abs是什么指令plcPLC中ABS指令详解与应用
【abs是什么指令plc】PLC中ABS指令详解与应用
ABS指令在PLC（可编程逻辑控制器）中是一个用于获取数值绝对值的指令。 它的主要功能是无论输入的数值是正数、负数还是零，都能将其转换为一个非负的数值。这个指令在各种需要处理测量数据、传感器信号、数学计算或逻辑判断的PLC编程场景中都非常常见和实用。
理解ABS指令的核心在于它对数值的处理方式。例如，如果输入是 +5，ABS指令输出 5；如果输入是 -5，ABS指令也输出 5；如果输入是 0，ABS指令输出 0。这种特性使得它成为数据预处理、异常值处理和简化计算的有力工具。
ABS指令的通用语法与工作原理
大多数PLC系统中，ABS指令的语法结构都比较相似，通常包含一个输入操作数和一个输出操作数。其基本形式可以概括为：
ABS (输入值, 输出值)
- 输入值 (Input Operand): 这是需要进行绝对值计算的数值。它可以是PLC内部的寄存器（如V、M、D、W、L等区域的数据）、输入点、定时器/计数器的当前值，甚至是直接输入的常量。输入值的类型通常是整数（如INT、WORD）或浮点数（如REAL）。
- 输出值 (Output Operand): 这是存储ABS指令计算结果的地址。输出值的类型应与输入值的类型兼容，或者PLC系统会进行相应的类型转换。
ABS指令的工作原理非常直观：
- 读取输入值： PLC执行ABS指令时，首先读取指定的输入数值。
- 判断符号： 接着，指令会判断输入数值的符号。
- 计算绝对值：
- 如果输入数值大于或等于零，则直接将该数值赋给输出操作数。
- 如果输入数值小于零（即为负数），则将该数值乘以 -1（取反）后再赋给输出操作数。
- 存储结果： 最终计算得到的非负数值会被存储到指定的输出地址中。
不同品牌的PLC（如西门子、三菱、欧姆龙、AB等）在具体的指令名称、助记符以及语法细节上可能略有差异，但核心功能都是获取绝对值。例如，在某些系统中，ABS指令可能表示为 `ABS`，在另一些系统中则可能使用 `ABS(input_value, output_value)` 或 `ABS, input_value, output_value` 的形式。
ABS指令在PLC编程中的常见应用场景
ABS指令的应用范围非常广泛，主要体现在以下几个方面：
1. 数据处理与信号校准
在工业自动化中，传感器常常输出模拟信号，这些信号经过A/D转换后可能存在正负值，例如表示位移的传感器，或者某些温度、压力传感器在极端情况下可能输出异常的负值。使用ABS指令可以将这些信号统一处理，确保后续的逻辑判断和控制是基于有效的、非负的数值。
示例： 假设一个位移传感器连接到PLC的模拟量输入通道AI0。该传感器输出的原始值可能在-1000到+1000之间，代表不同的位移。为了方便后续的限位检测，我们可以使用ABS指令将负值转换为正值，例如：
ABS(AI0, D100)
这样，D100中的值始终为非负数，方便进行“是否超过最大位移”或“是否低于最小位移”的判断。
2. 差值计算与误差分析
在需要比较两个数值的差异大小时，ABS指令显得尤为重要。例如，当我们需要计算设定值与实际值之间的偏差时，无论实际值是高于还是低于设定值，我们通常只关心偏差的大小，而不是方向。
示例： 假设一个温度控制系统中，设定温度为T_set (D200)，实际温度为T_actual (D201)。我们需要计算实际温度与设定温度的绝对差值，以便进行PID控制或报警。
首先计算差值：
SUB D201, D200, D202 D202 = T_actual - T_set
然后获取绝对值：
ABS D202, D203 D203 = |T_actual - T_set|
现在，D203中存储的就是温度偏差的绝对值，无论温度是偏高还是偏低。
3. 运动控制与位置反馈
在伺服电机或步进电机的运动控制中，位置反馈通常以脉冲计数的形式给出。这些脉冲计数可能会有正负方向，表示运动的方向。当需要计算运动的距离（无论前进还是后退）时，ABS指令就派上用场了。
示例： 伺服电机编码器反馈的脉冲计数存储在D300中。如果需要知道电机总共运动了多少个脉冲（绝对距离），即使方向改变了，也可以这样做：
ABS D300, D301 D301 = |Encoder_Pulse_Count|
