第3章-S7-200-PLC功能指令及程序设计-《西门子PLC系统综合应用技术》课件

西门子PLC系统综合应用技术第三章

刘文芳方强编著西门子PLC系统综合应用技术刘文芳方强编著第3章S7-200PLC功能指令及程序设计

3.1数据传送、移位和填充指令

3.1.1传送类指令1.单一传送指令单一传送(Move)包括字节传送（MOVB）、字传送（MOVW）、双字传送（MOVD）和实数传送指令（MOVR）。2.块传送指令块传送指令(BlockMove)可进行一次多个数据的传送，包括字节块传送（BMB）、字块传送（BMW）、双字块传送（BMD）和实数传送（BMR）指令。3.字节立即传送（读和写）指令字节立即传送指令允许在物理I/O和存储器之间立即传送一个字节数据。第3章S7-200PLC功能指令及程序设计

3.13.1.2移位和循环移位指令1.右移和左移指令右移（SRB）和左移（SLB）指令将输入数值（IN）向右或向左移动N位，并将结果载入输出字节OUT中。2.循环右移和循环左移指令循环移位指令将输入值IN循环右移或者循环左移N位，并将输出结果装载到OUT中。循环移位是圆形的。3.移位寄存器指令移位寄存器（SHRB）指令每次使能有效时，在每个扫描周期内整个移位寄存器移动一位，每次移位将DATA数值补入移位寄存器空出的位。3.1.2移位和循环移位指令1.右移和左移指令3.1.3字节交换及内存填充指令

1.字节交换指令字节交换指令（SWAP）用来交换输入字IN的高字节和低字节。结果仍放在IN中。2.内存填充指令内存储器填充指令（FILL）用输入值（IN）填充从输出（OUT）开始的N个字的内容。N的范围从1～255。3.1.3字节交换及内存填充指令1.字节交换指令3.1.4表功能指令1.填表指令填表指令（ATT），图中TBL是表的首地址，DATA是要向表中添加的数据，新的数据填加在表中上一个数据的后面。每向表中填加一个新的数据，EC会自动加1。一个表最多可以有100条数据。2.先进先出指令先进先出指令（FIFO）从表（TBL）中移走第一个数据，并将此数输出到DATA。剩余数据依次上移一个位置。3.后进先出指令后进先出指令（LIFO从表（TBL）中移走最后一个数据，并将此数输出到DATA。4.查表指令查表指令（FND）搜索表，以查找符合一定规则的数据。3.1.4表功能指令1.填表指令3.2运算和数学指令

3.2.1算术运算指令1.加法指令加法操作指令(ADD)是对两个有符号数进行相加操作，包括整数加法指令+I、双整数加法指令+D和实数加法指令+R。2.减法指令减法指令（SUB）是对两个有符号数进行减操作，3.乘法指令乘法指令（MUL）是对两个有符号数进行乘法操作。4.除法指令除法指令（DIV）是对两个有符号数进行除法操作。3.2运算和数学指令

3.2.1算术运算指令1.加3.2.1算术运算指令5.递增和递减指令递增（INC）和递减(DEC)指令也称为自动加1和自动减1指令，递增和递减指令的梯形图和语句表格式如图3-13所示。在□中可以是B(字节)、W(字)、DW(双字)，在语句表中DW写为D。字节增减指令是无符号的，而字和双字增减指令是有符号的。递增指令的功能：当使能信号接通时，在梯形图中，IN+1=OUT;在语句表中OUT+1=OUT。递减指令的功能：当使能信号接通时，在梯形图中，IN-1=OUT;在语句表中OUT-1=OUT。3.2.1算术运算指令5.递增和递减指令3.2.2数学函数指令1.平方根指令平方根指令(SQRT)当使能信号接通时，将由IN输入的一个双字长的实数开平方，运算结果存放到OUT中。2.自然对数指令自然对数指令（LN）当使能信号接通时，计算输入值IN的自然对数，并将结果存放到OUT中。3.自然指数指令自然指数指令（EXP）当使能信号接通时，计算输入值IN的自然指数值，并将结果存放到OUT中。4.三角函数正弦、余弦和正切指令三角函数指令当使能信号接通时，计算角度值IN的三角函数值，并将结果存放在OUT中。3.2.2数学函数指令1.平方根指令3.2.3逻辑运算指令1．逻辑与指令逻辑与指令（AND）功能：当使能信号接通时，将输入值IN1和IN2的相应位进行与操作(即如果两个操作数的同一位均为1，运算结果的对应位为1，否则为0)，将结果存入OUT中。2．逻辑或指令逻辑或指令（OR）的功能：当使能信号接通时，将两个输入值IN1和IN2的相应位进行或操作(即如果两个操作数的同一位均为0，运算结果的对应位为0，否则为1)，将结果存入OUT中。3．逻辑异或指令逻辑异或指令（XOR）的功能：当使能信号接通时，将两个输入值IN1和IN2的相应位进行异或操作(即如果两个操作数的同一位不同，运算结果的对应位为1，否则为0)，将结果存入OUT中。4．取反指令取反指令（INV）的功能：当使能信号接通时,将输入IN中二进制数逐位取反(即二进制数的各位由0变为1，由1变为0)，并将结果存入到OUT中。3.2.3逻辑运算指令1．逻辑与指令3.3转换指令

