《特殊功能指令》PPT课件

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1、第6章 特殊功能指令6.1 立即类指令 立 即 读 立 即 输 出 立 即 读 指 令 用 于 输 入 I接 点 ， 立 即 读 指 令 读 取 实 际 输 入 点的 状 态 时 ， 并 不 更 新 该 输 入 点 对 应 的 输 入 映 像 寄 存 器 的值 。 如 ： 当 实 际 输 入 点 （ 位 ） 是 1时 ， 其 对 应 的 立 即 触 点立 即 接 通 ； 当 实 际 输 入 点 （ 位 ） 是 0时 ， 其 对 应 的 立 即 触点 立 即 断 开 。立 即 输 出 指 令 用 于 输 出 Q线 圈 ， 执 行 指 令 时 ， 立 即 将 新值 写 入 实 际 输 出 点 和

2、对 应 的 输 出 映 像 寄 存 器 。 立 即 类 指 令 与 非 立 即 类 指 令 不 同 ， 非 立 即 指 令 仅 将 新值 读 或 写 入 输 入 /输 出 映 像 寄 存 器 。 表 6-1 立 即 类 指 令 的 格 式 及 说 明 6.2 中 断 指 令 6.2.1 中断源 1. 中 断 源 的 类 型 中 断 源 即 发 出 中 断 请 求 的 事 件 ， 又 叫 中 断 事 件 。为 了 便 于 识 别 ， 系 统 给 每 个 中 断 源 都 分 配 一 个 编 号 ，称 为 中 断 事 件 号 。 S7-200系 列 可 编 程 控 制 器 最 多 有34个 中 断

3、源 ， 分 为 三 大 类 ： 通 信 中 断 、 输 入 /输 出中 断 和 时 基 中 断 。 （ 1） 通 信 中 断 l 在 自 由 口 通 信 模 式 下 ， 用 户 可 通 过 编 程 来 设 置 波特 率 、 奇 偶 校 验 和 通 信 协 议 等 参 数 。 用 户 通 过 编程 控 制 通 讯 端 口 的 事 件 为 通 信 中 断 。 （ 2） I/O中 断 l I/O中 断 包 括 外 部 输 入 上 升 下 降 沿 中 断 、 高 速计 数 器 中 断 和 高 速 脉 冲 输 出 中 断 。 S7-200用 输入 （ I0.0、 I0.1、 I0.2或 I0.3） 上

4、升 下 降 沿 产 生中 断 。 这 些 输 入 点 用 于 捕 获 在 发 生 时 必 须 立 即 处理 的 事 件 。 高 速 计 数 器 中 断 指 对 高 速 计 数 器 运 行时 产 生 的 事 件 实 时 响 应 ， 包 括 当 前 值 等 于 预 设 值时 产 生 的 中 断 ， 计 数 方 向 的 改 变 时 产 生 的 中 断 或计 数 器 外 部 复 位 产 生 的 中 断 。 脉 冲 输 出 中 断 是 指预 定 数 目 脉 冲 输 出 完 成 而 产 生 的 中 断 。 （ 3） 时 基 中 断 l 定 时 中 断 用 于 支 持 一 个 周 期 性 的 活 动 。 周

5、 期 时 间 从 1毫秒 至 255毫 秒 ， 时 基 是 1毫 秒 。 使 用 定 时 中 断 0， 必 须 在SMB34中 写 入 周 期 时 间 ； 使 用 定 时 中 断 1， 必 须 在SMB35中 写 入 周 期 时 间 。l 定 时 中 断 可 以 用 来 对 模 拟 量 输 入 进 行 采 样 或 定 期 执 行PID回 路 。 定 时 器 T32/T96中 断 指 允 许 对 定 时 间 间 隔 产 生中 断 。 这 类 中 断 只 能 用 时 基 为 1ms的 定 时 器 T32/T96构成 。 当 中 断 被 启 用 后 ， 当 前 值 等 于 预 置 值 时 ， 在 S

6、7-200执 行 的 正 常 1毫 秒 定 时 器 更 新 的 过 程 中 ， 执 行 连 接 的 中断 程 序 。 2. 中 断 优 先 级 和 排 对 等 候 l 优 先 级 是 指 多 个 中 断 事 件 同 时 发 出 中 断 请 求 时 ， CPU对中 断 事 件 响 应 的 优 先 次 序 。 S7-200规 定 的 中 断 优 先 由 高到 低 依 次 是 ： 通 信 中 断 、 I/O中 断 和 定 时 中 断 。 每 类 中 断中 不 同 的 中 断 事 件 又 有 不 同 的 优 先 权 ， 如 表 6-2所 示 。l 一 个 程 序 中 总 共 可 有 128个 中 断

7、。 S7-200在 中 断 各 自 的 优先 级 组 内 按 照 先 来 先 服 务 的 原 则 为 中 断 提 供 服 务 。 在 任何 时 刻 ， 只 能 执 行 一 个 中 断 程 序 。 一 旦 一 个 中 断 程 序 开始 执 行 ， 则 一 直 执 行 至 完 成 。 不 能 被 另 一 个 中 断 程 序 打断 ， 即 使 是 更 高 优 先 级 的 中 断 程 序 。 中 断 程 序 执 行 中 ，新 的 中 断 请 求 按 优 先 级 排 队 等 候 。 中 断 队 列 能 保 存 的 中断 个 数 有 限 ， 若 超 出 ， 则 会 产 生 溢 出 。 中 断 队 列 的

