第6章S7-200PLC功能指令及應(yīng)用6.1程序控制指令6.2傳送、移位指令6.3數(shù)學運算指令6.4表功能指令6.5轉(zhuǎn)換指令6.6中斷指令6.7高速計數(shù)指令6.8時鐘指令6.9PID指令

6.1程序控制指令

程序控制指令是使程序發(fā)生跳轉(zhuǎn)的指令，主要有跳轉(zhuǎn)指令、循環(huán)指令、順控繼電器指令以及看門狗指令等，如圖6-1所示。圖6-1S7-200PLC的程序控制指令

6.1.1跳轉(zhuǎn)指令

跳轉(zhuǎn)指令是由跳轉(zhuǎn)指令(JMP指令)和標號指令(LAB指令)構(gòu)成的，指令格式如表6-1所示，跳轉(zhuǎn)指令的操作數(shù)N的范圍是常數(shù)0～255。

1.指令說明

(1)在使用跳轉(zhuǎn)指令的時候，JMP指令不能與左母線直接連接，相當于條件跳轉(zhuǎn)，而LBL指令用來指出跳轉(zhuǎn)指令的目標地址，必須直接和左母線直接連接，并且由LBL指出的跳轉(zhuǎn)目標地址必須是唯一的。

(2)跳轉(zhuǎn)指令可以在主程序、子程序或者中斷程序中使用，但是跳轉(zhuǎn)和與之相應(yīng)的標號指令必須位于同一段程序代碼(無論是主程序、子程序還是中斷程序)。不能從主程序跳到子程序或中斷程序，同樣不能從子程序或中斷程序跳出。

(3)可以在SCR程序段中使用跳轉(zhuǎn)指令，但相應(yīng)的標號指令必須也在同一個SCR段中。

2.指令應(yīng)用

跳轉(zhuǎn)指令應(yīng)用如圖6-2所示。圖6-2跳轉(zhuǎn)指令應(yīng)用

6.1.2循環(huán)指令

循環(huán)指令是FOR/NEXT一對指令構(gòu)成的，每條FOR指令必須對應(yīng)一條NEXT指令。當程序中需要對一組數(shù)做相同處理時，需要用循環(huán)指令完成，F(xiàn)OR/NEXT指令之間即為循環(huán)程序的循環(huán)體，表達對一組數(shù)所做相同處理的指令。

FOR/NEXT循環(huán)可以嵌套(一個FOR/NEXT循環(huán)在另一個FOR/NEXT循環(huán)之內(nèi))深度可達8層，循環(huán)指令執(zhí)行FOR指令和NEXT指令之間的指令。表6-2是循環(huán)指令的指令格式。

FOR指令必須指定計數(shù)值或者當前循環(huán)次數(shù)INDX、初始值INIT和終止值FINAL，這三個參數(shù)的有效操作數(shù)如表6-3所示。

1.指令說明

如果允許FOR/NEXT循環(huán)，除非在循環(huán)內(nèi)部修改了終值，循環(huán)體就一直循環(huán)執(zhí)行直到循環(huán)結(jié)束。當FOR/NEXT循環(huán)執(zhí)行的過程中可以修改這些值。當循環(huán)再次允許時，它把初始值拷貝到INDX中(當前循環(huán)次數(shù))。當下一次允許時，F(xiàn)OR/NEXT指令復位它自己。

2.指令應(yīng)用

FOR/NEXT指令應(yīng)用如圖6-3所示。圖6-3FOR/NEXT指令應(yīng)用

6.1.3停止、結(jié)束及看門狗復位指令

結(jié)束、停止和看門狗復位指令是控制程序運行的指令，指令格式如表6-4所示。

1.指令說明

(1)?STOP指令在中斷程序中執(zhí)行，那么該中斷立即終止，并且忽略所有掛起的中斷，繼續(xù)掃描程序的剩余部分。

(2)條件結(jié)束指令可以在主程序中使用條件結(jié)束指令，但不能在子程序或中斷程序中使用該命令。

(3)使用WDR指令時要注意，因為用循環(huán)指令去阻止掃描完成或過度地延遲掃描完成的時間，那么在終止本次掃描之前，下列操作過程將被禁止：通信(自由端口方式除外)；I/O更新(立即I/O除外)；強制更新；SM位更新(SM0、SM5～SM29不能被更新)；運行時間診斷；由于掃描時間超過25?s，因此10?ms和100?ms定時器將不會正確累計時間；在中斷程序中的STOP指令。

2.指令應(yīng)用

停止、結(jié)束和看門狗復位指令應(yīng)用如圖6-4所示。圖6-4停止、結(jié)束和看門狗復位指令應(yīng)用

6.1.4子程序

子程序是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的有效工具，S7-200PLC的程序是由主程序、子程序和中斷服務(wù)子程序構(gòu)成的，如圖6-5所示。圖6-5S7-200PLC程序結(jié)構(gòu)構(gòu)成圖

在程序設(shè)計時，通常對于初始化的內(nèi)容、一段需要反復執(zhí)行的功能可以以子程序的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，在調(diào)用子程序前，需要先建立子程序，要建立一個子程序可以在命令菜單中選擇：編輯→插入→子程序。建立子程序可以使用默認的子程序名SBR_N(N?=?0～7)，也可以給子程序起一個程序名。子程序的指令包括子程序調(diào)用指令(CALL)和子程序返回指令(RET)，指令格式如表6-5所示。

1.指令說明

(1)子程序執(zhí)行完成后，控制權(quán)返回到調(diào)用子程序指令的下一條指令。

(2)子程序可以包含要傳遞的參數(shù)。參數(shù)在子程序的局部變量表中定義，局部變量表如圖6-6所示。圖6-6子程序局部變量表

參數(shù)必須有變量名(Symbol)(最多23個字符)、變量類型(VarType)和數(shù)據(jù)類型(DataType)，一個子程序最多可以傳遞16個參數(shù)。局部變量表中的變量類型區(qū)定義變量是傳入子程序IN、傳入和傳出子程序IN_OUT或者傳出子程序OUT。表6-6中描述了一個子程序參數(shù)的類型。

