S7-200 PLC的功能指令（课堂PPT）

1、.1 4-3 S7-200 PLC的功能指令的功能指令一、传送指令一、传送指令二、数学运算指令二、数学运算指令三、逻辑运算指令三、逻辑运算指令四、移位和循环移位指令四、移位和循环移位指令五、数据转换指令五、数据转换指令 六、表功能指令六、表功能指令七、程序控制指令七、程序控制指令八、中断指令八、中断指令九、高速计数器指令九、高速计数器指令十、高速脉冲输出指令十、高速脉冲输出指令十一、十一、PID回路指令回路指令.2一、高速计数器指令一、高速计数器指令 在控制中，电动机的调速是常见的控制方式。为实现对电动机的精在控制中，电动机的调速是常见的控制方式。为实现对电动机的精确控制，经常使用编码器将电动

2、机的转速转为高频脉冲信号，反馈至确控制，经常使用编码器将电动机的转速转为高频脉冲信号，反馈至PLC，通过，通过PLC对高频脉冲的计数和编程来实现对电动机的控制。对高频脉冲的计数和编程来实现对电动机的控制。 PLC中普通计数器受到扫描周期的影响，对高速脉冲的计数将发生中普通计数器受到扫描周期的影响，对高速脉冲的计数将发生脉冲丢失现象，导致计数不准确，也就不能实现精确控制。脉冲丢失现象，导致计数不准确，也就不能实现精确控制。 高速计数器（高速计数器（HSC）（）（High Speed Counter）脱离主机的扫描周期）脱离主机的扫描周期而独立计数，可以对脉宽小于扫描周期的高速脉冲准确计数，高速脉

3、冲而独立计数，可以对脉宽小于扫描周期的高速脉冲准确计数，高速脉冲频率最高可达频率最高可达30KHZ。 能够实现对电动机的精确控制。能够实现对电动机的精确控制。 分五个方面来理解分五个方面来理解: 高速计数器指令格式高速计数器指令格式 高速计数器指令功能高速计数器指令功能 高速计数器编号、运行模式及输入端子分配高速计数器编号、运行模式及输入端子分配 高速计数器控制位、当前值、预置值及状态位定义高速计数器控制位、当前值、预置值及状态位定义 高速计数器设置过程高速计数器设置过程 返回目录返回目录.31.高速计数器指令高速计数器指令 高速计数器指令包含高速计数器指令包含定义高速计数器指令定义高速计数器

4、指令（HDEF）、）、高速计数器指高速计数器指令令（HSC）。）。HDEF、HSC指令的梯形图及指令表格式如下所示。指令的梯形图及指令表格式如下所示。HDEF HSC,MODESTL指令HSC NSTL指令S7-200系列系列PLC中有中有6个高速计个高速计数器，由数器，由HSCn来表示高速计数来表示高速计数器的地址，器的地址，n的取值范围为的取值范围为05。HSCn还表示高速计数器的当前还表示高速计数器的当前值值(是一个只读的是一个只读的32位双字位双字)，可，可使用数据传输指令随时读出计数使用数据传输指令随时读出计数当前值。不同的当前值。不同的CPU模块中可使模块中可使用的高速计数器是不同

5、的，用的高速计数器是不同的，CPU221、CPU222可以使可以使HSC0、HSC3、HSC4和和HSC5；CPU224和和CPU226可以使用可以使用HSC0HSC5。 返回目录返回目录.42 指令功能指令功能(1) 定义高速计数器指令定义高速计数器指令(HDEF)： “HSC”端口指定高速计数器编号（端口指定高速计数器编号（05），），“MODE”端口指定工作模式（端口指定工作模式（011，各高速计，各高速计数器至多有数器至多有12种工作模式）。种工作模式）。EN端口执行条件端口执行条件存在时，存在时，HDEF指令为指定的高速计数器选定一指令为指定的高速计数器选定一种工作模式。在一个程序中

6、，每一个高速计数器种工作模式。在一个程序中，每一个高速计数器只能使用一次只能使用一次HDEF指令。指令。(2) 高速计数器指令高速计数器指令(HSC)： 根据高速计数器根据高速计数器特殊存储器位特殊存储器位的设置，按照的设置，按照HDEF指令的工作模式，控制高速计数器的工作。指令的工作模式，控制高速计数器的工作。操作数操作数N指定了高数计数器号（指定了高数计数器号（05） 返回目录返回目录.53.高速计数器编号、运行模式及输入端子分配高速计数器编号、运行模式及输入端子分配 每一高速计数器都有多种工作模式，所使用的输入端子也不相同，主每一高速计数器都有多种工作模式，所使用的输入端子也不相同，主要

7、分为脉冲输入端子、方向控制输入端子、复位输入端子、启动输入端要分为脉冲输入端子、方向控制输入端子、复位输入端子、启动输入端子等。如子等。如高速计数器的工作模式及输入端子分配高速计数器的工作模式及输入端子分配 表所示表所示。.6运行运行模式模式描述描述HSC0HSC4I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.50带内部方向控制带内部方向控制的单相增的单相增/减计数减计数器器计数计数计数计数1计数计数复位复位计数计数复位复位3带外部方向控制带外部方向控制的单相增的单相增/减计数减计数器器计数计数方向方向计数计数方向方向4计数计数方向方向复位复位计数计数方向方向复位复位6带增减计数输入带增减计数

