S7-300有没有格雷码转二进制功能块 点击：6851 | 回复：20
发表于：2007-11-29 10:18:00
4楼
S7-300沒有現成的轉換功能塊，我使用了富士的SPH編寫了一個功能塊，由于富士的和西門子都支持IEC61131-3編程規范，那么應該很簡單的轉換為西門子的功能塊。
在精确定位控制系统中，为了提高控制精度，准确测量控制对象的位置是十分重要的。目前，测量位置的方法主要有2种，其一是使用位置传感器，此方法精度高，但是在多路，长距离位置监控系统中，由于成本昂贵且安装困难，因此并不实用。其二是采用光电轴角编码器进行精确位置控制，光电轴角编码器根据其刻度方法及信号输出形式，可分为增量式、绝对式以及混合式三种。而绝对式编码器是直接输出数字量的传感器，它是利用自然二进制或循环二进制（格雷码）方式进行光电转换的，编码的设计一般是采用自然二进制码、循环二进制码、二
进制补码等。特点是不要计数器，在转轴的任意位置都可读出一个固定的与位置相对应的数字码；抗干扰能力强，没用累积误差；电源切断后位置信息不会丢失，但分辨率是由二进制的位数决定的，根据不同的精度要求，可以选择不同的分辨率即位数。目前有10 位、11 位、12 位、13 位、14 位或更高位等多种。其中采用循环二进制编码（即格雷码）的绝对式编码器，其输出信号是一种数字排序,不是权重码，每一位没有确定的大小，不能直接进行比较大小和算术运算，也不能直接转换成其他信号，要经过一次码变换，变成自然二进制码，在由上位机读取以实现相应的控制。而在码制变换中有不同的处理方式，本文着重介绍富士SX系列中使用编程的方法对二进制格雷码与自然二进制码的互换。
一、格雷码（又叫循环二进制码或反射二进制码）介绍
在数字系统中只能识别0 和1，各种数据要转换为二进制代码才能进行处理，格雷码是一种无权码，采用绝对编码方式，典型格雷码是一种具有反射特性和循环特性的单步自补码，它的循环、单步特性消除了随机取数时出现重大误差的可能，它的反射、自补特性使得求反非常方便。格雷码属于可靠性编码，是一种错误最小化的编码方式，因为，自然二进制码可以直接由数/模转换器转换成模拟信号，但某些情况，例如从十进制的3 转换成4 时二进制码的每一位都要变，使数字电路产生很大的尖峰电流脉冲。而格雷码则没有这一缺点，它是一种数字排序系统，其中的所有相邻整数在它们的数字表示中只有一个数字不同。它在任意两个相邻的数之间转换时，只有一个数位发生变化。它大大地减少了由一个状态到下一个状态时逻辑的混淆。另外由于最大数与最小数之间也仅一个数不同，故通常又叫格雷反射码或循环码。下表为几种自然二进制码与格雷码的对照表：
十进制数
自然二进制
格雷码
十进制
自然二进制
格雷码
0
0000
0000
8
1000
1100
1
0001
0001
9
1001
1101
2
0010
0011
10
1010
1111
3
0011
0010
11
1011
1110
4
0100
0110
12
1100
1010
5
0101
0111
13
1101
1011
6
0110
0101
14
1110
1001
7
0111
0100
15
1111
1000
二、二进制格雷码与自然二进制码的互换
1、自然二进制码转换成二进制格雷码
自然二进制码转换成二进制格雷码，其法则是保留自然二进制码的最高位作为格雷码的最高位，而次高位格雷码为二进制码的高位与次高位相异或，而格雷码其余各位与次高位的求法相类似。
例如：
自然二进制编码如下：
1
0
0
1
那么转换为格雷码的方法是：保留最高位1，然后将第二位0与第一位1做异或操作，第三位的0与第二位的0做异或操作，第四位的1与第三位的0做异或操作，得到结果如下：
1 1 0 1 Gray
2、二进制格雷码转换成自然二进制码