8、最 多中 断 个 数 和 溢 出 标 志 位 如 表 6-3所 示 。 6.2.2 中 断 指 令 中 断 指 令 有 4条 ， 包 括 开 、 关 中 断 指 令 ， 中 断 连 接 、分 离 指 令 。 指 令 格 式 如 表 6-4所 示 连 接 文 件 夹 表60.doc。 1. 开 、 关 中 断 指 令 l 开 中 断 （ ENI） 指 令 全 局 性 允 许 所 有 中 断 事 件 。关 中 断 （ DISI） 指 令 全 局 性 禁 止 所 有 中 断 事 件 ，中 断 事 件 的 每 次 出 现 均 被 排 队 等 候 ， 直 至 使 用 全局 开 中 断 指 令 重 新 启

9、 用 中 断 。l PLC转 换 到 RUN（ 运 行 ） 模 式 时 ， 中 断 开 始 时被 禁 用 ， 可 以 通 过 执 行 开 中 断 指 令 ， 允 许 所 有 中断 事 件 。 执 行 关 中 断 指 令 会 禁 止 处 理 中 断 ， 但 是现 用 中 断 事 件 将 继 续 排 队 等 候 。 2. 中 断 连 接 、 分 离 指 令 l 中 断 连 接 指 令 （ ATCH） 指 令 将 中 断 事 件（ EVNT） 与 中 断 程 序 号 码 （ INT） 相 连 接 ， 并启 用 中 断 事 件 。l 分 离 中 断 （ DTCH） 指 令 取 消 某 中 断 事 件（

10、 EVNT） 与 所 有 中 断 程 序 之 间 的 连 接 ， 并 禁 用该 中 断 事 件 。l 注 意 ： 一 个 中 断 事 件 只 能 连 接 一 个 中 断 程 序 ， 但多 个 中 断 事 件 可 以 调 用 一 个 中 断 程 序 。 6.2.3 中 断 程 序 1. 中 断 程 序 的 概 念 l 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 。 在 中 断 程 序 中 不 能 改 写 其 他程 序 使 用 的 存 储 器 ，

11、最 好 使 用 局 部 变 量 。 中 断 程序 应 实 现 特 定 的 任 务 ， 应 “ 越 短 越 好 ” ， 中 断 程序 由 中 断 程 序 号 开 始 ， 以 无 条 件 返 回 指 令（ CRETI） 结 束 。 在 中 断 程 序 中 禁 止 使 用 DISI、ENI、 HDEF、 LSCR和 END指 令 。 2. 建 立 中 断 程 序 的 方 法 l 方 法 一 ： 从 “ 编 辑 ” 菜 单 选 择 插 入 （ Insert） 中 断（ Interrupt） 。l 方 法 二 ： 从 指 令 树 ， 用 鼠 标 右 键 单 击 “ 程 序 块 ” 图 标 并从 弹 出

12、菜 单 选 择 插 入 （ Insert） 中 断 （ Interrupt） 。l 方 法 三 ： 从 “ 程 序 编 辑 器 ” 窗 口 ， 从 弹 出 菜 单 用 鼠 标 右键 单 击 插 入 （ Insert） 中 断 （ Interrupt） 。l 程 序 编 辑 器 从 先 前 的 POU显 示 更 改 为 新 中 断 程 序 ， 在 程序 编 辑 器 的 底 部 会 出 现 一 个 新 标 记 ， 代 表 新 的 中 断 程 序 。 6.2.4 程 序 举 例 l 【 例 6-1】 编 写 由 I0.1的 上 升 沿 产 生 的 中 断 事 件的 初 始 化 程 序 。 连 接 文

13、 件 夹 练 习 题 6-1.docl 【 例 6-2】 编 程 完 成 采 样 工 作 ， 要 求 每 10ms采样 一 次 。 连 接 文 件 夹 练 习 题 6-2.docl 【 例 6-3】 利 用 定 时 中 断 功 能 编 制 一 个 程 序 ， 实现 如 下 功 能 ： 当 I0.0由 OFF ON， Q0.0亮 1s，灭 1s， 如 此 循 环 反 复 直 至 I0.0由 ON OFF，Q0.0变 为 OFF。 连 接 文 件 夹 练 习 题 6-3.doc 6.2.5 中 断 程 序 编 程 实 训 1. 实 训 目 的 l （ 1） 熟 悉 中 断 指 令 的 使 用 方

14、法 。l （ 2） 掌 握 定 时 中 断 设 计 程 序 的 方 法 。 2. 实 训 内 容 l （ 1） 利 用 T32定 时 中 断 编 写 程 序 ， 要 求 产 生 占空 比 为 50%， 周 期 为 4s的 的 方 波 信 号 。l （ 2） 用 定 时 中 断 实 现 喷 泉 的 模 拟 控 制 ， 控 制 要求 。 3. 参 考 程 序 l 产 生 占 空 比 为 50%， 周 期 为 4s的 的 方 波 信 号 ，主 程 序 和 中 断 程 序 如 连 接 文 件 夹 参 考 程 序 1.doc 4. 输 入 并 调 试 程 序 l 用 状 态 图 监 视 程 序 的 运

