第十章功能指令及PLC应用

1、11 功能指令功能指令v 功能指令的产生背景：功能指令的产生背景： 作为工业控制计算机，作为工业控制计算机，PLC应该能完成更多的任应该能完成更多的任务，不仅仅是继电器、定时器、计数器组成的集务，不仅仅是继电器、定时器、计数器组成的集合，完成的任务也仅仅局限于继电器控制系统。合，完成的任务也仅仅局限于继电器控制系统。v 功能指令内容：功能指令内容： 见课本见课本P224，功能指令使，功能指令使PLC对程序的控制对程序的控制功能加强，并且增加了运算功能和一些单片机里功能加强，并且增加了运算功能和一些单片机里独有的语句。同时，为了方便独有的语句。同时，为了方便PLC的开发，还的开发，还增加的了增加

2、的了PID指令、通信指令和高速处理指令。指令、通信指令和高速处理指令。这些功能指令使这些功能指令使PLC能以更加丰富的手段完成能以更加丰富的手段完成控制任务。控制任务。11.1 功能指令的基本形式功能指令的基本形式v功能指令梯形图由标题部分、能流输入部分、功能指令梯形图由标题部分、能流输入部分、（能流输出部分）、运算结果输出部分组成。（能流输出部分）、运算结果输出部分组成。v数据长度及格式：数据长度及格式：1 S7-200系列系列PLC中，功能指令可处理的数据类型包括中，功能指令可处理的数据类型包括bit、字节（、字节（byte）、字（）、字（W）、双字（）、双字（DW）。）。I0.0为位操作

3、。为位操作。v字节、字、双字的表示与存取见图字节、字、双字的表示与存取见图11-2.VB100： V表示访问的是变量寄存器，表示访问的是变量寄存器，B表示以字表示以字节的形式访问，节的形式访问，100表示访问的地址为变量存储器表示访问的地址为变量存储器的第的第100个字节。个字节。VW100: W表示以字的形式访问，表示以字的形式访问，100表示访问表示访问从变量存储器的第从变量存储器的第100个字节开始，个字节开始，VB100和和VB101中中的数据共同组成的数据共同组成16位的访问内容位的访问内容VW100，VB100存放高存放高8位，位，VB101存放低存放低8位。位。VD100：分析方

4、法类似分析方法类似11.2 四则运算及加四则运算及加1减减1指令指令v加法运算指令加法运算指令1 整数加法整数加法当加法的能流信号当加法的能流信号EN=1时，把两个时，把两个16位整数位整数IN1和和IN2得到得到16位整数结果位整数结果OUT。在指令语句中，。在指令语句中，OUT与与IN2共共用一个地址单元，即加法运算完毕后，用一个地址单元，即加法运算完毕后，IN2中不再是以前中不再是以前的的数据，而是加法运算结果数据，而是加法运算结果OUT。LAD语句编写时，也可以语句编写时，也可以让让OUT和和IN2共用一个地址，这样可以节省存储空间。共用一个地址，这样可以节省存储空间。v双整数加法（双

5、整数加法（32位）位）v实数加法（实数加法（32位）位）v减法运算指令减法运算指令与加法运算指令类似，分为整数减法、双整数减与加法运算指令类似，分为整数减法、双整数减法和实数减法，整数减法为法和实数减法，整数减法为16位运算，双整数和实位运算，双整数和实数减法为数减法为32位运算，位运算，IN1-IN2=OUT。指令语句。指令语句中，结果中，结果OUT和和IN2共用一个地址。共用一个地址。v语句解释语句解释+I IN1,IN2IN1+IN2=IN2，语句中的第一个数加第二个，语句中的第一个数加第二个数，得到的结果储存在第二个数所在的地址，第二数，得到的结果储存在第二个数所在的地址，第二个数的值

6、被覆盖。梯形图与指令表次序一致。个数的值被覆盖。梯形图与指令表次序一致。-I IN1,IN2语句表中第二个数减第一个数，得到的差存储在第语句表中第二个数减第一个数，得到的差存储在第二个数所在的地址，第二个数的值被覆盖。这个次二个数所在的地址，第二个数的值被覆盖。这个次序与梯形图中的相反，指令表中的第二个数序与梯形图中的相反，指令表中的第二个数IN2对应梯形图中的第一个数对应梯形图中的第一个数IN1，作为被减数，作为被减数，也作为最终差的存放地点，指令表中第一个数与梯也作为最终差的存放地点，指令表中第一个数与梯形图中第二个数对应，作为减数。写减法指令语句形图中第二个数对应，作为减数。写减法指令语

7、句时，注意把梯形图中的时，注意把梯形图中的IN1和和IN2颠倒过来。颠倒过来。v乘法指令乘法指令1 整数乘法：把两个整数乘法：把两个16位的整数相乘后，结果送到位的整数相乘后，结果送到32位位的目标（的目标（OUT）中去。梯形图中可设定）中去。梯形图中可设定OUT与与IN2指指向同一内存单元，这样可以节省存储空间。向同一内存单元，这样可以节省存储空间。v 实数乘法：把两个实数乘法：把两个32位实数相乘后，结果送到位实数相乘后，结果送到32位位(OUT)目标中去。梯形图中可设定目标中去。梯形图中可设定OUT与与IN2指向同一内存单元，这样可以节省存储指向同一内存单元，这样可以节省存储空间。空间。

