電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)（S7-1200）課件 4任務(wù)2 使用比較指令編程

任務(wù)2使用比較指令編程任務(wù)引入

在模擬量、計(jì)數(shù)和時(shí)序等控制中經(jīng)常會(huì)遇到上下限、計(jì)數(shù)次數(shù)判斷和時(shí)限判斷等問題，此時(shí)就要使用比較指令來進(jìn)行編程。比較指令在PLC編程中使用廣泛，學(xué)好比較指令，對(duì)編程水平的提高會(huì)有很大幫助。任務(wù)目標(biāo)要完成該任務(wù)，必須具備以下知識(shí)：1.掌握各種比較指令的使用方法。2.學(xué)會(huì)使用比較指令編寫程序。相關(guān)知識(shí)1.比較指令

比較指令相當(dāng)于一個(gè)有條件的常開觸點(diǎn)，是將兩個(gè)數(shù)據(jù)IN1和IN2按指定條件進(jìn)行比較，條件成立時(shí)，觸點(diǎn)閉合，去控制相應(yīng)的對(duì)象；不符合時(shí)，比較觸點(diǎn)維持常開狀態(tài)。所以比較指令實(shí)際上也是一種位指令。

比較指令的梯形圖如圖4-17所示。圖4-17比較指令梯形圖相關(guān)知識(shí)

比較指令的比較符有：CMP==（等于）、CMP<(小于)、CMP>(大于)、CMP<=(小于等于)、CMP>=(大于等于)和CMP<>(不等于)六種。其操作數(shù)據(jù)類型有：Int、Dint、Real、Usint、Char、Time等共16種，比較指令中數(shù)據(jù)類型的類別根據(jù)IN1、IN2的數(shù)據(jù)類型選擇。相關(guān)知識(shí)

2.比較指令應(yīng)用1）計(jì)算比較

如圖4-18所示梯形圖中，比較指令的操作數(shù)使用計(jì)數(shù)器作變量時(shí)，比較指令的數(shù)據(jù)類型使用整數(shù)數(shù)據(jù)類型Int。圖4-18計(jì)數(shù)比較程序相關(guān)知識(shí)2）定時(shí)比較

使用定時(shí)器延時(shí)，應(yīng)用比較指令產(chǎn)生斷電6S、通電4S的脈沖輸出信號(hào)。其梯形圖和時(shí)序圖見圖4-19所示。圖4-19脈沖輸出程序、時(shí)序圖相關(guān)知識(shí)3.數(shù)學(xué)運(yùn)算指令

