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FX2N系列可编程控制器功能指令 4 5 1概述 定义 可编程控制器的基本指令 基于继电器 定时器 计数器类软元件 主要用于逻辑处理的指令 功能指令 应用程序 用于数据的传送 运算 变换及程序控制等功能 3 概述 功能指令的特点 功能强大指令处理的数据多数据在存储单元中流转的过程复杂 4 数据类软元件及存储器组织 一 数据类软元件的类型及使用 1 数据寄存器 D 数据寄存器是用于存储数值数据的软元件 FX2N系列机中为16位 最高位为符号位 可处理数值范围为 32 767 32 767 如将2个相邻数据寄存器组合 可存储32位 最高位为符号位 可处理数值范围为 2 147 483 647 2 147 483 647 的数值数据 5 数据类软元件及存储器组织 图6 116 32位二进制数据各位权值 6 数据类软元件及存储器组织 常用数据寄存器有以下几类 通用数据寄存器 D0 D199共200点 断电保持数据寄存器 D200 D511共312点 特殊数据寄存器 D8000 D8255共256点 7 数据类软元件及存储器组织 它的初始值由系统只读存储器在通电时写入 要改变时可利用传送指令 FNC12MOV 写入 未定义的特殊数据寄存器不要使用 8 数据类软元件及存储器组织 变址寄存器V Z和通用数据寄存器一样 是进行数值数据读 写的16位数据寄存器 主要用于运算操作数地址的修改 进行32位数据运算时 将V0 V7 Z0 Z7对号结合使用 如指定Z0为低位 则V0为高位 组合成为 V0 Z0 变址寄存器V Z的组合如图6 3所示 2 变址寄存器 V0 V7 Z0 Z7共16点 9 数据类软元件及存储器组织 可以用变址寄存器进行变址的软元件是 X Y M S P T C D K H KnX KnY KnM KnS 10 数据类软元件及存储器组织 11 数据类软元件及存储器组织 二 数据类软元件的结构形式 1 基本形式FX2N系列PLC数据类元件的基本结构为16位存储单元 具有符号位和字元件 2 双字元件其中低位元件存储32位数据的低位部分 高位元件存储32位数据的高位部分 最高位 第32位 为符号位 在指令中使用双字元件时 一般只用其低位地址表示这个元件 其高位同时被指令使用 虽然取奇数或偶数地址作为双字元件的低位是任意的 但为了减少元件安排上的错误 建议用偶数作为双字元件的元件号 18 数据类软元件及存储器组织 3 位组合元件FX2N系列PLC中使用4位BCD码 产生了位组合元件 位组合元件常用输入继电器X 输出继电器Y 辅助继电器M及状态继电器S组成 元件表达为KnX KnY KnM KnS等形式 式中Kn指有n组这样的数据 19 功能指令的表达形式 使用要素及分类 一 功能指令的表达形式及使用要素 1 功能指令的表达形式 功能指令不含表达梯形图符号间相互关系的成分 而是直接表达本指令要做什么 24 功能指令的表达形式 使用要素及分类 2 功能指令的使用要素 表6 2加法指令要素 图6 7功能指令的格式及要素 25 功能指令的表达形式 使用要素及分类 功能指令的使用要素 功能指令编号助记符数据长度执行形式操作数 某些指令如INC DEC在用连续执行方式时应特别注意 每个扫描周期都要执行一次 警示标示 26 4 5 2程序流向控制指令FNC00 FNC09 目录 条件跳转指令及应用子程序调用指令及应用中断指令及应用循环指令程序结构 1 内容提要 2 条件跳转指令 子程序指令 中断指令及程序循环指令 统称为程序控制类指令 程序控制指令用于程序执行流程的控制 对一个扫描周期而言 跳转指令可以使程序出现跨越或跳跃以实现程序段的选择 子程序指令可调用某段子程序 循环指令可多次重复执行特定的程序段 中断指令则用于中断信号引起的子程序调用 程序控制类指令可以影响程序执行的流向及内容 