二进制格雷码转换成自然二进制码,其法则是保留格雷码的最高位作为自然二进制码的最高位，而次高位自然二进制码为高位自然二进制码与次高位格雷码相异或，而自然二进制码的其余各位与次高位自然二进制码的求法相类似。
例如将格雷码1000转换为自然二进制码：
1
0
0
0
1
1
1
1
上排为格雷码，下排为自然二进制，从左到右分别为1~4位
将上排的第一位高位作为自然二进制的最高位，因此在下排的第一位填入1，然后以上排第二位与下排第一位做异或操作，得到下排第二位结果为1，将上排第三位与下排第二位做异或操作，得到下排第三位的结果为1，同理，下排第四位的结果为1，因此，我们得到了转换结果 如下：
1 1 1 1 Bin
三、自然二进制码与格雷码互换在富士SX系列PLC中的实现方法：
1． 自然二进制码转换为格雷码：
根据自然二进制码转换为格雷码的转换规则，实际上就是将转换数右移一位后与转换数做异或操作。程序流程图如下：
保存输入数 TEMP
将TEMP右移一位，保存SHILETEMP
将移位后的数据与原数据作异或
返回异或后的数据
功能块中的程序如下：
INPUT 输入变量类型为DWORD
TEMP 局部变量类型为DWORD
SHILETEMP 局部变量类型为DWORD
BIN_TO_GRAY 功能块返回变量返回类型为DWORD
BIN_TO_GRAY:
TEMP:=INPUT;
SHILETEMP:=SHR_DWORD(TEMP,UNIT#1);
BIN_TO_GRAY:=SHILETEMP XOR INPUT;
2. 格雷码转换为自然二进制码
根据格雷码转换为自然二进制码的转换规则，实际上就是不断的将格雷码与二进制数做异或操作，也就是说，不断的和本身的不同位数做异或操作，如原数据为32位的A，那么先将A向右移动一位，与本身进行异或，然后保留值为B,那么继续将A向右移动一位，与B进行异或，保留为C,依次类推，直到A=1为止。程序流程图如下：
保存输入数 TEMP,INPUT1
如果输入数为0，那么直接返回数据0后退出
如果TEMP不等于1，那么循环，否则返回数据
TEMP右移1位，与输入值作不断异或
功能块中的程序如下：
INPUT 输入变量类型为DWORD
TEMP 局部变量类型为DWORD
INPUT1 局部变量类型为DWORD
GRAY_TO_BIN 功能块返回变量返回类型为DWORD
GRAY_TO_BIN:
TEMP:=INPUT;
INPUT1:=INPUT;
IF TEMP=DWORD#0 THEN
INPUT1:=DWORD#0;
GRAY_TO_BIN:=INPUT1;
RETURN;
END_IF;
WHILE TEMP<>DWORD#1 DO
TEMP:=SHR_DWORD(TEMP,UINT#1);
INPUT1:=TEMP XOR INPUT1;
END_WHILE;
GRAY_TO_BIN:=INPUT1;
上述代码在富士的SX系列PLC中试验没有问题，由于富士的SX系列PLC完全支持ST代码方式的编程，因此基本上可以不做修改的应用在西门子的S7系列的PLC中。
由于三菱的PLC中已经包含了自然二进制码转换为格雷码指令GRY以及格雷码转换为自然二进制码指令GBIN，因此上述代码应用于三菱系列的PLC已经没有意义，请使用三菱PLC本身附带的指令，因为西门子以及富士的SX系列PLC并没有附带转换指令，因此本人书写了上述代码用于补充SX系列的指令不足。
因為歐姆龍的ST不能支持數據移位指令，因此如果使用歐姆龍的話，那么FB中需要使用梯形圖來做哦。
在精确定位控制系统中，为了提高控制精度，准确测量控制对象的位置是十分重要的。目前，测量位置的方法主要有2种，其一是使用位置传感器，此方法精度高，但是在多路，长距离位置监控系统中，由于成本昂贵且安装困难，因此并不实用。其二是采用光电轴角编码器进行精确位置控制，光电轴角编码器根据其刻度方法及信号输出形式，可分为增量式、绝对式以及混合式三种。而绝对式编码器是直接输出数字量的传感器，它是利用自然二进制或循环二进制（格雷码）方式进行光电转换的，编码的设计一般是采用自然二进制码、循环二进制码、二