15、行 ， 并 记 录 观 察 到 的 现 象 。 6.3 高 速 计 数 器 与 高 速 脉 冲 输 出 l 前 面 讲 的 计 数 器 指 令 的 计 数 速 度 受 扫 描 周 期 的 影 响 ， 对 比 CPU扫 描频 率 高 的 脉 冲 输 入 ， 就 不 能 满 足 控 制 要 求 了 。 为 此 ， SIMATIC S7-200系 列 PLC设 计 了 高 速 计 数 功 能 （ HSC） ， 其 计 数 自 动 进 行 不 受扫 描 周 期 的 影 响 ， 最 高 计 数 频 率 取 决 于 CPU的 类 型 ， CPU22x系 列最 高 计 数 频 率 为 30KHz， 用 于

16、捕 捉 比 CPU扫 描 速 更 快 的 事 件 ,并 产 生中 断 ， 执 行 中 断 程 序 ， 完 成 预 定 的 操 作 。 高 速 计 数 器 最 多 可 设 置 12种 不 同 的 操 作 模 式 。 用 高 速 计 数 器 可 实 现 高 速 运 动 的 精 确 控 制 。SIMATIC S7-200 CPU22x系 列 PLC还 设 有 高 速 脉 冲 输 出 ， 输 出 频 率可 达 20KHz， 用 于 PTO（ 输 出 一 个 频 率 可 调 ， 占 空 比 为 50%的 脉 冲 ）和 PWM（ 输 出 占 空 比 可 调 的 脉 冲 ） ， 高 速 脉 冲 输 出 的

17、功 能 可 用 于 对电 动 机 进 行 速 度 控 制 及 位 置 控 制 和 控 制 变 频 器 使 电 机 调 速 。 6.3.1 占 用 输 入 /输 出 端 子 1. 高 速 计 数 器 占 用 输 入 端 子 l CPU224有 六 个 高 速 计 数 器 ， 其 占 用 的 输 入 端 子 如 表 6-5所 示 。 连 接 文 件 夹 表 6-5.docl 各 高 速 计 数 器 不 同 的 输 入 端 有 专 用 的 功 能 ， 如 ： 时 钟 脉冲 端 、 方 向 控 制 端 、 复 位 端 、 起 动 端 。l 注 意 ： 同 一 个 输 入 端 不 能 用 于 两 种 不

18、 同 的 功 能 。 但 是 高速 计 数 器 当 前 模 式 未 使 用 的 输 入 端 均 可 用 于 其 他 用 途 ，如 作 为 中 断 输 入 端 或 作 为 数 字 量 输 入 端 。 例 如 ， 如 果 在模 式 2中 使 用 高 速 计 数 器 HSC0， 模 式 2使 用 I0.0和 I0.2，则 I0.1可 用 于 边 缘 中 断 或 用 于 HSC3。 2. 高 速 脉 冲 输 出 占 用 的 输 出 端 子 l S7-200有 PTO、 PWM两 台 高 速 脉 冲 发 生 器 。 PTO脉 冲串 功 能 可 输 出 指 定 个 数 、 指 定 周 期 的 方 波 脉

19、冲 （ 占 空 比50%） ； PWM功 能 可 输 出 脉 宽 变 化 的 脉 冲 信 号 ， 用 户 可以 指 定 脉 冲 的 周 期 和 脉 冲 的 宽 度 。 若 一 台 发 生 器 指 定 给数 字 输 出 点 Q0.0， 另 一 台 发 生 器 则 指 定 给 数 字 输 出 点Q0.1。 当 PTO、 PWM发 生 器 控 制 输 出 时 ， 将 禁 止 输 出点 Q0.0、 Q0.1的 正 常 使 用 ； 当 不 使 用 PTO、 PWM高 速脉 冲 发 生 器 时 ， 输 出 点 Q0.0、 Q0.1恢 复 正 常 的 使 用 ， 即由 输 出 映 像 寄 存 器 决 定 其

20、 输 出 状 态 。 6.3.2 高 速 计 数 器 的 工 作 模 式 1. 高 速 计 数 器 的 计 数 方 式 l （ 1） 单 路 脉 冲 输 入 的 内 部 方 向 控 制 加 /减 计 数 。 即 只 有一 个 脉 冲 输 入 端 ， 通 过 高 速 计 数 器 的 控 制 字 节 的 第 3位来 控 制 作 加 计 数 或 者 减 计 数 。 该 位 =1， 加 计 数 ； 该 位 =0，减 计 数 。 如 图 6-6所 示 内 部 方 向 控 制 的 单 路 加 /减 计 数 。l （ 2） 单 路 脉 冲 输 入 的 外 部 方 向 控 制 加 /减 计 数 。 即 有 一