(3)局部變量表中的數(shù)據(jù)類型區(qū)定義了參數(shù)的大小和格式。BOOL類型用于單個位輸入和輸出。BYTE、WORD、DWORD類型分別識別1、2或4個字節(jié)的無符號輸入或輸出參數(shù)。INT、DINT類型分別識別2或4個字節(jié)的有符號輸入或輸出參數(shù)。REAL類型識別單精度型(4字節(jié))IEEE浮點數(shù)值。STRING類型用作一個指向字符串的四字節(jié)指針。各數(shù)據(jù)類型的有效操作數(shù)如表6-7所示。

2.指令應(yīng)用

用子程序指令實現(xiàn)流水燈的控制，子程序和主程序分別如圖6-7、圖6-8所示。圖6-7子程序指令應(yīng)用圖6-8主程序調(diào)用子程序指令應(yīng)用

6.2傳送、移位指令

6.2.1傳送指令傳送指令有單個數(shù)據(jù)傳送指令，也有數(shù)據(jù)塊傳送指令、字節(jié)立即傳送指令和字節(jié)交換指令，如圖6-9所示。圖6-9S7-200PLC的傳送指令

1.單個數(shù)據(jù)傳送指令

單個數(shù)據(jù)傳送指令MOV用來傳送單個數(shù)據(jù)，可以傳送的數(shù)據(jù)類型有字節(jié)、字、雙字、實數(shù)。傳送指令在不改變原值的情況下將IN中的值傳送到OUT。如果使用雙字傳送指令，則可以創(chuàng)建一個指針，指令格式如表6-8所示。

使用MOV指令要根據(jù)數(shù)據(jù)類型選擇對應(yīng)的指令，并且輸入數(shù)據(jù)IN和輸出數(shù)據(jù)OUT的類型必須一致。MOV指令數(shù)據(jù)類型的有效操作數(shù)如表6-9所示。

2.數(shù)據(jù)塊傳送指令

數(shù)據(jù)塊傳送指令能實現(xiàn)對字節(jié)型數(shù)據(jù)、字型數(shù)據(jù)和雙字型數(shù)據(jù)構(gòu)成的數(shù)據(jù)塊的傳送，把N個數(shù)據(jù)從一個存儲空間傳送到另一個存儲空間。表6-10是數(shù)據(jù)塊傳送指令的指令格式。

在數(shù)據(jù)塊傳送指令中，N用來表達數(shù)據(jù)塊的長度，范圍是1～255，IN是數(shù)據(jù)塊傳送指令的輸入操作數(shù)的起始地址，OUT是數(shù)據(jù)塊傳送指令的輸出操作數(shù)的起始地址。各數(shù)據(jù)塊傳送指令的有效操作數(shù)如表6-11所示。

3.字節(jié)立即傳送(讀和寫)指令

字節(jié)立即傳送指令允許在物理I/O和存儲器之間立即傳送一個字節(jié)數(shù)據(jù)，指令格式如表6-12所示。

4.字節(jié)交換指令

字節(jié)交換指令用來交換輸入字IN的最高位字節(jié)和最低位字節(jié)。指令格式如表6-13所示，有效操作數(shù)如表6-14所示。

6.2.2移位指令

移位指令分為左、右移位和循環(huán)左、右移位及移位寄存器指令三大類。移位指令如圖6-10所示。圖6-10S7-200PLC的移位指令

1.左、右移位指令

左、右移位數(shù)據(jù)存儲單元與SM1.1(溢出)端相連，移出位被放到特殊標志存儲器SM1.1位，如果移位結(jié)果為0，則零標志位SM1.0置1。

1)左移位指令(SHL)

當使能輸入有效時，將輸入IN的無符號數(shù)字節(jié)、字或雙字中的各位向左移N位(右端補0)后，將結(jié)果輸出到OUT所指定的存儲單元中。圖6-11是對字節(jié)數(shù)據(jù)16#5A執(zhí)行SHL指令、移位2位的結(jié)果。圖6-11SHL指令的功能

2)右移位指令

當使能輸入有效時，將輸入IN的無符號數(shù)字節(jié)、字或雙字中的各位向右移N位后，將結(jié)果輸出到OUT所指定的存儲單元中，移出位補0，最后一個移出位保存在SM1.1中。圖6-12是對字節(jié)數(shù)據(jù)16#03執(zhí)行SHR指令、移位2位的結(jié)果。圖6-12SHR指令的功能

移位指令的指令格式如表6-15所示。

表6-16是左、右移位指令的輸入/輸出的有效操作數(shù)。

2.循環(huán)左、右移位指令

1)循環(huán)左移位指令(ROL)

當使能輸入有效時，將IN輸入無符號數(shù)(字節(jié)、字或雙字)循環(huán)左移N位后，其結(jié)果輸出到OUT所指定的存儲單元中，移出的最后一位的數(shù)值送溢出標志位SM1.1。當需要移位的數(shù)值是零時，零標志位SM1.0為1。圖6-13是對字節(jié)數(shù)據(jù)16#5A執(zhí)行ROL指令、移位2位的結(jié)果。圖6-13循環(huán)左移位指令的功能

2)循環(huán)右移位指令(ROR)

當使能輸入有效時，將IN輸入無符號數(shù)(字節(jié)、字或雙字)循環(huán)右移N位后，將結(jié)果輸出到OUT所指定的存儲單元中，移出的最后一位的數(shù)值送溢出標志位SM1.1。當需要移位的數(shù)值是零時，零標志位SM1.0為1。圖6-14是對字節(jié)數(shù)據(jù)16#5A執(zhí)行ROR指令、移位2位的結(jié)果。圖6-14循環(huán)右移位指令的功能

循環(huán)移位指令的指令格式見表6-17。

3.移位寄存器指令(SHRB)

移位寄存器指令將一個數(shù)值移入移位寄存器中。移位寄存器指令提供了一種排列和控制產(chǎn)品流或者數(shù)據(jù)的簡單方法。使用該指令，在每個掃描周期，整個移位寄存器移動一位。SHRB指令移出的每一位都被放入溢出標志位(SM1.1)。這條指令的執(zhí)行取決于最低有效位S_BIT和由長度N指定的位數(shù)，指令格式如表6-18所示。

