[工学]《可编程控制器》新讲稿5～8章.doc

第六章 FX-2N的编程器和编程软件编程器是PLC最重要的外围设备，其主要作用：一、将设计者设计的程序输入PLC，并可以修改；二、对PLC的工作状态进行监控。第一节 FX-2N的简易编程器在此主要介绍我们的实验器材，FX20P编程器，它有在线编程和离线编程两种方式。在线编程也叫联机编程，是我们必须掌握的。离线编程方式：是指编制的程序先写入编程器内部的RAM，再成批地传送到PLC地存储器里。第二节 FX20P编程器的组成 一、FX20P编程器的结构 FX20P编程器由液晶显示屏、ROM写入器接口、存储器卡盒的接口以及功能键、指令键、元件符号键、数字键等键盘组成。根据PLC主机型号选用相应型号的连接电缆。二、FX20P编程器的操作面板1、 功能键；3个：RD/WR ：读出/写入INS/DEL：插入/删除MNT/TEST ： 监视/测试。各功能键都是复用键，按奇数次时选用左上方表示的功能，按偶数次选用右下方表示的功能。2、 执行键；GO：此键用于指令的确认、执行、显示画面和检索。3、 清除键；CLEAR：按执行键GO之前按动此键，则清除键入的数据。该键也可以用于清除显示屏上的错误信息或恢复原来的画面。4、 其它键；OTHET：在任何情况下按动此键将显示方式项目菜单。5、 空格键；SP ：用于指定元件号和常数。6、 帮助键：HELP：显示指令应用一览表。7、 步序键；STEP：设定步序号。8、 两个光标键：用该键移动光标和提示符，指定当前元件的前一个或后一个元件，做行滚动。9、 指令、元件符号及数字键共24个，都是双功能键，用于程序输入、读出和监视。上下功能是根据当前所执行的操作自动进行切换。液晶显示屏左上角的黑色三角提示符是功能方式说明R：表示进行读出操作W：表示进行写入操作I：表示进行插入操作D：表示进行删除操作M：表示进行监视操作T：表示进行测试操作第三节 编程器的操作一、 连接PLC主机，并将PLC送上电；二、 选择方式，在线；三、 进行功能选择四、 编程 1、首先介绍程序的写入：注意：写入程序之前，要将PLC内部存储器的程序清除（简称清零），即按动RD/WR两次，即进入写方式然后按动 NOP、A、GO、GO即可。清零后即可进行程序写入操作。a、 基本指令（包括步进指令）的写入：如果只有一个操作数，则按照 写入功能指令键元件符号GO即可，例如：LD X0 GO ， b、 如果有两个或两个以上的操作数，则在操作数之间要加上空格键 “SP”键。例如：OUT T0 SP K300 . 见书129。注意常数输入c、 功能指令的写入，功能指令输入时按FNC后再按功能指令号。如果是32位指令时，在键入指令号前按D键。如果脉冲执行方式，在键入指令号后按P键。注意在操作数之间要加上空格键 “SP”键。例如：写入：LD M8000 GO FNC 12 SP K1X0 SP D0 GO. 见书131页。2、程序的修改确认以前，用CLEAR键，重新输入即可；确认以后，用改变光标键找到要修改的地方，重新输入即可。3、程序的读出：可根据以下几个方式读出程序a、 按步序；进入读出方式，然后按照 STEP步序号GO ；即可读出指定的步序程序。b、 按指令；进入读出方式，然后按照 指令元件符号和元件号GO ；即可读出指定的指令。c、 根据指针；进入读出方式，然后按照 P(或I)指定指针号GO ；即可读出指定的指针。d、 根据元件。进入读出方式，然后按照SP 元件号GO ；即可读出含有指定元件的程序。4、程序的删除：可以逐条删除，也可以指定范围的删除或成批写入NOP删除。例如删除1步序程序，先要读出1步序的指令，然后进入删除方式，再按GO键，即可删除鼠标指定的步序，后续步序往前进。指定删除范围的方法是：进入删除方式STEP步序号SPSTEP步序号GO,即可删除两个步序号之间的程序。见书137页。五、监控监控功能分为监视与测试监视：监视功能是通过显示屏监视和确认在联机方式下PLC的动作和控制状态，包括元件的检视、导通的检查和动作状态的检视。测试：测试功能是编程器对PLC位元件的触点和线圈的强制ON或OFF，以及对常数的修改。包括强制ON/OFF，修改T、C、D、V、Z的当前值和T、C的设定值。例如要监视定时器T0的状态操作如下：进入监视方式SPT0GO。即可在显示屏上显示定时器T0的状态。