对合理安排程序的结构 有效提高程序的功能 对实现某些技巧性运算 都有重要的意义 1 条件跳转指令及应用 一 条件跳转指令的要素和含义 表8 1条件跳转指令要素 含义 在满足跳转条件之后的各个扫描周期中 PLC将不再扫描执行跳转指令与跳转指针P 间的程序 即跳到以指针P 为入口的程序段中执行 直到跳转的条件不再满足 跳转停止进行 3 条件跳转指令及应用 条件跳转指令使用说明 4 条件跳转指令及应用 二 条件跳转指令的使用说明 1 使用条件跳转指令的几点注意 由于跳转指令具有选择程序段的功能 在同一程序且位于因跳转而不会被同时执行程序段中的同一线圈不被视为双线圈 可以有多条跳转指令使用同一标号 图8 2二条跳转指令使用同一标号 7 条件跳转指令及应用 标号可以设在相关的跳转指令之后或之前 使用CJ P 指令时 跳转只执行一个扫描周期 但若用辅助继电器M8000作为跳转指令的工作条件 跳转就成为无条件跳转 跳转可用来执行程序初始化工作 在编写跳转程序的指令表时 标号需占一行 条件跳转指令用于程序初始化 8 条件跳转指令及应用 三 条件跳转指令的应用实例 10 2 子程序调用指令及应用 一 子程序调用指令的使用要素及梯形图表示 子程序调用指令要素 11 子程序调用指令及应用 子程序是为一些特定的控制要求编制的相对独立的程序 子程序调用指令在梯形图中使用的情况如图8 6所示 图8 6子程序的使用 12 子程序调用指令及应用 子程序可以实现多级嵌套 图8 8子程序的嵌套 14 子程序调用指令及应用 二 子程序应用实例例 报警电路 要求启动后 灯在闪 亮0 5S 灭0 5S 蜂鸣器在响 灯闪烁30次后灭 蜂鸣器停 间歇5S 如此反复三次 自动熄灭 试用调用子程序方法编写程序 15 灭0 5S 亮0 5S 闪烁30次 注 FX系列PLC缺点往往在子程序返回之后 子程序某些线圈仍得电 补救方法 用RST ZRST或使用RET 输入输出刷新指令 让其线圈失电 课堂练习 试用调用子程序方法编写三台电动机Y0 Y1 Y2每隔10S顺序启动的控制程序 参考答案 3 中断指令 一 中断指令说明及其梯形图表示 中断指令要素 18 中断指令 中断是计算机所特有的一种工作方式 中断子程序是为某些特定的控制功能而设定的 特定的控制功能的共同特点 要求响应时间小于机器的扫描周期 三类中断 输入中断定时器中断计数器中断 19 指针I输入中断用指针 输入中断用指针I00 I50 共6点 6个输入中断仅接收对应于输入口X000 X005的信号触发 这些输入口无论是硬件设置还是软件管理上都与一般的输入口不同 可以处理比扫描周期短的输入中断信号 上升沿或下降沿指对输入信号类别的选择 例如 I001为输入X000从OFF ON变化时 执行由该指针作为标号后面的中断程序 并在执行IRET指令时返回 15 中断指令 表8 5特殊辅助继电器与中断对应关系 20 中断指令 中断指令的执行过程及应用实例 外部中断子程序 图8 11外部输入中断子程序示例 外部中断常用来引入发生频率高于机器扫描频率的外控制信号 或用于处理那些需快速响应的信号 22 说明 图中一开始为允许中断 当X1从OFF至ON且保持ON 程序跳到指针I101处执行中断 即执行第13行 将K100送到D1 然后返回主程序 对定时器T0计时 当计时达到D12当前值K100时 T0触点闭合 Y0得电 例 4 监视定时器指令 P113 注 可通过修改D8000的数据改写警戒时钟 如图 5 循环指令 一 循环指令的要素及梯形图表示 表8 6程序循环指令要素 26 循环指令 循环指令由FOR及NEXT二条指令构成 它们成对出现 图8 14循环指令使用说明 多层循环间的关系是循环次数相乘的关系 27 4 5 3传送比较类指令 FNC10 FNC19 1 比较指令 表7 1比较指令的要素 4 5 说明 当指定M0为目标元件时 则M0 M1 M2被自动占用 