移位寄存器指令SHRB將DATA數(shù)值移入移位寄存器。梯形圖中，EN為使能輸入端，連接移位脈沖信號，每次使能有效時，整個移位寄存器移動1位；DATA為數(shù)據(jù)輸入端，連接移入移位寄存器的二進制數(shù)值，執(zhí)行指令時將該位的值移入寄存器；S_BIT指定移位寄存器的最低位；N指定移位寄存器的長度和移位方向，移位寄存器的最大長度為64位，N為正值表示左移位，輸入數(shù)據(jù)(DATA)移入移位寄存器的最低位(S_BIT)，并移出移位寄存器的最高位，移出的數(shù)據(jù)被放置在溢出內(nèi)存位(SM1.1)中，N為負值表示右移位，輸入數(shù)據(jù)移入移位寄存器的最高位中，并移出最低位(S_BIT)，移出的數(shù)據(jù)被放置在溢出內(nèi)存位(SM1.1)中。

移位寄存器指令的有效操作數(shù)如表6-19所示。

6.3數(shù)學運算指令

6.3.1算術(shù)運算指令算術(shù)運算是數(shù)學運算中最基本的運算，包括加、減、乘、除運算。算術(shù)運算指令使用的操作數(shù)數(shù)據(jù)類型包括有符號整數(shù)和實數(shù)。有符號整數(shù)包括16位的有符號整數(shù)INT和32位的有符號整數(shù)DINT，實數(shù)指的是REAL。表6-20是算術(shù)運算指令的有效操作數(shù)。

加法指令實現(xiàn)的是IN1?+?IN2?=?OUT的操作，減法指令完成的是IN1?-?IN2?=?OUT的操作，加/減法指令的指令格式如表6-21所示。

當使用加、減、乘、除指令的時候，梯形圖編程需要提供三個操作數(shù)，即IN1、IN2、OUT。當指令表中只給出了兩個操作數(shù)IN2和OUT時，如果梯形圖編程的時候IN1和OUT兩個操作數(shù)不是同一個，則轉(zhuǎn)換成指令表時，會先用MOV指令，把梯形圖指令中的IN1這個操作數(shù)傳送給OUT，再執(zhí)行相應(yīng)的運算，如圖6-15所示。圖6-15加減法指令梯形圖與指令表關(guān)系

乘法指令實現(xiàn)的是IN1?×?IN2?=?OUT的操作，除法指令完成的是IN1/IN2?=?OUT的操作，乘除法的指令格式如表6-22所示。

6.3.2加/減法指令

加/減法指令用于對輸入無符號數(shù)的字節(jié)、有符號的字、雙字進行加1或減1的操作。指令格式如表6-23所示。

6.3.3數(shù)學函數(shù)指令(浮點數(shù)或?qū)崝?shù)數(shù)學指令)

數(shù)學函數(shù)變換指令包括平方根、自然對數(shù)、指數(shù)、三角函數(shù)運算和PID運算，其中PID指令在6.9節(jié)中介紹，表6-24是數(shù)學函數(shù)指令的指令格式。表6-25是數(shù)學函數(shù)指令的有效操作數(shù)。

1.指令說明

(1)所有的數(shù)學函數(shù)指令都是單輸入IN，單輸出OUT的指令，并且操作數(shù)的數(shù)據(jù)類型只能是實數(shù)，包括常數(shù)，例如3作為輸入需要寫成3.0。

(2)SQRT指令是求平方根的，若要獲得其他根，需要使用指數(shù)函數(shù)和對數(shù)函數(shù)實現(xiàn)，例如：5的立方?=?53?=?EXP(3*LN(5))?=?125；125的立方根?=?1251/3?=?EXP((1/3)*LN(125))?=?5；5的平方根的三次方?=?53/2?=?EXP(3/2*LN(5))?=?11.180?34。

(3)自然對數(shù)(LN)指令：求以10為底數(shù)的對數(shù)時，用自然對數(shù)除以2.302?585(約等于10的自然對數(shù))。將“自然指數(shù)”指令與“自然對數(shù)”指令相結(jié)合，可以實現(xiàn)以任意數(shù)為底，任意數(shù)為指數(shù)的計算。求yx，輸入以下指令：EXP(x*LN(y))。例如：求23?=?EXP(3*LN(2))?=?8；27的3次方根?=?271/3?=?EXP(1/3*LN(27))?=?3。

(4)求三角函數(shù)時，輸入角度值是弧度值，若要將角度從“度”轉(zhuǎn)換為“弧度”，使用MUL_R(*R)指令將以“度”為單位表示的“角度”乘以1.745?329E-2(大約為π/180)。

(5)數(shù)學運算指令會影響特殊存儲器位，具體的影響如下：

SM1.0(結(jié)果為0)；

SM1.1(溢出，運算過程中產(chǎn)生非法數(shù)值或者輸入?yún)?shù)非法)；

SM1.2(結(jié)果為負)對增、減指令僅對于字和雙字操作有效；

SM1.3(除數(shù)為0，僅對除法指令有效)。

2.指令應(yīng)用

求5的立方的指令應(yīng)用如圖6-16所示。圖6-16求5的立方的指令應(yīng)用

6.3.4邏輯運算指令

邏輯運算是對無符號數(shù)按位進行與、或、異或和取反等操作，指令格式如表6-26所示。

邏輯運算指令的有效操作數(shù)如表6-27所示。

1.指令說明

(1)所有的邏輯運算指令都是按“位”進行運算的。

(2)邏輯取反、與、或、異或的位邏輯運算真值表關(guān)系如表6-28所示。

(3)邏輯運算指令。

2.指令應(yīng)用

邏輯運算指令應(yīng)用如圖6-17所示。圖6-17邏輯運算指令應(yīng)用

6.4表?功?能?指?令

6.4.1ATT、FND指令A(yù)TT是填表指令，F(xiàn)ND是查表指令，指令格式如表6-29所示。

填表、查表指令使用的有效操作數(shù)如表6-30所示。

1.指令說明

(1)填表指令有兩個操作數(shù)，TBL用來說明表格的首地址，DATA是填入表格的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型只能是INT型，每個數(shù)據(jù)占2個字節(jié)，表格中最多可以放100個數(shù)據(jù)(data)，data0～data99。

(2)使用填表指令前，需要先用MOV指令裝載表的最大長度，表中第一個數(shù)是最大填表數(shù)(TL)，第二個數(shù)是實際填表數(shù)(EC)，指出已填入表的數(shù)據(jù)個數(shù)。新的數(shù)據(jù)填在表中上一個數(shù)據(jù)的后面，每向表中填一個新的數(shù)據(jù)，EC會自動加1。