进制补码等。特点是不要计数器，在转轴的任意位置都可读出一个固定的与位置相对应的数字码；抗干扰能力强，没用累积误差；电源切断后位置信息不会丢失，但分辨率是由二进制的位数决定的，根据不同的精度要求，可以选择不同的分辨率即位数。目前有10 位、11 位、12 位、13 位、14 位或更高位等多种。其中采用循环二进制编码（即格雷码）的绝对式编码器，其输出信号是一种数字排序,不是权重码，每一位没有确定的大小，不能直接进行比较大小和算术运算，也不能直接转换成其他信号，要经过一次码变换，变成自然二进制码，在由上位机读取以实现相应的控制。而在码制变换中有不同的处理方式，本文着重介绍富士SX系列中使用编程的方法对二进制格雷码与自然二进制码的互换。
一、格雷码（又叫循环二进制码或反射二进制码）介绍
在数字系统中只能识别0 和1，各种数据要转换为二进制代码才能进行处理，格雷码是一种无权码，采用绝对编码方式，典型格雷码是一种具有反射特性和循环特性的单步自补码，它的循环、单步特性消除了随机取数时出现重大误差的可能，它的反射、自补特性使得求反非常方便。格雷码属于可靠性编码，是一种错误最小化的编码方式，因为，自然二进制码可以直接由数/模转换器转换成模拟信号，但某些情况，例如从十进制的3 转换成4 时二进制码的每一位都要变，使数字电路产生很大的尖峰电流脉冲。而格雷码则没有这一缺点，它是一种数字排序系统，其中的所有相邻整数在它们的数字表示中只有一个数字不同。它在任意两个相邻的数之间转换时，只有一个数位发生变化。它大大地减少了由一个状态到下一个状态时逻辑的混淆。另外由于最大数与最小数之间也仅一个数不同，故通常又叫格雷反射码或循环码。下表为几种自然二进制码与格雷码的对照表：
十进制数
自然二进制
格雷码
十进制
自然二进制
格雷码
0
0000
0000
8
1000
1100
1
0001
0001
9
1001
1101
2
0010
0011
10
1010
1111
3
0011
0010
11
1011
1110
4
0100
0110
12
1100
1010
5
0101
0111
13
1101
1011
6
0110
0101
14
1110
1001
7
0111
0100
15
1111
1000
二、二进制格雷码与自然二进制码的互换
1、自然二进制码转换成二进制格雷码
自然二进制码转换成二进制格雷码，其法则是保留自然二进制码的最高位作为格雷码的最高位，而次高位格雷码为二进制码的高位与次高位相异或，而格雷码其余各位与次高位的求法相类似。
例如：
自然二进制编码如下：
1
0
0
1
那么转换为格雷码的方法是：保留最高位1，然后将第二位0与第一位1做异或操作，第三位的0与第二位的0做异或操作，第四位的1与第三位的0做异或操作，得到结果如下：
1 1 0 1 Gray
2、二进制格雷码转换成自然二进制码
二进制格雷码转换成自然二进制码,其法则是保留格雷码的最高位作为自然二进制码的最高位，而次高位自然二进制码为高位自然二进制码与次高位格雷码相异或，而自然二进制码的其余各位与次高位自然二进制码的求法相类似。
例如将格雷码1000转换为自然二进制码：
1
0
0
0
1
1
1
1
上排为格雷码，下排为自然二进制，从左到右分别为1~4位
将上排的第一位高位作为自然二进制的最高位，因此在下排的第一位填入1，然后以上排第二位与下排第一位做异或操作，得到下排第二位结果为1，将上排第三位与下排第二位做异或操作，得到下排第三位的结果为1，同理，下排第四位的结果为1，因此，我们得到了转换结果 如下：