21、个 脉 冲 输 入 端 ， 有 一 个 方 向 控 制 端 ， 方 向 输 入 信 号 等 于1时 ， 加 计 数 ； 方 向 输 入 信 号 等 于 0时 ， 减 计 数 。 如 图 6-7所 示 外 部 方 向 控 制 的 单 路 加 /减 计 数 。 连 接 文 件 夹 高 速计 数 器 的 技 术 .doc 2. 高 速 计 数 器 的 工 作 模 式 l 高 速 计 数 器 有 12种 工 作 模 式 ， 模 式 0 模 式 2采 用 单 路 脉冲 输 入 的 内 部 方 向 控 制 加 /减 计 数 ； 模 式 3 模 式 5采 用 单路 脉 冲 输 入 的 外 部 方 向 控 制

22、 加 /减 计 数 ； 模 式 6 模 式 8采用 两 路 脉 冲 输 入 的 加 /减 计 数 ； 模 式 9 模 式 11采 用 两 路脉 冲 输 入 的 双 相 正 交 计 数 。l S7-200 CPU224有 HSC0-HSC5六 个 高 速 计 数 器 ， 每 个高 速 计 数 器 有 多 种 不 同 的 工 作 模 式 。 连 接 文 件 夹 表61.docHSC0选 用 某 个 高 速 计 数 器 在 某 种 工 作 方 式 下 工作 后 ， 高 速 计 数 器 所 使 用 的 输 入 不 是 任 意 选 择 的 ， 必 须按 系 统 指 定 的 输 入 点 输 入 信 号 。

23、 如 HSC1。 6.3.3 高 速 计 数 器 的 控 制 字 和 状 态 字 1. 控 制 字 节 l 定 义 了 计 数 器 和 工 作 模 式 之 后 ， 还 要 设 置 高 速 计数 器 的 有 关 控 制 字 节 。 每 个 高 速 计 数 器 均 有 一 个控 制 字 节 ， 它 决 定 了 计 数 器 的 计 数 允 许 或 禁 用 ，方 向 控 制 （ 仅 限 模 式 0、 1和 2） 或 对 所 有 其 他 模式 的 初 始 化 计 数 方 向 ， 装 入 当 前 值 和 预 置 值 。 控制 字 节 每 个 控 制 位 的 说 明 如 表 6-7所 示 。 2. 状 态

24、字 节 l 每 个 高 速 计 数 器 都 有 一 个 状 态 字 节 ， 状 态 位 表 示当 前 计 数 方 向 以 及 当 前 值 是 否 大 于 或 等 于 预 置 值 。每 个 高 速 计 数 器 状 态 字 节 的 状 态 位 如 表 6-8连 接文 件 夹 10.doc。 6.3.4 高 速 计 数 器 指 令 及 举 例 1. 高 速 计 数 器 指 令 l 高 速 计 数 器 指 令 有 两 条 ： 高 速 计 数 器 定 义 指 令 HDEF如表 6-9连 接 文 件 夹 表 63.doc（ 1） 高 速 计 数 器 定 义 指 令HDEF。 指 令 指 定 高 速 计 数

25、 器 （ HSCx） 的 工 作 模 式 。 工作 模 式 的 选 择 即 选 择 了 高 速 计 数 器 的 输 入 脉 冲 、 计 数 方向 、 复 位 和 起 动 功 能 。 每 个 高 速 计 数 器 只 能 用 一 条 “ 高速 计 数 器 定 义 ” 指 令 。l （ 2） 高 速 计 数 器 指 令 HSC。 根 据 高 速 计 数 器 控 制 位 的状 态 和 按 照 HDEF指 令 指 定 的 工 作 模 式 ， 控 制 高 速 计 数器 。 参 数 N指 定 高 速 计 数 器 的 号 码 。 2. 高 速 计 数 器 指 令 的 使 用 l 1） 每 个 高 速 计 数

26、器 都 有 一 个 32位 当 前 值 和 一 个 32位 预 置 值 ， 当 前 值 和 预设 值 均 为 带 符 号 的 整 数 值 。 要 设 置 高 速 计 数 器 的 新 当 前 值 和 新 预 置 值 ， 必须 设 置 控 制 字 节 （ 表 6-7） 连 接 文 件 夹 表 64.doc， 令 其 第 五 位 和 第 六 位 为 1，允 许 更 新 预 置 值 和 当 前 值 ， 新 当 前 值 和 新 预 置 值 写 入 特 殊 内 部 标 志 位 存 储区 。 然 后 执 行 HSC指 令 ， 将 新 数 值 传 输 到 高 速 计 数 器 。 当 前 值 和 预 置 值 占

27、用 的 特 殊 内 部 标 志 位 存 储 区 如 表 6-10所 示 。 除 控 制 字 节 以 及 新 预 设 值 和 当前 值 保 持 字 节 外 ， 还 可 以 使 用 数 据 类 型 HC。 l （ 2） 执 行 HDEF指 令 之 前 ， 必 须 将 高 速 计 数 器 控 制 字 节 的 位 设 置 成 需 要 的状 态 ， 否 则 将 采 用 默 认 设 置 。 默 认 设 置 为 ： 复 位 和 起 动 输 入 高 电 平 有 效 ，正 交 计 数 速 率 选 择 4 模 式 。 执 行 HDEF指 令 后 ， 就 不 能 再 改 变 计 数 器 的 设置 ， 除 非 CPU