如果想修改定时器T0的当前值或设定值，操作如下：首先将T0监视出来进入测试状态按一个SP，鼠标在当前值下面，如果修改就是修改的当前值，如果只修改设定值，再按一次SP，鼠标在设定值下方，键入需要的设定值即可修改T0的设定值。如果要元件强制ON或OFF操作如下：首先将要强制的元件监控出来，然后进入测试方式，如果元件为ON，键入RST指令 即可强制该元件为OFF，如果元件为OFF，则键入SET指令即可强制该元件为ON。以上是FX20P简易编程器的几种操作方式，要真真学会还需要自己亲自操作。具体见书178180页。在学过操作以后，请将下列梯形图输入PLC，并运行。请说明怎样Y0、Y1输出灯亮？梯形图要求输入X1多少次Y0、Y1亮？能否达到要求？如果不能怎样修改程序？第五章 功能指令FX2N系列PLC的指令系统除了基本指令、步进指令外。还有功能指令（也称为应用指令）。功能指令实际上就是功能不同的子程序。FX2N系列PLC的功能指令可分为几大块，可分为：程序控制、传送与比较、算术运算（四则运算）与逻辑运算、循环与转移、数据处理、高速处理、外部输入/输出处理、设备通信等几类。我们的实验设备还有时钟运算、触点比较等指令。FX系列PLC的功能指令格式采用梯形图和指令助记符相结合的形式：例见书94页 此指令就是将常数125，也叫源操作数送入目标操作数D20中去，X0是执行条件。即当X0ON时，将常数125送入D20中。第一节 功能指令的基本格式一、功能指令的表示方法功能指令按功能号编排。有的功能指令只需要指定功能号即可，但是更多的功能指令在指定功能号的同时还需指定操作元件。功能指令的格式与单片机指令的形式相似，但是表示不同。指令包括 助记符 源操作数 目标操作数和其它操作数。表示方式如下所示：【S】是指源操作数，如果使用变址功能时表示为【S.】，有时源操作数不止一个时，可用【S1】、【S2】表示。【D】是指目标操作数，如果使用变址功能时表示为【D.】，目标不止一个时用【D1】、【D2】表示。m和n是表示其它操作数。常用来表示常数或者作为源操作数和目标操作数的补充说明，表示常数时，十进制K十六进制H，需要注释的项目较多时可采用m1、m2表示。见书94页例中：助记符为MEAN 指令的功能号是45 ，此指令是求平均值的指令。（P）是表示执行条件X从OFF到ON时执行一次。如果没有（P）则每个扫描周期都执行一次该指令。在程序中，每条功能指令占用一定的程序步。功能号和助记符各占一个程序步，操作数占2个（16位数）或4个（32位数），这条求平均值的指令是7步序指令，如果是32位指令，则是13步序指令，我们的实验设备能完成。由此例可知S：KnX，KnY,KnM，KnS，T，C，DD: KnX，KnY,KnM，KnS，T，C，D,V.ZN: H、K指令作用：是将n个源操作数的平均值送到指定的目标元件中。二、位元件和字元件在前面的介绍中，有KnY的表示，其含义是什么？下面给予介绍：a、位元件和字元件位元件：只能处理ON/OFF状态的元件，称为位元件。如：X、Y、S、M。字元件；处理数据的元件称为字元件。如：T、C、D。位元件可通过首元件号前加上Kn来组合成字元件，b、位元件的组合FX系列PLC中，4个位元件为一组合单元。KnX0中n是组数，一组是4个元件，如首元件为X0，则1组为X0X3，2组为X0X7。因此，16位表示为K4X0。32位操作中根据数据需要n可以是18。注意：当源操作数大于目标操作数位数时，只传送相应的低位数据，比目标操作数多的高位不传送。当作16位或32位操作时，当参与操作位元件不够时，高位补零，说明这种情况只能处理正数，因为符号位是零，被组合的位元件首地址号可以是任意的，但是习惯上采用以0结尾的元件。三、数据长度和指令类型1、数据长度功能指令可处理16位数据和32位数据，在指令中的区别为功能指令中有（D）的是32为数据，否则是16位数据。例、（D）MOV FNC(D) 12指令就是32位数据。注意：a、处理32位数据时，用元件号相邻的两个元件对构成，首地址用奇、偶数均可，建议元件首地址采用偶数编号；b、32位计数器C200C255 不能作16位指令的操作数。2、功能指令执行方式 FX系列PLC的功能指令有连续执行型和脉冲执行型两种形式。在指令中的区别为助记符后附有（P）的是脉冲执行型，否则是连续执行型。 连续执行型：是每个扫描周期都被重复执行，这样有些指令的使用就要留心。如：INT指令，即二进制加一指令，用连续执行时，每个扫描周期都加一，与编程者的想法就无法一样。脉冲执行型：是指令执行条件由OFFON时才执行一次的指令。