自动化基础教材4

第5章应用指令

5.1程序控制类指令5.2特殊指令

5.1程序控制制类指令令5.1..1空操作5.1..2结束及暂暂停5.1..3看门狗5.1..4跳转5.1..5子程序指指令5.1..6程序循环环5.1..7顺序控制制继电器器5.1..8与ENO指令返回本章章首页5.1..1空操作NOP，空操作指指令。使使能输入入有效时时，执行行空操作作指令。。空操作作指令不不影响用用户程序序的执行行，操作作数N是标号，，是一个个0~255的常数。。指令格式式：NOPN例：NOP30程序如下下图5.1所示。返回本节节5.1..2结束及暂暂停1.结束指令令结束指令令有两条条：END和MEND。两条指令令在梯形形图中以以线圈形形式编程程。END，条件结束束指令。。使能输输入有效效时，终终止用户户主程序序。MEND无条件结结束指令令。无条条件终止止用户程程序的执执行，返返回主程程序的第第一条指指令。用Micro/Win32编程时，，编程人人员不需需手工输输入MEND指令，而而是由软软件自动动加在主主程序结结尾。指指令格式式：END（无操作数数）2.暂停指令令STOP，暂停指令令。使能能输入有有效时，，该指令令使主机机CPU的工作方方式由RUN切换到STOP方式，从从而立即即终止用用户程序序的执行行。STOP指令在梯梯形图中中以线圈圈形式编编程。指指令不含含操作数数。指令令的执行行不考虑虑对特殊殊标志寄寄存器位位和能流流的影响响。指令格式式：STOP（（无操作数数）返回本节节5.1..3看门狗WDR，看门狗复复位指令令。当使使能输入入有效时时，执行行WDR指令，每每执行一一次，看看门狗定定时器就就被复位位一次。。用本指指令可用用以延长长扫描周周期，从从而可以以有效避避免看门门狗超时时错误。。指令格式式：WDR（无操作数数）程序实例例：指令令STOP、END、WDR的应用如如图5.2所示。图5.2停止、结结束、看看门狗指指令返回本节节5.1..4跳转1.跳转指令令与跳转相相关的指指令有下下面两条条：（1）跳转指指令JMP，跳转指令令。使能能输入有有效时，，使程序序流程跳跳到同一一程序中中的指定定标号n处执行。。执行跳跳转指令令时，逻逻辑堆栈栈的栈顶顶值总是是1。（2）标号指指令LBL，标号指令令。标记记程序段段，作为为跳转指指令执行行时跳转转到的目目的位置置。操作作数n为0~255的字型数数据。程序实例例：如右图5.3所示。用用增减计计数器进进行计数数，如果果当前值值小于500，则程序序按原顺顺序执行行，若当当前值超超过500，则跳转转到从标标号10开始的程程序执行行。返回本节节图5.3程序跳转转实例5.1..5子程序指指令建立子程程序2.子程序调调用3.带参数的的子程序序调用1.建立子程程序可用编程程软件Edit菜单中的的Insert选项，选选择Subroutine，以建立或或插入一一个新的的子程序序，同时时在指令令树窗口口可以看看到新建建的子程程序图标标，默认认的程序序名是SBR__n，编号n从0开始按递递增顺序序生成，，可以在在图标上上直接更更改子程程序的程程序名。。在指令令树窗口口双击子子程序的的图标就就可对它它进行编编辑。2.子程序调调用（1）子程序序调用和和返回指指令子程序调调用子程序条条件返回回（2）注意事事项（3）应用实实例图5.4所示的程程序实现现用外部部控制条条件分别别调用两两个子程程序。图5.4子程序调调用举例例（1）子程序序参数变量名变量类型型数据类型型（2）参数子子程序调调用的规规则（3）变量表表使用（4）程序实实例3.带参数的的子程序序调用以上面指指令为例例，局部部变量表表分配如如表5.1所示，程程序段如如图5.5所示。表5.1局局部变量量表例图5.5带参数的的子程序序调用返回本节节5.1..6程序循环环循环开始始循环结束束3.程序实例例图5.6程序循环环(1))返回本节节图5.6程序循环环(2))5.1..7顺序控制制继电器器1.顺序继电电器指令令（1）定义顺顺序段（（2）段开始始（3）段结束束（（4）段转移移2.