3.3.1.标准转换指令1.数字转换（包含9条转换指令）1）字节转为整数指令

2）整数转为字节指令3)双整数转为整数指令4)整数转为双整数指令5)BCD码转为整数指令6)整数转为BCD码指令7)双整数转为实数指令8)四舍五入取整指令9)舍去小数取整指令3.3转换指令

3.3.1.标准转换指令1.数字3.3.2译码、编码和段码指令1.译码指令译码指令（DECO）的功能：当EN有效时，将字节型输入数据IN的低4位的内容译成位号（00～15），由该位号指定OUT字型数据中对应位置1，其余位置0。2.编码指令编码指令（ENCO功能：当EN有效时，将输入字IN的最低有效位的位号写入输出字节OUT的最低有效“半字节”（4位）中。3.段码指令段码指令（SEG）的功能：当EN有效时，将IN中指定的字符（字节）转换生成一个点阵并存入OUT指定的变量中。3.3.2译码、编码和段码指令1.译码指令3.4子程序

3.4.1子程序的作用S7-200PLC把用户程序主要分为3部分：主程序、子程序和中断程序。在实际应用中有些程序内容可能被反复使用，对那些需要经常执行的程序段，可设计成子程序的形式，并为每个子程序赋以不同的编号，在程序执行的过程中，可随时调用某个编号的子程序。子程序的优点在于它可以用于对一个大的程序进行分段及分块，使其成为较小的更易管理的程序块，程序调试、程序检查和程序维护时，可充分利用这项优势。子程序只在需要时才被调用、执行，使用子程序可以减少扫描时间。3.4子程序

3.4.1子程序的作用S7-200PL3.4.2子程序的创建

可以采用下列方法创建子程序：1）在编辑环境的程序块中单击鼠标右键→插入子程序SBR_n。（n的范围为：CPU221～226主机n为0～63；CPU226XM主机n为0～127）。2）从编辑菜单中，选择插入子程序SBR_n。只要插入了子程序，程序编辑器底部就将出现一个新标签，标志新的子程序名，可以对子程序按照自己的思路重新命名。此时，可以对新的子程序编程。3.4.2子程序的创建

可以采用下列方法创建子程序：3.4.3子程序调用指令和返回指令子程序调用指令（CALL）和子程序条件返回指令(CRET)的梯形图和语句表格式如图所示。

3.4.3子程序调用指令和返回指令3.5.1中断的几个概念

1．中断源及种类中断源，即中断事件发出中断请求的来源这些中断源大致分为三大类：1）通信口中断：PLC的串行通信口可由程序来控制。通信口的这种操作模式称为自由端口模式。2）I/O中断：I/O中断包含了上升沿或下降沿中断、高速计数器中断和脉冲串输出（PTO）中断。3）时基中断：时基中断包括定时中断和定时器T32/T96中断。CPU可以支持定时中断。可以用定时中断指定一个周期性的活动。2．中断优先级在S7-200的中断系统中，将全部中断事件按中断性质和轻重缓急分配不同的优先级，使得当多个中断事件同时发出中断请求时，按照优先级的从高到低进行排队，优先级的顺序按照中断性质依次是通信中断、高速脉冲串输出中断、外部输入中断、高速计数器中断、定时中断、定时器中断3．中断队列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。3.5.1中断的几个概念

1．中断源及种类3.5.2中断指令1.中断允许（开中断）指令和中断禁止（关中断）指令2.中断条件返回指令3.中断连接指令4.中断分离指令5.清除中断事件指令3.5.2中断指令1.中断允许（开中断）指令和中断禁止3.5.3中断程序

1.中断程序的概念中断程序是为处理中断事件而事先编好的程序。中断程序不是由程序调用，而是在中断事件发生时由操作系统调用。2.中断程序的构成中断程序由3部分构成：中断程序标号、中断程序指令和无条件返回指令。3.中断设计步骤1）确定中断源（中断事件号）申请中断所需要执行的中断处理程序，并建立中断处理程序INTn，从编辑菜单中，选择插入中断程序，程序编辑器底部就将出现一个新标签INTn，右击标签INTn，可以对中断程序按照自己的思路重新命名。2）在中断程序INTn中编写其应用程序。3）在主程序或控制程序中，编写中断连接指令（ATCH）。4）在主程序中开中断（ENI）。5）如果需要的话，可以编写中断分离指令（DTCH）。3.5.3中断程序

1.中断程序的概念3.5.3中断程序

例3-2

编写实现中断事件0的控制程序。中断事件0是中断源I0.0上升沿产生的中断事件。当I0.0有效且开中断时，系统可以对中断0进行响应，执行中断服务程序INT-0。设中断服务程序的功能：若使I1.0接通，则Q1.0为ON；若I0.0发生错误（自动SM5.0接通有效），则立即禁止其中断。3.5.3中断程序

例3-2编写实现中断事件0的控制程3.6高速计数器

3.6.1高速计数器的基本概念在PLC中处理比扫描频率高的输入信号的任务是由高速计数器来完成的，高速计数器HSC用来累计比PLC扫描频率高得多的脉冲输入，利用产生的中断事件完成预定的操作。用高速计数器可连接增量脉冲编码器用于检测位置和速度，实现高速运动的精确控制。