若是不需要每个扫描周期都执行时，采用脉冲执行型可缩短程序处理时间。四、变址寄存器V、ZV、Z的作用：在传送、比较指令中用来修改操作对象的元件号例题见书96页。第二节 FX2N的功能指令 前面介绍过FX2N系列PLC的功能指令可分程序控制、传送与比较、算术运算（四则运算）与逻辑运算、循环与转移、数据处理、高速处理、外部输入/输出处理、设备通信等几类。下面将分别介绍。这一章内容较多，由于课时和试验条件所限，不能全部介绍完，但是大家要掌握功能指令的学习和使用方法。有些没有介绍的，在以后工作中可能要用到，就要能通过上课老师讲的方法很快弄懂这些指令的功能和使用方法。一、程序流向控制的功能指令（FNC00FNC09 共10条）程序流向控制的功能指令有10条。分别是：CJ：条件跳转，CALL：子程序调用，SRET：子程序返回，IRET：中断返回，EI：允许中断（或称开中断），DI：禁止中断（或称关中断），FEND：主程序结束，WDT：监视定时器刷新，FOR：循环开始，NEXT：循环结束。补充：FX系列PLC程序结构FX系列PLC程序由主程序、子程序和中断程序组成。主程序是程序的主体，每一个项目都必须并且只能有一个主程序，在主程序中可以调用子程序和中断程序。主程序通过指令控制整个应用程序的执行，每次CPU扫描都要执行一次主程序。子程序是一个可选的指令集合，仅在被其它程序调用时执行。同一个子程序可以在不同的地方被多次调用，使用子程序可以简化程序代码和减少扫描时间。设计得好的子程序容易移植到别的项目中去。中断程序不是被主程序调用时执行，它们在中断事件发生时由PLC的操作系统调用。中断程序用来处理预先规定所谓中断事件，因为不能预知何时会出现中断事件，所以不允许中断程序改写可能在其它程序中使用的存储器。FX系列PLC程序结构如下：（一）条件跳转指令我们可将该指令的助记符、指令代码、操作数、程序步都总结在一个表里，我们一起看看。1、 指令作用：CP和CP（P）指令用于在一定条件下跳过某一部分程序，以减少扫描时间。满足执行条件，就跳到指定的标号处所在处执行，执行条件不满足则顺序执行。具体可以看看书98页图51。2、 指令特点：a、在跳转内和跳转外不能有双重线圈，因为执行条件不满足时，顺序执行，双重线圈就是错的。但是如果有一定的条件，保证相同的线圈只能执行一次，还是允许梯形图中出现双重线圈。见下图：在此梯形图中，输出Y1出现了两次但是只执行一次。b、允许从不同的地方跳到同一个标号执行，就像计算机中学过的不同的地方满足一定条件，可以执行相同的任务，但是注意，一个标号，在同一程序中只能出现一次。在以后的工作中，不同的机型会有一些具体要求，要了解各种设备具体指令说明后编程。思考题：下面梯形图中，什么时候CJ P7指令有效？(答案：在X023由OFF变ON后一个扫描周期后，CJ P7指令有效。)（二）、子程序调用与返回指令 指令助记符、指令代码、操作数和程序步见书98页。 说明：1、 此指令的标号应在主程序结束指令（FEND指令不是END指令）之后，标号范围为P0P62，同一标号不能重复用，且条件跳转指令CJ用过的标号也不能再用。但是不同地址的调用指令可以调用同一标号的子程序。 2、 从哪个步序调用，返回到调用指令的下一步执行，具体说明我们看书98页图52。 3、子程序调用可形成嵌套，最多5级嵌套。 4、我们的实验设备使用时注意：在子程序与中断子程序中，只能使用T192T199或T246T249作定时器。（三）、中断指令 具体指令助记符、指令代码、操作数和程序步见书99页。 说明：1、在FX2N系列PLC中可以设置9个中断点，中断输入是X0X5。（相当于单片机中的、从P3.2、P3.3输入一样。）2、PLC一般处在禁止中断状态。EI和DI指令之间称为允许中断区，在这个区间出现中断信号时，PLC停止主程序执行，响应相应中断子程序，处理到IRET指令后返回断点。3、 在DI与EI之间称为关中断区，即使发生中断，将其存储起来，在EI指令之后执行。4、 当特殊辅助继电器M805=ON时，相应的中断输入被屏蔽，相应的中断子程序不能执行。见图53中，当X10ON，则 M8050=ON，此时，即使X0由OFF变为ON，也不能执行I001中断子程序。5、 一个中断子程序执行时，其它中断被中止。但是在中断服务程序中编入EI和DI指令可实现2级中断嵌套。多个中断信号不同时产生时，先产生的中断优先，当同时产生时，中断指针号低的优先。