8、输入的双向计数器的双向计数器增计数增计数减计数减计数增计数增计数减计数减计数7增计数增计数减计数减计数复位复位增计数增计数减计数减计数复位复位9A/B相正交计数器相正交计数器A相计相计数数B相计相计数数A相计相计数数B相计相计数数10A相计相计数数B相计相计数数复位复位A相计相计数数B相计相计数数复位复位从表中可以看出，高速计数器工作模式主要分为从表中可以看出，高速计数器工作模式主要分为4类类.7（1）带内部方向控制的单相增）带内部方向控制的单相增/减计数器减计数器 有一个计数输入端，没有外部方向控制输入信号。计数方向由内部控制字有一个计数输入端，没有外部方向控制输入信号。计数方向由内部控制字

9、节节中的方向控制位来设置，只能进行单向增计数或减计数。如中的方向控制位来设置，只能进行单向增计数或减计数。如HSC0的模式的模式0,其其计数方向控制位为计数方向控制位为SM37.3，当该位为，当该位为0时为减计数，该位为时为减计数，该位为1时为增计数。时为增计数。（2） 带外部方向控制的单相增带外部方向控制的单相增/减计数器减计数器 有一个计数输入端，由外部输入信号控制计数方向，只能进行单向增计数有一个计数输入端，由外部输入信号控制计数方向，只能进行单向增计数或或减计数。如减计数。如HSC4的模式的模式3，IO.7为为0时为减计数，时为减计数，IO.4为为1时为增计数。时为增计数。运行模式运行

10、模式描述描述HSC0HSC4I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.50带内部方向控带内部方向控制的单相增制的单相增/减减计数器计数器计数计数计数计数1计数计数复位复位计数计数复位复位3带外部方向控带外部方向控制的单相增制的单相增/减减计数器计数器计数计数方向方向计数计数方向方向4计数计数方向方向复位复位计数计数方向方向复位复位.8(3) 带增减计数输入的双向计数器带增减计数输入的双向计数器 有两个计数输入端，一个为增计数输入，一个为减计数输入。增计数有两个计数输入端，一个为增计数输入，一个为减计数输入。增计数输入端有一个脉冲达到时，计数器当前值增加输入端有一个脉冲达到时，计数器当前值增

11、加1；减计数输入端有一个；减计数输入端有一个脉冲达到时，计数器当前值减少脉冲达到时，计数器当前值减少1。若增计数脉冲与减计数脉冲相隔时。若增计数脉冲与减计数脉冲相隔时间大于间大于0.3ms，高速计数器就能够正确计数，若相隔时间小于，高速计数器就能够正确计数，若相隔时间小于0.3ms，高，高速计数器认为两个脉冲同时发生，计数器当前值不变。速计数器认为两个脉冲同时发生，计数器当前值不变。运运行行模模式式描述描述HSC0HSC4I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.56带增减计数输带增减计数输入的双向计数入的双向计数器器增计数增计数减计数减计数增计数增计数减计数减计数7增计数增计数减计数减计

12、数复位复位增计数增计数减计数减计数复位复位.9（4）A/B相正交计数器相正交计数器 有两个计数输入端有两个计数输入端A相和相和B相，相，A/B相正交计数器由两个输入脉冲的相正交计数器由两个输入脉冲的相位来确定计数方向。相位来确定计数方向。A相脉冲上升沿超前于相脉冲上升沿超前于B相脉冲上升沿时为增计相脉冲上升沿时为增计数，反之为减计数。数，反之为减计数。 (5)复位端和启动端复位端和启动端 当复位输入有效时，将清除计数器当前值。当启动输入有效时，则当复位输入有效时，将清除计数器当前值。当启动输入有效时，则表表表示高速计数器计数，启动输入无效时，计数器忽略计数脉冲的输入，表示高速计数器计数，启动输

13、入无效时，计数器忽略计数脉冲的输入，当前值保持不变。当前值保持不变。返回目录返回目录运行运行模式模式描述描述HSC0HSC4I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.59A/B相正交计数相正交计数器器A相计相计数数B相计相计数数A相计相计数数B相计相计数数10A相计相计数数B相计相计数数复位复位A相计相计数数B相计相计数数复位复位.104. 高速计数器控制位、当前值、预置值及状态位定义高速计数器控制位、当前值、预置值及状态位定义 要正确使用高速计数器，还要正确设置高速计数器的控制字节以及要正确使用高速计数器，还要正确设置高速计数器的控制字节以及当前值与预置值。当前值与预置值。 状态位则表明

14、了高速计数器的运行状态，可以作为编程的参考点。状态位则表明了高速计数器的运行状态，可以作为编程的参考点。(1) 高速计数器控制字节高速计数器控制字节 各高速计数器控制字节如下表所示各高速计数器控制字节如下表所示HSC0HSC1HSC2HSC3HSC4HSC5SM37SM47SM57SM137SM147SM157.11控制字节的功能控制字节的功能如下表所示如下表所示HSC0控制位功能控制位功能SM37.0复位有效电平控制位；复位有效电平控制位；0(高电平有高电平有效）效）,1(低电平有效）低电平有效）启动有效电平控制位；启动有效电平控制位；0(高电平有高电平有效）效）,1(低电平有效）低电平有效

15、）SM37.2正交计数器计数速率选择，正交计数器计数速率选择，0(4X),1(1X)SM37.3计数方向控制位；计数方向控制位；0(减计数），减计数），1(增计数增计数)SM37.4向向HSC中写入计数方向；中写入计数方向；0(不更新不更新),1(更更新计数方向新计数方向)SM37.5向向HSC中写入预置值，中写入预置值， 0(不更新不更新),1(更新更新预置值预置值)SM37.6向向HSC中写入新的当前值，中写入新的当前值，0(不更不更新新),1(更新当前值更新当前值)SM37.7HSC允许，允许，0(禁止禁止HSC),1(允许允许HSC)复位及启动输入复位及启动输入可设置为高电平可设置为高