8、v 语句解释语句解释v MUL IN1,IN2 v 第一个数乘以第二个数，结果放在第二个数所在第一个数乘以第二个数，结果放在第二个数所在的的v 地址，第二个数的值被覆盖。梯形图与指令表次地址，第二个数的值被覆盖。梯形图与指令表次序序v 一致。一致。v 除法指令除法指令1 整数除法：把两个整数除法：把两个16位的整数相除后，结果送到位的整数相除后，结果送到32位的目标（位的目标（OUT）中去，计算结果的低）中去，计算结果的低16位存位存放商，高放商，高16位存放余数。不带余数的整数除法结果位存放余数。不带余数的整数除法结果只有只有16位。位。v 实数除法：将两个实数除法：将两个32位实数相除后，

9、结果送到位实数相除后，结果送到v 32位目标（位目标（OUT）中。实数除法不存在余数的）中。实数除法不存在余数的问问v 题。题。3 语句解释语句解释DIV IN1,IN2 带余数的除法，用第二个数除以第一个数，结果保带余数的除法，用第二个数除以第一个数，结果保存在第二个数所在的地址，第二个数被覆盖（第二存在第二个数所在的地址，第二个数被覆盖（第二个数应该分配个数应该分配32位存储空间）。与减法指令相似，位存储空间）。与减法指令相似，梯形图中的梯形图中的IN1为被除数，为被除数，IN2为除数，而指令表为除数，而指令表中的中的IN1为除数，为除数，IN2为被除数。为被除数。算术运算举例算术运算举例

10、11.2.6 字节的加字节的加1/减减1指令指令v字节的加字节的加1指令指令将源字节加将源字节加1/减减1后，将结果送到后，将结果送到OUT中去，操作数的长度中去，操作数的长度都为字节。指令表中，都为字节。指令表中，IN操作数与操作数与OUT的地址相同，加的地址相同，加1/减减1后，源操作数的值被覆盖。梯形图中，可以设定后，源操作数的值被覆盖。梯形图中，可以设定OUT和和IN指向同一内存单元。指向同一内存单元。v 字和双字的加字和双字的加1/减减1指令形式结构类似，只是后缀不同。指令形式结构类似，只是后缀不同。数学功能指令数学功能指令v求平方根指令求平方根指令把把32位的实数取平方根后，将其结

11、果送到位的实数取平方根后，将其结果送到32位的位的OUT所指的地址中去。所指的地址中去。v正弦、余弦、正切正弦、余弦、正切指令分别为：指令分别为：SIN、COS、TAN，指令格式和梯，指令格式和梯形图与平方根指令相似，输入值为弧度。形图与平方根指令相似，输入值为弧度。v自然对数、自然指数指令自然对数、自然指数指令自然对数指令：自然对数指令：LN；自然指数指令：；自然指数指令：EXP。指令。指令格式和平方根指令相似。格式和平方根指令相似。11.4 传送、移位、循环移位及填充指令传送、移位、循环移位及填充指令11.4.1 字节传送指令字节传送指令将源字节将源字节IN的内容传送到的内容传送到OUT中

12、，传送后源字节中，传送后源字节的内容不变。操作数为字节。的内容不变。操作数为字节。v字、双字、实数的传送指令形式与字节传送指令字、双字、实数的传送指令形式与字节传送指令相似，其中，实数传送指令操作数为相似，其中，实数传送指令操作数为32位。位。11.4.5 字节交换指令字节交换指令把字（把字（16位）位）IN的高位字节和低位字节的内容交的高位字节和低位字节的内容交换，结果放回换，结果放回IN中。操作数为字。例见图中。操作数为字。例见图11-5。11.4.6 字节的块传送指令字节的块传送指令将从字节将从字节IN开始的连续开始的连续N个字节的数据块内容复制个字节的数据块内容复制到从字节到从字节OU

13、T开始的数据块中。开始的数据块中。N的有效范围为的有效范围为1255.11.4.7 字、双字的块传送指令字、双字的块传送指令结构形式和字节的块传送指令相似，操作数分别为结构形式和字节的块传送指令相似，操作数分别为字、双字。字、双字。11.4.9 字节的右移字节的右移/左移指令左移指令把源字节把源字节IN向右向右/左移动左移动N位，移空的位以位，移空的位以0填充。填充。梯形图中，移位结果放在梯形图中，移位结果放在OUT中，指令表中，移中，指令表中，移位位结果放在结果放在IN中。在梯形图中可设定中。在梯形图中可设定OUT和和IN存储存储单元相同。当单元相同。当N=8时，按时，按8处理。字、双字右移