（四）、主程序结束指令具体指令助记符、指令代码、操作数和程序步见书99页。说明：1、子程序及中断子程序必须写在FEND与END指令之间，多次使用FEND指令的场合，在最后的FEND与END 之间。2、CALL、CALL（P）以SRET指令返回，中断子程序以IRET指令返回。FEND指令在CALL、CALL(P)之后，在SRET指令前。（五）、警戒时钟指令WDT具体指令助记符、指令代码、操作数和程序步见书99页上部。指令作用：用于程序监视定时器的刷新。为了防止程序进入死循环，在软件编制完成后，我们都要编制一个程序监视定时器，也就是看门狗程序，在程序运行正常而其周期时长于定时器设定的时间常数时，我们就要对此刷新，此指令就是完成这个功能。指令说明：1、在FX系列PLC中，如果不修改监视定时器常数，设定的时间常数是100ms，这样，当扫描周期大于100ms时，应将WDT指令插到合适的地方，刷新监视器。2、当条件跳转指令CJ对应标号步序低于（往前跳）CJ指令步序时，在标号后可用WDT指令。进入循环容易使扫描周期加长，可用WDT指令，但是要插在合适的地方，否则，死循环了PLC也无法跳出。（因为内部有刷新指令，CPU无法指定进入了死循环）3、可以通过修改特殊数据寄存器D8000的值来改变监视器时钟参数。（六）、循环指令 指令作用：在程序执行时，位于FOR-NEXT之间的程序重复执行操作数指定的次数（n次）后程序再执行NEXT指令后的程序。n1 32767 有效，327580时，作n1处理。具体指令助记符、指令代码、操作数和程序步见书100页下部。说明：1、FX系列PLC循环最多允许5级嵌套。2、NEXT与FOR指令成对使用，而且NEXT指令在后，FOR指令在前。具体说明见书100页图56。作业：说明一下图54中CALL指令与CJ指令的区别。P 168 5-1 5-4 二、传送比较类指令（FNC10FNC19 共10条）（一）比较指令CMP具体指令助记符、指令代码、操作数和程序步见书100页。指令作用：比较指令CMP是将源操作数【S1】和源操作数【S2】的数据进行比较，结果送到目标操作数【D】中。由于比较的结果有三种可能，故虽然指定的目标操作数只有一个，实际相邻的两个元件自动被占用。例见图57。说明：1、目标操作数仅为Y，M，S。当指定为Y0时，则Y0、Y1、Y2被自动占用。其它M、S相同。2、当执行条件不满足，目标操作数保持原来状态。3、当比较指令的操作数不完整（若只指定一个或两个操作数）、或者指定的操作数不符合要求，或者指定的操作数的元件号超出了允许的范围等情况，则程序出错。（二）、区间比较指令ZCP具体指令助记符、指令代码、操作数和程序步见书101页。指令作用：区间比较指令ZCP是将一个数据与两个源数据值进行比较。见书101页图58所示。 指令说明：1、区间比较是比较一个数是否在两个数之间，因此，【S1】必须小于或等于【S2】。2、若M3被指定为目标操作数，M4、M5被自动占用。Y、S一样。3、当执行条件不满足时，目标操作数保持不变。（三）、传送指令MOV具体指令助记符、指令代码、操作数和程序步见书101页。指令作用：传送指令MOV是将源操作数中的数据传送到指定的目标操作数中去。执行后，目标操作数中的内容被源数据取代，源操作数中的数据不变。指令说明：1、执行条件不满足时，数据不变。2、常数转换为二进制。例1 定时器（或计数器）当前值读出用MOV指令计数器也一样。例2 用MOV指令设定定时器、计数器设定值。例3、多个软元件送数可用一条MOV完成。例如 4个X送往4个Y，用基本指令和功能指令比较见下图；（四）、移位传送指令SMOV具体指令助记符、指令代码、操作数和程序步见书101页底部。指令作用：是将源操作数元件中的数据转换成BCD码，然后将BCD码移位传送到目标操作数中去，目标操作数得到的BCD码又自动转换成二进制数。是进行数据分配与合成的指令。这条指令说明教材上没有讲明白，教材图510的具体形式如下：m1：是指源操作数转换成BCD码后的位数从m1开始用来传送。M2：是指从m1开始送M2位BCD码。n：传送到目标操作数的第n位开始的地方，然后转换成二进制数。注意：BCD码值超过9999时要出错，源数据为负值也要出错。 目标操作数中没有送数的地方其值不变。例1 利用SMOV指令可以将不连续的输入端子相连的数字开关的数据进行组合；示意图如下： 通过编程可以将此数字开关的数据组合，程序见下列梯形图； 通过上述程序就将3位数字开关的数据组合，以二进制形式存在D2中。