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西门子200系列PLC的功能指令
功能指令概述
为了满足用户的一些特殊要求，从20世纪80年代开始，众多的PLC制造商就在小型机上加入了功能指令(Functional Instruction)或称应用指令(Applied Instruction)。这些功能指令的出现，大大拓宽了PLC的应用范围。本章主要介绍西门子S7-200系列 PLC的功能指令。
S7-200系列PLC的功能指令极其丰富，主要包括以下几方面:
(1)算术与逻辑运算指令；
(2)传送、移位、循环移位及填充指令;
(3)PID指令；
(4)FOR/NEXT 循环指令;
(5)数据表处理指令;
(6)高速处理指令;
(7)转换指令;
(8)中断指令;
(9)通信指令;
(10)实时时钟。
本章介绍功能指令以梯形图、功能块图和语句表3种形式表示。操作数表列出每个指令的操作数和有效的数据类型。
对于梯形图:EN和ENO是能流并且是布尔数据类型。
对于功能块图表:EN和ENO是I、Q、V、M、SM、S、T、C、L或能流并且是布尔数据类型。
EN/ENO的操作数和数据类型没有显示在指令操作数表中，因为EN/ENO的操作数对于所有梯形图和功能块图表指令是相同的。
四则运算指令及加1/减1指令
四则运算指令
S7-200系列 PLC可进行相同位数的各种数据类型的加、减、乘、除四则运算，它们的指令格式相同。对四则运算指令来说,IN1、IN2 是指令所要求的操作数:OUT 是指令执行结果的存放单元地址。
1.加法指令
加法指令是把两个输入端IN1、N2指定的数相加，结果送到输出端OUT指定的存储单元中。加法指令可分为整数指令、双整数指令、实数加法指令。加法指令如图5-1所示。它们各自对应的操作数数据类型分别是有符号整数(INT)、有符号双整数(DINT)、实数(REAL)。
执行加法操作时，操作数IN2与OUT共用一个地址单元，因而，在语句表中IN1 OUT=OUT。
2.减法指令
减法指令是把两个输入端IN1、IN2指定的数相减，结果送到输出端OUT指定的存储单元中。减法指令可分为整数指令、双整数指令和实数减法指令。减法指令如图5-2所示。它们各自对应的操作数数据类型分别是有符号整数、有符号双整数、实数。
执行减法操作时，操作数IN1与OUT共用一个地址单元，因而，在语句表中OUTIN2=OUT。
3.乘法指令
乘法指令是把两个输入端IN1、IN2指定的数相乘，结果送到输出端OUT指定的存储单元中。乘法指令可分为整数、双整数、实数乘法指令和整数完全乘法指令。乘法指令如图5-3所示。前3种指令各自对应的操作数数据类型分别是有符号整数、有符号双整数、实数。整数完全乘法指令是把输入端IN1、IN2指定的两个16 位整数相乘，产生一个32位乘积，并送到输出端OUT指定的存储单元中去。
执行乘法操作时，操作数IN2与OUT共用一个地址单元(整数完全乘法指令的IN2与OUT的低16位用的是同地址单元)，因而在语句表中IN1*OUT=OUT。
加法、减法、乘法指令影响的特殊存储器位:SM1.0(零)、SM1.1(溢出)、SM1.2(负)。
4.除法指令
除法指令是把两个输入端IN1、IN2指定的数相除，结果送到输出端OUT指定的存储单元中。除法指令可分为整数、双整数、实数除法指令和整数完全除法指令。除法指令如图5-4所示。前3种指令各自对应的操作数数据类型分别是有符号整数、有符号双整数、实数。整数完全除法指令是把输入端IN1、IN2指定的两个16位整数相除，产生一个32位的结果，并送到输出端OUT指定的存储单元中去，其中高16位是余数，低16 位是商。
执行除法操作时，操作数IN1与OUT共用一个地址单元(整数完全除法指令的IN1与OUT的低16位用的是同地址单元)，因而，在语句表中OUT/N2=OUT。