D301将始终显示总的运动脉冲数，不受运动方向的影响。
4. 异常值检测与数据过滤
在接收到外部信号时，有时会出现一些不符合逻辑的异常值，例如传感器瞬间的干扰导致输出一个极大的负值。通过ABS指令，可以将这些数值“拉回”到一个可接受的范围内，或者为后续的异常值检测提供基础。
示例： 假设一个流量传感器的正常读数在0到500之间。如果读数突然变成-10000（可能是干扰），我们可以先取绝对值，然后通过比较绝对值是否远超正常范围上限来判断是否为异常。
ABS Flow_Reading, Temp_Abs_Flow Temp_Abs_Flow = |Flow_Reading|
CMP Temp_Abs_Flow, 5000 比较绝对值是否大于一个较大的阈值
BLT Is_Normal_Flow 如果小于，则认为正常
5. 数学运算简化
在一些复杂的数学计算中，可能会涉及到取绝对值的步骤，ABS指令可以方便地完成这一操作，避免了复杂的条件判断来判断数值的正负。
不同PLC系统中ABS指令的实现细节
虽然ABS指令的功能是相同的，但不同PLC厂商的实现可能存在细微差别。以下是一些常见PLC系统中ABS指令的例子：
西门子 (Siemens) S7 系列
在西门子S7系列PLC中，ABS指令通常用于REAL（浮点数）类型的数据。其语法为：
ABS_R (Input_REAL, Output_REAL)
例如，将DB1.DBW0中的浮点数取绝对值，存入DB1.DBW2：
ABS_R DB1.DBW0, DB1.DBW2
对于整数类型，可能需要结合其他指令或使用分支逻辑来实现，或者使用特定指令集中的整数绝对值指令。
三菱 (Mitsubishi) MELSEC 系列
在三菱MELSEC系列PLC中，ABS指令通常用于D（数据寄存器）或W（字寄存器）等。例如，一个常见的实现是：
ABS D[n] 将D[n]中的值取绝对值，结果存回D[n]
或者
ABS K[constant] , D[m] 将常数K[constant]取绝对值，存入D[m]
也可能存在指定源和目标寄存器的格式，如 `ABS Sourse_Register, Destination_Register`。
欧姆龙 (Omron)
欧姆龙PLC通常使用助记符 `ABS`，常用于数据寄存器。
ABS #D10, #D20 将#D10中的值取绝对值，存入#D20
也可能支持直接在源中使用常数。
罗克韦尔自动化 (Rockwell Automation / Allen-Bradley)
在Allen-Bradley的Logix Designer（Studio 5000）等软件中，ABS指令通常是以功能块（Function Block）的形式存在，或者作为表达式的一部分。
例如，在Ladder Diagram中，可以使用 `ABS` 指令块，指定源和目标标签。
在Structured Text (ST) 中，则可以更直接地使用 `ABS()` 函数：
MyResult := ABS(MyInput)
使用ABS指令的注意事项
为了确保ABS指令的正确使用，编程人员需要注意以下几点：
- 数据类型匹配： 确保输入和输出操作数的数制类型是兼容的。例如，如果输入是浮点数，输出也应是浮点数。强行类型转换可能会导致数据丢失或错误。
- 溢出处理： 对于固定位数的整数类型，取反（乘以-1）可能会在某些特定数值上导致溢出。例如，在一个8位有符号整数（范围 -128 to +127）中，-128的绝对值是128，这超出了其最大正数值127。PLC系统对此的处理方式各不相同，有些会报错，有些可能会返回一个最大值或零。在使用时应查阅具体PLC的手册。
- 指令的覆盖范围： 了解ABS指令在特定PLC型号中支持的数据类型和数值范围。
- 程序执行顺序： ABS指令是一个瞬时指令，其结果在指令执行的扫描周期内可用。确保在需要使用绝对值结果时，ABS指令已经执行完毕。
总结
ABS指令是PLC编程中一个基础但极其重要的指令。 它通过获取输入数值的绝对值，极大地简化了数据处理、比较运算、异常检测等多种场景下的编程工作。无论是初学者还是经验丰富的工程师，都应该熟练掌握ABS指令的使用方法，并理解其在不同应用中的价值。通过合理地运用ABS指令，可以编写出更高效、更健壮、更易于维护的PLC控制程序。
