PLC 实现两个时刻采样数值的比较（三菱 FX3U / 西门子 S7-200 实操）

两个时刻采样数值的比较是工业场景中工艺监控、异常判断的核心需求（如对比 “折弯前 / 后钢丝的应力值”“加热前 / 后温度值”“开机 / 运行 1 小时后的电流值”），核心逻辑是 **“精准调取两个时刻的采样值→按规则比较→输出比较结果（报警 / 控制信号）”**。以下分「通用逻辑」「主流 PLC 实操」「进阶场景」详解，覆盖 “指定时刻对比”“相邻采样对比”“差值 / 百分比对比” 等典型场景。

一、核心前提：明确 “两个时刻” 的定义与数据存储规则

对比的基础是先准确定位 “两个时刻” 的采样值存储位置，常见 “时刻定义” 如下：

关键规则：无论哪种对比，需确保两个采样值的 “时间戳 + 数值” 一一对应存储（参考前文 “PLC 记录不同时刻采样数值” 的存储逻辑），且存储地址可精准调取。

二、三菱 FX3U 实操：两个时刻采样值的比较

以 “4mm 钢丝折弯场景” 为例，对比「折弯触发前（X0）的伺服电流值」和「折弯完成后（X1）的伺服电流值」，判断电流变化是否超出阈值。

前提：已完成采样值存储（复用前文存储逻辑）

• 时刻 1（折弯前）：X0 触发采样，电流值存于 D1004（时间戳 D1000~D1003）；

• 时刻 2（折弯后）：X1 触发采样，电流值存于 D1009（时间戳 D1005~D1008）；

• 对比阈值：电流差值≤5A（正常），＞5A（报警）；百分比变化≤10%（正常），＞10%（报警）。

场景 1：指定时刻数值直接对比（差值 / 绝对值对比）

步骤 1：调取两个时刻的采样值

plaintext

LD M8000
; 时刻1（折弯前）电流值 → D200
MOV D1004 D200
; 时刻2（折弯后）电流值 → D201
MOV D1009 D201

步骤 2：差值对比（核心逻辑）

plaintext

; 1. 计算差值（时刻2 - 时刻1）
SUB D201 D200 D202

; 2. 绝对值对比（避免正负影响，如电流下降也报警）
ABS D202 D203  ; D203=|D201-D200|

; 3. 判断是否超出阈值（阈值设为K5，即5A）
LD D203 K5
OUT Y0  ; 差值超5A，Y0报警（如指示灯/蜂鸣器）
LD D203 <= K5
OUT Y1  ; 差值正常，Y1常亮

步骤 3：百分比对比（更贴合工艺，如判断相对变化）

plaintext

; 百分比=|(时刻2-时刻1)/时刻1| × 100%
; 先计算分子：绝对值差值D203
; 分母：时刻1的电流值D200（需确保D200≠0，避免除零错误）
LD D200 K0
MOV K1 D200  ; 若D200=0，强制赋值1，避免除零

; 计算百分比（FX3U用浮点运算指令）
FLT D203 D204  ; 整数转浮点
FLT D200 D205
DIV D204 D205 D206  ; 差值/基准值
MUL D206 K100 D207  ; ×100，得到百分比（如0.08→8.0）

; 判断百分比是否超10%
LD D207 K10.0
OUT Y2  ; 百分比超10%，Y2报警

场景 2：相邻定时采样值对比（如每 10s 采样温度，对比相邻两次温升）

核心是通过 “存储指针” 调取上一次和当前采样值，假设存储指针为 D999（当前存储位置），每笔数据占 5 个寄存器：

plaintext

LD M0  ; 采样触发标志
; 上一次采样值：D1004 + (D999-1)*5
MOV D1004+((D999-1)*5) D210
; 当前采样值：D1004 + D999*5
MOV D1004+(D999*5) D211

; 差值对比（判断温升是否＞2℃）
SUB D211 D210 D212
LD D212 K2
OUT Y3  ; 温升超2℃，报警

FX3U 对比结果的扩展应用

• 报警输出：通过 Y0/Y2 驱动蜂鸣器、指示灯，或触发伺服急停（如折弯电流异常）；

• 数据记录：将对比结果（差值 / 百分比）存储到新的寄存器（如 D300），附带时间戳，便于追溯；

• 闭环控制：若温度差值超出阈值，调整加热功率（如减少输出脉冲，降低加热温度）。

三、西门子 S7-200 实操：两个时刻采样值的比较

以 “加热设备” 为例，对比「开机初始化（SM0.1）的温度值」和「运行 30 分钟后的温度值」，判断是否达到工艺要求。

前提：采样值存储逻辑（复用前文）

• 时刻 1（开机）：温度值存于 VW200（时间戳 VB100~VB105）；

• 时刻 2（30 分钟后）：温度值存于 VW300（时间戳 VB200~VB205）；

• 对比规则：时刻 2 温度 ≥ 时刻 1+50℃（合格），否则报警。

核心程序（梯形图 / 指令表）

plaintext

// 1. 调取两个时刻的采样值
LD     SM0.0
MOVW   VW200, VW400  // 时刻1温度→VW400
MOVW   VW300, VW401  // 时刻2温度→VW401