16、电平有效还是低电平有效还是低电平有效有效A/B相正交计数器模相正交计数器模式中可以设置计数器式中可以设置计数器计数速率是按外部脉计数速率是按外部脉冲速率（冲速率（1X）,还是还是按按4倍外部脉冲速率倍外部脉冲速率（4X）可设置在高速计数可设置在高速计数器运行过程中能否器运行过程中能否修改计数方向、当修改计数方向、当前值和预置值前值和预置值通过最高位还可通过最高位还可控制高速计数器控制高速计数器的运行和禁止的运行和禁止.12(2) 高速计数器的当前值、预置值设置高速计数器的当前值、预置值设置 每个计数器都有一个当前值和预置值。当前值和预置值都是每个计数器都有一个当前值和预置值。当前值和预置值都是

17、32位带符位带符号整数。必须将当前值和预置值存入下表所示的特殊存储器中，然后执号整数。必须将当前值和预置值存入下表所示的特殊存储器中，然后执行行HSC指令，才能够将新值送入高速计数器当中指令，才能够将新值送入高速计数器当中。要装入要装入的值的值HSC0HSC1HSC2HSC3HSC4HSC5初始当初始当前值前值SMD38SMD48SMD58SMD138SMD148SMD158预值值预值值SMD42SMD52SMD62SMD142SMD152SMD163.13(3) 高速计数器的状态位高速计数器的状态位 每个高速计数器都有一个状态字节，如下表所示：每个高速计数器都有一个状态字节，如下表所示：HS

18、C0HSC1HSC2HSC3HSC5HSC6SM36SM46SM56SM136SM146SM156状态位的功能如状态位的功能如下表所示下表所示：.14HSC0状态位功能状态位功能SM36.0SM36.4不用不用SM36.5当前计数方向状态位，当前计数方向状态位，0(减计数减计数)；1(增计数增计数)SM36.6当前值等于预置值状当前值等于预置值状态位；态位；0(不等不等);1(相等相等)SM36.7当前值大于预置值状当前值大于预置值状态位；态位；0(小于等小于等于于);1(大于大于)指出了当前计数方向指出了当前计数方向当前值与预置值是否相等当前值与预置值是否相等当前值是否大于预置值的状态当前值

19、是否大于预置值的状态可以通过监视高速计数器的状态位产生相应中断，完成重要操作。可以通过监视高速计数器的状态位产生相应中断，完成重要操作。返回目录返回目录.155. 高速计数器设置过程高速计数器设置过程 为更好地理解和使用高速计数器，下面给出高速计数器的一般设置过为更好地理解和使用高速计数器，下面给出高速计数器的一般设置过程。程。(1)使用初始化脉冲触点使用初始化脉冲触点SM0.1调用高速计数器初始化操作子程序。调用高速计数器初始化操作子程序。(这个这个结构可以使系统在后续的扫描过程中不再调用这个子程序，从而减少了结构可以使系统在后续的扫描过程中不再调用这个子程序，从而减少了扫描时间，且程序更加

20、结构化扫描时间，且程序更加结构化)。(2)在初始化子程序中，对相应高速计数器的控制字节写入希望的控制字。在初始化子程序中，对相应高速计数器的控制字节写入希望的控制字。如要使用如要使用HSC1,则对则对SMB47写入写入16#F8(2#11111000),表示高速计数器运表示高速计数器运行，允许写入新的当前值，允许写入新的预置值，可以改变计数器方向行，允许写入新的当前值，允许写入新的预置值，可以改变计数器方向,置计数器的计数方向为增，置启动和复位输入为高电平有效置计数器的计数方向为增，置启动和复位输入为高电平有效(3)执行执行HDEF指令，根据所选计数器号和运行模式将高速计数器号与具指令，根据所

21、选计数器号和运行模式将高速计数器号与具体运行模式进行连接。体运行模式进行连接。.16(4)在所选计数器号对应的当前值单元内装入所希望的当前值，若装入在所选计数器号对应的当前值单元内装入所希望的当前值，若装入0,则清除原当前值。则清除原当前值。(5)在所选计数器号对应的预置值单元内装有所希望的预置值。在所选计数器号对应的预置值单元内装有所希望的预置值。(6)为捕获高速计数器对应的中断事件（当前值等于预置值、计数方向改为捕获高速计数器对应的中断事件（当前值等于预置值、计数方向改变、外部复位），编写相应的中断程序，并参考中断事件及其优先级表变、外部复位），编写相应的中断程序，并参考中断事件及其优先级

22、表5-10用用ATCH中断连接指令建立中断事件和中断程序的联系。中断连接指令建立中断事件和中断程序的联系。(7)执行全局中断允许指令（执行全局中断允许指令（ENI）来允许高速计数器中断。）来允许高速计数器中断。(8)执行执行HSC指令，使高速计数器开始运行。指令，使高速计数器开始运行。.17例：高速计数器的应用例：高速计数器的应用调用初始化子程序调用初始化子程序清除清除HSC1当前值当前值设置设置HSC1的控制字节的控制字节执行执行HSC指令指令.18子程序子程序设置设置HSC1的工作模式的工作模式清除清除HSC1当前值当前值设定设定HSC1的预置值的预置值建立中断事件建立中断事件13与与IN