3.6高速计数器

3.6.1高速计数器的基本概念3.6.2高速计数器的工作模式

S7-200CPU高速计数器可以分别定义为4种工作类型：1）单相计数器内部方向控制（无外部方向输入信号）。2）单相计数器外部方向控制。3）双相增/减计数器，双脉冲输入。4）A／B相正交脉冲输入计数器。每种高速计数器类型可以设定为3种工作状态：1）无复位、无启动输入。2）有复位、无启动输入。3）既有复位、又有启动输入。3.6.2高速计数器的工作模式

S7-200CPU高速3.6.3高速计数器相关的特殊存储器1.高速计数器的控制字节只有定义了计数器和计数器模式，才能对计数器的动态参数进行编程。每个高速计数器都有一个控制字节，包括以下内容：配置复位和启动信号的有效状态以及选择一倍速或者4倍速计数模式；使能或者禁止计数器；控制计数方向；装载初始值；装载预置值。2.初始值和预置值的设置各高速计数器均有一个32位的预置值和一个32位的初始值，预置值和初始值均为有符号双字整数。3.高速计数器寻址如果要指定高速计数器（HC）的地址，访问高速计数器的计数值，要使用存储器类型HC和计数器号（例如HC0）。4.指定中断

所有计数器模式都支持在HSC的当前值等于预设值时产生一个中断事件。5.高速计数器的状态字节每个高速计数器都有一个状态字节，其中的状态存储位指出了当前计数方向，当前值是否大于或者等于预置值。3.6.3高速计数器相关的特殊存储器1.高速计数器的控3.6.4高速计数器指令1）定义高速计数器指令：定义高速计数器指令（HDEF）为指定的高速计数器设置一种工作模式,即用来建立高速计数器与工作模式之间的联系，模式的选择决定了高速计数器的时钟方向、启动和复位功能。2）高速计数器指令：高速计数器指令（HSC）根据高速计数器特殊存储器位的状态，并按照HDEF指令指定的工作模式，设置高速计数器并控制其工作。3.6.4高速计数器指令1）定义高速计数器指令：定义高速3.7高速脉冲输出

3.7.1高速脉冲输出的概念S7-200CUP有两个高速脉冲输出点（Q0.0和Q0.1），输出频率可达20kHz，新产品CPU224XP的两路高速脉冲输出频率可以达到100kHz。它们可以分别工作在PTO(高速脉冲串输出)或者PWM(脉宽调制输出)状态下。PTO功能按照给定的脉冲个数和周期（频率）输出一串占空比50％的脉冲。PWM功能可以输出一串占空比可调的脉冲，用户可以控制脉冲的周期（频率）和脉宽。脉冲计数范围从1～4294967295是双字长无符号数，周期范围从10～65535μs或从2～65535ms是单字长无符号数。使用PTO或者PWM功能可以控制步进电动机和伺服电动机，实现速度、位置的开环运动控制。当采用高速脉冲输出功能时，必须采用晶体管输出型的PLC。3.7高速脉冲输出

3.7.1高速脉冲输出的概念S73.7.2高速脉冲输出指令高速脉冲输出指令（PLS）用于在高速输出（Q0.0和Q0.1）上控制脉冲串输出（PTO）和脉宽调制（PWM）功能。高速脉冲输出指令的梯形图和语句表格式如图3-30所示。操作数Q为常数（0或1）。3.7.2高速脉冲输出指令3.7.3PTO/PWM向导编程

为了简化用户应用程序中位控功能的使用，编程软件Step7Micro/WINV4.0内置的PTO/PWM编程向导，可以帮助用户在几分钟内全部完成PWM，PTO或位控模块的组态。位控向导可以生成位置指令，可以用这些指令在应用程序中为速度和位置提供动态控制。3.7.3PTO/PWM向导编程

为了简化用户应用程序中3.8模拟量控制

3.8.1模拟量控制的概念1.关于模拟量控制系统模拟量控制系统是指输入/输出信号为模拟量的控制系统。控制系统的控制方式上可分为开环控制和闭环控制。开环控制是根据控制的设定值直接向控制对象输出控制信号，这种控制容易受外界干扰而偏离控制目标。对于控制要求比较高的场合，一般都采用闭环控制方式。闭环控制是使用控制的设定值与反馈值的差进行控制的，以求得设定值与反馈值的偏差最小。因而闭环控制也叫偏差控制。2.模拟量闭环控制系统的组成PLC模拟量闭环控制系统由PLCCPU模块、模拟量输入/输出模块、执行机构、被控对象及测量元件组成，如图所示。3.8模拟量控制

3.8.1模拟量控制的概念1.关3.8.2模拟量控制的使用方法

1.S7-200PLC的模拟量扩展模块S7-200CPU除了CPU224外要附加模拟量扩展模块才能实现模拟量输入/输出的功能。普通模拟量模块有：EM231、EM232、EM235等。2.S7-200模拟量数据格式模拟量输入/输出数据是有符号整数，占用一个字长（两个字节），所以地址必须从偶数字节开始。模拟量的转换精度为12位，但在PLC中表示为-32000－+32000之间的整数值。3.S7-200模拟量的寻址1）CPU224XP本体上的模拟量输入通道的地址为AIW0和AIW2；模拟量输出通道的地址为AQW0。如果采用其他型号的CPU，则通道的地址AIW0、AIW2和AQW0可以被模拟量扩展模块使用。

4.模拟量滤波器

S7-200允许用户为每一路模拟量输入选择软件滤波器。

5.模拟量比例换算因为A/D（模/数）、（D/A）数/模转换之间的对应关系，S7-200CPU内部用数值表示外部的模拟量信号，两者之间有一定的数学关系。这个关系就是模拟量/数值量的换算关系。3.8.2模拟量控制的使用方法

