可編程邏輯控制器（基于S7-200系列）課件 第5章 S7-200系列PLC功能指令及應(yīng)用

第5章S7-200系列PLC

功能指令及應(yīng)用

功能指令用于多位數(shù)據(jù)的處理、過程控制等領(lǐng)域。

S7-200PLC的功能指令主要包括：數(shù)據(jù)處理指令、

算術(shù)邏輯指令、表功能指令、轉(zhuǎn)換指令、中斷指令、高速計數(shù)器、高速脈沖輸出、

PID運算指令等。5.1功能指令及數(shù)據(jù)類型5.1.1功能指令格式PLC功能指令在梯形圖中采用指令盒形式表示，也稱“功能塊”，指令格式如圖5-1所示。5.1.2功能指令數(shù)據(jù)類型及尋址范圍

功能指令操作數(shù)可分為輸入（IN）操作數(shù)和輸出（OUT）操作數(shù)，其數(shù)據(jù)類型及尋址范圍必須符合指令的要求。S7-200系列PLC中絕大多數(shù)功能指令的操作數(shù)類型及尋址范圍如下。1）字節(jié)型數(shù)據(jù)B（8位），可尋址范圍：VB、IB、QB、MB、SB、SMB、LB、AC、*VD、*LD、*AC和常數(shù)。2）整數(shù)數(shù)據(jù)I（16位），可尋址范圍：VW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、AC、T、C、*VD、*LD、*AC和常數(shù)。3）雙整數(shù)數(shù)據(jù)DI（32位），可尋址范圍：VD、ID、QD、MD、SD、SMD、LD、AC、*VD、*LD、*AC和常數(shù)。4）實數(shù)數(shù)據(jù)R（32位），可尋址范圍：VD、ID、QD、MD、SD、SMD、LD、AC、*VD、*LD、*AC和常數(shù)。5.2數(shù)據(jù)傳送指令

數(shù)據(jù)傳送指令主要用于各個編程元件之間進行數(shù)據(jù)傳送。5.2.1單個數(shù)據(jù)傳送指令傳送數(shù)據(jù)的類型分為：字節(jié)（B）傳送、字（W）傳送、雙字（D）傳送和實數(shù)（R）傳送，對于不同的數(shù)據(jù)類型采用不同的傳送指令。立即讀字節(jié)傳送指令BIR，立即寫字節(jié)傳送指令BIW。例1：字節(jié)傳送指令MOVB格式如下：

在使能輸入端EN有效時，將由IN指定的一個8位字節(jié)數(shù)據(jù)傳送到由OUT指定的字節(jié)單元中。

MOV_W/MOV_DW：字/雙字梯形圖指令盒標識符；

MOVW/MOVD：字/雙字語句表指令操作碼助記符。

例1：上圖（在I0.1為ON時）將VW100中的字數(shù)據(jù)傳送到VW200中；下圖（在I0.1為ON時）將常數(shù)（實數(shù)）3.14傳送到雙字單元VD200中；例2：立即寫字節(jié)傳送指令BIWBIW指令立即（不考慮掃描周期）將由IN指定的字節(jié)數(shù)據(jù)寫入到輸出繼電器中由OUT指定的QB，即立即輸出到負載。

單個數(shù)據(jù)傳送指令操作數(shù)的數(shù)據(jù)尋址范圍廣，但其數(shù)據(jù)類型必須與相應(yīng)的指令要求匹配。

5.2.2塊傳送指令

塊傳送指令可用來一次傳送多個同一類型的數(shù)據(jù)。例:將VB10開始的10個字節(jié)單元數(shù)據(jù)傳送到VB100開始的數(shù)據(jù)塊中。其中，BLKMOV_B為字節(jié)塊傳送梯形圖指令標識符；BMB為語句表指令操作碼助記符；

N為字節(jié)型數(shù)據(jù)，表示塊的長度；IN為字節(jié)塊起始地址。5.2.3填充指令FILL和字節(jié)交換指令

1.填充指令FILL用于處理字型數(shù)據(jù)例，在I0.0控制開關(guān)導(dǎo)通時，將VW100開始的256個字節(jié)全部清0。程序如圖所示。注意：在使用本指令時，OUT必須為字單元尋址。2.字節(jié)交換指令SWAPSWAP指令專用于對1個字長的字型數(shù)據(jù)進行處理。該指令功能是當(dāng)EN有效時，將IN中的字型數(shù)據(jù)的高位字節(jié)和低位字節(jié)進行交換。5.3運算指令5.3.1算術(shù)運算指令

算術(shù)運算指令包括加法、減法、乘法、除法及一些常用的數(shù)學(xué)函數(shù)指令。（1）加法指令加法操作是對兩個有符號數(shù)進行相加操作，包括整數(shù)加法指令+I、雙整數(shù)加法指令+D和實數(shù)加法指令+R。下面為整數(shù)加法指令+I格式:

