我使用富士的SPH系列編輯的程式，因爲富士的SPH符合IEC61131-3編程規範，因此依據如此改爲其它品牌的PLC也十分之方便。

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。