1.S7-200P3.8.2模拟量控制的使用方法

6.模拟量扩展模块接线图EM235最常用的模拟量扩展模块，它实现了4路模拟量输入和1路模拟量输出功能。EM235模拟量扩展模块接线图如图所示。3.8.2模拟量控制的使用方法

6.模拟量扩展模块接线3.8.3模拟量控制的编程实例本实例是一个温度显示的控制程序，CPU选择CPU222，带一个模拟量扩展模块EM235，该模块的第一个通道连接一块带4～20mA变送输出的温度显示仪表，该仪表的量程设置为0～100℃，即0℃时输出4mA（对应数据为6400），100℃时输出20mA（对应数据为32000）。经研究算法公式，温度显示值={[（AIW0－6400）/（32000－6400）]×100}={（AIW0－6400）/（320－64）}℃，6个DIP开关设置为：100001，因传感器采用热电阻所以不使用输入滤波器。编译并运行程序，观察程序状态，把显示的温度值放到VW30，对照仪表显示值是否一致。3.8.3模拟量控制的编程实例本实例是一个温度显示的控制3.9比例/积分/微分回路控制指令

3.9.1PID回路控制的概念PID即比例积分微分控制，是一种闭环自动控制算法，目的是使被控制的物理量追随给定值且稳定性好，自动消除各种因素对控制效果的扰动。因为PID控制器具有自整定的功能，不需要精确研究被控对象的数学模型，能自动整定PID参数。使用起来非常方便，得到了广泛的应用。S7-200CPU提供了8个回路的PID功能，用以实现需要按照PID控制规律进行自动调节的控制任务，例如温度、压力、流量控制等。PID功能一般需要模拟量输入，以反映被控物理量的实际数值，称为反馈；而用户设定的调节目标值称为给定。PID运算的任务就是根据反馈与给定的相对差值，按照PID运算规律计算出结果，输出数字量控制信号到固态开关元件（控制加热元件的接通和断开），或输出模拟量信号给执行机构如控制电动调节阀的开度，以达到自动调节被控量跟随给定变化的目的。3.9比例/积分/微分回路控制指令

3.9.1PID3.9.2PID回路控制的指令1.PID回路控制的指令PID回路控制指令利用表（TBL）中的输入和配置信息，在被参考的LOOP执行PID回路计算。PID回路控制指令的梯形图和语句表格式如图所示。EN：启动PID指令输入信号；TBL：PID回路表的起始地址（由变量存储器VB指定字节型数据）；LOOP：PID控制回路号（0～7）。PID回路指令（包含比例、积分、微分回路）可以用来进行PID运算。但是，可以进行这种PID运算的前提条件是逻辑堆栈栈顶（TOS）值必须为1。指令功能：在输入有效时，根据回路表（TBL）中的输入配置信息，对相应的LOOP回路执行PID回路计算，其结果经回路表指定的输出域输出。3.9.2PID回路控制的指令1.PID回路控制的3.9.3PID指令向导Micro/WIN提供了PIDWizard（PID指令向导），可以帮助人们方便地生成一个闭环控制过程的PID算法。此向导可以完成绝大多数PID运算的自动编程，用户只需在主程序中调用PID向导生成的子程序，就可以完成PID控制任务。1.PID向导编程步骤1）在STEP7V4.0软件指令树中单击向导前面的+号，双击，弹出PID向导窗口如图3-53所示。然后选择配置PID回路，如选择回路0。单击下一步。3.9.3PID指令向导Micro/WIN提供了PID3.9.3PID指令向导2）设定PID回路参数弹出设定回路参数窗口如图所示。定义回路设定值（SP，即给定）的范围：在低限和高限输入域中输入实数，默认值为0.0和100.0，表示给定值的取值范围占过程反馈量程的百分比。这个范围是给定值的取值范围。它也可以用实际的工程单位数值表示。以下定义PID回路参数，这些参数都应当是实数。3.9.3PID指令向导2）设定PID回路参数弹出设定3.9.3PID指令向导3）设定回路输入输出选项弹出设定回路输入输出选项窗口如图所示3.9.3PID指令向导3）设定回路输入输出选项弹出设3.9.3PID指令向导4）设定回路报警选项弹出设定回路报警限值选项窗口如图所示。3.9.3PID指令向导4）设定回路报警选项弹出设定回3.9.3PID指令向导5）指定PID运算数据存储区弹出分配运算数据存储区窗口如图所示。PID指令（功能块）使用了一个120个字节的V区参数表来进行控制回路的运算工作，自动分配的地址只是在执行PID向导时编译检测到空闲地址。向导将自动为该参数表分配符号名，用户在编写程序时不能再使用这些V区地址，否则将导致PID控制不执行。设置完成单击下一步。3.9.3PID指令向导5）指定PID运算数据存储区弹3.9.3PID指令向导6）定义向导所生成的PID初始化子程序和中断程序名及手/自动模式弹出指定子程序、中断服务程序名和选择手动控制窗口如图3-58所示。向导已经为初始化子程序和中断子程序定义了默认名，你也可以修改成自己起的名字。3.9.3PID指令向导6）定义向导所生成的PID初始化3.9.3PID指令向导7）生成PID子程序、中断程序及符号表弹出生成PID子程序、中断程序和符号表等窗口如图3-59所示。单击完成按钮，将在其项目中生成上述PID子程序、中断程序及符号表等。3.9.3PID指令向导7）生成PID子程序、中断程序及3.9.3PID指令向导8）在程序中调用向导生成的PID子程序配置完PID向导。9）实际运行并调试PID参数没有一个PID项目的参数不需要修改而能直接运行，因此需要在实际运行时调试PID参数。