(3)在使用表之前，必須為表指定數(shù)據(jù)的最多個數(shù)，也就是說定義的最大填表數(shù)比實際填表數(shù)要大，否則您將無法在表中插入數(shù)據(jù)。同時，要確保使用邊沿觸發(fā)來激活讀寫指令。

(4)查表指令從INDX開始搜索表(TBL)，尋找符合PTN和條件(=、<>、<或>)的數(shù)據(jù)。命令參數(shù)CMD是一個1～4的數(shù)值，分別代表?=、<>、<和>。

(5)使用填表指令時，如果表出現(xiàn)溢出，SM1.4置1。

2.指令應(yīng)用

圖6-18是填表指令應(yīng)用實例。圖6-19是查表指令應(yīng)用。圖6-18填表指令應(yīng)用圖6-19查表指令應(yīng)用

6.4.2存儲器填充指令

存儲器填充指令指令格式如表6-31所示。存儲器填充指令可以實現(xiàn)復制一個表，如果使用常數(shù)0作為存儲器填充指令的輸入值IN，可以實現(xiàn)把存儲器N個存儲空間清0，存儲器填充指令的有效操作數(shù)如表6-32所示。

6.4.3先進先出指令和后進先出指令

先進先出指令是從表中移走第一個數(shù)據(jù)，而后進先出指令是從表中移走最后一個數(shù)據(jù)，指令格式如表6-33所示，表6-34是指令的有效操作數(shù)。

1.指令說明

使用先進先出或后進先出指令時，每執(zhí)行一條本指令，表中的數(shù)據(jù)數(shù)減1，如果試圖從空表中刪除一個數(shù)據(jù)，SM1.5置1。

2.指令應(yīng)用

圖6-20是先進先出、后進先出指令應(yīng)用。圖6-20先進先出、后進先出指令應(yīng)用

6.5轉(zhuǎn)換指令6.5.1數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換指令S7-200PLC數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換指令可以將固定的一個數(shù)據(jù)類型用轉(zhuǎn)換指令轉(zhuǎn)換成指令要求的數(shù)據(jù)類型。數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換指令包括字節(jié)與整數(shù)之間的轉(zhuǎn)換，整數(shù)與雙整數(shù)的轉(zhuǎn)換，雙整數(shù)與實數(shù)之間的轉(zhuǎn)換，BCD碼與整數(shù)之間的轉(zhuǎn)換指令，數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換指令格式如表6-35所示。轉(zhuǎn)換指令處理的數(shù)據(jù)類型主要有字節(jié)BYTE、字WORD、整數(shù)INT、雙整數(shù)DINT和實數(shù)REAL，數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換指令的有效操作數(shù)如表6-36所示。

1.指令說明

(1)從表6-35中可以看出，數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換指令主要是數(shù)據(jù)字長的改變，各數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換指令字長改變情況如表6-37所示。

(2)?ITB指令和DTI指令轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)字長變短，所以轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)范圍以字長短的數(shù)據(jù)范圍為準，如果轉(zhuǎn)換數(shù)值太大，則產(chǎn)生溢出，使SM1.1?=?1。

(3)?ROUND和TRUNC指令如果轉(zhuǎn)換的實數(shù)數(shù)值過大，無法在輸出中表示，則會產(chǎn)生溢出，同樣使SM1.1?=?1，輸出不受影響。

(4)?BCD的數(shù)據(jù)長度是字，所以有效范圍為：0～9999(十進制)，0000～9999(十六進制)，0000000000000000～1001100110011001(BCD碼)。如果提供的BCD數(shù)據(jù)不在上述范圍，指令影響特殊標志位SM1.6(無效BCD)。

(5)在表6-31的LAD和STL指令中，IN和OUT的操作數(shù)地址相同。若IN和OUT操作數(shù)地址不是同一個存儲器，對應(yīng)的語句表指令為

MOVINOUT

BCDIOUT

2.指令應(yīng)用

圖6-21給出了部分數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換指令的應(yīng)用，在STEP7Micro/WINSP9V4.0環(huán)境下運行的結(jié)果。圖6-21數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換指令應(yīng)用

6.5.2ASCII碼轉(zhuǎn)換指令

ASCII碼轉(zhuǎn)換指令包括ASCII碼與十六進制之間的轉(zhuǎn)換指令和數(shù)值轉(zhuǎn)換成ASCII碼指令，數(shù)值可以使用的數(shù)據(jù)類型有整數(shù)、雙整數(shù)、實數(shù)。有效的ASCII碼輸入字符是0到9的十六進制數(shù)代碼值30到39，和大寫字符A到F的十六進制數(shù)代碼值41到46這些字符，ASCII碼轉(zhuǎn)換指令的指令格式和功能如表6-38所示。

ASCII碼轉(zhuǎn)換指令的有效操作數(shù)如表6-39所示。

1.指令說明

(1)整數(shù)轉(zhuǎn)ASCII碼(ITA)、雙整數(shù)轉(zhuǎn)ASCII碼(DTA)和實數(shù)轉(zhuǎn)ASCII碼(RTA)指令，都是數(shù)值轉(zhuǎn)換成ASCII碼指令。指令中格式FMT指定小數(shù)點右側(cè)的轉(zhuǎn)換精度和小數(shù)點是使用逗號還是點號。轉(zhuǎn)換結(jié)果放在OUT指定的連續(xù)緩沖區(qū)中。數(shù)值轉(zhuǎn)換指令中的格式操作數(shù)FMT的含義與指令有關(guān)。

輸出緩沖區(qū)的格式符合以下規(guī)則：

①正數(shù)值寫入輸出緩沖區(qū)時沒有符號位；

②負數(shù)值寫入輸出緩沖區(qū)時以負號(-)開頭；

③小數(shù)點左側(cè)的開頭的0(除去靠近小數(shù)點的那個之外)被隱藏；

④數(shù)值在輸出緩沖區(qū)中是右對齊的。

如果FMT的內(nèi)容是00000011，則意味著整數(shù)和小數(shù)的分隔符是點號(c?=?0)，小數(shù)點右側(cè)有3位小數(shù)(nnn?=?011)，在輸入分別是12，-123，1234和?-12?345的情況下，指令I(lǐng)TA指令的FMT操作數(shù)及輸出緩沖區(qū)情況如圖6-22所示。圖6-22整數(shù)轉(zhuǎn)ASCII碼(ITA)指令的FMT操作數(shù)及緩沖區(qū)情況