注意事项项3.顺序结构构4.程序实例例本例是用用顺序继继电器实实现的顺顺序控制制中的一一个步的的程序段段，这一一步实现现的功能能是使两两个电机机M1和M2起动运行行20秒后停止止，切换换到下一一步。程序如图图5.7所示。返回本节节5.1..8与ENO指令AENO，与ENO指令。ENO是梯形图图和功能能框图编编程时指指令盒的的布尔能能流输出出端。如如果指令令盒的能能流输入入有效，，同时执执行没有有错误，，ENO就置位，，将能流流向下传传递。当当用梯形形图编程程时，且且指令盒盒后串联联一个指指令盒或或线圈，，语句表表语言中中用AENO指令描述述。指令格式式：AENO（无操作数数）图5.8与ENO指令AENO指令只能能在语句句表中使使用，将将栈顶值值和ENO位的逻辑辑与运算算，运算算结果保保存到栈栈顶。程程序如图图5.8所示。返回本节节5.2特殊指令令5.2..1时钟指令令5.2..2中断5.2..3通信5.2..4高速计数数5.2..5高速脉冲冲输出5.2..6PID回路指令令返回本章章首页5.2..1时钟指令令1.读实时时时钟TODR，读实时时时钟指令令。当使使能输入入有效时时，系统统读当前前时间和和日期，，并把它它装入一一个8字节的缓缓冲区。。2.写实时时时钟TODW，写实时时时钟指令令。用来来设定实实时时钟钟。当使使能输入入有效时时，系统统将包含含当前时时间和日日期，一一个8字节的缓缓冲区将将装入时时钟。时钟缓冲冲区的格格式如表表5.2所示。表5.2时钟钟缓冲区区程序实例例控制要求求：编写一段段程序，，可实现现读、写写实时时时钟，并并以BCD码显示分分钟。时时钟缓冲冲区从VB100开始。程序中的的子程序序SBR__0为写时钟钟子程序序，将当当前时间间写入从从VB100开始的8字节时间间缓冲区区，时间间设置如如下表5.3所示。程程序实现现：读写写时钟程程序如图图5.9所示。。图5.9读写时钟钟返回本节节5.2..2中断1.中断源（1）中断源源及种类类中断源，，即中断断事件发发出中断断请求的的来源。。S7-200可编程序序控制器器具有最最多可达达34个中断源源，每个个中断源源都分配配一个编编号用以以识别，，称为中中断事件件号。这这些中断断源大致致分为三三大类：：通信中中断、输输入输出出中断和和时基中中断。（2）中断优优先级中断优先先级由高高到低依依次是：：通信中中断、输输入输出出中断、、时基中中断。每每种中断断中的不不同中断断事件又又有不同同的优先先权。主机中的的所有中中断事件件及优先先级如表表5.4所示。表5.4中断断事件及及优先级级2.中断调用用即调用中中断程序序，使系系统对特特殊的内内部或外外部事件件作出响响应。系系统响应应中断时时自动保保存逻辑辑堆栈、、累加器器和某些些特殊标标志存储储器位，，即保护护现场。。中断处处理完成成时，又又自动恢恢复这些些单元原原来的状状态，即即恢复现现场。（1）中断调调用指令令（2）注意事事项（3）程序实实例（3）程序实实例控制要求求：程序实现现的功能能是调用用I0.1输入点的的上升沿沿中断，，若发现现I/O错误，则则禁止本本中断，，用外部部条件可可以禁止止全局中中断。程序实现现：本程程序如图图5.10所示。图5.10中断调用用程序3.中断程序序（1）构成中断程序序必须由由三部分分构成：：中断程程序标号号、中断断程序指指令和无无条件返返回指令令。（2）要求（3）编制方方法（4）注意事事项返回本节节5.2..3通信通信指令令包括：：XMT，自由口发发送指令令RCV，自由口接接收指令令NETR，网络读指指令NETW，网络写指指令GPA，获取口地地址指令令5.2..4高速计数数1.高速计数数器介绍绍2.高速计数数指令3.高速计数数器的使使用方法法4.应用实例例1.高速计数数器介绍绍（1）数量及及编号（2）中断事事件类型型（3）工作模模式及输输入点（1）数量及及编号高速计数数器在程程序中使使用时的的地址编编号用HCn来表示（（在非程程序中有有时用HSCn），HC表编程元元件名称称为高速速计数器器，n为编号。。