电气控制及PLC应用技术 三菱 教学课件 ppt 作者 彭小平 模块七课件

模块七 PLC控制系统特殊功能指令的编程和应用,【知识目标】 1理解中断、中断事件、中断优先级等概念，了解各类中断事件及中断优先级。 2掌握中断指令的格式和功能，掌握中断程序的建立方法。 3了解高速计数器的计数方式、工作模式、控制字节、初始值和预置值寄存器以及状态字节等含义。 4掌握高速计数器指令的格式和功能，学会使用高速计数器。 5了解PWM和PTO的含义，了解PTO/PWM寄存器的各位的含义，掌握高速脉冲输出指令的格式和功能。 6掌握PID指令的格式和功能和PID各参数的含义及设置。 7掌握A/D、D/A模块的功能、设置和应用。 8掌握特殊功能指令在程序设计中的灵活应用。,【能力目标】 1进一步掌握程序控制指令的格式和功能，学会用程序控制指令来编写程序。 2了解子程序的概念，掌握子程序的建立和调用的方法。 3能够使用PTO/PWM发生器产生需要的控制脉冲。 4能够使用中断指令，掌握中断程序的建立方法。 5能够应用PLC模拟量扩展模块、和变频器。 6能够理解PID工作原理、PID各参数的含义，能够使用PID指令编程。 7能根据PLC的编程手册的功能指令的说明来应用功能指令编程。,7.1.1 立即类指令 立即类指令是指执行指令时不受S7-200循环扫描工作方式的影响，而对实际的I/O点立即进行读写操作。分为立即读指令和立即输出指令两大类。 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。 立即类指令的格式及说明如表7-1所示。,7.1.2中断指令 S7-200设置了中断功能，用于实时控制、高速处理、通信和网络等复杂和特殊的控制任务。中断就是终止当前正在运行的程序，去执行为立即响应的信号而编制的中断服务程序，执行完毕再返回原先被终止的程序并继续运行。 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 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 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 时基中断包括定时中断和定时器T32/T96中断。定时中断用于支持一个周期性的活动。周期时间从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。将中断程序连接在定时中断事件上，若定时中断被允许，则计时开始，每当达到定时时间值，执行中断程序。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S7-200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 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7-2所示。 一个程序中总共可有128个中断。S7-200在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。中断队列的最多中断个数和溢出标志位如表7-3所示。,3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7-4所示。 （1）开、关中断指令 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用中断。 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 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。 分离中断（DTCH）指令取消某中断事件（EVNT）与所有中断程序之间的连接，并禁用该中断事件。 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。,4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。在中断程序中不能改写其他程序使用的存储器，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 方法一：从“编辑”菜单选择插入（Insert） 中断（Interrupt）。 方法二：从指令树，用鼠标右键单击“程序块”图标并从弹出菜单选择插入（Insert） 中断（Interrupt）。 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）。 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。,【例7-2】编程完成采样工作，要求每10ms采样一次。 分析：完成每10ms采样一次，需用定时中断，查表7-2可知，定时中断0的中断事件号为10。因此在主程序中将采样周期（10ms）即定时中断的时间间隔写入定时中断0的特殊存储器SMB34，并将中断事件10和INT-0连接，全局开中断。