（五）、取反传送指令CML具体指令助记符、指令代码、操作数和程序步见书102页。指令功能：将源操作数中的数据取反并传送到目标操作数中去。以前大家学习过，负数的补码的求解过程可以是除了符号位其它位取反后加1，还可以把符号位变为1后整个数据取反后加1，在此建议大家用后者，这样使用CMP指令后求补码就很容易。用CMP指令也可以完成基本指令中多条指令完成的功能，见下图；(六)、块传送指令BMOV具体指令助记符、指令代码、操作数和程序步见书103页。指令功能：BMOV指令是从源操作数指定的元件开始的n个数组成的数据块传送到指定的目标操作数中去。指令说明：1、在具有位指定送往位元件的场合，源与目标要采用相同的位数。例见以下梯形图：2、若传送地址范围重叠，为了防止源数据没有传送就改写了，程序自动改为从高位往低位传送。如下图：如果从低位开始传送，则源操作数的D11没有传送之前就已经被改写了。（七）、多点传送指令FMOV具体指令助记符、指令代码、操作数和程序步见书103页。指令功能：多点传送指令FMOV是将源元件中的数据传送到指定目标元件开始的n个元件中。指令说明：1、这n个元件中的数据完全相同。2、如果元件号超出了正常元件号的范围，数据仅送到允许范围的元件中去。（八）、数据交换指令XCH具体指令助记符、指令代码、操作数和程序步见书103页底部。指令功能：数据交换指令XCH是将指定的两个操作数之间的数据交换。注意：采用连续执行型的指令时，在每个扫描周期都进行交换！（九）、BCD变换指令 BCD具体指令助记符、指令代码、操作数和程序步见书103页。指令功能：BCD指令是将源元件中的二进制数转换成BCD码送到目标元件中去。指令说明：1、如果BCD、BCD（P）指令执行的变换结果超出09999的范围就会出错。2、如果（D）BCD、(D)BCD(P)指令执行的变换结果超出099999999的范围就会出错。BCD变换指令可用于将PLC中的二进制数变换成BCD码输出驱动7段显示。（十）、BIN变换指令 BIN具体指令助记符、指令代码、操作数和程序步见书103页。注意：常数K不能作为本指令的操作元件，因为在任何处理之前它会被转换成二进制数。指令功能：BIN指令是将源元件中的BCD数据转换成二进制数送到目标元件中去。BIN变换指令常用于将BCD数字开关串的设定值输入PLC中。例：常见的拨码开关输入的就是BCD码，见下图：有时间就讲解一下104页几个实例，也可以让学生自己看。作业：P168 5-2 56。 预习后面的功能指令。三、四则运算和逻辑运算指令（FNC20FNC29 共10条）（一）、加法指令 ADD具体指令助记符、指令代码、操作数和程序步见书105页。指令功能：ADD指令将指定的源元件中的二进制数相加，结果送到指定的目标元件中去。指令的说明：1、加法指令有4个标志：M8020：零标志，当运算结果为零，此标志置1。M8021：借位标志，当运算结果小于32767（16位运算）或214783647（32位运算）时，此标志置1。M8022：进位标志，当运算结果大于32767（16位运算）或214783647（32位运算）时，此标志置1。M8023：为浮点操作标志，使用浮点标志位，则可以进行浮点值之间的加法运算。浮点标志M8023必须在加法指令执行前起动。2、如果源操作数与目标操作数相同，且【S2】K1时，计算结果与加1指令INC相同。注意：如果用连续执行型，则每个扫描周期目标操作数都在变化。加法实现加1功能与INC指令不同在于加法指令能得到标志位状态。教材上介绍了浮点数加法，见图619，了解一下。（二）、减法指令SUB具体指令助记符、指令代码、操作数和程序步见书106页。指令功能：减法指令SUB是有两个源操作数的指令，是指在执行条件满足时，将【S1】指定的源元件中的数减去【S2】指定的源元件中的数，结果送往【D】指定的目标元件中去。指令说明：它与加法指令相似。也能由减法指令完成减1功能，与DEC指令功能相同。区别在于减法指令能得到标志位状态。（三）、乘法指令MUL具体指令助记符、指令代码、操作数和程序步见书106页。1、16位运算：两个源元件里的数相乘，乘积以32位形式送到指定目标元件中去（如果是数据寄存器，低16位在指定的目标元件，高16位在下一个目标元件）。注意：V不能用作目标元件【D】中。对于位元件可以用K1K8来指定位数。