23、T_0的连接的连接允许全局中断允许全局中断执行执行HSC指令指令设置设置HSC1的控制字节的控制字节返回目录返回目录.19二、高速脉冲输出二、高速脉冲输出 高速脉冲输出功能可以使高速脉冲输出功能可以使PLC在指定的输出点上产生高速的在指定的输出点上产生高速的PWM（脉宽调制）脉冲或输出频率可变的（脉宽调制）脉冲或输出频率可变的PTO脉冲，来实现对步进电动机和脉冲，来实现对步进电动机和直流伺服电动机的定位控制和调速。直流伺服电动机的定位控制和调速。 分八个方面来理解分八个方面来理解: 高速脉冲输出指令的格式高速脉冲输出指令的格式 高速脉冲的输出方式高速脉冲的输出方式 输出端子的连接输出端子的连接

24、 指令功能指令功能 相关的特殊功能寄存器相关的特殊功能寄存器 PWM脉冲输出设置脉冲输出设置 PTO脉冲串输出设置脉冲串输出设置 高速脉冲输出指令应用高速脉冲输出指令应用返回目录返回目录.201.高速脉冲输出指令的格式高速脉冲输出指令的格式PLS QSTL指令指令2.高速脉冲的输出方式高速脉冲的输出方式 高速脉冲输出可分为：高速脉冲输出可分为：高速脉冲串输出高速脉冲串输出(PTO):提供方波输出，用户控制脉冲周期和脉冲数提供方波输出，用户控制脉冲周期和脉冲数宽度可调脉冲输出宽度可调脉冲输出(PWM):提供连续、占空比可调的脉冲输出，用户提供连续、占空比可调的脉冲输出，用户控制脉冲周期和脉冲宽度

25、控制脉冲周期和脉冲宽度返回目录返回目录.213.输出端子的连接输出端子的连接 每个每个CPU有两个有两个PTO/PWM发生器产生高速脉冲串和脉冲宽度可调发生器产生高速脉冲串和脉冲宽度可调的波形，一个发生器分配给数字输出端的波形，一个发生器分配给数字输出端Q0.0，另一个分配在，另一个分配在Q0.1。4.指令功能指令功能 PLS脉冲输出指令，在脉冲输出指令，在EN端口执行条件存在，检测端口执行条件存在，检测脉冲输出特殊存储器的状态，然后激活所定义的脉冲，脉冲输出特殊存储器的状态，然后激活所定义的脉冲，从从Q端口指定的输出端口输出高速脉冲。操作数端口指定的输出端口输出高速脉冲。操作数Q为为0或或1

26、5. 相关的特殊功能寄存器相关的特殊功能寄存器 为定义和监控高速脉冲输出，系统提供了为定义和监控高速脉冲输出，系统提供了控制字节控制字节、状态字节和参数设置寄存器状态字节和参数设置寄存器。寄存器分配如下表所示。寄存器分配如下表所示 .22高速脉冲输出的特殊寄存器分配高速脉冲输出的特殊寄存器分配Q0.0对应对应寄存器寄存器Q0.1对应对应寄存器寄存器功能描述功能描述SMB66SMB76状态字节，状态字节，PTO方式，监控脉冲串的运行状态方式，监控脉冲串的运行状态SMB67SMB77控制字节，定义控制字节，定义PTO/PWM脉冲的输出格式脉冲的输出格式SMW68SMW78设置设置PTO/PWM脉冲

27、的周期值脉冲的周期值,范围范围:265535SMW70SMW80设置设置PWM的脉冲宽度值，范围的脉冲宽度值，范围:065535SMD72SMD82设置设置PTO脉冲的输出脉冲数脉冲的输出脉冲数,范范围围MB166SMB176设置设置PTO多段操作时的段数多段操作时的段数SMW168SMW178设置设置PTO多段操作时包络表的起始地址，使用多段操作时包络表的起始地址，使用从变量寄存器从变量寄存器V0开始的字节偏移表示开始的字节偏移表示.23(1)状态字节状态字节 每个高速脉冲输出都有一个状态字节，监控每个高速脉冲输出都有一个状态字节，监控Q0.0或者或者Q0.1是否空

28、闲，是否空闲，是否溢出，当采用多个脉冲串输出时，输出终止的原因，这些信息在程是否溢出，当采用多个脉冲串输出时，输出终止的原因，这些信息在程序运行时序运行时,都能使状态字节置位或者复位都能使状态字节置位或者复位.具体状态字节功能如下表所示具体状态字节功能如下表所示 Q0.0Q0.1状态位功能SM66.0SM66.3SM76.0SM76.3没用SM66.4SM76.4PTO包络由于增量计算错误终止,0(无错误),1(有错误)SM66.5SM76.5PTO包络由于用户命令终止， 0(不终止),1(终止)SM66.6SM76.6PTO管线溢出, 0(无溢出),1(溢出)SM66.7SM76.7PTO空

29、闲， 0(执行中),1(空闲).24(2)控制字节控制字节(SMB67/ SMB77) 通过对控制字节的设置，可以选择高速脉冲输出的时间基通过对控制字节的设置，可以选择高速脉冲输出的时间基准、具体周期、输出模式（准、具体周期、输出模式（PTO/PWM）、更新方式等，是）、更新方式等，是编程是初始操作中必须完成的内容。下表是各控制位具体功编程是初始操作中必须完成的内容。下表是各控制位具体功能。能。.25 Q0.0Q0.1控制位功能控制位功能SM67.0SM77.0PTO/PWM周期更新允许周期更新允许,0(不更新不更新),1(允许更新允许更新)SM67.1SM77.1PWM脉冲宽度值更新允许脉冲