在中断程序0中，将模拟量输入信号读入，程序如图7-2所示。,图7-2采样编程举例,任务一：程序控制指令,程序控制指令的作用是控制程序的运行方向，如程序的跳转、程序的循环等。在工程实践中常用来解决一些生产流程的选择性分支控制、并行分支控制等。 1任务提出 设定I0.0为电动机点动连续运行控制选择开关，当I0.0得电时，选择点动控制；当I0.0不得电时，选择连续运行控制。,表7-1 跳转与标号指令 说明：N的取值范围是0255，可以在主程序、子程序或者中断服务程序中使用跳转指令，跳转指令及跳转标号指令只能用于同一程序段中。,表7-2 跳转与标号编程举例。,2任务解决方案 设定I0.0为电动机点动连续运行控制选择开关，当I0.0得电时，选择点动控制；当I0.0不得电时，选择连续运行控制,3其他的程序控制指令 （1）条件结束指令与停止指令 说明： 1）条件结束指令只能用在主程序，不能用在子程序和中断程序。 2）如果 STOP 指令在中断程序中执行，那么该中断立即终止并且忽略所有挂起的中断，继续扫描程序的剩余部分在本次扫描的最后完成 CPU 从 RUN 到 STOP 的转变。,（2）看门狗复位指令 看门狗复位指令（WDR）允许S7-200 CPU的系统看门狗定时器被重新触发，这样可以在不引起看门狗错误的情况下，增加此扫描所允许的时间。,（3）循环控制指令 程序循环控制结构用于描述一段程序的重复循环执行。指令格式和功能如表6-5所示。 由FOR和NEXT指令构成程序的循环体,表7-6 程序控制指令编程举例,5应用实例 例1 有三台电动机，设置2种起停方式：手动操作方式：用每个电动机各自的起停按钮控制M1M3的起停状态；自动操作方式：按下起动按钮，M1M3每隔5s依次起运；按下停止按钮，M1M3同时停止。 I/0分配如表7-7所示。,动动脑吧：程序是如何实现所要求的控制功能的？,例2 使用I0.1由OFF到ON的上升沿，将10，15，20，25，30，35分别送到VW10，VW12，VW20。 分析：此程序可以由循环程序来实现，程序如图7-3所示。,调用子程序优点： - 用子程序可以减小程序的长度 - S7-200在每个扫描周期中处理主程序中的代码，不管代码是否执行。而子程序只有在被调用时，S7-200才会处理其代码，因而用子程序可以缩短程序扫描周期。 -用子程序创建的程序代码是可传递的。具有某种独立功能的子程序，可以复制到另一个应用程序中。 子程序有子程序调用和子程序返回两大类指令，子程序可以被多次调用，也可以嵌套（最多8层），还可以递归调用自己（自己调自己），使用递归的时候要慎重。,任务二：子程序的使用,1任务提出 建立模拟量计算子程序： 在实际的控制项目中，从模拟量输入模块中得到模块量，需要经过一定的数学运算，来得到我们实际需要的模拟值。对这种需要重复进行的数学运算，可以通过建立子程序来实现，在需要的时候调用。 （1）建立子程序的方法 从“编辑”菜单选择插入（Insert） 子程序； 从指令树，用鼠标右键单击“程序块”图标并从弹出菜单选择插入（Insert） 子程序 从“程序编辑器”窗口，鼠标右键单击，从弹出快捷菜单中选择插入（Insert） 子程序; 选择插入子程序之后，在程序编辑器的底部会出现一个新标记，代表新的子程序，子程序的编号n从0开始自动向上生成。,任务二：子程序的使用,表7-8 子程序指令 说明： 1）子程序调用指令编写在主程序中,子程序返回指令编写在子程序中； 2）子程序标号n的范围是063； 3）子程序可以不带参数调用，也可以带参数调用。带参数调用的子程序必须事先在局部变量表里对参数进行定义。,局部变量表中的变量有IN、IN_OUT、OUT和TEMP四类。 IN（输入）：是传入子程序的输入参数； IN_OUT（输入/输出）：将参数的初始值传给子程序，并将子程序的执行结果返回给同一地址； OUT（输出）：子程序的执行结果，它被返回给调用它的程序。被传递参数的数据类型有BOOL、BYTE、WORD、INT、DWORD、DINT、REAL、STRINGL八种。 TEMP：局部存储器只能用作子程序内部的暂时存储器，不能用来传递参数。 局部变量表最左边的一列是每个参数在局部存储器（L）中的地址。,表7-9 子程序编程举例,3任务解决方案 在上述任务中，需要用到带参数的子程序调用，在子程序的局部变量表中定义“转换值”、“系数1”和“系数2”的输入变量（IN），“模拟值”的输出变量（OUT），“暂存1”的临时变量（TEMP），任务通过设置如图6-9所示主程序和图6-10所示子程序实现。,4应用实例 例1 编写子程序，将在主程序读取的系统时间的分钟数从BCD码格式转换成十进制整数格式。,图7-11 例1的主程序,图7-12 例1的子程序,例2将上题中的系统时间的秒、分钟、小时均从BCD格式转换成十进制整数格式。,图7-13 例2的主程序,图7-14 例2的子程序,例3 设计子程序，用来记录设备运行时间。 用设备启动时的I0.0调用子程序。主程序如图7-15所示（该程序只能在STL编程器中输入）。,局部变量表,中断是计算机在