28、进 入 停 止 模 式 。 l （ 3） 执 行 HSC指 令 时 ， CPU检 查 控 制 字 节 和 有 关 的 当 前 值 和 预 置 值 。 3. 高 速 计 数 器 指 令 的 初 始 化 l 高 速 计 数 器 指 令 的 初 始 化 的 步 骤 如 下 ： 连 接 文件 夹 表 格 65.doc 2. 用 于 脉 冲 输 出 （ Q0.0或 Q0.1） 的 特殊 存 储 器 （ ） 控 制 字 节 和 参 数 的 特 殊 存 储 器 l 每 个 PTO/PWM发 生 器 都 有 连 接 文 件 夹 66.doc （ 2） 状 态 字 节 的 特 殊 存 储 器l 除 了 控 制

29、信 息 外 ， 还 有 用 于 PTO功 能 的 状 态 位 ，如 表 6-12所 示 。 程 序 运 行 时 ， 根 据 运 行 状 态 使 某些 位 自 动 置 位 。 可 以 通 过 程 序 来 读 取 相 关 位 的 状态 ， 用 此 状 态 作 为 判 断 条 件 ， 实 现 相 应 的 操 作 。 3. 对输出的影响l PTO/PWM生 成 器 和 输 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 时 ， PTO/PWM发 生 器 控 制 输 出 ， 并 禁 止 输 出 点 的 正 常 使用 ， 输 出 波 形 不 受

30、 输 出 映 像 寄 存 器 状 态 、 输 出 强 制 、 执 行 立 即 输 出 指 令 的影 响 ； 在 Q0.0或 Q0.1位 置 没 有 使 用 PTO或 PWM功 能 时 ， 输 出 映 像 寄 存 器控 制 输 出 ， 所 以 输 出 映 像 寄 存 器 决 定 输 出 波 形 的 初 始 和 结 束 状 态 ， 即 决 定脉 冲 输 出 波 形 从 高 电 平 或 低 电 平 开 始 和 结 束 ， 使 输 出 波 形 有 短 暂 的 不 连 续 ，为 了 减 小 这 种 不 连 续 有 害 影 响 ， 应 注 意 ：l （ 1） 可 在 起 用 PTO或 PWM操 作 之 前

31、 ， 将 用 于 Q0.0和 Q0.1的 输 出 映 像 寄 存器 设 为 0。 l （ 2） PTO/PWM输 出 必 须 至 少 有 10%的 额 定 负 载 ， 才 能 完 成 从 关 闭 至 打 开以 及 从 打 开 至 关 闭 的 顺 利 转 换 ， 即 提 供 陡 直 的 上 升 沿 和 下 降 沿 。 4. PTO的使用l PTO是 可 以 指 定 脉 冲 数 和 周 期 的 占 空 比 为 50%的 高 速 脉 冲 串 的 输 出 。 状 态 字 节 中 的 最 高 位 （ 空闲 位 ） 用 来 指 示 脉 冲 串 输 出 是 否 完 成 。 可 在 脉 冲串 完 成 时 起

32、动 中 断 程 序 ， 若 使 用 多 段 操 作 ， 则 在包 络 表 完 成 时 起 动 中 断 程 序 。 （ 1） 周 期 和 脉 冲 数l 周 期 范 围 从 50微 秒 至 65,535微 秒 或 从 2毫 秒 至 65,535毫秒 ， 为 16位 无 符 号 数 ， 时 基 有 s和 ms两 种 ， 通 过 控 制 字节 的 第 三 位 选 择 。 注 意 ：l 如 果 周 期 2个 时 间 单 位 ， 则 周 期 的 默 认 值 为 2个 时 间 单位 。l 周 期 设 定 奇 数 微 秒 或 毫 秒 （ 例 如 75毫 秒 ） ， 会 引 起 波 形失 真 。l 脉 冲 计

33、数 范 围 从 1至 4,294,967,295， 为 32位 无 符 号 数 ，如 设 定 脉 冲 计 数 为 0， 则 系 统 默 认 脉 冲 计 数 值 为 1。 （ 2） PTO的 种 类 及 特 点l PTO功 能 可 输 出 多 个 脉 冲 串 ， 现 用 脉 冲 串 输 出完 成 时 ， 新 的 脉 冲 串 输 出 立 即 开 始 。 这 样 就 保 证了 输 出 脉 冲 串 的 连 续 性 。 PTO功 能 允 许 多 个 脉冲 串 排 队 ， 从 而 形 成 流 水 线 。 流 水 线 分 为 两 种 ：单 段 流 水 线 和 多 段 流 水 线 。l 连 接 文 件 夹 6

34、7.doc （ 3） 多 段 流 水 线 PTO初 始 化 和 操 作 步骤l 用 一 个 子 程 序 实 现 PTO初 始 化 ， 首 次 扫 描（ SM0.1） 时 从 主 程 序 调 用 初 始 化 子 程 序 ， 执 行初 始 化 操 作 。 以 后 的 扫 描 不 再 调 用 该 子 程 序 ， 这样 减 少 扫 描 时 间 ， 程 序 结 构 更 好 。l 初 始 化 操 作 步 骤 如 下 ： 连 接 文 件 夹 68.doc 5. PWM的使用l PWM是 脉 宽 可 调 的 高 速 脉 冲 ， 通 过 控 制 脉 宽 和脉 冲 的 周 期 ， 实 现 控 制 任 务 。 （