当X0断开 不执行CMP指令 M0开始的三位连续元件 M0 M2 保持其断电前状态 如要清除比较结果 要用复位指令 如要清除比较结果 要采用RST或ZRST复位指令 6 例 下图为CMP指令应用的例子 接通X0及X2 问当按X1为3次 10次 15次时 灯Y0 Y1 Y2哪个亮 思考题 下图中 按X10 D1的当前值为100 之后D1每秒加1 但程序不会停止 试改写程序 使D1大于200时 程序停止加1运算 参考答案 2 区间比较指令 区间比较指令的要素 7 8 说明 当指定M3为目标元件时 则M3 M4 M5被自动占用 当X0断开 不执行ZCP指令 M3开始的三位连续元件 M3 M5 保持其断电前状态 如要清除比较结果 要用复位指令 例 试说明下面程序运行时 Y1 Y2 Y3分别在何时得电 触点形比较指令是使用触点符号进行数据 S1 S2 比较的指令 根据比较结果确定触点是否允许能流通过 3 触点形比较指令 分类 9 从母线取用触点比较指令要素 10 串联形触点比较指令要素 11 并联形触点比较指令要素 12 从母线取用触点比较指令应用说明 一 13 从母线取用触点比较指令应用说明 二 14 串联形触点比较指令应用说明 15 并联形触点比较指令应用说明 16 传送指令的要素 4 传送指令 17 18 19 定时器 计数器设定值的间接指定 20 二 传送比较类指令应用实例 例1 用程序构成一个闪光信号灯 改变输入口所接置数开关可改变闪光频率 设定开关4个 分别接于X000 X003 X010为起停开关 信号灯接于Y000 梯形图如图7 10所示 图中第一行为变址寄存器清零 上电时完成 第二行从输入口读入设定开关数据 变址综合后送到定时器T0的设定值寄存器D0 并和第三行中的定时器T1配合产生D0时间间隔的脉冲 21 频率可变的闪光信号灯梯形图及说明 22 例2 电动机的Y 启动控制 设置启动按钮为X000 停止按钮为X001 电路主 电源 接触器KM1接于输出口Y000 电动机Y接法接触器KM2接于输出口Y001 电动机 接法接触器KM3接于输出口Y002 依电机Y 启动控制要求 通电时 Y000 Y001为ON 传送常数为1 2 3 电动机Y形启动 23 当转速上升到一定程度 断开Y000 Y001 接通Y002 传送常数为4 然后接通Y000 Y002 传送常数为1 4 5 电动机 形运行 停止时 应传送常数为0 另外 启动过程中的每个状态间应有时间间隔 本例使用向输出端口送数的方式实现控制 梯形图如图7 11所示 24 25 例3 彩灯的交替点亮控制 有一组灯L1 L8 要求隔灯显示 每2s变换一次 反复进行 用一个开关实现启停控制 设置启停开关接于X000 L1 L8接于Y000 Y007 梯形图如图7 12所示 这又是一个以向输出口送数的方式实现控制要求的例子 26 27 例4 密码锁 用比较器构成密码锁系统 密码锁有12个按钮 分别接入X000 X013 其中X000 X003代表第一个十六进制数 X004 X007代表第二个十六进制数 X010 X013代表第三个十六进制数 根据设计 每次同时按四个键 分别代表三个十六进制数 共按4次 如与密码锁设定值都相符合 3s后 锁可开启 且10s后 重新锁定 28 密码锁的密码由程序设定 假定为H2A4 H01E H151 H18A 从K3X000上送入的数据应分别和它们相等 这可以用比较指令实现判断 梯形图如图7 13所示 如上用十二键排列组合设计的密码锁 具有较高的保密性 29 30 例5 简易定时报时器 应用计数器与比较指令 构成24h可设定定时时间的控制器 每15min为一设定单位 共96个时间单位 现将此控制器作如下控制 早上6点半 电铃 Y000 每秒响一次 六次后自动停止 9 00 17 00 启动住宅报警系统 Y001 晚上6点开园内照明 Y002 晚上10点关园内照明 Y002 