HCn除了表示示高速计计数器的的编号之之外，还还代表两两方面的的含义：：高速计计数器位位和高速速计数器器当前值值。编程程时，从从所用的的指令可可以看出出是位还还是当前前值。不同型号号的PLC主机，高高速计数数器的数数量对应应如表5.7所示。（2）中断事事件类型型高速计数数器的计计数和动动作可采采用中断断方式进进行控制制，与CPU的扫描周周期关系系不大，，各种型型号的PLC可用的高高速计数数器的中中断事件件大致分分为3类：当前前值等于于预设值值中断、、输入方方向改变变中断和和外部复复位中断断。所有有高速计计数器都都支持当当前值等等于预设设值中断断。每个高速速计数器器的3种中断的的优先级级由高到到低，不不同高速速计数器器之间的的优先级级又按编编号顺序序由高到到低。具具体对应应关系如如表5.8所示。（3）工作模模式及输输入点工作模式式输入端连连接高速计数数器的工工作模式式共有12种。以模模式4为例，时时序如图图5.11所示。图5.11模式4操作时序序选用某个个高速计计数器在在某种工工作模式式下工作作，高速速计数器器的输入入端不是是任意选选择，必必须按系系统指定定的输入入点。如如表5.9所示。2.高速计数数指令高速计数数器指令令有两条条：HDEF和HSC。（1）HDEF指令HDEF，定义高速速计数器器指令。。使能输输入有效效时，为为指定的的高速计计数器分分配一种种工作模模式，即即用来建建立高速速计数器器与工作作模式之之间的联联系。梯梯形图指指令盒中中有两个个数据输输入端：：HSC，高速计数数器编号号，为0~5的常数，，字节型型；MODE，工作模式式，为0~11的常数，，字节型型。（2）HSC指令HSC，高速计数数器指令令。使能能输入有有效时，，根据高高速计数数器特殊殊存储器器位的状状态，并并按照HDEF指令指定定的工作作模式，，设置高高速计数数器并控控制其工工作。梯梯形图指指令盒数数据输入入端N：高速计数数器编号号，为0~5的常数，，字型。。每个高速速计数器器都有固固定的特特殊功能能存储器器与之相相配合，，完成高高速计数数功能。。具体对对应关系系如表5.11所示。3.高速计数数器的使使用方法法每个高速速计数器器都有一一个状态态字节，，程序运运行时根根据运行行状况自自动使某某些位置置位，可可以通过过程序来来读相关关位的状状态，用用以作为为判断条条件实现现相应的的操作。。状态字字节中各各状态位位的功能能如表5.12所示。（1）选择计计数器及及工作模模式（2）设置控控制字节节（3）执行HDEF指令（4）设定当当前值和和预设值值（5）设置中中断事件件并全局局开中断断（6）执行HSC指令使用高速速计数器器时，要要按以下下步骤进进行：表5.13控控制位位含义4.应用实例例要对一高高速事件件精确控控制，通通过对脉脉冲信号号进行增增计数，，计数当当前值达达到24产生中断断，重新新从0计数，对对中断次次数进行行累计。。计数方方向用一一个外部部信号控控制，并并能实现现外部复复位。所所用的主主机型号号为CPU221。设计步骤骤：①选择高速速计数器器HSC0，并确定工工作方式式4。②令SM37=16#F8③执行HDEF指令，输输入端HSC为0，MODE为4。④装入当前前值，令令SMD38=0。⑤装入设定定值，令令SMD42=24。⑥执行中断断连接ATCH指令，输输入端INT为INT0，EVNT为10。主程序、、初始化化子程序序和中断断程序分分别如图图5.12、图5.13和图5.14所示。图5.12主程序图5.13初始化子子程序图5.14中断程序序返回本节节5.2..5高速脉冲冲输出1.高速脉冲冲输出介介绍（1）高速脉脉冲输出出的形式式（2）输出端端子的确确定（3）相关寄寄存器（4）脉冲输输出指令令每个高速速脉冲发发生器对对应一定定数量特特殊标志志寄存器器，这些些寄存器器包括控控制字节节寄存器器、状态态字节寄寄存器和和参数数数值寄存存器，用用以控制制高速脉脉冲的输输出形式式、反映映输出状状态和参参数值。。各寄存存器分配配如表5.14所示。