1 1 1 1 Bin
三、自然二进制码与格雷码互换在富士SX系列PLC中的实现方法：
1． 自然二进制码转换为格雷码：
根据自然二进制码转换为格雷码的转换规则，实际上就是将转换数右移一位后与转换数做异或操作。程序流程图如下：
保存输入数 TEMP
将TEMP右移一位，保存SHILETEMP
将移位后的数据与原数据作异或
返回异或后的数据
功能块中的程序如下：
INPUT 输入变量类型为DWORD
TEMP 局部变量类型为DWORD
SHILETEMP 局部变量类型为DWORD
BIN_TO_GRAY 功能块返回变量返回类型为DWORD
BIN_TO_GRAY:
TEMP:=INPUT;
SHILETEMP:=SHR_DWORD(TEMP,UNIT#1);
BIN_TO_GRAY:=SHILETEMP XOR INPUT;
2. 格雷码转换为自然二进制码
根据格雷码转换为自然二进制码的转换规则，实际上就是不断的将格雷码与二进制数做异或操作，也就是说，不断的和本身的不同位数做异或操作，如原数据为32位的A，那么先将A向右移动一位，与本身进行异或，然后保留值为B,那么继续将A向右移动一位，与B进行异或，保留为C,依次类推，直到A=1为止。程序流程图如下：
保存输入数 TEMP,INPUT1
如果输入数为0，那么直接返回数据0后退出
如果TEMP不等于1，那么循环，否则返回数据
TEMP右移1位，与输入值作不断异或
功能块中的程序如下：
INPUT 输入变量类型为DWORD
TEMP 局部变量类型为DWORD
INPUT1 局部变量类型为DWORD
GRAY_TO_BIN 功能块返回变量返回类型为DWORD
GRAY_TO_BIN:
TEMP:=INPUT;
INPUT1:=INPUT;
IF TEMP=DWORD#0 THEN
INPUT1:=DWORD#0;
GRAY_TO_BIN:=INPUT1;
RETURN;
END_IF;
WHILE TEMP<>DWORD#1 DO
TEMP:=SHR_DWORD(TEMP,UINT#1);
INPUT1:=TEMP XOR INPUT1;
END_WHILE;
GRAY_TO_BIN:=INPUT1;
上述代码在富士的SX系列PLC中试验没有问题，由于富士的SX系列PLC完全支持ST代码方式的编程，因此基本上可以不做修改的应用在西门子的S7系列的PLC中。
由于三菱的PLC中已经包含了自然二进制码转换为格雷码指令GRY以及格雷码转换为自然二进制码指令GBIN，因此上述代码应用于三菱系列的PLC已经没有意义，请使用三菱PLC本身附带的指令，因为西门子以及富士的SX系列PLC并没有附带转换指令，因此本人书写了上述代码用于补充SX系列的指令不足。
因為歐姆龍的ST不能支持數據移位指令，因此如果使用歐姆龍的話，那么FB中需要使用梯形圖來做哦。
发表于：2011-09-25 01:46:01
12楼
FUNCTION "Cray Code" : VOID
TITLE =
AUTHOR : G
NAME : ‘格雷码‘
VERSION : 0.1
VAR_INPUT
GrayCode_In : WORD ;
END_VAR
VAR_OUTPUT
BinCode_Out : WORD ;
END_VAR
VAR_TEMP
Data_Temp : WORD ;
Loop_Numbers : INT ;
Data_Temp_1 : WORD ;
END_VAR
BEGIN
NETWORK
TITLE =
//格雷码转二进制
L #GrayCode_In;
AW W#16#FFF;
T #Data_Temp;
T #Data_Temp_1;
L 12;
NEXT: T #Loop_Numbers;
L #Data_Temp_1;