3.9.3PID指令向导8）在程序中调用向导生成的PID3.9.4PID自整定功能1.PID调节控制面板新的S7-200CPU支持PID自整定功能，在STEP7-Micro/WINV4.0中也添加了PID调节控制面板。可以使用用户程序或PID调节控制面板来启动自整定功能。3.9.4PID自整定功能1.PID调节控制面板3.10功能指令应用及程序设计3.10.1用PLC控制彩灯的闪烁控制要求：共16个彩灯分别接到Q0.0～Q1.7，按下启动按钮后，启动一个工作周期，每周期分为4个步骤，步骤1：Q0.0～Q1.7依次点亮一次；步骤2：Q1.7～Q0.0依次点亮一次；步骤3：Q0.0～Q1.7依次点亮并保持至全亮；步骤4：Q1.7～Q0.0依次熄灭至全灭，然后自动开始下一个周期的循环。按下停止按钮后系统停止。3.10功能指令应用及程序设计3.10.1用PLC控3.10功能指令应用及程序设计3.10.1接上图3.10功能指令应用及程序设计3.10.1接上图3.10.2用PLC控制机械手的动作

控制要求：机械手动作示意图如图3所示。初始状态：机械手在原位（转臂在右边、上位、手臂缩回、手爪松开）光电开关检测到A点有工件，机械手开始启动。动作顺序如下：1手臂伸出，2手臂下降，3手爪夹紧（抓起工件），4手臂上升，5手臂缩回，6手臂左转，7手臂伸出，8手臂下降，手爪松开（放下工件），10手臂上升，11手臂缩回，12手臂右转（回到初始状态等待）。每一个动作到位以后（压限位开关），自动执行下一个动作。每次光电开关检测到A点有工件后，机械手重复执行上述动作，3.10.2用PLC控制机械手的动作

控制要求：机械手动3.10.2用PLC控制机械手的动作机械手控制程序图1)3.10.2用PLC控制机械手的动作机械手控制程序图1)3.10.2用PLC控制机械手的动作机械手控制程序图2)3.10.2用PLC控制机械手的动作机械手控制程序图2)西门子PLC系统综合应用技术第三章

刘文芳方强编著西门子PLC系统综合应用技术刘文芳方强编著第3章S7-200PLC功能指令及程序设计

3.1数据传送、移位和填充指令

3.1.1传送类指令1.单一传送指令单一传送(Move)包括字节传送（MOVB）、字传送（MOVW）、双字传送（MOVD）和实数传送指令（MOVR）。2.块传送指令块传送指令(BlockMove)可进行一次多个数据的传送，包括字节块传送（BMB）、字块传送（BMW）、双字块传送（BMD）和实数传送（BMR）指令。3.字节立即传送（读和写）指令字节立即传送指令允许在物理I/O和存储器之间立即传送一个字节数据。第3章S7-200PLC功能指令及程序设计

3.13.1.2移位和循环移位指令1.右移和左移指令右移（SRB）和左移（SLB）指令将输入数值（IN）向右或向左移动N位，并将结果载入输出字节OUT中。2.循环右移和循环左移指令循环移位指令将输入值IN循环右移或者循环左移N位，并将输出结果装载到OUT中。循环移位是圆形的。3.移位寄存器指令移位寄存器（SHRB）指令每次使能有效时，在每个扫描周期内整个移位寄存器移动一位，每次移位将DATA数值补入移位寄存器空出的位。3.1.2移位和循环移位指令1.右移和左移指令3.1.3字节交换及内存填充指令

1.字节交换指令字节交换指令（SWAP）用来交换输入字IN的高字节和低字节。结果仍放在IN中。2.内存填充指令内存储器填充指令（FILL）用输入值（IN）填充从输出（OUT）开始的N个字的内容。N的范围从1～255。3.1.3字节交换及内存填充指令1.字节交换指令3.1.4表功能指令1.填表指令填表指令（ATT），图中TBL是表的首地址，DATA是要向表中添加的数据，新的数据填加在表中上一个数据的后面。每向表中填加一个新的数据，EC会自动加1。一个表最多可以有100条数据。2.先进先出指令先进先出指令（FIFO）从表（TBL）中移走第一个数据，并将此数输出到DATA。剩余数据依次上移一个位置。3.后进先出指令后进先出指令（LIFO从表（TBL）中移走最后一个数据，并将此数输出到DATA。4.查表指令查表指令（FND）搜索表，以查找符合一定规则的数据。3.1.4表功能指令1.填表指令3.2运算和数学指令

3.2.1算术运算指令1.加法指令加法操作指令(ADD)是对两个有符号数进行相加操作，包括整数加法指令+I、双整数加法指令+D和实数加法指令+R。2.减法指令减法指令（SUB）是对两个有符号数进行减操作，3.乘法指令乘法指令（MUL）是对两个有符号数进行乘法操作。4.除法指令除法指令（DIV）是对两个有符号数进行除法操作。3.2运算和数学指令