30、宽度值更新允许,0(不更新不更新),1(允许更新允许更新)SM67.2SM77.2PTO脉冲数更新允许脉冲数更新允许,0(不更新不更新),1(允许更新允许更新)SM67.3SM77.3PTO/PWM时间基准选择时间基准选择,0(1us/时基时基),1(1ms/时基时基)SM67.4SM77.4PWM更新方式更新方式,0(异步更新异步更新),1(同步更新同步更新)SM67.5SM77.5PTO单单/多段选择多段选择, 0(单段管线单段管线),1(多段管线多段管线)SM67.6SM77.6PTO/PWM模式选择模式选择, 0(PTO模式模式),1(PWM模式模式)SM67.7SM77.7PTO/P

31、WM脉冲输出允许脉冲输出允许, 0(禁止脉冲输出禁止脉冲输出),1(允许允许脉冲输出脉冲输出) 高速脉冲输出控制位功能高速脉冲输出控制位功能返回目录返回目录.266. PWM脉冲输出设置脉冲输出设置(1)PWM脉冲含义及周期、脉宽设置要求脉冲含义及周期、脉宽设置要求 PWM脉冲是指占空比可调而周期固定的脉冲。其周期和脉宽的增量脉冲是指占空比可调而周期固定的脉冲。其周期和脉宽的增量单位可以设为微秒（单位可以设为微秒（us）或毫秒（）或毫秒（ms）,周期变化范围分别为周期变化范围分别为50us65535us和和2ms65535ms.脉宽变化范围分别为脉宽变化范围分别为0us65535us和和0ms

32、65535ms。 当脉宽大于等于周期时，占空比为当脉宽大于等于周期时，占空比为100%，输出连续接通，当脉宽为，输出连续接通，当脉宽为0时，占空比为时，占空比为0%，输出断开。，输出断开。 .27(2)PWM脉冲波形更新方式脉冲波形更新方式 由于由于PWM占空比可调，且周期可设置，所以脉冲连续输出时的波形占空比可调，且周期可设置，所以脉冲连续输出时的波形可以更新。有两种方法来改变波形的特性。可以更新。有两种方法来改变波形的特性。 同步更新：同步更新：PWM脉冲输出的典型操作是周期不变而变化脉冲宽度，脉冲输出的典型操作是周期不变而变化脉冲宽度，这这时由于不需要改变时间基准，可以使用同步更新。时由

33、于不需要改变时间基准，可以使用同步更新。 异步更新：异步更新： 若在脉冲输出时要改变时间基准，就要使用异步更新方式。若在脉冲输出时要改变时间基准，就要使用异步更新方式。.28(3)PWM脉冲输出设置脉冲输出设置 以以Q0.0为脉冲输出端介绍为脉冲输出端介绍PWM脉冲输出的设置步骤。脉冲输出的设置步骤。使用初始化脉冲触点使用初始化脉冲触点SM0.1调用调用PWM脉冲输出初始化操作子程序。这脉冲输出初始化操作子程序。这个结构可以使系统在后续的扫描过程中不再调用这个子程序，从而减少个结构可以使系统在后续的扫描过程中不再调用这个子程序，从而减少了扫描时间，且程序更为结构化。了扫描时间，且程序更为结构化

34、。在初始化子程序中，将在初始化子程序中，将16#D3（2#11010011）写入）写入SMB67控制字节控制字节中。设置内容为脉冲输出允许；选择中。设置内容为脉冲输出允许；选择PWM方式；使用同步更新；选择方式；使用同步更新；选择以以微秒为增量单位；可以更新脉冲宽度和周期。微秒为增量单位；可以更新脉冲宽度和周期。向向SMW68中写入希望的周期值。中写入希望的周期值。向向SMW70中写入希望的脉冲宽度。中写入希望的脉冲宽度。执行执行PLS指令开始输出脉冲。指令开始输出脉冲。 返回目录返回目录.297. PTO脉冲串输出设置脉冲串输出设置(1)PTO脉冲串含义及周期、脉冲数设置要求。脉冲串含义及周

35、期、脉冲数设置要求。 PTO脉冲串输出占空比为脉冲串输出占空比为1：1的方波，可以设置其周期和输出的脉冲的方波，可以设置其周期和输出的脉冲数量。周期的增量单位可以设为微秒（数量。周期的增量单位可以设为微秒（us）或毫秒（）或毫秒（ms）,周期变化范周期变化范围分别为围分别为50us65535us和和2ms65535ms. 脉冲数设置范围为脉冲数设置范围若设置值为若设置值为0，系统将默认为，系统将默认为1。.30(2)PTO脉冲串的单段管线和多段管线输出控制脉冲串的单段管线和多段管线输出控制 PTO功能允许脉冲串的排队输出，当前一个脉冲串完成时，可以立即功能允许脉冲串的

36、排队输出，当前一个脉冲串完成时，可以立即开始新的脉冲串输出，从而形成管线，根据管线的实现形式，将开始新的脉冲串输出，从而形成管线，根据管线的实现形式，将PTO分分为单段和多段管线两种。为单段和多段管线两种。单段管线。单段管线。 管线中只能存放一个脉冲串控制参数，一旦启动了一个脉冲串输出，管线中只能存放一个脉冲串控制参数，一旦启动了一个脉冲串输出，就要立即为下一个脉冲串设置控制参数，并再次执行就要立即为下一个脉冲串设置控制参数，并再次执行PLS指令。第一个指令。第一个脉冲串输出完毕后，第二个脉冲串自动开始输出。重复以上过程就可输脉冲串输出完毕后，第二个脉冲串自动开始输出。重复以上过程就可输出多个

