表5-2部分中断事件及其事件号

事件号82402122728101121中断描述通信口0：接收字符通信口1：接受字符I0.0上升沿I0.1上升沿HSC0 CV=PV (当前值=设定值）HSC0 输入方向改变HSC0 外部复位定时中断0定时中断1定时器T32 CT=PT 中断优先组通信（最高）I/O（中等）定时（最低）优先组中的优先级0123101112012 中断返回（CRETI）指令 根据控制的条件从中断程序中返回到主程序。

可用中断程序入口点处的中断程序标号来识别每个中断程序。部分中断事件及其事件号如表5-2所示。

4.4 高速计数指令

普通计数器要受CPU扫描速度的影响，对高速脉冲信号的计数会发生脉冲丢失的现象。高速计数器脱离主机的扫描周期而独立计数，它可对脉宽小于主机扫描周期的高速脉冲准确计数。高速计数器常用于电动机转速检测的场合，使用时可由编码器将电动机的转速转化成脉冲信号，再用高速计数器对转速信号进行计数。

高速计数器的指令包含定义高速计数器（HDEF）指令和高速计数器（HSC）指令（如表5-3所示），高速计数器的时钟输入速率可达10～30KHz。

定义高速计数器（HDEF）指令，为指定的高速计数器（HSCx）选定一种工作模式（有12种不同的工作模式）。使用HDEF指令可建立起高速计数器（HSCx）和工作模式之间的联系。操作数HSC是高速计数器编号（0～5），MODE是工作模式（0～11）。在使用高速计数器之前必须使用HDEF指令来选定一种工作模式。对每一个高速计数器只能使用一次HDEF指令。

高速计数器（HSC）指令，根据有关特殊标志位来组态和控制高速计数器的工作，操作数N指定了高速计数器号（0～5）。

高速计数器装入预置值后，当前计数值小于当前预置值时计数器处于工作状态。当当前值等于预置值或外部复位信号有效时，可使计数器产生中断；除模式（0～2）外，计数器方向的改变也可产生中断。可利用这些中断事件完成预定的操作。每当中断事件出现时，采用中断的方法在中断程序中装入一个新的预置值，从而使高速计数器进入新一轮的工作。

由于中断事件产生的速率远低于高速计数器的计数速率，用高速计数器可以实现精确的高速控制，而不会延长PLC的扫描周期。

高速计数器指令在使用过程中，利用相关的特殊存储器位可对高速计数器实施状态监视、组态动态参数、设置预置值和当前值等操作。

HSC0～HSC2的当前值和预置值所对应的特殊存储器地址如表4-3所示。

表4-3 HSC的当前值和预置值

要装入的值 新当前值 新预置值 HSC0 SMD38 SMD42 HSC1 SMD48 SMD52 HSC2 SMD58 SMD62 为了向高速计数器装入新的当前值和预置值，必须先设置控制字节，并把预置值和当前值存入特殊存储器中，然后执行HSC指令，才能将新的值传送给高速计数器。

每个高速计数器都有一个控制字节，控制字节是用来控制计数器工作的。（HSC0～HSC2）的控制字节如表4-2所示。

表4-2 高速计数器的控制字节

HSC0 SM37.0 — SM37.2 SM37.3 SM37.4 SM37.5 SM37.6 SM37.7 HSC1 SM47.0 SM47.1 SM47.2 SM47.3 SM47.4 SM47.5 SM47.6 SM47.7 HSC2 SM57.0 SM57.1 SM57.2 SM57.3 SM57.4 SM57.5 SM57.6 SM57.7 描述 复位有效电平控制位： 0=复位高电平有效；1=复位低电平有效 启动有效电平控制位： 0=启动高电平有效；1=启动低电平有效 正交计数器计数速率选择： 0=4×计数速率；1=1×计数速率 计数方向控制位： 0=减计数；1=增计数 允许更新计数方向： 0=不更新；1=更新计数方向 向HSC中写入预置值： 0=不更新；1=更新预置值 向HSC中写入新的当前值： 0=不更新；1=更新当前值 HSC允许：0=禁止 HSC 1=允许 HSC 4.5 PID指令

4.5.1 PID 算法

PID 控制器管理输出数值,以便使偏差（e）为零,系统达到稳定状态。偏差是给定值SP 和过程变量PV 的差. PID 控制原则以下列公式为基础,其中将输出u(t)表示成比例项、积分项和微分项的函数:

(4-1)

式中 e(t)—调节器输入函数，即给定量与与输出量的偏差； u(t)—调节器输出函数； Kp—比例系数； Ti—积分时间常数； Td—微分时间常数；

因为式（4-1）表示的调节器的输入函数及输出函数均为模拟量，所以计算机是无法对其进行直接运算的。为此，必须将连续形式的微分方程化成离散形式的差分方程。

取T 为采样周期，k 为采样序号,k=0,1,2,?i,?k,因为采样周期T 相对于信号变化周期是很小的，这样可以用矩形法算面积，用向后差分代替微分，即

于是式（4-1）可写成

（4-2）

式中 u(k) —采样时刻k 时的输出值； e(k) —采样时刻k 时的偏差值； e（k-1）—采样时刻k-1 时的偏差值。

式（4-1）中的输出量 u(k)为全量输出。它对应于被控对象的执行机构（如调节阀）每次采样时刻应达到的位置，因此，式（4-2）称为PID 位置控制算法。这即使是PID 控制规律的离散化形式。

4.5.2 控制方式

S7-200 的PID 回路没有设置控制方式，只要PID 块有效，就可以执行PID 运算。在这种意义上说，PID 运算存在一种“自动”运行方式。当PID 运算不被执行时，我们称之为“手动”方式。

同计数器指令相似，PID 指令有一个使能位。当该使能位检测到一个信号的正跳变（从0到1），PID 指令执行一系列的动作，使PID 指令从手动方式无扰动地切换到自动方式。为了达到无扰动切换，再转换到自动控制前，必须用手动方式把当前输出值填入回路表中的Mn栏。PID 指令回路表中的值进行下列动作，以保证当使能位正跳变出现时，从手动方式无扰动切换到自动方式：

置给定值（ SPn）=过程变量（ PVn） 置过程变量前值（PVn",1）=过程变量（PVn） 置积分项前值（ MX ）=输出值（ Mn）

PID 使能位的默认值是1，在CPU 启动或从STOP 方式转到RUN 方式时建立。CPU 进入RUN方式后首次使PID 块有效，没有检测到使能位的正跳变，那么就没有无扰动切换的动作

PID 编程的基本步骤： 1）设定回路输入及输出选项。

2）设定回路参数在 PID 指令中,必须指定内存区内的46个字节参数表的首地址。其中要选定过程变量、 设定值、 回路增益、 采样时间、 积分

时间和微分时间,并转换成标准值存入回路表中。

3）为计算指定内存区域,PID 计算需要一定的存储空间,存储暂时结果。需要指定此计算区域的起始 V 内存字节地址。

4）指定初始化子程序及中断程序。 5）生成 PID 程序。

根据设计要求，可设计出如图4-1的程序流程图，按此进行PLC 编程，以此来控制水箱液位。

LAD PID TABLE,LOOP STL 指令使用说明 (1)PID指令根据当前输入信息和控制回路表（TBL）中的配置信息，对相应的 （LOOP）执行PID运算。 （2）TBL是控制回路表的起始地址，LOOP 取值范围是0~7。

5 软件设计

5.1 S7-200 PLC编程的基本概念

5.1.1 PLC编程语言