當(dāng)EN有效時，將兩個16位的有符號整數(shù)IN1與IN2（或OUT）相加，產(chǎn)生一個16位的整數(shù)，結(jié)果送到單字存儲單元OUT中。

（2）減法指令

減法指令是對兩個有符號數(shù)進行減操作，與加法指令一樣，可分為：整數(shù)減法指令（-I）、雙字長整數(shù)減法指令（-D）和實數(shù)減法指令（-R）。其指令格式類同加法指令。（3）乘法指令

乘法指令是對兩個有符號數(shù)進行乘法操作。乘法指令可分為整數(shù)乘法指令（*I）、完全整數(shù)乘法指令（MUL）、雙整數(shù)乘法指令（*D）和實數(shù)乘法指令（*R）。其指令格式類同加減法指令。5.3.2增減指令

增減指令可分為：字節(jié)增/減指令（INCB/DECB）、字增/減指令（INCW/DECW）和雙字增減指令（INCD/DECD）。增減指令又稱為自動加1和自動減1指令。

例:設(shè)計一個受時間控制的一位倒計時器。利用輸入繼電器IB0低4位程序如下設(shè)定倒計時數(shù)據(jù)，開關(guān)控制I1.0為ON后開始對數(shù)據(jù)按秒減1倒計時，倒計時時間由QB0驅(qū)動七段數(shù)碼管顯示，在定時器延時時間（10秒）到后停止計時，數(shù)碼管同時關(guān)閉。：5.3.3數(shù)學(xué)函數(shù)指令

S7-200PLC中的數(shù)學(xué)函數(shù)指令包括指數(shù)運算、對數(shù)運算、求三角函數(shù)的正弦、余弦及正切值，其操作數(shù)均為雙字長的32位實數(shù)。例：SQRT：平方根函數(shù)運算指令。指令格式：

當(dāng)EN有效時，將由IN輸入的一個雙字長的實數(shù)開平方，運算結(jié)果為32位的實數(shù)，保存在OUT中。

5.3.4邏輯運算指令 邏輯運算指令是對要操作的數(shù)據(jù)按二進制位進行邏輯運算，主要包括邏輯與、邏輯或、邏輯非、邏輯異或等操作。邏輯運算指令可實現(xiàn)字節(jié)、字、雙字運算。其指令格式類同。下面為一般字節(jié)邏輯運算指令：

當(dāng)EN有效時，邏輯與、邏輯或、邏輯異或指令中的字節(jié)數(shù)IN1和字節(jié)數(shù)IN2按位相與（或、異或），結(jié)果為1個字節(jié)無符號數(shù)送OUT中；在語句表指令中，IN1和OUT按位與，其結(jié)果送入OUT中。

邏輯非指令，把1字節(jié)長的無符號數(shù)IN按位取反后送OUT中。

5.3.5移位指令

移位指令的作用是對操作數(shù)按二進制位進行移位操作，移位指令包括：左移位、右移位、循環(huán)左移位、循環(huán)右移位以及移位寄存器指令。

1左移和右移指令左移和右移指令的功能是將輸入數(shù)據(jù)IN左移或右移N位，其結(jié)果送到OUT中。移位指令分字節(jié)、字、雙字移位指令，其指令格式類同。下面為一般字節(jié)移位指令：

當(dāng)EN有效時，將字節(jié)型數(shù)據(jù)IN左移或右移N位后，送到OUT中。在語句表中，OUT和IN為同一存儲單元。

2循環(huán)左移和循環(huán)右移指令循環(huán)左移和循環(huán)右移是指將輸入數(shù)據(jù)IN進行循環(huán)左移或循環(huán)右移N位后，把結(jié)果送到OUT中。下面為字循環(huán)移位指令。

在移位時，存放被移位數(shù)據(jù)的編程元件的最高位與最低位相連，又與特殊繼電SM1.1相連。循環(huán)左移時，低位依次移至高位，最高位移至最低位，同時進入SM1.1；

循環(huán)右移時，高位依次移至低位，最低位移至最高位，同時進入SM1.1；例：用循環(huán)指令實現(xiàn)彩燈的循環(huán)移動。設(shè)8盞燈分別由PLC的輸出端口Q0.0~Q.07（QB0）連接控制。根據(jù)所需顯示的圖案，確定QB0各位的初始狀態(tài)（“1”為燈亮，“0”為燈滅）。假設(shè)8個燈狀態(tài)為亮、亮、亮、滅、滅、亮、滅、亮的初始圖案，則其對應(yīng)的二進制為11100101，QB0的初始值為229。程序如下：3移位寄存器指令移位寄存器指令又稱自定義位移位指令，可以由用戶在指令數(shù)據(jù)部分設(shè)置移位寄存器的起始位和最高位。