數(shù)學(xué)運(yùn)算指令可完成整數(shù)、長(zhǎng)整數(shù)及實(shí)數(shù)的加、減、乘、除、求余、求絕對(duì)值等基本運(yùn)算，以及浮點(diǎn)數(shù)的平方、平方根、自然對(duì)數(shù)、基于e的指數(shù)運(yùn)算及三角函數(shù)等擴(kuò)展運(yùn)算，數(shù)學(xué)運(yùn)算指令如表4-5所示。表4-5數(shù)學(xué)運(yùn)算指令及功能指令名稱說明CALCULATE計(jì)算用于自定義數(shù)學(xué)表達(dá)式（也可使用字邏輯運(yùn)算符），表達(dá)式中不能有常數(shù)，輸入輸出數(shù)據(jù)類型保持一致。ADD加計(jì)算兩個(gè)整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)數(shù)據(jù)類型的變量或者常數(shù)的加、減、乘、除。SUB減MUL乘DIV除SIN計(jì)算正弦值計(jì)算浮點(diǎn)數(shù)數(shù)據(jù)類型的變量或者常數(shù)的（該變量或常數(shù)為弧度制）正弦值、余弦值、正切值。COS計(jì)算余弦值TAN計(jì)算正切值A(chǔ)SIN計(jì)算反正弦值計(jì)算浮點(diǎn)數(shù)數(shù)據(jù)類型的變量或者常數(shù)的反正弦值、反余弦值、反正切值，輸出角度為弧度制。ACOS計(jì)算反余弦值A(chǔ)TAN計(jì)算反正切值相關(guān)知識(shí)表4-5數(shù)學(xué)運(yùn)算指令及功能指令名稱說明FRAC返回小數(shù)計(jì)算浮點(diǎn)數(shù)數(shù)據(jù)類型的變量或者常數(shù)的小數(shù)部分的值。EXPT取冪計(jì)算以浮點(diǎn)數(shù)數(shù)據(jù)類型的變量或者常數(shù)為底，以整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)數(shù)據(jù)類型的變量或者常數(shù)為指數(shù)的值。MOD返回除數(shù)的余數(shù)計(jì)算兩個(gè)整數(shù)數(shù)據(jù)類型的變量或者常數(shù)做除法后的余數(shù)。NEG取反更改有符號(hào)整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)數(shù)據(jù)類型的輸入數(shù)據(jù)的正負(fù)號(hào)INC加1計(jì)算整數(shù)數(shù)據(jù)類型的變量的自加1、自減1。DEC減1ABS計(jì)算絕對(duì)值計(jì)算有符號(hào)整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)數(shù)據(jù)類型的變量或者常數(shù)的絕對(duì)值。MIN獲取最小值計(jì)算相同數(shù)據(jù)類型（包括整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)、DTL）的變量或者常數(shù)的最小值、最大值。MAX獲取最大值LIMIT設(shè)置限值將整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)、DTL數(shù)據(jù)類型的變量或者常數(shù)，限定輸出在設(shè)定的最小值和最大值之間。SQR計(jì)算平方計(jì)算浮點(diǎn)數(shù)數(shù)據(jù)類型的變量或者常數(shù)的平方、平方根。SQRT計(jì)算平方根LN計(jì)算自然對(duì)數(shù)計(jì)算浮點(diǎn)數(shù)數(shù)據(jù)類型的變量或者常數(shù)的自然對(duì)數(shù)、和以自然常數(shù)e為底的指數(shù)值。EXP計(jì)算指數(shù)值相關(guān)知識(shí)4.數(shù)學(xué)運(yùn)算指令應(yīng)用1）CALCULATE計(jì)算指令應(yīng)用

使用CALCULATE計(jì)算指令編寫函數(shù)Y=AX2+BX+C的程序。

計(jì)算指令CALCULATE可用于自行定義計(jì)算式并執(zhí)行表達(dá)式，根據(jù)所選數(shù)據(jù)類型計(jì)算數(shù)學(xué)運(yùn)算或復(fù)雜邏輯運(yùn)算，指令的數(shù)據(jù)類型可在指令框的“???”下拉列表中選擇該指令的數(shù)據(jù)類型，根據(jù)所選數(shù)據(jù)類型，可以組合某些指令的函數(shù)以執(zhí)行復(fù)雜計(jì)算。

編輯表達(dá)式Y(jié)=AX2+BX+C函數(shù)的梯形圖如圖4-20所示，單擊指令框上方的“計(jì)數(shù)器”圖標(biāo)①，可打開編輯“Calculate”指令對(duì)話框②，編輯輸出OUT的表達(dá)式，表達(dá)式可以包含輸入?yún)?shù)的名稱和指令的語法；在初始狀態(tài)下，指令框至少包括兩個(gè)輸入IN1和IN2，可單擊圖標(biāo)“”擴(kuò)展輸入數(shù)目，在功能框中直接按升序?qū)Σ迦氲妮斎胫颠M(jìn)行自動(dòng)編號(hào)，如圖4-20中的IN1~IN4，使用時(shí)注意：所有輸入和輸出的數(shù)據(jù)類型必須相同。相關(guān)知識(shí)圖4-20

CALCULATE計(jì)算指令的應(yīng)用

按照?qǐng)D4-20所示，編輯表達(dá)式OUT=IN1*IN2*IN2+IN3*IN2+IN4，其中A=IN1=10，X=IN2=MW100，B=IN3=10，C=IN4=100，當(dāng)計(jì)數(shù)器“C0”計(jì)算1次時(shí)，Y=10*12+10*1+100=120，當(dāng)計(jì)數(shù)器“C0”計(jì)算2次時(shí)，Y=160。相關(guān)知識(shí)2）加/減/乘/除指令的應(yīng)用

