shù)，字型。當(dāng)前45頁，總共77頁。每個(gè)高速計(jì)數(shù)器都有固定的特殊功能存儲(chǔ)器與之相配合，完成高速計(jì)數(shù)功能。具體對(duì)應(yīng)關(guān)系如表5.11所示。3.高速計(jì)數(shù)器的使用方法

當(dāng)前46頁，總共77頁。每個(gè)高速計(jì)數(shù)器都有一個(gè)狀態(tài)字節(jié)，程序運(yùn)行時(shí)根據(jù)運(yùn)行狀況自動(dòng)使某些位置位，可以通過程序來讀相關(guān)位的狀態(tài)，用以作為判斷條件實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的操作。狀態(tài)字節(jié)中各狀態(tài)位的功能如表5.12所示。當(dāng)前47頁，總共77頁。（1）選擇計(jì)數(shù)器及工作模式

（2）設(shè)置控制字節(jié)

（3）執(zhí)行HDEF指令

（4）設(shè)定當(dāng)前值和預(yù)設(shè)值

（5）設(shè)置中斷事件并全局開中斷

（6）執(zhí)行HSC指令

使用高速計(jì)數(shù)器時(shí)，要按以下步驟進(jìn)行：當(dāng)前48頁，總共77頁。表5.13控制位含義當(dāng)前49頁，總共77頁。4.應(yīng)用實(shí)例

要對(duì)一高速事件精確控制，通過對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行增計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)當(dāng)前值達(dá)到24產(chǎn)生中斷，重新從0計(jì)數(shù)，對(duì)中斷次數(shù)進(jìn)行累計(jì)。計(jì)數(shù)方向用一個(gè)外部信號(hào)控制，并能實(shí)現(xiàn)外部復(fù)位。所用的主機(jī)型號(hào)為CPU221。設(shè)計(jì)步驟：①選擇高速計(jì)數(shù)器HSC0，并確定工作方式4。②令SM37=16#F8③執(zhí)行HDEF指令，輸入端HSC為0，MODE為4。④裝入當(dāng)前值，令SMD38=0。⑤裝入設(shè)定值，令SMD42=24。⑥執(zhí)行中斷連接ATCH指令，輸入端INT為INT0，EVNT為10。

當(dāng)前50頁，總共77頁。主程序、初始化子程序和中斷程序分別如圖5.12、圖5.13和圖5.14所示。圖5.12主程序當(dāng)前51頁，總共77頁。圖5.13初始化子程序當(dāng)前52頁，總共77頁。圖5.14中斷程序返回本節(jié)當(dāng)前53頁，總共77頁。5.2.5高速脈沖輸出

1.高速脈沖輸出介紹（1）高速脈沖輸出的形式

（2）輸出端子的確定

（3）相關(guān)寄存器

（4）脈沖輸出指令

當(dāng)前54頁，總共77頁。每個(gè)高速脈沖發(fā)生器對(duì)應(yīng)一定數(shù)量特殊標(biāo)志寄存器，這些寄存器包括控制字節(jié)寄存器、狀態(tài)字節(jié)寄存器和參數(shù)數(shù)值寄存器，用以控制高速脈沖的輸出形式、反映輸出狀態(tài)和參數(shù)值。各寄存器分配如表5.14所示。當(dāng)前55頁，總共77頁。l

狀態(tài)字節(jié)每個(gè)高速脈沖輸出都有一個(gè)狀態(tài)字節(jié)，程序運(yùn)行時(shí)根據(jù)運(yùn)行狀況自動(dòng)使某些位置位，可以通過程序來讀相關(guān)位的狀態(tài)，用以作為判斷條件實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的操作。狀態(tài)字節(jié)中各狀態(tài)位的功能如表5.15所示。當(dāng)前56頁，總共77頁。