2、32位运算：功能同16位运算注意；a、在32位运算中，如用位元件作目标，则乘积只能得到低32位，高32位丢失。在这样的情况，应先将数据移入字元件中再进行计算，b、用字元件时，不可能监视这64位数据，这种情况，可以通过监视高32位和低32位，然后使用公式： 64位结果（高32位）232 + (低32位) 最高位是符号位c、V和Z不能用于目标元件【D】中。d、乘法指令和加法指令一样，如果乘法指令MUL使用浮点操作标志M8023。则可以进行浮点值乘法运算。（四）、除法指令DIV具体指令助记符、指令代码、操作数和程序步见书107页。1、16位运算：用【S1】指定被除数，【S2】指定除数，商送到目标元件【D】，余数在【D】的下一个目标元件中。V不能用于【D】。见下图：2、32位运算：功能同16位运算具体见下图所示：注意：V和Z不能用于【D】中。除法指令也用浮点标志位M8023，可以进行浮点值除法运算。（五）、加1指令 INC具体指令助记符、指令代码、操作数和程序步见书107页。指令功能：INC指令指在执行条件满足时，将指定元件的数据加1。指令说明：1、注意如果使用连续性，每个扫描周期都加1。2、16位运算时，32767加1就变为32768，但是标志位不置1。同样，在32位运算时，2147483647加1就变为2147483648，标志位也不置位。(六)、减1指令 DEC指令功能：DEC指令指在执行条件满足时，将指定元件的数据减1。指令说明：1、注意如果使用连续性，每个扫描周期都减1。2、16位运算时，32768减1就变为32767，但是标志位不置1。同样，在32位运算时，2147483648减1就变为2147483647，标志位也不置位。（七）、与指令 WAND具体指令助记符、指令代码、操作数和程序步见书108页。逻辑与运算：记住 有0出0，全1出1。具体见下图所示：（八）、或运算 WOR具体指令助记符、指令代码、操作数和程序步见书108页。逻辑或运算：记住 有1 出1，全0出0。具体见下图所示：（九）、异或指令 WXOR具体指令助记符、指令代码、操作数和程序步见书108页。异或运算是：相同为0，相异为1。具体见下图所示：(十)、求补指令 NEG * YANZHENG*具体指令助记符、指令代码、操作数和程序步见书108页。指令功能：NEG指令是将【D】指定的目标元件中的数据的每一位取反后再加1，结果存于同一目标元件中。具体见下图所示： 应用举例：例1、负数的绝对值化例2、减法的绝对值处理作业：P168 57 59注意讲解书上的例题，并改正书上的错误。四、循环与移位指令（FNC30FNC39 共10条）（1）、右循环移位指令ROR（FNC30）、左循环移位指令ROL（FNC31）两条指令的梯形图格式见书110页图540。ROR（FNC30）指令功能是当执行条件满足时，将目标元件【D】，即D0中的16位二进制数最右端的n位循环移到最左边的n位。 ROL（FNC31）指令功能是当执行条件满足时，将目标元件【D】，即D0中的16位二进制数最左端的n位循环移到最右边的n位。（2）、带进位右循环移位指令RCR（FNC32）、带进位左循环移位指令RCL（FNC33） 两条指令的梯形图格式见书110页图541。 这两条指令执行与右循环移位指令ROR（FNC30）、左循环移位指令ROL（FNC31）基本相同，只是循环中加入了M8022标志位。第八章可编程控制器的应用 在学习了PLC的基本原理和指令系统后，我们就完全可以用PLC来为我们解决实际问题。下面我们就将介绍PLC系统设计步骤以及应用实例。第一节 可编程控制器的系统设计在第一章我们已经将PLC系统与继电器控制系统和微机控制系统进行过比较，在课程中也介绍了PLC控制系统的特点和其工作方式，不同的控制系统有不同的设计过程。对于PLC控制系统，在确定了具体输入/输出点的分配以后，硬件和软件可以分开设计，这是PLC控制系统设计的一大特点。在PLC的应用设计中，其设计流程图如下图所示：一、熟悉控制对象确定控制范围要搞好设计，首先必须非常熟悉自己的控制对象以及控制要求。在熟悉了解工艺过程后，列出控制系统的所有功能要求和指标要求，然后与继电器控制系统和工业控制计算机系统进行比较后加以选择。如果控制对象是工业环境较差，而安全性、可靠性要求特别高、系统工艺又复杂、输入输出点数多，常规的继电器系统难以实现，工工艺流程又要经常变动的机械和现场，用PLC进行控制是合适的。在确定了控制对象后，还要明确控制任务和设计要求，要了解工艺过程和机械运动与电气执行元件之间的关系和对电控系统的控制要求。