35、1） 周 期 和 脉 宽l 周 期 和 脉 宽 时 基 为 ： 微 秒 或 毫 秒 ， 均 为 16位 无符 号 数 。l 周 期 的 范 围 从 50微 秒 至 65,535微 秒 ， 或 从 2毫 秒至 65,535毫 秒 。 若 周 期 = 周 期 ， 占 空 比 =100%，输 出 连 续 接 通 。 若 脉 宽 = 0 ， 占 空 比 为 0%， 则输 出 断 开 。 （ 2） 更 新 方 式l 有 两 种 改 变 PWM波 形 的 方 法 ： 同 步 更 新 和 异 步 更 新 。l 同 步 更 新 ： 不 需 改 变 时 基 时 ， 可 以 用 同 步 更 新 。 执 行 同步

36、更 新 时 ， 波 形 的 变 化 发 生 在 周 期 的 边 缘 ， 形 成 平 滑 转换 。l 异 步 更 新 ： 需 要 改 变 PWM的 时 基 时 ， 则 应 使 用 异 步 更 新 。异 步 更 新 使 高 速 脉 冲 输 出 功 能 被 瞬 时 禁 用 ， 与 PWM波 形不 同 步 。 这 样 可 能 造 成 控 制 设 备 震 动 。l 常 见 的 PWM操 作 是 脉 冲 宽 度 不 同 ， 但 周 期 保 持 不 变 ， 即不 要 求 时 基 改 变 。 因 此 先 选 择 适 合 于 所 有 周 期 的 时 基 ，尽 量 使 用 同 步 更 新 。 （ 3） PWM初

37、始 化 和 操 作 步 骤6.3.6 高速输入、高速输出指令编程实训l 1用 首 次 扫 描 位 （ SM0.1） 使 输 出 位 复 位 为 0， 并 调 用 初 始 化 子 程 序 。 这 样可 减 少 扫 描 时 间 ， 程 序 结 构 更 合 理 。l 2在 初 始 化 子 程 序 中 设 置 控 制 字 节 。 如 将 16#D3（ 时 基 微 秒 ） 或 16#DB（ 时基 毫 秒 ） 写 入 SMB67 或 SMB77， 控 制 功 能 为 ： 允 许 PTO/PWM功 能 、 选 择PWM操 作 、 设 置 更 新 脉 冲 宽 度 和 周 期 数 值 、 以 及 选 择 时 基

38、 （ 微 秒 或 毫 秒 ） 。 l 3在 SMW68或 SMW78中 写 入 一 个 字 长 的 周 期 值 。l 4在 SMW70或 SMW80中 写 入 一 个 字 长 的 脉 宽 值 。l 5执 行 PLS指 令 ， 使 S7-200为 PWM发 生 器 编 程 ， 并 由 Q0.0或 Q0.1输 出 。l 6可 为 下 一 输 出 脉 冲 预 设 控 制 字 。 在 SMB67或 SMB77中 写 入 16#D2（ 微 秒 ）或 16#DA（ 毫 秒 ） 控 制 字 节 中 将 禁 止 改 变 周 期 值 ， 允 许 改 变 脉 宽 。 以 后 只要 装 入 一 个 新 的 脉 宽

39、值 ， 不 用 改 变 控 制 字 节 ， 直 接 执 行 PLS指 令 就 可 改 变脉 宽 值 。l 7退 出 子 程 序 连 接 文 件 夹 69.doc。 1. 实训目的l （ 1） 掌 握 高 速 处 理 类 指 令 的 组 成 、 相 关 特 殊 存储 器 的 设 置 、 指 令 的 输 入 及 指 令 执 行 后 的 结 果 ，进 一 步 熟 悉 指 令 的 作 用 和 使 用 方 法 。l （ 2） 通 过 实 训 的 编 程 、 调 试 练 习 观 察 程 序 执 行的 过 程 ， 分 析 指 令 的 工 作 原 理 ， 熟 悉 指 令 的 具 体应 用 ， 掌 握 编 程

40、技 巧 和 能 力 。 2. 实训内容l 用 脉 冲 输 出 指 令 PLS和 高 速 输 出 端 子 Q0.0给 高 速 计 数 器HSC提 供 高 速 计 数 脉 冲 信 号 ， 因 为 要 使 用 高 速 脉 冲 输 出功 能 ， 必 须 选 用 直 流 电 源 型 的 CPU模 块 。 输 入 侧 的 公 共端 与 输 出 侧 的 公 共 端 相 连 ， 高 速 输 出 端 Q0.0接 到 高 速 输入 端 I0.0， 24V电 源 正 端 与 输 出 侧 的 1L+端 子 相 连 。 有 脉冲 输 出 时 Q0.0与 I0.0对 应 的 LED亮 。 在 子 程 序 0中 ， 把 中

41、断 程 序 0与 中 断 事 件 12（ CV=PV时 产 生 中 断 ） 连 接 起 来 。l 外 部 接 线 图 如 图 6-17连 接 文 件 夹 70.doc。 3. 读懂程序并输入程序l 给 程 序 加 注 释 ， 给 网 络 加 注 释 ， 在 注 释 中 说 明 程序 的 功 能 和 指 令 的 功 能 。 4. 编译运行和调试程序l 观 察 Q0.1和 Q0.2对 应 的 LED的 状 态 ， 并 记 录 。用 状 态 表 监 视 HSC0的 当 前 值 变 化 情 况 。l 根 据 观 察 结 果 画 出 HSC0， Q0.0， Q0.1之 间 对 应的 波 形 图 。 6.