SRW 1;
T #Data_Temp_1;
L #Data_Temp;
L #Data_Temp_1;
XOW ;
T #Data_Temp;
L #Loop_Numbers;
LOOP NEXT;
L #Data_Temp;
T #BinCode_Out;
END_FUNCTION
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－-
L 12; （把12改成你想要的位数就可以了，16位以内）。
发表于：2011-09-26 00:06:26
14楼
说明：该程序是依据格雷码转换为二进制码的逻辑运算关系编写的，二者关系如下：
本程序就是根据上述二者的关系式编写的。
梯形图中
1、MW0 为格雷码存数区，本图是置入格雷码值为“0001_1101”（用6进制数表示：16#3D）,转换后的二进制码为“0001_0110”。在实际应用时，应将16#3D数改为将你要转换的格雷码送入MW0就可以了。
2、MW2为二进制数存数区，即将转换后的二进制数存入此区。
3、I1.0 为手控转换按钮，是为试验用的，T101断电延时定时器是为防按钮颤抖用的。实际应用时可不用，可选用内部的一个位信号（如M4.0）来控制程序运行就可以了。
4、试验此程序时，应先将要转换的格雷码写入MW0中后再运行此程序，运行时可监视程序的最后一条语句，即：按下按钮（I1.0），按钮抬起时，转换后的格雷码数值将立即显示在MW2中。
本程序，格雷码容量为一个字，即16位数。只要看懂程序，了解格雷码与二进制码的转换关系，此梯形图稍加改动，就可实现容量为字节数或双子数的格雷码转换。
在实际应用时，可把该程序编为一个子程序（如SBR_0），在主程序中，用将M4.0置1（M4.0=1）来调用此子程序。在子程序中，将I1.0驱动T101的语句去掉，再用M4.0=1的前沿代替原语句“T101的后沿”，将原“16#3D送入MW0”，改为VW10送入MW0（VW10即为待转换的原格雷码存数区），在比较语句当MB8=0的的输出处（即将M20.1与M20.2清0处）再增加一条将M4.0清0语句，这样M4.0=0，调用此子程序自动结束。
本程序就是根据上述二者的关系式编写的。
梯形图中
1、MW0 为格雷码存数区，本图是置入格雷码值为“0001_1101”（用6进制数表示：16#3D）,转换后的二进制码为“0001_0110”。在实际应用时，应将16#3D数改为将你要转换的格雷码送入MW0就可以了。
2、MW2为二进制数存数区，即将转换后的二进制数存入此区。
3、I1.0 为手控转换按钮，是为试验用的，T101断电延时定时器是为防按钮颤抖用的。实际应用时可不用，可选用内部的一个位信号（如M4.0）来控制程序运行就可以了。
4、试验此程序时，应先将要转换的格雷码写入MW0中后再运行此程序，运行时可监视程序的最后一条语句，即：按下按钮（I1.0），按钮抬起时，转换后的格雷码数值将立即显示在MW2中。
本程序，格雷码容量为一个字，即16位数。只要看懂程序，了解格雷码与二进制码的转换关系，此梯形图稍加改动，就可实现容量为字节数或双子数的格雷码转换。
在实际应用时，可把该程序编为一个子程序（如SBR_0），在主程序中，用将M4.0置1（M4.0=1）来调用此子程序。在子程序中，将I1.0驱动T101的语句去掉，再用M4.0=1的前沿代替原语句“T101的后沿”，将原“16#3D送入MW0”，改为VW10送入MW0（VW10即为待转换的原格雷码存数区），在比较语句当MB8=0的的输出处（即将M20.1与M20.2清0处）再增加一条将M4.0清0语句，这样M4.0=0，调用此子程序自动结束。
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