控制字節(jié)每個(gè)高速脈沖輸出都對(duì)應(yīng)一個(gè)控制字節(jié)，通過對(duì)控制字節(jié)中指定位的編程，可以根據(jù)操作要求設(shè)置字節(jié)中各控制位，如脈沖輸出允許、PTO/PWM模式選擇、單段/多段選擇、更新方式、時(shí)間基準(zhǔn)、允許更新等?？刂谱止?jié)中各控制位的功能如表5.16所示。當(dāng)前57頁，總共77頁。2.高速脈沖串輸出PTO（1）周期和脈沖數(shù)（2）PTO的種類（3）中斷事件類型（4）PTO的使用當(dāng)前58頁，總共77頁。（1）周期和脈沖數(shù)周期：?jiǎn)挝豢梢允俏⒚毽蘳或毫秒ms；為16位無符號(hào)數(shù)據(jù)，周期變化范圍是50~65535μs或2~65535ms，通常應(yīng)設(shè)定周期值為偶數(shù)，若設(shè)置為奇數(shù)，則會(huì)引起輸出波形占空比的輕微失真。如果編程時(shí)設(shè)定周期單位小于2，系統(tǒng)默認(rèn)按2進(jìn)行設(shè)置。脈沖數(shù)：用雙字長(zhǎng)無符號(hào)數(shù)表示，脈沖數(shù)取值范圍是1~4294967295之間。如果編程時(shí)指定脈沖數(shù)為0，則系統(tǒng)默認(rèn)脈沖數(shù)為1個(gè)。當(dāng)前59頁，總共77頁。（2）PTO的種類PTO方式中，如果要輸出多個(gè)脈沖串，允許脈沖串進(jìn)行排隊(duì)，形成管線，當(dāng)前輸出的脈沖串完成之后，立即輸出新脈沖串，這保證了脈沖串順序輸出的連續(xù)性。單段管線

多段管線

當(dāng)前60頁，總共77頁。包絡(luò)表由包絡(luò)段數(shù)和各段構(gòu)成。每段長(zhǎng)度為8個(gè)字節(jié)，包括：脈沖周期值（16位）、周期增量值（16位）和脈沖計(jì)數(shù)值（32位）。以包絡(luò)3段的包絡(luò)表為例，包絡(luò)表的結(jié)構(gòu)如表5.17所示。當(dāng)前61頁，總共77頁。（3）中斷事件類型高速脈沖串輸出可以采用中斷方式進(jìn)行控制，各種型號(hào)的PLC可用的高速脈沖串輸出的中斷事件有兩個(gè)，如表5.18所示。當(dāng)前62頁，總共77頁。（4）PTO的使用使用高速脈沖串輸出時(shí)，要按以下步驟進(jìn)行：確定脈沖發(fā)生器及工作模式

設(shè)置控制字節(jié)

寫入周期值、周期增量值和脈沖數(shù)裝入包絡(luò)的首地址設(shè)置中斷事件并全局開中斷執(zhí)行PLS指令當(dāng)前63頁，總共77頁。3.應(yīng)用實(shí)例（1）控制要求步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，要從A點(diǎn)加速到B點(diǎn)后恒速運(yùn)行，又從C點(diǎn)開始減速到D點(diǎn)，完成這一過程時(shí)用指示燈顯示。電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)受脈沖控制，A點(diǎn)和D點(diǎn)的脈沖頻率為2kHz，B點(diǎn)和C點(diǎn)的頻率為10kHz，加速過程的脈沖數(shù)為400個(gè)，恒速轉(zhuǎn)動(dòng)的脈沖數(shù)為4000個(gè)，減速過程脈沖數(shù)為200個(gè)。工作過程如圖5.15所示。當(dāng)前64頁，總共77頁。圖5.15步進(jìn)電機(jī)工作過程當(dāng)前65頁，總共77頁。（2）分析確定脈沖發(fā)生器及工作模式

設(shè)置控制字節(jié)

寫入周期值、周期增量值和脈沖數(shù)

裝入包絡(luò)表首地址

中斷調(diào)用

執(zhí)行PLS指令

當(dāng)前66頁，總共77頁。（3）程序?qū)崿F(xiàn)本控制系統(tǒng)主程序如下圖5.16所示。初始化子程序SBR_1如圖5.17所示。包絡(luò)表子程序如圖5.18所示。中斷程序如圖5.19所示。圖5.16主程序當(dāng)前67頁，總共77頁。圖5.17初始化子程序SBR_1當(dāng)前68頁，總共77頁。圖5.18包絡(luò)表子程序SBR_0（1）當(dāng)前69頁，總共77頁。圖5.18包絡(luò)表子程序SBR_0（2）圖5.19中斷程序當(dāng)前70頁，總共77頁。4.寬度可調(diào)脈沖輸出PWM（1）周期和脈沖寬度

（2）更新方式

（3）PWM的使用

返回本節(jié)當(dāng)前71頁，總共77頁。5.2.6

PID回路指令

PID算法

2.PID指令

3.應(yīng)用實(shí)例

當(dāng)前72頁，總共77頁。1.PID算法

1.PID算法如果一個(gè)PID回路的輸出M(t)是時(shí)間的函數(shù)，則可以看作是比例項(xiàng)、積分項(xiàng)和微分項(xiàng)三部分之和。即：用數(shù)字計(jì)算機(jī)處理這樣的控制算式，連續(xù)的算式必須周期采樣進(jìn)行離散化，同時(shí)各信號(hào)也要離散化，公式如下：MPn=Kc*(SPn-