42、4 PID控制 6.4.1 PID指 令 1. PID算 法 l 在 工 业 生 产 过 程 控 制 中 ， 模 拟 信 号 PID（ 由 比 例 、积 分 、 微 分 构 成 的 闭 合 回 路 ） 调 节 是 常 见 的 一 种控 制 方 法 。 运 行 PID控 制 指 令 ， S7-200将 根 据 参数 表 中 的 输 入 测 量 值 、 控 制 设 定 值 及 PID参 数 ，进 行 PID运 算 ， 求 得 输 出 控 制 值 。 参 数 表 中 有 9个 参 数 ， 全 部 为 32位 的 实 数 ， 共 占 用 36个 字 节 。PID控 制 回 路 的 参 数 表 如 表

43、6-15所 示 。l 连 接 文 件 夹 71.doc 2. PID控 制 回 路 选 项 l 在 很 多 控 制 系 统 中 ， 有 时 只 采 用 一 种 或 两 种 控 制 回 路 。 例 如 ， 可 能只 要 求 比 例 控 制 回 路 或 比 例 和 积 分 控 制 回 路 。 通 过 设 置 常 量 参 数 值选 择 所 需 的 控 制 回 路 。l （ 1） 如 果 不 需 要 积 分 回 路 （ 即 在 PID计 算 中 无 “ I”） ， 则 应 将 积 分时 间 Ti设 为 无 限 大 。 由 于 积 分 项 Mx的 初 始 值 ， 虽 然 没 有 积 分 运 算 ，积 分

44、 项 的 数 值 也 可 能 不 为 零 。l （ 2） 如 果 不 需 要 微 分 运 算 （ 即 在 PID计 算 中 无 “ D”） ， 则 应 将 微 分时 间 Td设 定 为 0.0。l （ 3） 如 果 不 需 要 比 例 运 算 （ 即 在 PID计 算 中 无 “ P” ） ， 但 需 要 I或ID控 制 ， 则 应 将 增 益 值 Kc指 定 为 0.0。 因 为 Kc是 计 算 积 分 和 微 分 项公 式 中 的 系 数 ， 将 循 环 增 益 设 为 0.0会 导 致 在 积 分 和 微 分 项 计 算 中 使用 的 循 环 增 益 值 为 1.0。 连 接 文 件 夹

45、 71.doc 3. 回 路 输 入 量 的 转 换 和 标 准 化 l 每 个 回 路 的 给 定 值 和 过 程 变 量 都 是 实 际 数 值 ， 其大 小 、 范 围 和 工 程 单 位 可 能 不 同 。 在 PLC进 行PID控 制 之 前 ， 必 须 将 其 转 换 成 标 准 化 浮 点 表 示法 。 步 骤 如 下 ： 连 接 文 件 夹 73.doc 4. PID回 路 输 出 转 换 为 成 比 例 的 整 数 l 程 序 执 行 后 ， PID回 路 输 出 0.0和 1.0之 间 的 标 准 化 实 数 数 值 ， 必 须被 转 换 成 16位 成 比 例 整 数 数

46、 值 ， 才 能 驱 动 模 拟 输 出 。l PID回 路 输 出 成 比 例 实 数 数 值 =（ PID回 路 输 出 标 准 化 实 数 值 -偏 移 量 ）*取 值 范 围 。l 程 序 如 下 ：l MOVR VD108, AC0 /将 PID回 路 输 出 送 入 AC0。l -R 0.5, AC0 /双 极 数 值 减 偏 移 量 0.5l R 64000.0, AC0 /AC0的 值 *取 值 范 围 ， 变 为 成 比 例 实 数 数 值 l ROUND AC0， AC0 /将 实 数 四 舍 五 入 取 整 ， 变 为 32位 整数l DTI AC0, AC0 /32位

47、整 数 转 换 成 16位 整 数l MOVW AC0, AQW0 /16位 整 数 写 入 AQW0 5. PID指 令 l PID指 令 ： 使 能 有 效 时 ， 根 据 回 路 参 数 表 (TBL)中 的 输 入 测 量 值 、 控 制 设 定 值 及 PID参 数 进 行PID计 算 。 格 式 如 表 6-16所 示 。l 说 明 ： 连 接 文 件 夹 74.doc 2. PID控 制 回 路 选 项 l （ 2） 如 果 不 需 要 微 分 运 算 （ 即 在 PID计 算 中 无 “ D”） ， 则 应 将 微 分时 间 Td设 定 为 0.0。l （ 3） 如 果 不 需

48、 要 比 例 运 算 （ 即 在 PID计 算 中 无 “ P” ） ， 但 需 要 I或ID控 制 ， 则 应 将 增 益 值 Kc指 定 为 0.0。 因 为 Kc是 计 算 积 分 和 微 分 项公 式 中 的 系 数 ， 将 循 环 增 益 设 为 0.0会 导 致 在 积 分 和 微 分 项 计 算 中 使用 的 循 环 增 益 值 为 1.0。 l （ 1） 如 果 不 需 要 积 分 回 路 （ 即 在 PID计 算 中 无 “ I”） ， 则 应 将 积 分时 间 Ti设 为 无 限 大 。 由 于 积 分 项 Mx的 初 始 值 ， 虽 然 没 有 积 分 运 算 ，积 分