37、脉冲串。出多个脉冲串。.31多段管线多段管线 在多段管线方式下，需要在变量存储区（在多段管线方式下，需要在变量存储区（V）建立一个包络表。包）建立一个包络表。包络表中包含各脉冲串的参数（初始周期络表中包含各脉冲串的参数（初始周期.周期增量和脉冲数）以及要输出周期增量和脉冲数）以及要输出脉冲的段数。使用脉冲的段数。使用PLS指令启动输出后，系统自动从包络表中读取每个指令启动输出后，系统自动从包络表中读取每个脉冲串的参数进行输出。脉冲串的参数进行输出。 编程时，必须向编程时，必须向SMW168或或SMW178装入包络表的起始变量的偏移装入包络表的起始变量的偏移地址（从地址（从V0开始计算偏移地址）

38、，例如包络表从开始计算偏移地址），例如包络表从VB300开始，则需要向开始，则需要向SM168或或SM178中写入十进制数中写入十进制数300。包络表中的周期增量可以选择微。包络表中的周期增量可以选择微秒或毫秒，但一个包络表中只能选择一个时间基准，运行过程中也不能秒或毫秒，但一个包络表中只能选择一个时间基准，运行过程中也不能改变。包络表的格式见表改变。包络表的格式见表5-18。 .32 从包络表从包络表开始的字节开始的字节偏移地址偏移地址包络包络表各表各段段描述描述VBn段数段数(1255),设为设为0产生非致命性错误，不产生产生非致命性错误，不产生PTO输出输出VWn+1第第1段段初始周期初

39、始周期(265535时间基准单位）时间基准单位）VWn+3每个脉冲的周期增量每个脉冲的周期增量(-3276832767时间基准单位）时间基准单位）VDn+5脉冲数脉冲数VWn+9第第2段段初始周期初始周期(265535时间基准单位）时间基准单位）VWn+11每个脉冲的周期增量每个脉冲的周期增量(-3276832767时间基准单位）时间基准单位）VDn+13脉冲数脉冲数 包络表每段的长度是包络表每段的长度是8个字节个字节,由周期值由周期值(16bit)、周期增量值、周期增量值(16bit)和本段内输出脉冲的数量和本段内输出脉冲的数量(32bit

40、)组成。组成。 包络表格式包络表格式.33注意注意: 一般来说，为了使各脉冲段之间能够平滑过渡，各段的结束周期一般来说，为了使各脉冲段之间能够平滑过渡，各段的结束周期（ECT）与下一段的初始周期（）与下一段的初始周期（ICT）应相等，在各段输出脉冲数（）应相等，在各段输出脉冲数（Q）确定的情况下，脉冲的周期增量（确定的情况下，脉冲的周期增量（N）需要经过计算来确定。例如：）需要经过计算来确定。例如：第第1段中的初始周期为段中的初始周期为500s,脉冲数为脉冲数为400个，而第个，而第2段的初始周期为段的初始周期为100s，为保证平滑过渡，第，为保证平滑过渡，第1段的结束周期设应与第段的结束周期

41、设应与第2段初始周期相段初始周期相同，则脉冲的周期增量为同，则脉冲的周期增量为N=(ECT-ICT)/Q=(100-500)/400=-1。 .34(3）PTO脉冲串输出设置脉冲串输出设置 以以Q0.0为输出端介绍为输出端介绍PTO脉冲串输出设置步骤。脉冲串输出设置步骤。使用初始化脉冲触点使用初始化脉冲触点SM0.1调用调用PTO脉冲串输出初始化操作子程序。脉冲串输出初始化操作子程序。这个结构可以使系统在后续的扫描过程中不再调用这个子程序，从而这个结构可以使系统在后续的扫描过程中不再调用这个子程序，从而减少扫描时间，且程序更为结构化。减少扫描时间，且程序更为结构化。在子程序中，若设置单段操作，

42、则将在子程序中，若设置单段操作，则将16#85（2#10000101）写入）写入SMB67，表示脉冲输出允许，表示脉冲输出允许.选择选择PTO功能功能.单段操作单段操作.以微秒为增量单以微秒为增量单位位.可以更新脉冲数和周期值；若设置多段操作，则将可以更新脉冲数和周期值；若设置多段操作，则将16#A0（2#10100000）写入）写入SMB67，表示脉冲输出允许，表示脉冲输出允许. 选择选择PTO功能功能.多段多段操作操作.以微秒为增量单位。以微秒为增量单位。 单段操作中向单段操作中向SMW68中写入希望的周期值，向中写入希望的周期值，向SMD72中写入希望的中写入希望的脉冲数；多段操作中则要

43、向脉冲数；多段操作中则要向SMW168中写入包络表的起始变量存储器中写入包络表的起始变量存储器偏移地址，然后建立包络表。偏移地址，然后建立包络表。为捕获高速脉冲输出对应的中断事件（为捕获高速脉冲输出对应的中断事件（PTO脉冲输出完成中断）编写脉冲输出完成中断）编写相应的中断程序，并参考中断事件及其优先级表相应的中断程序，并参考中断事件及其优先级表5-10，用，用ATCH中断中断连接指令建立中断事件和中断程序的联系。连接指令建立中断事件和中断程序的联系。执行执行PLS指令。指令。返回目录返回目录.357.高速脉冲输出指令应用举例高速脉冲输出指令应用举例 如图所示表示出了步进电动机起动加速、恒速运

44、行、减速、停止过如图所示表示出了步进电动机起动加速、恒速运行、减速、停止过程中脉冲频率程中脉冲频率-时间的关系。编写控制程序。时间的关系。编写控制程序。要求：加速部分在要求：加速部分在200个脉冲内达到最大脉冲频率个脉冲内达到最大脉冲频率(10kHZ)， 减速部分在减速部分在400个脉冲内完成。个脉冲内完成。.361.计算周期增量计算周期增量(1)加速部分加速部分(第第1段段)：周期增量：周期增量=(100s-500s)/200=-2s(2)恒速部分恒速部分(第第2段段)：周期增量：周期增量=(100s-100s)/3400=0s(3)减速部分减速部分(第第3段段)：周期增量：周期增量=(50