14、处理。字、双字右移/左移指令结构类似。左移指令结构类似。11.4.12 字节的循环右移字节的循环右移/左移指令左移指令把源字节把源字节IN指定的内容向右指定的内容向右/左循环的移动左循环的移动N位，位，结果存入结果存入OUT指定的目标字节中。指定的目标字节中。N=8，则先，则先除以除以8，以余数做移位次数，因为以字节为单位的，以余数做移位次数，因为以字节为单位的移位以移位以8为周期。为周期。N=0不做移位操作。指令表中，不做移位操作。指令表中，移位结果放在移位结果放在IN中，梯形图中，可以设定中，梯形图中，可以设定OUT和和IN指向同一内存单元。字和双字的循环移位指令和指向同一内存单元。字和双

15、字的循环移位指令和字节的循环移位指令结构相似。字节的循环移位指令结构相似。11.4.15 填充指令填充指令将起始与将起始与OUT的连续的连续N个字的值设置为个字的值设置为IN的值。的值。见见图图11-8.11.4.16 移位寄存器指令移位寄存器指令用户通过用户通过S_BIT和和N定义自己的移位寄存器。定义自己的移位寄存器。S_BIT指定指定移位寄存器的起始位置，移位寄存器的起始位置，N指定移位寄存器的长度和方向指定移位寄存器的长度和方向（N0时左移，时左移，N= AC0,0 /累加器低累加器低16位正负判断位正负判断vJMP 0 /如果为正，跳转到如果为正，跳转到0段执行段执行vNOT /如果

16、为负如果为负vORD 16#FFFF0000,AC0/AC0高高16位要扩展位要扩展 v /成符号位，便于后边直接成符号位，便于后边直接用双用双 v /整数转换实数指令整数转换实数指令vLBL 0 /0段标号段标号 1DTR AC0,AC0 /将将AC0中的中的32位数转换成实数位数转换成实数2 将实数值归一化将实数值归一化RNorm为归一化值；为归一化值；RRaw为采样值的实数形式；为采样值的实数形式；Offset对于单极性取对于单极性取0，对于双极性取，对于双极性取0.5；Span为最大允值减去最小允许值，在最小值为为最大允值减去最小允许值，在最小值为0的的情况下，单极性取情况下，单极性取

17、32000，双极性取，双极性取64000。v下面程序是对下面程序是对AC0中的双极性模拟量进行归一化中的双极性模拟量进行归一化处理，结果保存在处理，结果保存在VD100中：中：/R 64000.0,AC0 /将转换得到的实数除以最大允许将转换得到的实数除以最大允许 /范围。范围。+R 0.5,AC0 /加中点值，使之归一化加中点值，使之归一化MOVR AC0,VD100 /将归一化结果存入将归一化结果存入PID控制参数控制参数 / 表的相应位置。表的相应位置。v由于由于PID指令输出的最终值指令输出的最终值Mn是归一化结果，是归一化结果，如果用模拟量输出，需要转换成实际的工程量对如果用模拟量输

18、出，需要转换成实际的工程量对应的数字量，转换公式如下：应的数字量，转换公式如下： v转换程序转换程序MOVR VD108,AC0 /将将Mn送到送到AC0中中-R 0.5,AC0 /该指令只用于双极性场合该指令只用于双极性场合*R 64000.0,AC0/双极性归一化值转换成工程实双极性归一化值转换成工程实 /际值际值TRUNC AC0,AC0 /将将AC0中的中的32位实数转换成位实数转换成 /32位位 整数整数MOVW AC0,AQW0 /取累加器低取累加器低16位整数到模拟量位整数到模拟量 /输出模块输出模块水箱液位的水箱液位的PID控制控制v 一水箱要保持水位稳定在一水箱要保持水位稳定

19、在75%，该水箱有一个进水，该水箱有一个进水口和一个出水口，进水口的水由可调速的水泵抽入，出水口和一个出水口，进水口的水由可调速的水泵抽入，出水口水的流量根据实际需要不断变化。若要稳定在口水的流量根据实际需要不断变化。若要稳定在75%水水位，就需要对水泵调速。水位高低通过水位检测后由位，就需要对水泵调速。水位高低通过水位检测后由A/D变送到变送到PLC进行进行PID运算，运算输出结果是水泵的转速。运算，运算输出结果是水泵的转速。选择选择PI方式进行控制，方式进行控制，Kc=0.25，Ts=0.1s，Ti=30s。要求开机先手动控制水泵，水位上升到要求开机先手动控制水泵，水位上升到75%时，打开出时，打开出水口，通过水口，通过PID调节，由调节，由I0.0负责切换。负责切换。v主程序：主程序：PLC上电时，调用初始化子程序上电时，调用初始化子程序v初始化子程序：初始化初始化子程序：初始化PID参数，初始化中断，参数，初始化中断，开中断，中断时间开中断，中断时间0.1s，为定时中断。子程序返，为定时中断。子程序返回。回。v中断程序：从中断程序：从AIW0读入液位信息，归一化处理，读入液位信息，归一化处理，如果系统处在自动方式下，用如果系统处在自动方式下，用P