例如：教材上所讲的机械手控制，就必须了解机械手的具体控制要求，列出控制功能表，然后确定系统硬件，以及具体的I/O分配表后，分开进行软、硬件的设计。二、确定控制方案，进行PLC选型控制方案的确定也就是一个建模的过程，根据生产工艺和机械运动的控制要求，确定电控系统的工作方式。（例如是手动还是自动。）还要具体确定电控系统的控制功能，并且根据控制功能、控制的I/O点数、输入/输出量的性质，选择合适的PLC型号并确定各种硬件的配置。三、硬件和软件的设计对于一个设计，大家在继电器控制系统中学过，一个完整的设计，应有电路原理图、接线图、元件布置图等，这些电气工程图都必须根据国家电气标准，用规定的图形符号、文字符号以及规定的画法绘制。继电器、接触器控制系统也有软件系统，那就是其具体接线，所以在继电器控制系统设计时，是没有办法将软件和硬件分开来设计。在PLC控制系统设计中，硬件设计包括：PLC的选型和I/O配置。I/O配置就是要设计合理PLC的外部接线图，配置合适的输入输出设备，对I/O点的合理分配、配置与编号这两部分工作安排合理，会给硬件设计和程序编写以及系统调试带来很多方便。一般输入点配置注意这样几点：1、把所有的按钮、限位开关分别集中配置。同类型的输入点可分在一组；2、按照每一种类型的设备号，按照顺序定义输入点地址号，如果输入点有多余，可将每一个输入模块的输入点都对应分配给一台设备；3、尽可能将有高噪声的输入信号的模块插在远离CPU的模块槽内。一般输出点配置注意这样几点：1、同类型的设备占用输出点的地址应集中在一起；2、按照不同类型的设备顺序指定输出点的地址；3、如果输出点有多余，可将每一个输出模块输出点分配给一台设备。确定I/O地址编号后，要画出PLC端子和现场信号联络图，然后分开进行硬件设计和软件设计。软件设计就是编制出能够完成控制要求的程序。四、模拟调试将编制好的软件，写入PLC，进行语法检查，然后进行模拟试验。如用开关模拟现场接点，看看输出是否满足要求，也可以强制一些位为0或1，然后看其结果是否正确。在模拟调试正确的前提下，才能进行现场调试。在程序设计和模拟调试过程，可同时进行电控系统其它部分的设计，如PLC外部电路和电控柜、控制台的设计、装配、安装和接线等工作。五、现场调试将模拟调试通过的PLC程序传送到现场使用的PLC中，接入实际的输入和负载，进行调试。注意；在进行送电调试前，必须进行校线，保证接线正确，且确保没有短路和错误接地情况下才能送电。调试过程中，发现问题、解决问题，有时既需要修改硬件也还要修改软件。调试结束后，还要编制操作手册等文件，对现场工人进行培训，最后才能交付给委托单位。第二节 PLC的选型 PLC是一种通用的工业控制装置，对具体用户来讲要根据不同的控制功能选用合适的PLC才不致于浪费或控制功能不能完全实现。而PLC的选型是在控制功能基本确定之后就必须选出来，不像继电器控制系统的元件要在系统设计完成后再去选购，这就要求设计人员知道如何选用PLC。在选择中注意从以下几个方面考虑，选用性能价格比最合适的PLC。一、功能要合适这个主要根据控制要求，选用能够满足控制系统的功能需要的PLC，如对于只控制开关量的，只用选用低档的小型PLC，如要求能通讯的就要选用中档机以上的机型，如果需要PID调节器的，就要选用能使用PID模块的PLC。二、I/O点的估算准确的算出被控设备的I/O点，是PLC选型的基础。估算包括一下的几个方面：1、 控制电磁阀的I/O点数；如 一个单线圈电磁阀许两个输入点，一个输出点。又如 波段开关，几个波段就需要几个输入点。2、 控制交流电机所需的I/O点；如下图所示，单相运行的电机控制就需要4个输入点，一个输出点。3、 控制直流电机所需的I/O点数；这些I/O点数估算有具体的表可查，当然。有些可根据设计中的具体情况加以调整。如输入点不够，可以将有些输入点压缩；。统计完这些I/O点后，一般要加上15% 20的备用量，以备设计中修改或以后的扩展用。三、选择合适的I/O模块除决定I/O点数外，还要注意输入/输出信号的性质、参数等。例如，输入信号的电压的类型、等级和变化率、输出的形式等，选择合适的I/O模块。选择I/O模块要考虑一下问题：1、 输入模块的输入电路应与外部传感器的输出电路的类型配合，使二者能直接相连。2、 模拟量模块的选择应考虑变送器、执行机构的量程是否能与PLC的模拟量输入/输出模块的量程匹配。3、 成本的考虑。