除法指令影响的特殊存储器位:SM1.0(零)、SM1.1(溢出)、SM1.2(负)、SM1.3(除数为0)。
四则运算指令的有效操作数见表5-1。
西门子200PLC四则运算指令程序
S7-200/300/400 PLC的四则运算指令基本相同，主要是对两个操作数的加、减、乘、除运算、操作数可以是整数、双整数、浮点数等。S7-200与S7-300/400PLC的指令格式相似，梯形图程序格式如图3-84所示。
图3-84 四则运算指令程序格式
(a)S7-200 PLC四则运算程序格式(b)S7-300/400 PLC四则运算程序格式
图中的IN1为四则运算中的被加数、被减数、被乘数、被除数；IN2为加数、减数、乘数、除数；OUT 为运算结果存储器地址。
从图3-84中可见，尽管S7-200与S7-300/400PLC的梯形图指令相同，但从转换后的指令表可以看出两者在执行过程中存在有差异。
(1) S7-200 PLC的执行过程如下：
1) 将操作数1(被加数、被减数、被乘数、被除数)移动到结果存储器。
2) 将结果存储器(操作数1)与操作数2(加数、减数、乘数、除数)进行运算，并将运算结果存储到结果存储器中。
(2) S7-300/400 PLC的执行过程如下：
1) 将操作数1(被加数、被减数、被乘数、被除数)读入到累加器1中。
2) 将操作数2(加数、减数、乘数、除数)读人到累加器1中，原累加器1中的操作数1移动到累加器2中。
3) 累加器2中的内容与累加器1运算，运算结果存储在累加器1中。
4) 累加器1的运算结果传送到结果存储器中。
(3) 四则运算编程时应注意以下几点：
1) 在S7-200 PLC中，整数、双整数的运算结果仍然为整数与双整数，因此，在程序中应注意防止因运算结果溢出而导致的执行错误。
2) 在S7-200PLC中整数、双整数的除法运算DIV_I、DIV_DI指令，以及S7-300/400PLC的DIV_DI 指令，其除法运算的结果不保留余数。
3) 对于S7-200PLC的整数除法，如果需要余数，可以使用DIV指令。DIV指令要求的输出存储器OUT 为32位，执行DIV指令后，两个整数的除法运算可以得到32位运算结果，输出存储器OUT的高16位用于存储余数，低16位用于存储商。
4) S7-200PLC的双整数除法无法保留余数。
5) 对于S7-300/400PLC的整数除法，可以自动生成余数，执行DIV_I指令后，累加器1的高16位存储余数，低16位存储商。
6) 对于S7-300/400 PLC的双整数除法，如果需要余数，可以在利用DIV_DI指令求出商后，再使用MOD指令求余数。执行MOD指令后，商被舍去，累加器1存储余数。
7) 除法运算的除数不能为“0”。
(4) 浮点数的函数运算。在S7-200/300/400 PLC中，浮点数可以进行函数运算。函数运算包括正弦余弦、正切、平方根、自然对数、指数等运算，任S7-300/400PLC中还可以进行平方、反正弦、反余弦、反正切、求juedui值等运算。
对于浮点数的函数运算，为了得到正确的运算结果，同样应遵守函数运算的基本规定与要求，保证程序中操作数取值范围的正确性。
(5) 增量指令。在S7-200 PLC中，除可以使用以上数据运算指令外，还可以通过专门的指令对字节字、双字进行增“1”(Increment)与减“1”(Decrement)运算。这些指令的使用十分简单，可以按照表3-22的格式直接编程。
除以上常用的功能指令外，S7还有其他部分功能指令，如程序控制指令，S7-200PLC中的表指令、字符串指令、特殊计数指令等。这些指令有的使用较少，有的将在S7PLC的特殊功能指令中给予说明，因此，这里不再进行介绍，需要时可以参见Siemens手册相关的内容。