3.2.1算术运算指令1.加3.2.1算术运算指令5.递增和递减指令递增（INC）和递减(DEC)指令也称为自动加1和自动减1指令，递增和递减指令的梯形图和语句表格式如图3-13所示。在□中可以是B(字节)、W(字)、DW(双字)，在语句表中DW写为D。字节增减指令是无符号的，而字和双字增减指令是有符号的。递增指令的功能：当使能信号接通时，在梯形图中，IN+1=OUT;在语句表中OUT+1=OUT。递减指令的功能：当使能信号接通时，在梯形图中，IN-1=OUT;在语句表中OUT-1=OUT。3.2.1算术运算指令5.递增和递减指令3.2.2数学函数指令1.平方根指令平方根指令(SQRT)当使能信号接通时，将由IN输入的一个双字长的实数开平方，运算结果存放到OUT中。2.自然对数指令自然对数指令（LN）当使能信号接通时，计算输入值IN的自然对数，并将结果存放到OUT中。3.自然指数指令自然指数指令（EXP）当使能信号接通时，计算输入值IN的自然指数值，并将结果存放到OUT中。4.三角函数正弦、余弦和正切指令三角函数指令当使能信号接通时，计算角度值IN的三角函数值，并将结果存放在OUT中。3.2.2数学函数指令1.平方根指令3.2.3逻辑运算指令1．逻辑与指令逻辑与指令（AND）功能：当使能信号接通时，将输入值IN1和IN2的相应位进行与操作(即如果两个操作数的同一位均为1，运算结果的对应位为1，否则为0)，将结果存入OUT中。2．逻辑或指令逻辑或指令（OR）的功能：当使能信号接通时，将两个输入值IN1和IN2的相应位进行或操作(即如果两个操作数的同一位均为0，运算结果的对应位为0，否则为1)，将结果存入OUT中。3．逻辑异或指令逻辑异或指令（XOR）的功能：当使能信号接通时，将两个输入值IN1和IN2的相应位进行异或操作(即如果两个操作数的同一位不同，运算结果的对应位为1，否则为0)，将结果存入OUT中。4．取反指令取反指令（INV）的功能：当使能信号接通时,将输入IN中二进制数逐位取反(即二进制数的各位由0变为1，由1变为0)，并将结果存入到OUT中。3.2.3逻辑运算指令1．逻辑与指令3.3转换指令

3.3.1.标准转换指令1.数字转换（包含9条转换指令）1）字节转为整数指令

2）整数转为字节指令3)双整数转为整数指令4)整数转为双整数指令5)BCD码转为整数指令6)整数转为BCD码指令7)双整数转为实数指令8)四舍五入取整指令9)舍去小数取整指令3.3转换指令

3.3.1.标准转换指令1.数字3.3.2译码、编码和段码指令1.译码指令译码指令（DECO）的功能：当EN有效时，将字节型输入数据IN的低4位的内容译成位号（00～15），由该位号指定OUT字型数据中对应位置1，其余位置0。2.编码指令编码指令（ENCO功能：当EN有效时，将输入字IN的最低有效位的位号写入输出字节OUT的最低有效“半字节”（4位）中。3.段码指令段码指令（SEG）的功能：当EN有效时，将IN中指定的字符（字节）转换生成一个点阵并存入OUT指定的变量中。3.3.2译码、编码和段码指令1.译码指令3.4子程序

3.4.1子程序的作用S7-200PLC把用户程序主要分为3部分：主程序、子程序和中断程序。在实际应用中有些程序内容可能被反复使用，对那些需要经常执行的程序段，可设计成子程序的形式，并为每个子程序赋以不同的编号，在程序执行的过程中，可随时调用某个编号的子程序。子程序的优点在于它可以用于对一个大的程序进行分段及分块，使其成为较小的更易管理的程序块，程序调试、程序检查和程序维护时，可充分利用这项优势。子程序只在需要时才被调用、执行，使用子程序可以减少扫描时间。3.4子程序

3.4.1子程序的作用S7-200PL3.4.2子程序的创建

可以采用下列方法创建子程序：1）在编辑环境的程序块中单击鼠标右键→插入子程序SBR_n。（n的范围为：CPU221～226主机n为0～63；CPU226XM主机n为0～127）。2）从编辑菜单中，选择插入子程序SBR_n。只要插入了子程序，程序编辑器底部就将出现一个新标签，标志新的子程序名，可以对子程序按照自己的思路重新命名。此时，可以对新的子程序编程。3.4.2子程序的创建

可以采用下列方法创建子程序：3.4.3子程序调用指令和返回指令子程序调用指令（CALL）和子程序条件返回指令(CRET)的梯形图和语句表格式如图所示。

3.4.3子程序调用指令和返回指令3.5.1中断的几个概念

1．中断源及种类中断源，即中断事件发出中断请求的来源这些中断源大致分为三大类：1）通信口中断：PLC的串行通信口可由程序来控制。通信口的这种操作模式称为自由端口模式。2）I/O中断：I/O中断包含了上升沿或下降沿中断、高速计数器中断和脉冲串输出（PTO）中断。3）时基中断：时基中断包括定时中断和定时器T32/T96中断。CPU可以支持定时中断。可以用定时中断指定一个周期性的活动。2．中断优先级在S7-200的中断系统中，将全部中断事件按中断性质和轻重缓急分配不同的优先级，使得当多个中断事件同时发出中断请求时，按照优先级的从高到低进行排队，优先级的顺序按照中断性质依次是通信中断、高速脉冲串输出中断、外部输入中断、高速计数器中断、定时中断、定时器中断3．中断队列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。3.5.1中断的几个概念