4、 响应时间和抗干扰能力的考虑。一般来说，更高的响应速度将会牺牲干扰抑制能力。因此，如果高的响应速度不是必需的，应选择更高的干扰抑制能力的I/O模块。5、 对高速信号的计数输入考虑。四、归算系统对PLC响应时间的要求 大多数是没有影响，但是如果扫描周期过大，而输入频率过高信号就采样不到，所以必须对具体输入频率那与系统扫描周期、输入/输出滤波周期进行综合考虑。五、内存的估算PLC的内存量是以步为单位，PLC的每个程序步占一个存储器单元。用户程序所需的存储器的容量可以预先归算；1、 开关量：所需内存（开关量输入量开关量输出量）总点数82、 模拟量输入所需内存模拟量输入点数1003、 模拟量输出所需内存模拟量输出点数200统计后再加上25的余量，对于编程高手和新手所加余量应该不一样。六、选择编程器余外围设备 其实现在有许多PLC不用编程器，而直接用编程软件在计算机上编制程序，然后下载到PLC存储器中去。我们的实验设备是采用小型编程器，但是也能用编程软件在计算机上编程。第三节 PLC应用程序的设计方法一、基本环节的编程举例（一）启动、停止和保持控制（P222页）1、启动优先式当启动信号为ON（X0=ON），无论关断信号X1为何状态，电机总是被启动。启动和关断同时为ON，启动有效，故称为启动优先式。见下图：2、关断优先式当关断信号为ON（X1=ON），无论启动信号为何种状态，输出继电器M2均被关断，即为OFF状态。见下图：(二) 逻辑控制的基本形式1、连锁控制a、 不能同时发生的，使用互锁控制用常闭触点串入相应的线路，一路通则另一路断开。b、 互为条件时，则用其常开触点串入另一支路，这个触点通则另一路采通。c、 顺序步进，与b相似，只是多步。d、 集中控制与分散控制。如电机的多地启动或多地关断。见下图：e、 自动控制与手动控制见书224页图8122、 按控制过程变化参量的控制这些参量分为：行程原则、时间原则、速度原则等，在以前基本都介绍过。例题见书224页，图813。讲明反接制动的概念，原理，然后讲解PLC程序是如何实现的。二、应用程序设计法PLC程序的设计没有固定的模式，依靠经验积累，多看、多练，不断归纳总结，提高自己的建模能力。教材上介绍了经验设计法、逻辑设计法、状态流程图设计法等方法。（一）经验设计法经验设计法要求设计者必须非常了解被控对象的控制要求，才能着手于具体设计，而且要经过多次反复修改和完善，必须掌握大量控制系统的成熟控制实例。经验法设计用户PLC程序时可按以下几步进行：分析控制要求、选择控制原则；选择主令元件和检测元件，确定输入输出信号；设计执行元件的控制程序；检查修改和完善程序。设计执行元件的控制程序时，一般可分为：按所给要求将生产机械的运动分成各自独立的简单运动，分别设计这些简单运动的基本控制程序；根据制约关系，选择连锁控制触点，设计连锁控制程序；根据运动状态选择控制原则，选择主令元件、检测元件及继电器等；设计必要的保护措施。（二）逻辑设计法逻辑设计方法的基本含义是以逻辑组合的方法和形式设计电气控制系统，是PLC系统设计和继电器控制系统设计的常用方法。逻辑设计方法的理论基础是逻辑代数。例：三层电梯动作的控制要求如下：1、 当电梯位于1层或2层时，若按下3层的向下外呼按钮SB23，则电梯上升到3层，由3层的行程开关SQ3停止电梯；2、 当电梯位于1层时，若按下3层的向下外呼按钮SB23，则电梯上升到3从。由3层的行程开关SQ3停止电梯；3、 当电梯位于2层或3层时，若按下1层向上外呼按钮SB11，则电梯下降到1层，由1层的行程开关SQ1停止电梯；4、 当电梯位于3层时，若按下2层的向下外呼按钮SB22，则电梯下降到2层，由2层的行程开关SQ2停止电梯；5、 当电梯位于1层时，若按下2层向下外呼按钮SB22，则电梯上升到2层，由2层的行程开关SQ2停止电梯；6、 当电梯位于3层时，若按下2层向上外呼按钮SB12，但1层向上外呼按钮不按，则电梯下降到2层，由2层的行程开关SQ2停止电梯；7、 电梯上升中不允许下降；8、 电梯下降中不允许上升。示意图如下。解： 将输入、输出分配如下： 电梯上升输出为 Y000，下降输出为Y001 输入信号为：SQ1 X000，SQ2 X001，SQ3 X002，SB11 X003，SB12 X004 SB22 X005， SB23 X006 用逻辑设计方法设计：对于1、 电梯上升，起动由（SQ1+SQ2） SB23，停止为SQ3动作，这样其表达式为 ,式