45、0s-100s)/400=2s V存储器地址存储器地址参数值参数值VB5003（总段数）（总段数）VW501500（1段初始周期）段初始周期）VW503-2(1段周期增量段周期增量)VD505200（1段脉冲数段脉冲数)VW509100（2段初始周期）段初始周期）VW5110(2段周期增量段周期增量)VD5133400（2段脉冲数段脉冲数)VW517100（3段初始周期）段初始周期）VW5191(3段周期增量段周期增量)VD521400（3段脉冲数段脉冲数)做包络表做包络表.37主程序主程序调用初始化子程序调用初始化子程序当当PTO输出完成时接通输出完成时接通Q0.5.38子程序子程序设定PT

46、O控制字节指定包络表的起始地址为V500设定包络表的总段数为3设定第1段的起始周期为500ms设定第1段的周期增量为-2ms设定第1段的脉冲个数为200设定第2、3的参数建立PTO输出完成中断事件19与中断程序的连接执行PLS指令允许中断返回目录返回目录.39三、三、PID回路指令回路指令 (一）一）.PID算法简介算法简介 PID控制（比例控制（比例积分积分微分控制）算法在过程控制领域中的闭环控微分控制）算法在过程控制领域中的闭环控制中得到了广泛应用。下图为带制中得到了广泛应用。下图为带PID控制器的闭环控制系统图。控制器的闭环控制系统图。 PID控制器可调节回路输出，使系统达到稳定状态。偏

47、差控制器可调节回路输出，使系统达到稳定状态。偏差e是是给定值给定值SP和测量值和测量值SP的差值。的差值。PID控制器的输出与输入的关系控制器的输出与输入的关系如如(5-1)所示：所示：.40tdinitialicdtdekMedtkektM0/)(（5-1）式中：式中：M(t)PID回路的输出，是时间函数回路的输出，是时间函数,是比例项、积分项、是比例项、积分项、 微分项微分项3项之和；项之和； KcPID回路的增益；回路的增益； Ki积分项的系数积分项的系数 ePID回路的偏差；回路的偏差； Kd微分项的系数微分项的系数 MinitialPID回路的初始值。回路的初始值。 数字计算机处理这

48、个函数关系式，必须将连续函数离散化，对数字计算机处理这个函数关系式，必须将连续函数离散化，对偏差周期采样后，计算输出值。式偏差周期采样后，计算输出值。式(5-1)的离散形式如的离散形式如(5-2)：.41)(11nnDinitialniiIncneeKMeKeKM(5-2)式中：式中： Mn在第在第N采样时刻采样时刻PID回路输出的计算值；回路输出的计算值； KcPID回路的增益；回路的增益； en在第在第N采样时刻的偏差值；采样时刻的偏差值； en-1在第在第N-1采样时刻的偏差值（偏差前值）采样时刻的偏差值（偏差前值） KI积分项的系数；积分项的系数； MinitialPID回路的初始值；

49、回路的初始值； KD微分项的系数；微分项的系数； 式式(5-2)中，积分项是包括从第一个采样周期到当前采中，积分项是包括从第一个采样周期到当前采样周期的所有误差的累积值。计算中，没有必要保留所样周期的所有误差的累积值。计算中，没有必要保留所有采样周期的误差项，只需保留积分项前值有采样周期的误差项，只需保留积分项前值MX即可。即可。CPU实际上是使用式实际上是使用式(5-3)的改进形式的的改进形式的PID算式。算式。 .42nnnnnDnInCnMDMIMPeeKMXeKeKM)(1(5-3)式中：式中：MX积分前项值积分前项值(在第在第N-1采样时刻的积分项采样时刻的积分项)； MPn第第N个

50、采样时刻的比例项；个采样时刻的比例项； MIn第第N个采样时刻的积分项；个采样时刻的积分项； MDn第第N个采样时刻的微分项。个采样时刻的微分项。1.比例项比例项 比例项比例项MPn是增益是增益Kc(决定输出对偏差的灵敏度决定输出对偏差的灵敏度)和偏差值和偏差值en的乘积。的乘积。增益为正的回路为正作用回路，反之为反作用回路。选择正、反回路的增益为正的回路为正作用回路，反之为反作用回路。选择正、反回路的目的是使系统处于负反馈控制。目的是使系统处于负反馈控制。CPU采用式采用式(5-4)来计算来计算MPn。)(nnCncnPVSPKeKMP(5-4)式中：式中：SPn第第N个采样时刻的给定值；个

51、采样时刻的给定值； PVn第第N个采样时刻的过程变量值。个采样时刻的过程变量值。.432.积分项积分项 积分项积分项MIn与偏差的和成正比，与偏差的和成正比，CPU采用式采用式(5-5)来计算来计算MIn。MXPVSPTTKMXeKMInnIsCnIn)(/(5-5)式中：式中：Ts采样周期；采样周期； TI积分时间常数。积分时间常数。 积分项前值积分项前值MX是第是第N个采样周期前所有积分项之和。在每次个采样周期前所有积分项之和。在每次计算出计算出MIn之后，都要用之后，都要用MIn去更新去更新MX。在第一次计算时，。在第一次计算时，MX的初值被设置为的初值被设置为Minitial(初值初值