使用加/減/乘/除指令，將輸入IN1的值與輸入IN2的值進(jìn)行加/減/乘/除運(yùn)算，結(jié)果存放到OUT中，加/減/乘/除指令格式如圖4-21所示。操作數(shù)的數(shù)據(jù)類型可以選擇，如圖4-21中的除法（DIV）指令模塊；在初始狀態(tài)下，指令框中至少包含兩個(gè)輸入數(shù)（IN1和IN2）。加法指令和乘法指令可以通過單擊圖標(biāo)“”擴(kuò)展輸入數(shù)目，減法指令和除法指令只有兩個(gè)輸入數(shù)IN1和IN2。圖4-21加/減/乘/除指令格式相關(guān)知識(shí)圖4-22加/減/乘/除指令應(yīng)用示例

加/減/乘/除指令應(yīng)用示例如圖4-22所示，加法指令A(yù)DD有三個(gè)整數(shù)相加（15+10+8），結(jié)果存放到MW100中；除法指令DIV有兩個(gè)實(shí)數(shù)相除（893.5÷4.5），結(jié)果存放到MD110中。相關(guān)知識(shí)

（3）三角函數(shù)運(yùn)算指令的應(yīng)用

三角函數(shù)運(yùn)算指令格式如圖4-23所示，操作數(shù)值類型為實(shí)數(shù)。SIN/COS/TAN指令用于計(jì)算角度的正弦值/余弦值/正切值，角度大小在IN輸入處以弧度的形式指定，指令結(jié)果發(fā)送到輸出OUT中。

ASIN/ACOS/ATAN指令為反三角函數(shù)指令，根據(jù)輸入IN指定的正弦值/余弦值/正切值，計(jì)算該值對(duì)應(yīng)的角度值，角度值以弧度為單位，指令結(jié)果發(fā)送到輸出OUT中。其中，ASIN指令輸入IN指定范圍為[-1,+1]的有效浮點(diǎn)數(shù)，輸出OUT范圍為[-π/2，+π/2]；ACOS指令輸入IN指定范圍為[-1,+1]的有效浮點(diǎn)數(shù)，輸出OUT范圍為[0，+π]；ATAN指令輸入IN為有效浮點(diǎn)數(shù)，輸出OUT范圍為[-π/2，+π/2]。相關(guān)知識(shí)圖4-23三角函數(shù)運(yùn)算指令格式相關(guān)知識(shí)圖4-24三角函數(shù)運(yùn)算指令應(yīng)用示例

三角函數(shù)運(yùn)算指令應(yīng)用示例如圖4-24所示，SIN指令對(duì)浮點(diǎn)數(shù)（弧度）求正弦值，π/2=1.57.796，SIN（π/2）=1，結(jié)果存入MD100中；ATAN指令對(duì)浮點(diǎn)數(shù)求反正切值，ATAN（-1）=-π/4=-0.7853981，結(jié)果存入MD110中。相關(guān)知識(shí)

（4）部分?jǐn)?shù)學(xué)運(yùn)算指令的應(yīng)用

數(shù)學(xué)運(yùn)算指令包括MOD/NEG/ABS/INC/DEC/MIN/MAX/LIMIT，下面舉例說明它們的應(yīng)用。

1）MOD/NEG/ABS指令的應(yīng)用。MOD指令可以用來求整數(shù)除法的余數(shù)。在MOD指令模塊中，參數(shù)IN1、IN2和OUT的數(shù)據(jù)類型應(yīng)為整數(shù)且必須相同；除法指令只能得到商，余數(shù)被丟掉，而MOD指令則將余數(shù)返回到OUT；圖4-25中IN1除以IN2（132÷21）的商是5，余數(shù)（OUT）是18。相關(guān)知識(shí)

NEG指令為“取反”指令，可以使用NEG指令更改輸入IN中值的符號(hào)，并在輸出OUT中查詢結(jié)果。例如，輸入IN為正值，則該值的負(fù)值發(fā)送到輸出OUT中；在圖4-25中NEG指令模塊中，整數(shù)25的相反數(shù)為-25，浮點(diǎn)數(shù)3.14取反后為-3.14。