(2)雙整數(shù)轉(zhuǎn)ASCII碼(DTA)指令中的FMT格式與整數(shù)轉(zhuǎn)ASCII碼指令的FMT是一樣，所不同的是DTA指令的輸出緩沖區(qū)需要12個字節(jié)。如果FMT的內(nèi)容是00000100，則意味著整數(shù)和小數(shù)的分隔符是點號(c?=?0)，小數(shù)點右側(cè)有4位小數(shù)(nnn?=?100)，在輸入分別是12和1?234?567的情況下，指令DTA指令的FMT操作數(shù)及輸出緩沖區(qū)情況如圖6-23所示。圖6-23雙整數(shù)轉(zhuǎn)ASCII碼(DTA)指令的FMT操作數(shù)及緩沖區(qū)情況

(3)實數(shù)轉(zhuǎn)ASCII碼指令(RTA)指令中的FMT格式與整數(shù)轉(zhuǎn)ASCII碼指令中的FMT低4位的含義是一樣，所不同的是FMT高4位不是0，而是用來指出RTA指令的輸出緩沖區(qū)大小的，輸出緩沖區(qū)的大小應(yīng)至少比小數(shù)點右側(cè)的數(shù)字位數(shù)多三個字節(jié)，輸入實數(shù)小數(shù)點右側(cè)的數(shù)值按照指定的小數(shù)點右側(cè)的位數(shù)四舍五入。如果FMT的內(nèi)容是2#01100001，則意味著整數(shù)和小數(shù)的分隔符是點號(c?=?0)，小數(shù)點右側(cè)有1位小數(shù)。在輸入分別是1234.5，-0.0004，-3.675?26和1.95的情況下，指令RTA指令的FMT操作數(shù)及輸出緩沖區(qū)情況如圖6-24所示。圖6-24實數(shù)轉(zhuǎn)ASCII碼(RTA)指令的FMT操作數(shù)及緩沖區(qū)情況

2.指令應(yīng)用

圖6-25是整數(shù)、雙整數(shù)和實數(shù)轉(zhuǎn)換成ASCII碼指令及運行結(jié)果。圖6-25ASCII碼轉(zhuǎn)換指令及運行結(jié)果

6.5.3編碼和譯碼指令

編碼和譯碼指令均是對無符號數(shù)處理的指令，指令格式和功能如表6-40所示。

編碼與譯碼指令的有效操作數(shù)如表6-41所示。

1.指令說明

編碼指令的輸入是字，輸出是字節(jié)，輸出的結(jié)果范圍是0～15；譯碼指令輸入的是字節(jié)，輸出的是字，輸出字的位0到位15根據(jù)輸入字節(jié)低4位相應(yīng)置1。

2.指令應(yīng)用

圖6-26是編碼與譯碼指令梯形圖及仿真運行結(jié)果。圖6-26編碼與譯碼指令梯形圖及仿真運行結(jié)果

6.5.4七段顯示碼指令

七段顯示器的abcdefg段分別對應(yīng)于字節(jié)的第0位～第6位，字節(jié)的某位為1時，其對應(yīng)的段亮；輸出字節(jié)的某位為0時，其對應(yīng)的段暗。將字節(jié)的第7位補0，則構(gòu)成與七段顯示器相對應(yīng)的8位編碼，稱為七段顯示碼。數(shù)字0～9、字母A～F與七段顯示碼的對應(yīng)如圖6-27所示。圖6-27七段顯示碼對應(yīng)的代碼

七段譯碼指令SEG將輸入字節(jié)16#0～F轉(zhuǎn)換成七段顯示碼。指令格如表6-42所示。

SEG指令的輸入、輸出都是字節(jié)型數(shù)據(jù)，其輸入輸出的有效操作數(shù)如表6-43所示。

6.5.5字符串轉(zhuǎn)換指令

字符串轉(zhuǎn)換指令有數(shù)值轉(zhuǎn)換成字符串指令和字符串轉(zhuǎn)換成數(shù)值指令。數(shù)值可以是整數(shù)、雙整數(shù)、實數(shù)所表達的數(shù)據(jù)類型。數(shù)值轉(zhuǎn)換成字符串指令的指令格式和功能如表6-44所示。

表6-45是數(shù)值轉(zhuǎn)換成字符串指令的有效操作數(shù)。

數(shù)值轉(zhuǎn)換成字符串指令的操作數(shù)FMT的格式、含義與數(shù)值轉(zhuǎn)換成ASCII碼指令中的FMT是一樣的，在此不再贅述，所不同的是輸出字符串的長度在數(shù)值轉(zhuǎn)換成ASCII碼指令輸出緩沖區(qū)的長度加1，其余的規(guī)則都是一樣的。

6.6中斷指令

中斷是CPU解決I/O設(shè)備與CPU通信的重要手段，在一個計算機系統(tǒng)中，CPU往往要面對多個I/O設(shè)備，為了確保CPU能實時的讀寫I/O，使用的就是中斷技術(shù)。S7-200PLC在處理I/O事件、定時以及通信和網(wǎng)絡(luò)等復雜和特殊的控制任務(wù)時使用的也是中斷技術(shù)。中斷就是終止當前正在運行的程序，去執(zhí)行為立即響應(yīng)的信號而編寫的中斷服務(wù)程序，執(zhí)行完畢再返回原先被終止的程序并繼續(xù)運行。

6.6.1中斷源

1.中斷源的類型

中斷源即發(fā)出中斷請求的事件，又叫中斷事件。為了便于識別，系統(tǒng)給每個中斷源都分配一個編號，稱為中斷事件號。S7-200系列可編程控制器最多有34個中斷源，中斷事件號范圍是0～33，分為三大類：通信中斷、輸入/輸出中斷和時基中斷。

1)通信中斷

2)輸入/輸出中斷

3)時基中斷

2.中斷優(yōu)先級和排隊等候

優(yōu)先級是指多個中斷事件同時發(fā)出中斷請求時，CPU對中斷事件響應(yīng)的優(yōu)先次序。S7-200規(guī)定的中斷優(yōu)先由高到低依次是：通信中斷、I/O中斷和定時中斷。每類中斷中不同的中斷事件又有不同的優(yōu)先權(quán)，如表6-46所示。