l状态字节节每个高速速脉冲输输出都有有一个状状态字节节，程序序运行时时根据运运行状况况自动使使某些位位置位，，可以通通过程序序来读相相关位的的状态，，用以作作为判断断条件实实现相应应的操作作。状态态字节中中各状态态位的功功能如表表5.15所示。控制字节节每个高速速脉冲输输出都对对应一个个控制字字节，通通过对控控制字节节中指定定位的编编程，可可以根据据操作要要求设置置字节中中各控制制位，如如脉冲输输出允许许、PTO//PWM模式选择择、单段段/多段选择择、更新新方式、、时间基基准、允允许更新新等。控控制字节节中各控控制位的的功能如如表5.16所示。2.高速脉冲冲串输出出PTO（1）周期和和脉冲数数（2）PTO的种类（3）中断事事件类型型（4）PTO的使用（1）周期和和脉冲数数周期：单单位可以以是微秒秒μs或毫秒ms；为16位无符号号数据，，周期变变化范围围是50~65535μs或2~65535ms，通常应设设定周期期值为偶偶数，若若设置为为奇数，，则会引引起输出出波形占占空比的的轻微失失真。如如果编程程时设定定周期单单位小于于2，系统默默认按2进行设置置。脉冲数：：用双字字长无符符号数表表示，脉脉冲数取取值范围围是1~4294967295之间。如如果编程程时指定定脉冲数数为0，则系统统默认脉脉冲数为为1个。（2）PTO的种类PTO方式中，，如果要要输出多多个脉冲冲串，允允许脉冲冲串进行行排队，，形成管管线，当当前输出出的脉冲冲串完成成之后，，立即输输出新脉脉冲串，，这保证证了脉冲冲串顺序序输出的的连续性性。单段管线线多段管线线包络表由由包络段段数和各各段构成成。每段段长度为为8个字节，，包括：：脉冲周周期值（（16位）、周周期增量量值（16位）和脉脉冲计数数值（32位）。以以包络3段的包络络表为例例，包络络表的结结构如表表5.17所示。（3）中断事事件类型型高速脉冲冲串输出出可以采采用中断断方式进进行控制制，各种种型号的的PLC可用的高高速脉冲冲串输出出的中断断事件有有两个，，如表5.18所示。（4）PTO的使用使用高速速脉冲串串输出时时，要按按以下步步骤进行行：确定脉冲冲发生器器及工作作模式设置控制制字节写入周期期值、周周期增量量值和脉脉冲数装入包络络的首地地址设置中断断事件并并全局开开中断执行PLS指令3.应用实例例（1）控制要要求步进电机机转动过过程中，，要从A点加速到到B点后恒速速运行，，又从C点开始减减速到D点，完成成这一过过程时用用指示灯灯显示。。电机的的转动受受脉冲控控制，A点和D点的脉冲冲频率为为2kHz，B点和C点的频率率为10kHz，加速过程程的脉冲冲数为400个，恒速速转动的的脉冲数数为4000个，减速速过程脉脉冲数为为200个。工作过程程如图5.15所示。图5.15步进电机机工作过过程（2）分析确定脉冲冲发生器器及工作作模式设置控制制字节写入周期期值、周周期增量量值和脉脉冲数装入包络络表首地地址中断调用用执行PLS指令（3）程序实实现本控制系系统主程程序如下下图5.16所示。初初始化子子程序SBR__1如图5.17所示。包包络表子子程序如如图5.18所示。中中断程序序如图5.19所示。图5.16主程序图5.17初始化子子程序SBR__1图5.18包络表子子程序SBR__0（1）图5.18包络表子子程序SBR__0（2）图5.19中断程序序4.宽度可调调脉冲输输出PWM（1）周期和和脉冲宽宽度（2）更新方方式（3）PWM的使用返回本节节5.2..6PID回路指令令PID算法2.PID指令3.应用实例例1.PID算法1.PID算法如果一个个PID回路的输输出M(t))是时间的的函数，，则可以以看作是是比例项项、积分分项和微微分项三三部分之之和。即即：用数字计计算机处处理这样样的控制制算式，，连续的的算式必必须周期期采样进进行离散散化，同同时各信信号也要要离散化化，公式式如下：：MPn==Kc**(SPn-PVn))+Kc*Ts/Ti*(SPn--PVn)+MX+Kc*Td/Ts*((PVn-1-PVn)回路表初初始化程程序实例例：如果Kc为0.4，