ABS指令用于計(jì)算輸入IN處指定值的絕對(duì)值，指令結(jié)果發(fā)送到輸出OUT；在圖4-25所示ABS指令模塊中，浮點(diǎn)數(shù)-6.28取絕對(duì)值為6.28。相關(guān)知識(shí)圖4-25MOD/NEG/ABS指令的應(yīng)用相關(guān)知識(shí)

2）INC/DEC/MIN/MAX指令的應(yīng)用。遞增指令I(lǐng)NC在指令接通的每個(gè)掃描周期內(nèi)令參數(shù)IN/OUT的值自行加1，如圖4-26中MW40=MW40+1；遞減指令DEC在指令接通的每個(gè)掃描周期內(nèi)令參數(shù)IN/OUT的值自行減1，如圖4-26中MW42=MW42-1。使用時(shí)應(yīng)注意使用方法，INC/DEC指令盡量選擇沿信號(hào)驅(qū)動(dòng)，避免每個(gè)掃描周期都執(zhí)行。相關(guān)知識(shí)

獲取最小值指令MIN用于比較幾個(gè)輸入值，并將最小的值輸出到OUT中，要執(zhí)行該指令，最少需要指定2個(gè)輸入，最多可以指定100個(gè)輸入。在圖4-26的MIN指令模塊中，10、24、78三個(gè)數(shù)中，最小值為10，所有OUT=10。

獲取最大值指令MAX用于比較幾個(gè)輸入值，并將最大的值輸出到OUT中，同MIN指令，可擴(kuò)展指令的輸入數(shù)量，在功能框中按升序?qū)斎脒M(jìn)行編號(hào)。在圖4-26的MAX指令模塊中，78、457、2198三個(gè)數(shù)中，最大值為2198，所有OUT=2198。相關(guān)知識(shí)

設(shè)置限值指令LIMIT將輸入IN的值限制在輸入值[MN，MX]之間輸出；如果IN輸入的值滿足條件MN≦IN≦MX，則將其值復(fù)制到OUT中輸出；如果不滿足該條件且輸入值IN低于下限MN，則將輸出設(shè)置為輸入MN的值；如果超出上限MX，則將輸出OUT設(shè)置為輸入MX的值，在圖4-26所示LIMIT指令模塊中，要求輸入IN限制在[10.0，99.0]之間，由于輸入為100.0，超出上限，故輸出OUT=99.0，取上限值。相關(guān)知識(shí)圖4-26INC/DEC/MIN/MAX/LIMIT指令的應(yīng)用相關(guān)知識(shí)

3）SQR/SQRT指令的應(yīng)用。計(jì)算平方指令SQR可以計(jì)算輸入IN的浮點(diǎn)值的平方，并將結(jié)果寫入輸出OUT中；計(jì)算平方根指令SQRT可以計(jì)算輸入IN的浮點(diǎn)值的平方根，并將結(jié)果寫入輸出OUT中。如果輸入值大于零，則該指令的結(jié)果為正值，如果輸入值小于零，則輸出OUT返回一個(gè)無效浮點(diǎn)數(shù)；如果輸入IN的值為“0”，則結(jié)果也為“0”。

圖4-27為計(jì)算Y=（22+52）0.5的值。

程序中采用SQR指令分別計(jì)算22和52的數(shù)值，采用ADD加法指令計(jì)算（22+52）的值，采用平方根指令SQRT計(jì)算最終結(jié)果并傳送到MD100中。計(jì)算所用運(yùn)算指令的數(shù)據(jù)類型均為浮點(diǎn)數(shù)。相關(guān)知識(shí)圖4-27SQR/SQRT指令的應(yīng)用任務(wù)實(shí)施1.用PLC比較指令實(shí)現(xiàn)對(duì)交通燈的控制

所有要求與項(xiàng)目2任務(wù)5中對(duì)交通燈控制相同。1）程序設(shè)計(jì)

用比較指令完成交通燈控制我們只需使用一個(gè)定時(shí)器設(shè)定交通燈運(yùn)行一個(gè)周期的時(shí)間，然后用各燈亮滅的時(shí)間點(diǎn)來和此定時(shí)器的當(dāng)前值比較，完成各信號(hào)燈的開通與關(guān)斷。程