一個程序中總共可有128個中斷。S7-200在各自的優(yōu)先級組內(nèi)按照先來先服務(wù)的原則為中斷提供服務(wù)。在任何時刻，只能執(zhí)行一個中斷程序。一旦一個中斷程序開始執(zhí)行，則一直執(zhí)行至完成，不能被另一個中斷程序打斷，即使是更高優(yōu)先級的中斷程序。中斷程序執(zhí)行中，新的中斷請求按優(yōu)先級排隊等候。中斷隊列能保存的中斷個數(shù)有限，若超出，則會產(chǎn)生溢出。中斷隊列的最多中斷個數(shù)和溢出標志位如表6-47所示。

6.6.2中斷指令

中斷指令包括開中斷、關(guān)中斷、中斷連接、中斷分離等指令，如圖6-28所示。其中RETI指令是中斷返回指令，這條指令是由編譯系統(tǒng)在編譯程序時自動加在中斷程序最后的一條指令。CLR_EVNT是清除中斷事件指令，該指令只有22X系列的CPU能執(zhí)行，21X系列的CPU不能執(zhí)行。中斷指令的指令格式如表6-48所示。圖6-28中斷指令

6.6.3中斷設(shè)計的步驟

1.中斷程序的概念

中斷程序是為處理中斷事件而事先編好的程序，中斷程序不是由程序調(diào)用，而是在中斷事件發(fā)生時由操作系統(tǒng)調(diào)用。在中斷程序中不能改寫其他程序使用的存儲器，最好使用局部變量。中斷程序應(yīng)實現(xiàn)特定的任務(wù)，應(yīng)“越短越好”，中斷程序由中斷程序號開始，以無條件返回指令(CRETI)結(jié)束。在中斷程序中禁止使用DISI、ENI、HDEF、LSCR和END指令。

2.建立中斷程序的方法

方法一：從“編輯”菜單→選擇插入(Insert)→中斷(Interrupt)。

方法二：從指令樹，用鼠標右鍵單擊“程序塊”圖標并從彈出菜單→選擇插入(Insert)→中斷(Interrupt)。

方法三：在“程序編輯器”窗口，從彈出菜單用鼠標右鍵單擊插入(Insert)→中斷(Interrupt)。

程序編輯器從先前的POU顯示更改為新中斷程序，在程序編輯器的底部會出現(xiàn)一個新標記，代表新的中斷程序。

3.程序舉例

使用定時器T32實現(xiàn)1?s定時中斷，實現(xiàn)QB0連接的8個LED燈依次點亮，主程序和中斷服務(wù)程序如圖6-29所示。圖6-29定時器T32實現(xiàn)1?s定時控制流水燈

6.7高速計數(shù)指令6.7.1高速計數(shù)的概念西門子S7-200系列PLC具有高速計數(shù)的功能。舉一個例子來談?wù)劯咚儆嫈?shù)的用途，使用普通電機來帶動絲桿轉(zhuǎn)動，要控制轉(zhuǎn)動距離，怎么來解決這個問題？可在電機另一頭與一編碼器連接，電機轉(zhuǎn)一圈，編碼器也隨之轉(zhuǎn)一圈，同時根據(jù)規(guī)格發(fā)出不同的脈沖數(shù)。當然，這些脈沖數(shù)的頻率比較高，PLC不能用普通的上升沿計數(shù)來取得這些脈沖，只能通過高速計數(shù)功能了。

隨著每次當前計數(shù)值等于預(yù)設(shè)值的中斷事件的出現(xiàn)，一個新的預(yù)設(shè)值被裝入，并重新設(shè)置下一個輸出狀態(tài)。當出現(xiàn)復位中斷事件時，設(shè)置第一個預(yù)設(shè)值和第一個輸出狀態(tài)，這個循環(huán)又重新開始。

由于中斷事件產(chǎn)生的速率遠低于高速計數(shù)器的計數(shù)速率，用高速計數(shù)器可實現(xiàn)精確控制，而與PLC整個掃描周期的關(guān)系不大。采用中斷的方法允許在簡單的狀態(tài)控制中用獨立的中斷程序裝入一個新的預(yù)設(shè)值。同樣的，也可以在一個中斷程序中，處理所有的中斷事件。

6.7.2高速計數(shù)指令

SIMATICS7-200系列PLC有兩條高速計數(shù)器指令，分別是高速計數(shù)器定義指令和高速計數(shù)器指令，如表6-49所示。

1.高速計數(shù)器的工作模式與輸入端子

CPU224有6個高速計數(shù)器HSC0-HSC5，使用高速計數(shù)器的時候要清楚以下幾點：

(1)不同的CPU型號，能使用的高速計數(shù)器的個數(shù)是不一樣的。

(2)?6個計數(shù)器可以使用4種計數(shù)方式，12種工作模式，不同計數(shù)方式對應(yīng)的工作模式和特征如表6-50所示。4種計數(shù)方式下，計數(shù)器的功能如圖6-30～圖6-34所示。圖6-30計數(shù)器工作在模式0、1、2下的功能時序圖圖6-31計數(shù)器工作在模式3、4、5下的功能時序圖圖6-32計數(shù)器工作在模式6、7、8下的功能時序圖圖6-33計數(shù)器工作在模式9、10、11下的功能時序圖(一倍速正交模式)圖6-34計數(shù)器工作在模式0、1、2下的功能時序圖(4倍速正交模式)

(3)每個高速計數(shù)器有多種不同的工作模式。HSC0和HSC4有模式0、1、3、4、6、7、8、9、10；HSC1和HSC2有模式0～模式11；HSC3和HSC5只有模式0。高速計數(shù)器的工作模式和占有的輸入端子的數(shù)目有關(guān)，如表6-51所示。

2.使用SM來配置和控制HSC操作

高速計數(shù)器首先選擇計數(shù)器，并設(shè)定工作模式，對選定好的計數(shù)器及其工作模式通過高速計數(shù)器控制字節(jié)的設(shè)置實現(xiàn)，此外還需要設(shè)置計數(shù)器的當前值和預(yù)設(shè)值。S7-200PLC還為每個高速計數(shù)器配備了一個狀態(tài)字節(jié)，供PLC隨時了解高速計數(shù)器的工作狀態(tài)，所有這些都是使用特殊存儲器SM完成的，具體高速計數(shù)器使用的特殊存儲器如表6-52所示。

