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1、,PLC为了实现比较复杂的控制功能，除前面介绍过的基本操作指令外，还具有功能指令。功能指令也叫应用指令，实质上就是一些功能不同的子程序，合理、正确地使用功能指令，对优化程序结构，提高应用系统的功能，简化对一些复杂问题的处理有着重要的作用。 本章介绍表功能指令、转换指令、中断指令、高速处理指令、时钟指令、PID指令以及通信指令的格式和梯形图编程方法。,8.1 表功能指令,表功能指令有填表指令、先进先出和后进先出指令及查表指令。,表功能指令用来建立和存取字类型的数据表。 表中第一个数是最大填表数（TL）; 第二个数是实际填表数（EC），指出已填入表的数据个数。 从第3个字节地址开始存放数据，新的数
2、据填加在表中上一个数据的后面，一个表最多能存储100个数据。,8.1.1 填表指令,填表指令（ATT），用于把指定的字型数据添加到表格中。指令格式见表8-1。,例8-1 将数据（VW100）1234填入表中，表的首地址为VW200。,8.1.2 先进先出和后进先出指令,从表中移出一个数据有先进先出（FIFO）和后进先出（LIFO）两种方式。一个数据从表中移出之后，表的实际填表数EC值自动减1。,例8-2 运用FIFO指令从例8.1所示的表中取数，并将数据分别输出到VW400。,表查找指令是从字型数据表中找出符合条件的数据在表中的地址编号，编号范围为099。,8.1.3 查表指令,8.2 转换指
3、令,转换指令是对操作数的类型进行转换，并输出到指定的目标地址中去。 转换指令包括： 标准转换指令 ASCII码转换指令 字符串转换指令 编码和译码指令等,标准转换指令包括数据的类型转换指令和段码指令。,8.2.1标准转换指令,数据的类型转换指令有 字节转为字整数（BTI）、字整数转为字节（ITB）、字整数转为双字整数（ITD）、双字整数转为字整数（DTI）、双字整数转为实数（DTR）、实数转为双字整数（RTD）、BCD码转为字整数（BCDI）、字整数转为BCD码（IBCD）、实数转为字整数（ROUND和TRUNC）。 以上指令将输入值IN转换为指定的格式并存储到由OUT指定的输出值存储区中。,
4、段码指令用来产生一个点阵码，可用于点亮7段码显示器的各个段。,1. BCD码与字整数之间的转换,BCD码与字整数间的类型转换是双向的。BCD码与字整数类型转换的指令格式见表8-4。,字节型数据是无符号数，字节型数据与字整数之间转换的指令格式见表8-5。,2. 字节与字整数之间的转换,字型整数与双字整数的类型转换指令格式见下表,3. 字型整数与双字整数之间的转换,双字整数与实数的类型转换指令格式见下表,4. 双字整数与实数之间的转换,例8-3 在控制系统中，有时需要进行单位互换，例如把英寸转换成厘米，C10的值为当前的英寸计数值，1英寸2.54厘米.（VD4）2.54。,5段码指令,5段码指令,
5、5段码指令,例8-4 编写实现用七段码显示数字5段代码的程序,程序运行结果为（AC1）6D,8.2.2 ASCII码转换指令,例8-5 编程将VD100中存储的ASCII代码转换成十六进制数。 已知（VB100）33，（VB101）32，（VB102）41，（VB103）45。,程序运行结果： 执行前：（VB100）33，（VB101）32，（VB102）41，（VB103）45 执行后：（VB200）32，（VB101）AE。,8.2.3 字符串转换指令,字符串转换指令有整数转字符串（ITS）、双整数转字符串（DTS）、实数转字符串（RTS）、子字符串转整数（STI）、子字符串转双整数（ST