49、项 的 数 值 也 可 能 不 为 零 。 l 在 很 多 控 制 系 统 中 ， 有 时 只 采 用 一 种 或 两 种 控 制 回 路 。 例 如 ， 可 能只 要 求 比 例 控 制 回 路 或 比 例 和 积 分 控 制 回 路 。 通 过 设 置 常 量 参 数 值选 择 所 需 的 控 制 回 路 。 3. 回 路 输 入 量 的 转 换 和 标 准 化 l 每 个 回 路 的 给 定 值 和 过 程 变 量 都 是 实 际 数 值 ， 其大 小 、 范 围 和 工 程 单 位 可 能 不 同 。 在 PLC连 接 文件 夹 75.doc 2. PID回 路 参 数 表l 如 表

50、6-17连 接 文 件 夹 78.doc 4. PID回 路 输 出 转 换 为 成 比 例 的 整 数 l 程 序 执 行 后 ， PID回 路 输 出 0.0和 1.0之 间 的 标 准化 实 数 数 值 ， 必 须 被 转 换 成 16位 成 比 例 整 数 数值 ， 才 能 驱 动 模 拟 输 出 。l PID回 路 输 出 成 比 例 实 数 数 值 =（ PID回 路 输 出 标准 化 实 数 值 -偏 移 量 ） *取 值 范 围l 程 序 如 下 ： 连 接 文 件 夹 76.doc 5. PID指 令 l PID指 令 ： 使 能 有 效 时 ， 根 据 回 路 参 数 表

51、(TBL)中 的 输 入 测 量 值 、 控 制 设 定 值 及 PID参 数 进 行PID计 算 。 格 式 如 表 6-16所 示 。l 说 明 ： 连 接 文 件 夹 77.doc 6.4.2 PID控 制 功 能 的 应 用 1. 控 制 任 务 l 一 恒 压 供 水 水 箱 ， 通 过 变 频 器 驱 动 的 水 泵 供 水 ，维 持 水 位 在 满 水 位 的 70%。 过 程 变 量 PVn为 水 箱的 水 位 （ 由 水 位 检 测 计 提 供 ） ， 设 定 值 为 70%，PID输 出 控 制 变 频 器 ， 即 控 制 水 箱 注 水 调 速 电 机的 转 速 。 要

52、求 开 机 后 ， 先 手 动 控 制 电 机 ， 水 位 上升 到 70%时 ， 转 换 到 PID自 动 调 节 。 2. 程 序 分 析 l （ 1） I/O分 配l 手 动 /自 动 切 换 开 关 I0.0 模 拟 量 输 入 AIW0 模 拟 量 输 出AQW0l （ 2） 程 序 结 构l 由 主 程 序 ， 子 程 序 ， 中 断 程 序 构 成 。 主 程 序 用 来 调 用 初 始 化 子 程 序 ，子 程 序 用 来 建 立 PID回 路 初 始 参 数 表 和 设 置 中 断 ， 由 于 定 时 采 样 ，所 以 采 用 定 时 中 断 （ 中 断 事 件 号 为 10

53、） ， 设 置 周 期 时 间 和 采 样 时 间相 同 （ 0.1s） ， 并 写 入 SMB34。 中 断 程 序 用 于 执 行 PID运 算 ，I0.0=1时 ， 执 行 PID运 算 ， 本 例 标 准 化 时 采 用 单 极 性 （ 取 值 范 围32000） 。 3. 语 句 表 程 序 l 主 程 序 连 接 文 件 夹 79.doc 4. 梯 形 图 程 序 l 梯 形 图 程 序 如 图 6-18。 连 接 文 件 夹 80.doc 6.5 时 钟 指 令 l 利 用 时 钟 指 令 可 以 实 现 调 用 系 统 实 时 时 钟 或 根 据需 要 设 定 时 钟 ， 这

54、对 控 制 系 统 运 行 的 监 视 、 运 行记 录 及 和 实 时 时 间 有 关 的 控 制 等 十 分 方 便 。 时 钟指 令 有 两 条 ： 读 实 时 时 钟 和 设 定 实 时 时 钟 。 指 令格 式 如 表 6-18。 连 接 文 件 夹 81.docl 指 令 使 用 说 明 ： 连 接 文 件 夹 82.doc 6.6 习 题 l 1. 编 写 程 序 完 成 数 据 采 集 任 务 ， 要 求 每 100ms采 集 一 个 数 。l 2. 编 写 一 个 输 入 /输 出 中 断 程 序 ， 要 求 实 现 ：（ 1） 从 0到 255的 计 数 。（ 2） 当 输 入 端 I0.0为 上 升 沿 时 ， 执 行 中 断 程 序 0，程 序 采 用 加 计 数 。（ 3） 当 输 入 端 I0.0为 下 降 沿 时 ， 执 行 中 断 程 序 1，程 序 采 用 减 计 数 。（ 4） 计 数 脉 冲 为 SM0.5。