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軟PLC指令系統設計

3 .4軟PLC指令系統設計

3. 4. 1軟PLC指令的組成

梯形圖與指令表是開發PLC用戶程序使用最多的兩種編程語言，雖然二者指令的表達形式不同但表示內容都是由操作碼和操作數組成。操作碼提供運算的法則，操作數提供執行運算所需的數據和地址信息。軟PLC指令是以函數的形式提供操作碼和操作數。

軟PLC運行系統為每條PLC指令編寫了相應的指令函數，它們共同組成了軟PLC系統的指令庫。為了便于以后的擴展和管理，本文在編制軟PLC指令時制定了統一的格式。

3. 4. 2軟PLC指令函數

PLC指令分為基本指令和功能指令兩類，前者用于對位進行簡單的邏輯運算，是編制PLC程序最常使用的指令；后者主要對字節、字等復雜數據進行處理完成某種特定的功能。本文在參考國際標準IEC61131-3中梯形圖與指令表指令的基礎上，依據SIMATIC S7-300指令系統設計軟PLC系統的指令函數。

本軟PLC系統共設計了 25個指令函數，其中基本指令函數16個，功能指令函數9個。表3-2、3-3分別對每個指令函數進行了說明。

編號	PLC指令	指令函數	實現功能
1001	LD	ReadInBit〇	讀輸入位狀態壓入堆棧
1002	LDI	ReadInBitnot〇	讀輸入位狀態取反壓入堆棧
1003	A	ReadInANDBit()	讀輸入位狀態與棧頂元素進行邏輯“與”運算，然后壓入堆棧
1004	AI	ReadInANDBitnot()	讀輸入位狀態取反后與棧頂元素進行邏輯“與”運算，然后壓入堆棧
1005	0	ReadInORBit()	讀輸入位狀態與棧頂元素進行邏輯“或”運算，然后壓入堆棧
1006	01	ReadInORBitnot()	讀輸入位狀態取反后與棧頂元素進行邏輯“或”運算，然后壓入堆棧
1007	OutBit	WriteOutBit〇	將邏輯堆棧棧頂元素狀態寫到對應輸出地址位
1008	NOT	LogicNot〇	將邏輯堆棧棧頂元素狀態取反后壓入堆棧
1009	S	SetBit〇	將對應的輸入輸出位狀態置“1”
1010	R	ResetBit()	將對應的輸入輸出位狀態置“0”
1011	CopyPush	C〇py()	將邏輯堆棧棧頂元素復制到第二個棧中
1012	Pop	ReleasePop()	釋放邏輯堆棧棧頂元素
1013	ANB	AndStack〇	將兩個堆棧棧頂元素進行邏輯“與”運算
1014	ORB	OrStack()	將兩個堆棧棧頂元素進行邏輯“或”運算
1015	Copytofirst	Copytofirst〇	將邏輯堆棧棧頂兩個元素進行“與”運算
1016	CLR	ClearStackQ	清空邏輯堆棧中的所有元素

編號	PLC指令	指令函數	實現功能
1017	BAND	LogicANDByte〇	將兩個字節的數值進行邏輯“與”運算
1018	WAND	LogicANDWord()	將兩個字的數值進行邏輯“與”運算
1019	BOR	LogicORByte()	將兩個字節的數值進行邏輯“或”運算
1020	WOR	LogicORByte()	將兩個字的數值進行邏輯“或”運算
1021	CompareByte	ComparedByteLD()； ComparedByteAND〇； ComparedByteOR〇；	將兩個字節的數值進行比較將比較結果壓入邏輯堆棧；將比較結果與棧頂元素進行邏輯“與”運算；將比較結果與棧頂元素進行邏輯“或”運算；比較運算符：==、>、<、>=、<=、！=
1022	CompareWord	C ompare dWor dLD ()； ComparedWordAND〇； ComparedWordOR()；	將兩個字的數值進行比較將比較結果壓入棧頂；將比較結果與棧頂元素進行邏輯“與”運算；將比較結果與棧頂元素進行邏輯“或”運算；比較運算符：==、>、<、>=、<=、！=
1023	Move	MoveByte()； Move Word()； MoveD Word〇；	按字節賦值按字賦值按雙字賦值
1024	Timer	TIMER	定時功能：用于設定輸出信號的延遲時間，當延遲時間到達到所設定的值時能流通過
1025	Counter	COUNTER	計數功能：用于對脈沖信號進行計數，當脈沖數等于所設定值時能流通過

下面以基本指令函數ReadlnBitG和功能指令函數COUNTER為例，說明他們的具體實現：

(1) ReadInBit()

讀輸入位指令是最常用的指令之一，當軟PLC系統執行LD指令時會調用 ReadInBit〇函數。首先它按照參數訪問I/O存儲區域，通過字節號查詢到該位軟元件所在的單元地址，然后查找位號讀取該位當前狀態，將其壓入邏輯堆棧。具體實現代碼如下：

ReadInBit(char Channel [no])

{bool bitno =false; //清 “0”