移位寄存器指令功能是，當(dāng)EN有效時，如果N﹥0，則在每個EN的上升沿，將數(shù)據(jù)輸入DATA的狀態(tài)移入移位寄存器的最低位S_BIT；如果N﹤0，則在每個EN的上升沿，將數(shù)據(jù)輸入DATA的狀態(tài)移入移位寄存器的最高位，移位寄存器的其它位按照N指定的方向，依次串行移位。例如：設(shè)S_BIT=V20.5（字節(jié)地址為20，位序號為5），N=16。自定義移位寄存器地址范圍為20.5～22.4，共16位，如圖所示。5.4中斷指令

中斷是指當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)了某些急需處理的特殊情況或請求，使PLC暫時停止現(xiàn)行程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)去對這種特殊情況或請求進行處理（即執(zhí)行中斷服務(wù)程序），當(dāng)處理完畢后，自動返回到原來被中斷的程序處繼續(xù)執(zhí)行。1.

S7-200PLC中斷系統(tǒng)

S7-200PLC中斷系統(tǒng)包括：中斷源、中斷事件號、中斷優(yōu)先級及中斷控制指令。

中斷源分為三大類：通信中斷、輸入輸出中斷和時基中斷，共34個中斷源。每個中斷源都分配一個編號，稱為中斷事件號，中斷指令是通過中斷事件號來識別中斷源的。例如：信號I0.1上升沿引起的中斷為2號（I/O）中斷。通信中斷

PLC與外部設(shè)備或上位機進行信息交換時可以采用通信中斷，它包括6個中斷源，中斷事件號為：8、9、23、24、25、26）通信中斷源在PLC的自由通信模式下，通信口的狀態(tài)可由程序來控制。用戶可以通過編程來設(shè)置協(xié)議、波特率和奇偶校驗等參數(shù)。I/O中斷

I/O中斷是指由外部輸入信號控制引起的中斷。●外部輸入中斷。利用I0.0~I0.3的上升沿可以產(chǎn)生4個外部中斷請求；利用I0.0~I0.3的下降沿可以產(chǎn)生4個外部中斷請求；●脈沖輸入中斷：利用高速脈沖輸出PTO0、PTO1的串輸出完成（見5.7節(jié)）可以產(chǎn)生2個中斷請求；●高速計數(shù)器中斷：利用高速計數(shù)器HSCn的計數(shù)當(dāng)前值等于設(shè)定值、輸入計數(shù)方向的改變、計數(shù)器外部復(fù)位等事件，可以產(chǎn)生14個中斷請求。時基中斷

通過定時和定時器的時間到達設(shè)定值引起的中斷為時基中斷?！穸〞r中斷：設(shè)定定時時間以ms為單位（范圍為1~255ms），當(dāng)時間到達設(shè)定值時，對應(yīng)的定時器溢出產(chǎn)生中斷，在執(zhí)行中斷處理程序的同時，繼續(xù)下一個定時操作，周而復(fù)始，因此，該定時時間稱為周期時間。定時中斷有定時中斷0和定時中斷1兩個中斷源，設(shè)置定時中斷0需要把周期時間值寫入SMB34；設(shè)置定時中斷1需要把周期時間寫入SMB35?！穸〞r器中斷：利用定時器定時時間到達設(shè)定值時產(chǎn)生中斷，定時器只能使用分辨率為1ms的TON/TOF定時器T32和T96。當(dāng)定時器的當(dāng)前值等于設(shè)定值時，在主機正常的定時刷新中，執(zhí)行中斷程序。2中斷指令

中斷功能及操作通過中斷指令來實現(xiàn)，如下圖：

3中斷設(shè)計步驟

1）確定中斷源（中斷事件號）申請中斷所需要執(zhí)行的中斷處理程序，并建立中斷處理程序INTn，其建立方法類同子程序。

2）編輯中斷處理程序。

3）在主程序或控制程序中，編寫中斷連接（調(diào)用）指令（ATCH），操作數(shù)INT和EVENT由步驟1）所確定。

4）設(shè)中斷允許指令（開中斷ENI）。

例：編寫實現(xiàn)中斷事件0的控制程序。中斷事件0是中斷源I0.0上升沿產(chǎn)生的中斷事件。當(dāng)I0.0有效（上升沿）且開中斷時，系統(tǒng)可以對中斷0進行響應(yīng)，執(zhí)行中斷服務(wù)程序INT-0。設(shè)中斷服務(wù)程序的功能：若使I1.0接通，則Q1.0為ON；若I0.0發(fā)生錯誤（自動SM5.0接通有效），則立即禁止其中斷。主程序和中斷處理程序如左圖。5.5表功能指令、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