控制字節(jié)和狀態(tài)字節(jié)都是按位進行讀寫的，各位的具體含義如圖6-35和圖6-36所示。圖6-35HSC控制字節(jié)的各位(bit7～bit0)的含義圖6-36HSC狀態(tài)字節(jié)的各位(bit7～bit0)的含義

3.高速計數(shù)器的程序設(shè)計

高速計數(shù)器的程序設(shè)計在結(jié)構(gòu)上是由3部分構(gòu)成的，主程序、初始化子程序和中斷子程序。高速計數(shù)器在計數(shù)前需要先初始化，由于初始化操作只需要執(zhí)行一次，S7-200PLC為減少程序掃描時間，提供結(jié)構(gòu)優(yōu)化的程序，通常把初始化程序放在子程序中，在主程序中用初次掃描存儲器位(SM0.1?=?1)調(diào)用執(zhí)行初始化操作的子程序。

初始化操作需要完成以下的操作：

(1)使用高速計數(shù)器定義指令來定義計數(shù)器的工作模式(0～11)和所選擇的計數(shù)器(0～5)。

(2)對選定的計數(shù)器設(shè)置控制字節(jié)相關(guān)的控制位，對高速計數(shù)器控制字節(jié)設(shè)置的時候，高速計數(shù)器HSC3和HSC5在12種工作模式中只能工作在工作模式0，即單路脈沖輸入的內(nèi)部方向控制加/減計數(shù)，此種模式下在設(shè)置HSC3和HSC5的控制字節(jié)的時候低3位(bit2、bit1、bit0)不用設(shè)置，而HCS0和HCS4控制字的起動有效電平控制位(bit1)不用設(shè)置。

(3)每個高速計數(shù)器在內(nèi)部存儲了一個32位當前值(CV)和一個32位預(yù)設(shè)值(PV)。當前值是計數(shù)器的實際計數(shù)值，而預(yù)設(shè)值是一個可選擇的比較值，它用于在當前值到達預(yù)設(shè)值時觸發(fā)一個中斷。

(4)高速計數(shù)器中斷事件初始化，包括用中斷連接指令(ATCH)將高速計數(shù)器中斷事件EVNT與中斷程序號INT相關(guān)聯(lián)，并使能該中斷事件。

4.高數(shù)計數(shù)器初始化編程

使用S7-200PLC的指令向?qū)Э梢詫崿F(xiàn)以下編程：使用高速計數(shù)器1，工作在模式3下，加計數(shù)，預(yù)設(shè)值100，當前值0，在當前值等于預(yù)設(shè)值的情況下觸發(fā)1個中斷事件，中斷后改變預(yù)設(shè)值，并清零當前值。梯形圖編程如圖6-37～圖6-39所示。圖6-37主程序調(diào)用高速計數(shù)器初始化子程序梯形圖圖6-38HSC1的初始化子程序梯形圖圖6-39當前值等于預(yù)設(shè)值中斷子程序梯形圖

6.7.3高速脈沖輸出指令

PTO/PWM生成器和輸出映像寄存器共用Q0.0和Q0.1。在Q0.0或Q0.1使用PTO或PWM功能時，PTO/PWM發(fā)生器控制輸出，并禁止輸出點的正常使用，輸出波形不受輸出映像寄存器狀態(tài)、輸出強制、執(zhí)行立即輸出指令的影響。在Q0.0或Q0.1位置沒有使用PTO或PWM功能時，輸出映像寄存器控制輸出，所以輸出映像寄存器決定輸出波形的初始和結(jié)束狀態(tài)，即決定脈沖輸出波形從高電平或低電平開始和結(jié)束，使輸出波形有短暫的不連續(xù)，為了減小這種不連續(xù)有害影響，應(yīng)注意：

(1)可在使用PTO或PWM操作之前，將用于Q0.0和Q0.1的輸出映像寄存器設(shè)為0。

(2)?PTO/PWM輸出必須至少有10%的額定負載，才能完成從關(guān)閉至打開以及從打開至關(guān)閉的順利轉(zhuǎn)換，即提供陡直的上升沿和下降沿。

脈沖輸出(PLS)指令功能為：使能有效時，檢查用于脈沖輸出(Q0.0或Q0.1)的特殊存儲器位(SM)，然后執(zhí)行特殊存儲器位定義的脈沖操作。其指令格式如表6-53所示。

1.使用SM來配置和控制PTO/PWM操作

每個PTO/PWM發(fā)生器都有一個控制字節(jié)(8位)、一個脈沖計數(shù)值(無符號的32位數(shù)值)和一個周期時間和脈寬值(無符號的16位數(shù)值)。這些值都放在特定的特殊存儲區(qū)(SM)，除了控制信息外，還有用于PTO功能的狀態(tài)位，程序運行時，根據(jù)運行狀態(tài)使某些位自動置位?？梢酝ㄟ^程序來讀取相關(guān)位的狀態(tài)，用此狀態(tài)作為判斷條件，實現(xiàn)相應(yīng)的操作，如表6-54所示。

執(zhí)行PLS指令時，S7-200讀這些特殊存儲器位(SM)，然后執(zhí)行特殊存儲器位定義的脈沖操作，即對相應(yīng)的PTO/PWM發(fā)生器進行編程，控制字節(jié)的各位含義如圖6-40所示。圖6-40PTO/PWM控制字節(jié)各位含義

編程時還可以通過程序來讀取相關(guān)位的狀態(tài)，用此狀態(tài)作為判斷條件，實現(xiàn)相應(yīng)的操作，狀態(tài)字節(jié)各位的含義如圖6-41所示。圖6-41PTO/PWP狀態(tài)字節(jié)各位含義

2.?PTO編程

PTO是可以指定脈沖數(shù)和周期的占空比為50%的高速脈沖串的輸出，狀態(tài)字節(jié)中的最高位(空閑位)用來指示脈沖串輸出是否完成?？稍诿}沖串完成時起動中斷程序，若使用多段操作，則在包絡(luò)表完成時起動中斷程序。