ReadBit(Channel[no], bitno); //讀取操作數(位)狀態

pb—stackarea ->push(bitno); //壓入邏輯堆棧

(2) COUNTER

西門子PLC計數器按計數方式的不同分為：加計數器、減計數器以及加/減計數器。本文COUNTER采用遞減方式計數，當當前值減為“0”時計數器完成計數功能。梯形圖指令中的計數器如圖3.9所示。

軟PLC為COUNTER類分配了存儲區域m_counterAREA[]來保存計數器的預設倌和狀杰信息。計數器執行函數的運行流稈如圖3.9所示。當計數器的狀杰位Curcondition[0]=FALSE (可計數狀態）且Reset=0時，檢測到上升沿脈沖信號輸入時，計數器的當前值m_CurValue減1。當m_CurValue= 0時計數標志位置 “1”，完成計數。若Curcondition[0]=TRUE(不可計數狀態），則以預設值m_PV 初始化計數器，并使計數標志位置“0”，未完成計數。
計數器功能的實現代碼如下：

{ int bitno =(C_No%8-l); //確定軟兀件所在位號 char flagC=0x01;

if(Curcondition[0]==TRUE) //判斷計數器的狀態 {if(Lastcondition[l]== TRUE)

{ m_CurValue=m_PV; } //計數器值復位 flagC=!(0x01« bitno);

m_counterAREA[C_No/8]&=flagC;// 計數標志位置 “0”

}

else //可計數狀態

{ if((m_CurValue!=0)&&(!Lastcondition[l])&&Curcondition[l]) {m_Cur Value--;}//有上升沿脈沖信號輸入計數值自減

if(m_CurValue==〇y/判斷計數器的當前值

{

flagC=! (0x01« bitno);

m_counterAREA[C_N〇 /⁸]卜 flagC; //完成計數功能

}

else

{

flagC=!(0x01« bitno);

m_counterAREA[C_No/⁸]&= flagC;//未完成計數功能

}

}

}

3. 4. 3軟PLC指令的尋址

(1)軟PLC指令尋址格式

軟PLC指令函數是通過尋址函數獲取操作數及其地址信息的。對于簡單數據軟PLC運行系統提供按位（bit)、字節（Byte)的尋址方式，對于復雜數據按字(W)、雙字(DW)方式進行尋址。尋址時首先指定數據存儲區域，接著指定存儲的輸入、輸出標識，最后指定所在字、字節以及位地址。例如：尋址“LI4.3” 表示對應I/O端子的數據存儲在本地通訊存儲區的輸入映像區，其中“L”代表數據的存儲區域，“I”代表存儲在輸入映像寄存區，“4”代表數據所在字節編號, 表示取位操作符，“3”代表所取元素所在字節中的位號。

由于CPU —次至少能處理8位，所以對于按字節、字、雙字尋址，軟PLC

米用了頭部尋址加尾部尋址的統一尋址格式。編址格式見圖3.12。米用統一尋址可避免因外部I/O采集裝置的改變而對用戶程序的接口函數進行修改，通過尋址能夠智能獲取數據。圖3.13給出了軟PLC按字節的尋址方式。

		r \
區域標識符	輸入輸出標識符	尋址類型	字節編號
(L,R, T,A,P,C)	(i，Q)	(B，W，DW)	15 0

參數信息：

L,R，T，A,P,C分別為PLC數據在內存中的存儲區域

I-輸入映像區Q-輸出映像區

B-按字節尋址W-按字尋址DW-按雙字尋址

(2)軟PLC指令尋址函數實現

每種尋址方式都有對應的尋址函數，如：按位尋址函數ReadBitG、按字節尋址函數ReadByte〇、按字尋址函數ReadWord(),它們共同完成向PLC指令函數提供操作數的任務。按位尋址函數ReadBitG的部分實現代碼如下：

{ char * chr_point;

chr_point=strchr(address,將指針指向字符串中所在位號 switch(address[0]) //判斷軟邏輯存儲區域

{case 'L':

switch(address「ll) //判斷輸入還是輸出映像區 { case T:

CurrentBitStatus(m SercosBuffer.m SercosToPLCBufFer.m ulSercosToPL

C[atoi(address+2)],atoi(chr_point+l),bitbool);

break;

case 'Q':

…}

CurrentBitStatus(unsigned char Channelno, int bitno，bool &bitstatus) //判斷當前輸入位狀態

{ char flagbit=0x01; flagbit «=bitno;

if((flagbit & Channelno) == flagbit)//判斷當前位狀態是否為 “ 1 ” bitstatus =tme; else

bitstatus =false;

}

3. 5本章小結

本章通過分析軟PLC運行系統的工作原理，劃分了軟PLC運行系統的任務組成，給出了各模塊的執行流程圖以及部分實現代碼，結合直接方式和間接方式調度的優點實現了軟PLC系統多任務之間的調度，并對軟PLC存儲系統、指令系統以及尋址方式進行了設計，給出了典型的基本指令和功能指令的實現函數，基本上實現了軟PLC運行系統的功能。

本文采摘自“五軸數控加工中心軟PLC控制系統的研究”，因為編輯困難導致有些函數、表格、圖片、內容無法顯示，有需要者可以在網絡中查找相關文章！本文由伯特利數控整理發表文章均來自網絡僅供學習參考，轉載請注明！

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