// 2. 计算目标阈值（时刻1+50℃）
ADDW   VW400, 50, VW402

// 3. 比较判断
LDB>=  VW401, VW402  // 时刻2≥阈值
=      Q0.0          // 合格，Q0.0亮
LDB<   VW401, VW402  // 时刻2＜阈值
=      Q0.1          // 不合格，Q0.1报警（蜂鸣器）

// 进阶：百分比对比（|(VW401-VW400)/VW400|×100%＞15%报警）
LD     SM0.0
LDN    VW400, 0      // 避免除零
JMP    0             // 若VW400=0，跳过百分比计算
// 整数转实数
ITD    VW401, VD404
DTR    VD404, VD408
ITD    VW400, VD412
DTR    VD412, VD416
// 计算差值
-R     VD408, VD416, VD420
// 取绝对值
ABS    VD420, VD424
// 计算百分比
/R     VD424, VD416, VD428
*R     VD428, 100.0, VD432
// 判断是否超15%
LDR>   VD432, 15.0
=      Q0.2          // 百分比超15%，报警
LBL    0             // 跳转标号

四、进阶场景：多组时刻对比与异常过滤

1. 多组时刻对比（如对比 3 个时刻的采样值）

增加存储地址索引，依次调取时刻 1（D1004）、时刻 2（D1009）、时刻 3（D1014）的数值，分别对比：

plaintext

// 三菱FX3U示例
MOV D1004 D200  ; 时刻1
MOV D1009 D201  ; 时刻2
MOV D1014 D202  ; 时刻3
// 时刻1vs时刻2
SUB D201 D200 D203
// 时刻2vs时刻3
SUB D202 D201 D204
// 同时判断两组差值是否超阈值
LD D203 K5 OR D204 K5
OUT Y4  ; 任意一组超阈值，报警

2. 异常值过滤（避免无效对比）

对比前先过滤采样值的异常波动（如传感器干扰导致的极值），采用 “平均值滤波” 或 “范围过滤”：

plaintext

// 三菱FX3U：仅对比0~100A范围内的电流值
LD M8000
CMP D200 K0 M10
CMP D200 K100 M11
CMP D201 K0 M12
CMP D201 K100 M13
// 仅当两个值都在范围内，才执行对比
LD M10 AND M11 AND M12 AND M13
MOV D200 D210
MOV D201 D211
// 执行对比逻辑
...

五、常见问题与避坑

1. 数值类型错误：对比前确保两个值类型一致（如均为整数 / 浮点），FX3U 中整数对比用CMP，浮点对比用ECMP；S7-200 中整数用LDB，实数用LDR。

2. 除零错误：百分比对比时，若基准值（时刻 1）为 0，需提前赋值（如 K1）或跳过对比，避免 PLC 报错。

3. 存储地址偏移：调取两个时刻值时，需严格匹配存储规则（如每笔数据占 5 个寄存器），避免地址计算错误（如少乘 / 多乘索引）。

4. 采样值不同步：若两个时刻的采样触发存在延迟（如事件触发信号抖动），需用PLS指令做脉冲触发，确保采样值唯一。

5. 断电保持影响：对比前需确认采样值存储区已设为断电保持，避免重启后基准值丢失。

总结

两个时刻采样值对比的核心是 “精准寻址 + 规则化比较”：

• 基础场景：直接对比差值 / 绝对值，适用于简单的异常判断；

• 进阶场景：百分比对比，更贴合工艺上 “相对变化” 的监控需求；

• 实操关键：先确保采样值存储地址准确，再根据工艺定义对比规则（阈值、正负、相对变化），最后输出对比结果（报警 / 控制信号）。

若需针对具体场景（如 4mm 钢丝折弯的伺服电流对比、温度闭环的相邻采样对比）编写完整 PLC 程序，可告知 PLC 型号、对比规则（如差值阈值、百分比阈值），进一步提供精准的指令代码和参数配置！