所謂表是指定義一塊連續(xù)存放數(shù)據(jù)的存儲區(qū)，通過專設(shè)的表功能指令可以方便地實現(xiàn)對表中數(shù)據(jù)的各種操作。5.5.1.表指令

1.填表指令填表指令A(yù)TT（AddToTable）用于向表中增加一個數(shù)據(jù)。DATA為字型數(shù)據(jù)輸入端；TBL為字型表格首地址。指令功能：當(dāng)EN有效時，將輸入的字型數(shù)據(jù)填寫到指定的表格中。2.查表指令查表指令FND（TableFind）用于查找表中符合條件的字型數(shù)據(jù)所在的位置編號。3.表中取數(shù)指令

在S7-200中，可以將表中的字型數(shù)據(jù)按照“先進先出”或“后進先出”的方式取出，送到指定的存儲單元。每取一個數(shù)，EC自動減1。先進先出指令FIFO:

當(dāng)EN有效時，從TBL指定的表中，取出最先進入表中的第一個數(shù)據(jù)，送到DATA指定的字型存儲單元，剩余數(shù)據(jù)依次上移。后進先出指令LIFO:

當(dāng)EN有效時，從TBL指定的表中，取出最后進入表中的數(shù)據(jù)，送到DATA指定的字型存儲單元，其余數(shù)據(jù)位置不變。

5.5.2數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換指令

轉(zhuǎn)換指令是指對操作數(shù)的不同類型及編碼進行相互轉(zhuǎn)換。

1數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換指令主要包括：字節(jié)與整數(shù)（BIT-ITB)轉(zhuǎn)換指令、整數(shù)與雙整數(shù)的轉(zhuǎn)換指令（ITD、DTI）、雙整數(shù)與實數(shù)轉(zhuǎn)換指令（DTR、ROUND）.整數(shù)與BCD碼轉(zhuǎn)換指令（IBCD、BCDI）等。下面為字節(jié)與整數(shù)轉(zhuǎn)換指令：

字節(jié)到整數(shù)的轉(zhuǎn)換指令功能：當(dāng)EN有效時，將字節(jié)型IN轉(zhuǎn)換成整數(shù)型數(shù)據(jù)，結(jié)果送OUT中。整數(shù)到字節(jié)的轉(zhuǎn)換指令功能：當(dāng)EN有效時，將整數(shù)型IN轉(zhuǎn)換成字節(jié)型數(shù)據(jù)，結(jié)果送OUT中。2編碼、譯碼、（1）在數(shù)字系統(tǒng)中，編碼是指用二進制代碼表示相應(yīng)的信息位。譯碼是指將二進制代碼用相應(yīng)的信息位表示。下面為譯碼指令DECO。當(dāng)EN有效時，將字節(jié)型輸入數(shù)據(jù)IN的低4位的內(nèi)容譯成位號（00~15），由該位號指定OUT字型數(shù)據(jù)中對應(yīng)位置1，其余位置0。

例如：設(shè)VB1=00000100=4；執(zhí)行指令：DECOVB1,AC0

結(jié)果：VB1的數(shù)據(jù)不變，AC0=0000000000010000（第4位置1）。3.七段顯示碼指令七段顯示碼指令SEG專用于PLC輸出端外接七段數(shù)碼管的顯示控制。

當(dāng)EN有效時，將字節(jié)型輸入數(shù)據(jù)IN的低4位對應(yīng)的七段共陰極顯示碼，輸出到OUT指定的字節(jié)單元（如果該字節(jié)單元是輸出繼電器字節(jié)QB，則QB可直接驅(qū)動數(shù)碼管）。

例如：設(shè)QB0.0~QB0.7分別連接數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g及dp（數(shù)碼管共陰極連接），顯示VB1中的數(shù)值（設(shè)VB1的數(shù)值在16進制數(shù)0～F內(nèi)）。 若VB1=00000100=4； 執(zhí)行指令：SEGVB1,QB0

結(jié)果：VB1的數(shù)據(jù)不變，QB0=01100110（“4”的共陰極七段碼），該信號使數(shù)碼管顯示“4”。5.5.3時鐘指令

利用時鐘指令可以方便地設(shè)置、讀取時鐘時間，以實現(xiàn)對控制系統(tǒng)的實時監(jiān)視等操作。讀實時時鐘TODR指令的指令格式其中，操作數(shù)T用于指定8個字節(jié)緩沖區(qū)的首地址，T存放“年”、T+1存放“月”、T+2存放“日”、T+3存放“小時”、T+4“分鐘”、T+5存放“秒”、T+6單元保留（存放0）、T+7存放“星期”寫實時時鐘TODW指令的指令格式操作數(shù)T含義與TODR指令中的操作數(shù)相同。5.6高速處理指令