52、)。采样周期。采样周期TS是每次采样的时间是每次采样的时间间隔，而积分时间常数间隔，而积分时间常数TI控制积分项在控制量计算中的作用程度。控制积分项在控制量计算中的作用程度。 .443. 微分项微分项 微分项微分项MDn与偏差的变化成正比与偏差的变化成正比)()()(111nnnnSDCnnDnPVSPPVSPTTKeeKMD(5-6) 为了避免给定值变化的微分作用而引起的跳变，可设置给定为了避免给定值变化的微分作用而引起的跳变，可设置给定值不变值不变(SPn=SPn-1)。那么计算公式可简化为式。那么计算公式可简化为式(5-7)。)()(111nnSDCnnnnsDCnPVPVTTKPVSP

53、PVSPTTKMD(5-7)式中：式中：Td微分时间常数；微分时间常数； SPn-1第第N-1采样时刻的给定值；采样时刻的给定值； PVn-1第第N-1采样时刻的过程变量值。采样时刻的过程变量值。.45所以所以,PID的输出为的输出为:nnnnnDnInCnMDMIMPeeKMXeKeKM)(11.比例项比例项:)(nnCncnPVSPKeKMP2.积分项积分项:MXPVSPTTKMXeKMInnIsCnIn)(/3. 微分项微分项:)()(111nnSDCnnnnsDCnPVPVTTKPVSPPVSPTTKMD.46(二）二）.PID回路指令回路指令1.指令格式及梯形图指令格式及梯形图 指令

54、梯形图与指令格式如下表所示。指令梯形图与指令格式如下表所示。2.指令功能指令功能 在在EN端口执行条件端口执行条件存在时，由回路表中存在时，由回路表中的输入信息和组态信的输入信息和组态信息，进行息，进行PID运算。运算。 该指令有该指令有2个操作数：个操作数：TBL和和LOOP。其中。其中TBL是回路表的起始地是回路表的起始地址，操作数限用址，操作数限用VB区域；区域；LOOP是回路号，可以是是回路号，可以是0到到7的整数。在的整数。在程序中最多可以用程序中最多可以用8条条PID指令，指令，PID回路指令不可重复使用同一回路回路指令不可重复使用同一回路号（即使这些指令的回路表不同），否则会产生

55、不可预料的结果号（即使这些指令的回路表不同），否则会产生不可预料的结果。.47 回路表包含回路表包含9个参数，用来控制和监视个参数，用来控制和监视PID运算。这些参数分别是过程变量当运算。这些参数分别是过程变量当前值前值PVn，过程变量前值，过程变量前值PVn-1，给定值，给定值SPn，输出值，输出值Mn，增益，增益Kc，采样时间，采样时间Ts，积分时间积分时间TI，微分时间，微分时间TD，和积分项前值，和积分项前值MX。36个字节的回路表格式见表个字节的回路表格式见表5-11。.48 对于对于PID回路的控制，有些控制系统只需要比例、积分、微分其中的回路的控制，有些控制系统只需要比例、积分、

56、微分其中的一种或两种控制类型。通过设置相关参数即可选择所需的回路控制类型。一种或两种控制类型。通过设置相关参数即可选择所需的回路控制类型。 如只需要比例、微分回路控制，可以把积分时间常数设为无穷大。如只需要比例、微分回路控制，可以把积分时间常数设为无穷大。此时积分项为初值此时积分项为初值MX。 只需要比例、积分回路控制，可以把微分时间常数置为只需要比例、积分回路控制，可以把微分时间常数置为0. 只需要积分或微分回路，则可以把回路增益只需要积分或微分回路，则可以把回路增益Kc设为设为0.0，在计算积分，在计算积分项和微分项时，系统把回路增益项和微分项时，系统把回路增益Kc当作当作1.0。.493

57、.PID回路指令控制方式回路指令控制方式 S7-200系列系列PLC中，中，PID回路指令没有控制方式的设置，只要回路指令没有控制方式的设置，只要EN端端有效就可以执行有效就可以执行PID指令。指令。PID指令执行称之为指令执行称之为“自动自动”方式，方式，PID指令指令不不运行称之为运行称之为“手动手动”的方式。当的方式。当EN端检测到一个正跳变端检测到一个正跳变(从从0到到1)信号信号, PID回路就从手动方式无拢动切换到自动方式。回路就从手动方式无拢动切换到自动方式。.504.回路输入输出变量的数值转换以及范围回路输入输出变量的数值转换以及范围(1) 回路输入变量的转换和标准化。回路输入

58、变量的转换和标准化。 每个每个PID回路有回路有2个输入变量，给定值个输入变量，给定值SP和过程变量和过程变量PV。给定值通常。给定值通常是一个固定的值，如温度控制中的温度给定值。过程变量是一个固定的值，如温度控制中的温度给定值。过程变量PV则与则与PID回回路输出有关，并反映了控制的效果。在温度控制系统中，测量并转换为路输出有关，并反映了控制的效果。在温度控制系统中，测量并转换为标准信号的温度值就是过程变量。标准信号的温度值就是过程变量。 给定值和过程变量一般都是实际工程物理量，其数字大小。范围和测给定值和过程变量一般都是实际工程物理量，其数字大小。范围和测量单位都可以不一样。执行量单位都可以不一样。执行PID指令前必须把它们转换成浮点型实数值。指令前必须把它们转换成浮点型实数值。.51回路输入变量的数据转换，把回路输入变量的数据转换，把A/D模拟量单元输出的整数值转换成浮模拟量单元输出的整数值转换成浮点型实数值。点型实数值。 程序如下。程序如下。 ITD AIW0,AC0 把待变换的模拟量转换为双整数并存入把待变换的模拟量转换为双整数并存入AC0 DTR AC0,AC