6、D）、子字符串转实数（STR）指令等。,第5章 可编程控制器的基本组成及工作原理,8.2.4 编码和译码指令,在可编程控制器中，字型数据可以是16位二进制数，也可用4位十六进制数来表示，编码过程就是把字型数据中最低有效位的位号进行编码，而译码过程是将执行数据所表示的位号对所指定单元的字型数据的对应位置1。,1. 编码指令,8.2.4 编码和译码指令,2. 译码指令,中断是计算机在实时处理和实时控制不可缺少的一项技术。 所谓中断，指当控制系统执行正常程序时，对系统中出现的某些异常情况或特殊请求的紧急处理。 这时系统暂时中断现行程序，转去对随机发生的更紧迫事件进行处理（进行中断服务程序），当该事件
7、处理完毕后，系统自动回到原来被中断的程序继续执行。,8.3 中断指令,8.3.1中断源,中断源是能够向PLC发出中断请求的中断事件。S7-200有26个中断源。每个中断源都分配一个编号用于识别，称为中断事件号。例如I0.0上升沿引起的中断被固定定义为事件0，定时中断0被固定定义为事件10等。这些中断源大致分为三大类：通信中断、输入输出中断和时间中断。,1. 通信中断,2. I/O中断,3. 时间中断,8.3.2中断优先级,在PLC应用系统中通常有多个中断源。当多个中断源同时向CPU申请中断时，要求CPU能将全部中断源按中断性质和处理的轻重缓急进行排队，并给予优先权。给中断源指定处理的次序就是给
8、中断源确定中断优先级。 SIEMENS公司CPU规定的中断优先级由高到低依次是： 通讯、I/O 中断、时基中断，每类中断的不同中断事件又有不同的优先权。在各个指定的优先级之内，CPU 按先来先服务的原则处理。中断任何时间点上只有一个用户中断程序正在执行。 一旦中断程序开始执行，它要一直执行到结束。而且不会被别的中断程序，甚至是更高优先级的中断程序所打断。当另一个中断正在处理中新出现的中断，需排队等待以待处理。,8.3.3中断控制指令,例8-6 编写一段中断事件0的初始化程序。中断事件0是I0.0上升沿产生的的中断事件。当I0.0有效时，开中断，系统可以对中断0进行响应，执行中断服务程序INT0
9、。,高速处理类指令主要有高速计数器指令和高速脉冲输出指令。,8.4 高速处理指令,8.4.1 高速计数指令,高速计数器HSC（High Speed Counter）在现代自动控制的精确定位控制领域有重要的应用价值。高速计数器用来累计比可编程控制器的扫描频率高得多的脉冲输入（30KHZ），利用产生的中断事件完成预定的操作。,1. S7-200系列的高速计数器,不同型号的PLC主机，高速计数器的数量不同，使用时每个高速计数器都有地址编号（HC n，非正式程序中有时也用HSC n）。HC（或HSC）表示该编程元件是高速计数器，n为地址编号。每个高速计数器包含有两方面的信息：计数器位和计数器当前值。高
10、速计数器的当前值为双字长的符号整数，且为只读值。,表8-14 S7系列中CPU22X的高速计数器的数量与地址编号,2. 中断事件类型,高速计数器的计数和动作可采用中断方式进行控制。各种型号的CPU采用高速计数器的中断事件大致分为三种方式：当前值等于预设值中断、输入方向改变中断和外部复位中断。所有高速计数器都支持当前值等于预设值中断，但并不是所有的高速计数其都支持三种方式。高速计数器产生的中断事件有14个。,3. 操作模式和输入线的连接,（1）操作模式 每种高速计数器有多种功能不相同的操作模式。高速计数器的操作模式与中断事件密切相关。使用一个高速计数器，首先要定义高速计数器的操作模式。可用HDE
11、F指令来进行设置。 高速计数器HSC0、HSC4 有模式0、1、3、4、6、7、9、10 HSC1 有模式0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11 HSC2有模式0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11 HSC3、HSC5只有模式0 。,（2）输入线的连接,在正确使用一个高速计数器时，除了要定义它的操作模式外，还必须注意它的输入端连接。系统为它定义了固定的输入点。,4. 高速计数指令,表8-16 高速计数指令的指令格式,例8-7 将HSC1定义为工作模式11，控制字节（SMB47）16F8，预置值（SMD52）50，当前值（CV）等于预置值（PV），响应中断事件。因此用中断