1．中断源及种类3.5.2中断指令1.中断允许（开中断）指令和中断禁止（关中断）指令2.中断条件返回指令3.中断连接指令4.中断分离指令5.清除中断事件指令3.5.2中断指令1.中断允许（开中断）指令和中断禁止3.5.3中断程序

1.中断程序的概念中断程序是为处理中断事件而事先编好的程序。中断程序不是由程序调用，而是在中断事件发生时由操作系统调用。2.中断程序的构成中断程序由3部分构成：中断程序标号、中断程序指令和无条件返回指令。3.中断设计步骤1）确定中断源（中断事件号）申请中断所需要执行的中断处理程序，并建立中断处理程序INTn，从编辑菜单中，选择插入中断程序，程序编辑器底部就将出现一个新标签INTn，右击标签INTn，可以对中断程序按照自己的思路重新命名。2）在中断程序INTn中编写其应用程序。3）在主程序或控制程序中，编写中断连接指令（ATCH）。4）在主程序中开中断（ENI）。5）如果需要的话，可以编写中断分离指令（DTCH）。3.5.3中断程序

1.中断程序的概念3.5.3中断程序

例3-2

编写实现中断事件0的控制程序。中断事件0是中断源I0.0上升沿产生的中断事件。当I0.0有效且开中断时，系统可以对中断0进行响应，执行中断服务程序INT-0。设中断服务程序的功能：若使I1.0接通，则Q1.0为ON；若I0.0发生错误（自动SM5.0接通有效），则立即禁止其中断。3.5.3中断程序

例3-2编写实现中断事件0的控制程3.6高速计数器

3.6.1高速计数器的基本概念在PLC中处理比扫描频率高的输入信号的任务是由高速计数器来完成的，高速计数器HSC用来累计比PLC扫描频率高得多的脉冲输入，利用产生的中断事件完成预定的操作。用高速计数器可连接增量脉冲编码器用于检测位置和速度，实现高速运动的精确控制。

3.6高速计数器

3.6.1高速计数器的基本概念3.6.2高速计数器的工作模式

S7-200CPU高速计数器可以分别定义为4种工作类型：1）单相计数器内部方向控制（无外部方向输入信号）。2）单相计数器外部方向控制。3）双相增/减计数器，双脉冲输入。4）A／B相正交脉冲输入计数器。每种高速计数器类型可以设定为3种工作状态：1）无复位、无启动输入。2）有复位、无启动输入。3）既有复位、又有启动输入。3.6.2高速计数器的工作模式

S7-200CPU高速3.6.3高速计数器相关的特殊存储器1.高速计数器的控制字节只有定义了计数器和计数器模式，才能对计数器的动态参数进行编程。每个高速计数器都有一个控制字节，包括以下内容：配置复位和启动信号的有效状态以及选择一倍速或者4倍速计数模式；使能或者禁止计数器；控制计数方向；装载初始值；装载预置值。2.初始值和预置值的设置各高速计数器均有一个32位的预置值和一个32位的初始值，预置值和初始值均为有符号双字整数。3.高速计数器寻址如果要指定高速计数器（HC）的地址，访问高速计数器的计数值，要使用存储器类型HC和计数器号（例如HC0）。4.指定中断

所有计数器模式都支持在HSC的当前值等于预设值时产生一个中断事件。5.高速计数器的状态字节每个高速计数器都有一个状态字节，其中的状态存储位指出了当前计数方向，当前值是否大于或者等于预置值。3.6.3高速计数器相关的特殊存储器1.高速计数器的控3.6.4高速计数器指令1）定义高速计数器指令：定义高速计数器指令（HDEF）为指定的高速计数器设置一种工作模式,即用来建立高速计数器与工作模式之间的联系，模式的选择决定了高速计数器的时钟方向、启动和复位功能。2）高速计数器指令：高速计数器指令（HSC）根据高速计数器特殊存储器位的状态，并按照HDEF指令指定的工作模式，设置高速计数器并控制其工作。3.6.4高速计数器指令1）定义高速计数器指令：定义高速3.7高速脉冲输出

3.7.1高速脉冲输出的概念S7-200CUP有两个高速脉冲输出点（Q0.0和Q0.1），输出频率可达20kHz，新产品CPU224XP的两路高速脉冲输出频率可以达到100kHz。它们可以分别工作在PTO(高速脉冲串输出)或者PWM(脉宽调制输出)状态下。PTO功能按照给定的脉冲个数和周期（频率）输出一串占空比50％的脉冲。PWM功能可以输出一串占空比可调的脉冲，用户可以控制脉冲的周期（频率）和脉宽。脉冲计数范围从1～4294967295是双字长无符号数，周期范围从10～65535μs或从2～65535ms是单字长无符号数。使用PTO或者PWM功能可以控制步进电动机和伺服电动机，实现速度、位置的开环运动控制。当采用高速脉冲输出功能时，必须采用晶体管输出型的PLC。3.7高速脉冲输出

3.7.1高速脉冲输出的概念S73.7.2高速脉冲输出指令高速脉冲输出指令（PLS）用于在高速输出（Q0.0和Q0.1）上控制脉冲串输出（PTO）和脉宽调制（PWM）功能。高速脉冲输出指令的梯形图和语句表格式如图3-30所示。操作数Q为常数（0或1）。3.7.2高速脉冲输出指令3.7.3PTO/PWM向导编程