PTO功能可輸出多個脈沖串，當前脈沖串輸出完成時，新的脈沖串輸出立即開始，這樣就保證了輸出脈沖串的連續(xù)性。PTO功能允許多個脈沖串排隊，從而形成流水線，流水線分為兩種：單段流水線和多段流水線。

多段流水線是指在變量存儲區(qū)V建立一個包絡(luò)表。包絡(luò)表存放每個脈沖串的參數(shù)，執(zhí)行PLS指令時，S7-200PLC自動按包絡(luò)表中的順序及參數(shù)進行脈沖串輸出。包絡(luò)表中每段脈沖串的參數(shù)占用8個字節(jié)，由一個16位周期值(2字節(jié))、一個16位周期增量值Δ(2字節(jié))和一個32位脈沖計數(shù)值(4字節(jié))組成。包絡(luò)表的格式如表6-55所示。

PTO初始化子程序操作步驟如下：

(1)首次掃描(SM0.1)時將輸出Q0.0或Q0.1復位(置0)，并調(diào)用完成初始化操作的子程序。

(2)在初始化子程序中，根據(jù)控制要求設(shè)置控制字并寫入SMB67或SMB77特殊存儲器。

(3)將包絡(luò)表的首地址(16位)寫入在SMW168(或SMW178)。

(4)在變量存儲器V中，寫入包絡(luò)表的各參數(shù)值。一定要在包絡(luò)表的起始字節(jié)中寫入段數(shù)。

(5)設(shè)置中斷事件并全局開中斷。如果想在PTO完成后，立即執(zhí)行相關(guān)功能，則須設(shè)置中斷，將脈沖串完成事件(中斷事件號19)連接一中斷程序。

(6)執(zhí)行PLS指令，使S7-200為PTO/PWM發(fā)生器編程，高速脈沖串由Q0.0或Q0.1輸出。

(7)退出子程序。

多段流水線PTO常用于步進電機的控制。圖6-42所示是步進電機的控制要求，從A點到B點為加速過程，從B到C為恒速運行，從C到D為減速過程。圖6-42步進電機的控制要求

某一段每個脈沖周期增量值Δ用以下式確定：

用該式計算出1段的周期增量值Δ為?-2?μs，2段的周期增量值Δ為0，3段的周期增量值Δ為2?μs。假設(shè)包絡(luò)表位于從VB200開始的V存儲區(qū)中，包絡(luò)表如表6-56所示。

3.?PWM編程

PWM是脈寬可調(diào)的高速脈沖輸出，通過控制脈寬和脈沖的周期，實現(xiàn)控制任務(wù)。

1)周期和脈寬

周期和脈寬時基為：微秒或毫秒，均為16位無符號數(shù)。

周期的范圍為50～65?535?μs，或2～65?535?ms。若周期少于2個時基，則系統(tǒng)默認為兩個時基。

脈寬范圍為0～65?535?μs，或0～65?535?ms。若脈寬≥周期，占空比?=?100%，輸出連續(xù)接通。若脈寬?=?0，占空比為0%，則輸出斷開。

2)更新方式

有兩種改變PWM波形的方法：同步更新和異步更新。

(1)同步更新：不需改變時基時，可以用同步更新。執(zhí)行同步更新時，波形的變化發(fā)生在周期的邊緣，形成平滑轉(zhuǎn)換。

(2)異步更新：需要改變PWM的時基時，則應(yīng)使用異步更新。異步更新使高速脈沖輸出功能被瞬時禁用，與PWM波形不同步。這樣可能造成控制設(shè)備震動。

3)?PWM初始化和操作步驟

(1)用首次掃描位(SM0.1)使輸出位復位為0，并調(diào)用初始化子程序。這樣可減少掃描時間，程序結(jié)構(gòu)更合理。

(2)在初始化子程序中設(shè)置控制字節(jié)。如將16#D3(時基微秒)或16#DB(時基毫秒)寫入SMB67或SMB77，控制功能為：允許PTO/PWM功能、選擇PWM操作、設(shè)置更新脈沖寬度和周期數(shù)值以及選擇時基。

(3)在SMW68或SMW78中寫入一個字長的周期值。

(4)在SMW70或SMW80中寫入一個字長的脈寬值。

(5)執(zhí)行PLS指令，使S7-200為PWM發(fā)生器編程，并由Q0.0或Q0.1輸出。

(6)可為下一輸出脈沖預(yù)設(shè)控制字。在SMB67或SMB77中寫入16#D2(微秒)或16#DA(毫秒)控制字節(jié)中將禁止改變周期值，允許改變脈寬。以后只要裝入一個新的脈寬值，不用改變控制字節(jié)，直接執(zhí)行PLS指令就可改變脈寬值。

(7)?6退出子程序。

6.8時鐘指令

利用時鐘指令可以調(diào)用系統(tǒng)實時時鐘或根據(jù)需要設(shè)定時鐘，這對控制系統(tǒng)運行的監(jiān)視、運行記錄及和實時時間有關(guān)的控制等十分方便。時鐘指令有四條：讀實時時鐘、設(shè)定實時時鐘、擴展讀實時時鐘指令和擴展寫實時時鐘指令，如圖6-43所示。圖6-43S7-200PLC實時時鐘指令

6.8.1實時時鐘指令

S7-200PLC的實時時鐘指令的指令格式和功能如表6-57所示。

表6-58是時鐘指令的有效操作數(shù)。

指令使用說明：

(1)?8個字節(jié)緩沖區(qū)(T)的格式如表6-59所示。19個字節(jié)緩沖區(qū)(TI)的格式如表6-60所示。

表6-60中：

①EU約定：在UTC三月份的最后一個星期日的上午1:00向前調(diào)整時間一個小時。在UTC時間十月份的最后一個星期日的上午2:00向后調(diào)整時間一個小時。(當進行修正時，當?shù)貢r間依據(jù)于與UTC的時差。)

②US約定：在當?shù)貢r間四月份的第一個星期日的上午2:00向前調(diào)整時間一個小時。在當?shù)貢r間十月份的最后一個星期日的上午2:00向后調(diào)整時間一個小時。

③澳大利亞約定：在當?shù)貢r間十月份的最后一個星期日上午2:00向前調(diào)整時間一個小時。在當?shù)貢r間三月份的最后一個星期日的上午3:00向后調(diào)整時間一個小時。

④澳大利亞(塔斯馬尼亞島)約定：在當?shù)貢r間十月份的第一個星