12、事件13，连接中断服务程序INT_0。,8.4.2 高速脉冲输出,高速脉冲输出功能是指在可编程控制器的某些输出端产生高速脉冲，用来驱动负载，实现高速输出和精确控制。,1. 高速脉冲输出的方式和输出端子的连接,（1）高速脉冲的输出形式,高速脉冲输出有高速脉冲串输出PTO和宽度可调脉冲输出PWM两种形式。高速脉冲串输出PTO主要是用来输出指定数量的方波（占空比50），用户可以控制方波的周期和脉冲数。,(2) 输出端子的连接,每个CPU有两个PTO/PWM发生器产生高速脉冲串和脉冲宽度可调的波形，一个发生器分配在数字输出端Q0.0，另一个分配在Q0.1.PTO/PWM发生器和输出映象寄存器共同使用Q
13、0.0和Q0.1。,8.4.2 高速脉冲输出,2. 相关的特殊功能寄存器,3. 脉冲输出指令,8.5 其它功能指令,8.5.1 时钟指令,8.5.2 PID指令,在模拟控制系统和直接数字控制DDC（Direct Digital Control）系统中，PID控制一直都是被广泛应用的一种基本控制算法。PID即比例（Proportional）、积分（Integral）、微分（Differential）三作用调节器具有结构典型，参数整定方便，结构改变灵活（有P、PI、PD和PID结构），控制效果较佳，可靠性高等优点，是目前控制系统中一种最基本的控制环节。 由于微处理器所能接受的运算一般都比较简单，对
14、于复杂的运算（如微分、积分）都要转变成简单的加、减、乘、除四则运算。所以在实际应用中，需要把信息的PID控制算式转换成实际应用的PID算式。即把连续算式离散化为周期采样偏差算式，才能用来计算输出值。在决定系统参数时，往往需要现场调试。有PLC构成的一个闭环控制过程的PID算法，就有十分广阔的前景。,1 PID的控制算式,在如下图所示的典型的PID回路控制系统中。若PV为控制变量，SP是设定值，则调节器的输入偏差信号为e=SPPV。理想的模拟PID控制算式为：,(1) 理想的PID控制算式,由于计算机控制是一种采样控制。它能根据采样时刻的偏差进行计算，得出控制量。因此必须将模拟PID算式离散化。
15、用后向差分变换方法，将模拟PID调节器的输出算式离散为差分方程。设采样周期为TS，初始时刻为0，第n次采样的偏差为en。控制输出为Mn，并进行以下变换：,(2) PID的离散化算式,则模拟PID调节其的离散化形式为：,1 PID的控制算式,由于计算机从第一次采样开始，每有一个偏差采样值必须计算一次输出值，只需要保存偏差前值和积分项前值。利用计算机处理的重复性，可以将上式化简为：,1 PID的控制算式,(3) PID的改进型算式,CPU实际使用简化，算式的改进形式，进行计算PID输出，这个改进型算式是：,1 PID的控制算式,1 PID的控制算式,1）比例项,2）积分项,3）微分项,2. PID
16、回路控制的类型,许多控制系统中，有时只需一种或两种回路控制，例如系统只使用比例回路或者比例积分回路。可以通过设置常量参数，选择想要的回路控制类型。 假如不需要积分回路，可以把积分时间设为无穷大，不存在积分作用，但积分项还可以保留，因为有初值MX；假如不想要微分回路，可以把微分时间置为零；如果不需要比例回路，但需要积分或微分回路，可以把增益设为0.0，系统会在计算积分项和微分项时，把比例放大当作1.0看待。,3. 回路输入、输出归一化,(1) 回路输入归一化,(2) 回路输出值转换成刻度整数值,4. 回路表与过程变量,表8-19 PID参数控制表,8.5.3 通信指令,西门子公司SIMATIC S7-200 系列CPU的通信指令可以使用户通过