为了简化用户应用程序中位控功能的使用，编程软件Step7Micro/WINV4.0内置的PTO/PWM编程向导，可以帮助用户在几分钟内全部完成PWM，PTO或位控模块的组态。位控向导可以生成位置指令，可以用这些指令在应用程序中为速度和位置提供动态控制。3.7.3PTO/PWM向导编程

为了简化用户应用程序中3.8模拟量控制

3.8.1模拟量控制的概念1.关于模拟量控制系统模拟量控制系统是指输入/输出信号为模拟量的控制系统。控制系统的控制方式上可分为开环控制和闭环控制。开环控制是根据控制的设定值直接向控制对象输出控制信号，这种控制容易受外界干扰而偏离控制目标。对于控制要求比较高的场合，一般都采用闭环控制方式。闭环控制是使用控制的设定值与反馈值的差进行控制的，以求得设定值与反馈值的偏差最小。因而闭环控制也叫偏差控制。2.模拟量闭环控制系统的组成PLC模拟量闭环控制系统由PLCCPU模块、模拟量输入/输出模块、执行机构、被控对象及测量元件组成，如图所示。3.8模拟量控制

3.8.1模拟量控制的概念1.关3.8.2模拟量控制的使用方法

1.S7-200PLC的模拟量扩展模块S7-200CPU除了CPU224外要附加模拟量扩展模块才能实现模拟量输入/输出的功能。普通模拟量模块有：EM231、EM232、EM235等。2.S7-200模拟量数据格式模拟量输入/输出数据是有符号整数，占用一个字长（两个字节），所以地址必须从偶数字节开始。模拟量的转换精度为12位，但在PLC中表示为-32000－+32000之间的整数值。3.S7-200模拟量的寻址1）CPU224XP本体上的模拟量输入通道的地址为AIW0和AIW2；模拟量输出通道的地址为AQW0。如果采用其他型号的CPU，则通道的地址AIW0、AIW2和AQW0可以被模拟量扩展模块使用。

4.模拟量滤波器

S7-200允许用户为每一路模拟量输入选择软件滤波器。

5.模拟量比例换算因为A/D（模/数）、（D/A）数/模转换之间的对应关系，S7-200CPU内部用数值表示外部的模拟量信号，两者之间有一定的数学关系。这个关系就是模拟量/数值量的换算关系。3.8.2模拟量控制的使用方法

1.S7-200P3.8.2模拟量控制的使用方法

6.模拟量扩展模块接线图EM235最常用的模拟量扩展模块，它实现了4路模拟量输入和1路模拟量输出功能。EM235模拟量扩展模块接线图如图所示。3.8.2模拟量控制的使用方法

6.模拟量扩展模块接线3.8.3模拟量控制的编程实例本实例是一个温度显示的控制程序，CPU选择CPU222，带一个模拟量扩展模块EM235，该模块的第一个通道连接一块带4～20mA变送输出的温度显示仪表，该仪表的量程设置为0～100℃，即0℃时输出4mA（对应数据为6400），100℃时输出20mA（对应数据为32000）。经研究算法公式，温度显示值={[（AIW0－6400）/（32000－6400）]×100}={（AIW0－6400）/（320－64）}℃，6个DIP开关设置为：100001，因传感器采用热电阻所以不使用输入滤波器。编译并运行程序，观察程序状态，把显示的温度值放到VW30，对照仪表显示值是否一致。3.8.3模拟量控制的编程实例本实例是一个温度显示的控制3.9比例/积分/微分回路控制指令

3.9.1PID回路控制的概念PID即比例积分微分控制，是一种闭环自动控制算法，目的是使被控制的物理量追随给定值且稳定性好，自动消除各种因素对控制效果的扰动。因为PID控制器具有自整定的功能，不需要精确研究被控对象的数学模型，能自动整定PID参数。使用起来非常方便，得到了广泛的应用。S7-200CPU提供了8个回路的PID功能，用以实现需要按照PID控制规律进行自动调节的控制任务，例如温度、压力、流量控制等。PID功能一般需要模拟量输入，以反映被控物理量的实际数值，称为反馈；而用户设定的调节目标值称为给定。PID运算的任务就是根据反馈与给定的相对差值，按照PID运算规律计算出结果，输出数字量控制信号到固态开关元件（控制加热元件的接通和断开），或输出模拟量信号给执行机构如控制电动调节阀的开度，以达到自动调节被控量跟随给定变化的目的。3.9比例/积分/微分回路控制指令

3.9.1PID3.9.2PID回路控制的指令1.PID回路控制的指令PID回路控制指令利用表（TBL）中的输入和配置信息，在被参考的LOOP执行PID回路计算。PID回路控制指令的梯形图和语句表格式如图所示。EN：启动PID指令输入信号；TBL：PID回路表的起始地址（由变量存储器VB指定字节型数据）；LOOP：PID控制回路号（0～7）。PID回路指令（包含比例、积分、微分回路）可以用来进行PID运算。但是，可以进行这种PID运算的前提条件是逻辑堆栈栈顶（TOS）值必须为1。指令功能：在输入有效时，根据回路表（TBL）中的输入配置信息，对相应的LOOP回路执行PID回路计算，其结果经回路表指定的输出域输出。3.9.2PID回路控制的指令1.PID回路控制的3.9.