31 又设 X000为起停开关 X001为15分钟快速调整与试验开关 X002为快速试验开关 时间设定值为钟点数 4 使用时 在0 00时启动定时器 梯形图如7 14所示 32 图7 14定时控制器梯形图及说明 33 例6 外置数计数器 可编程控制器中有许多计数器 但是机内计数器的设定值是由程序设定的 在一些工业控制场合 希望计数器能在程序外由普通操作人员根据工艺要求临时设定 这就需要一种外置数计数器 图7 15就是这样一种计数器的梯形图程序 34 图7 15外置数计数器的梯形图及说明 35 在图7 15中 二位拨码开关接于X000 X007 通过它可以自由设定数值在0 99之间的整数计数值 X010为计数器件 X011为起停开关 C5计数值是否与外部拨码开关设定值一致 是借助比较指令实现的 36 5块传送指令 该指令的助记符 指令代码 操作数范围 程序步如表9 11所示 表9 11移位传送指令的要素 BMOV指令的功能是将源操作数指定元件开始的n个数据组成数据块传送到指定的目标 如图9 13所示 图9 13BMOV指令应用 注意 如果元件号超出允许范围 数据则仅传送到允许范围内的元件 6BCD BIN指令 该类指令的助记符 指令代码 操作数范围 程序步如表9 12所示 表9 12数据变换指令的要素 BCD变换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 BIN变换指令是BCD变换指令的逆变换 是将源元件中的BCD码转换成二进制数据送到目标元件中 如图9 14所示 图9 14BCD BIN指令应用 如果指令进行16位操作时 执行结果超出0 9999范围将会出错 当指令进行32位操作时 执行结果超过0 99999999范围也将出错 传送与比较指令在PLC控制程序中起如下用途 1 用以获得程序的初始工作数据一个控制程序总是需要初始数据的 这些数据既可以从输入端口上连接的外部器件获得 运用传送指令读取这些器件上的数据并送到内部单元 也可以用程序设置 即向内部单元传送立即数 另外 某些运算数据存储在机内的某个地方 等程序开始运行时通过初始化程序送到工作单元 2 机内数据的存取管理在数据运算过程中 机内的数据传送是不可缺少的 运算可能要涉及不同的工作单元 数据需在它们之间传送 运算可能会产生一些中间数据 这需要传送到适当的地方暂时存放 有时机内的数据需要备份保存 这就要找地方把这些数据存储妥当 总之 对一个涉及数据运算的程序 数据管理是很重要的 此外 二进制和BCD码的转换在数据管理中也是很重要的 3 运算处理结果向输出端口传送运算处理结果总是要通过输出实现对执行器件的控制 或者输出数据用于显示 或者作为其他设备的工作数据 对于输出口连接的离散执行器件 可成组处理后看做是整体的数据单元 按各端口的目标状态送入一定的数据 即可实现对这些器件的控制 4 比较指令用于建立控制点控制现场常有将某个物理量的量值或变化区间作为控制点的情况 如温度低于多少度就打开电热器 速度高于或低于一个区间就报警等 作为一个控制 阀门 比较指令常出现在工业控制程序中 例9 3 PLC在送料车方向自动控制上的应用 控制要求如下 某车间有8个工作台 送料车往返于工作台之间送料 动作示意图如图9 15所示 每个工作台设有一个到位开关 SQ 和一个呼叫按钮 SB 送料车开始应能停留在8个工作台中任意一个到位开关的位置上 系统受启停开关QS的控制 具体控制要求如下 1 当料车所在暂停位置的SQ号码大于呼叫的SB号码时 料车往左行 到呼叫的SB位置后停止 2 当料车所在暂停位置的SQ号码小于呼叫的SB号码时 料车往右行 到呼叫的SB位置后停止 试用传送与比较指令编程实现送料车的控制要求 图9 15送料车工作示意图 解 设送料车现暂停于m号工作台 SQm为ON 处 这时n号工作台呼叫 SBn为ON 则根据题意可知 1 当料车所在暂停位置的SQ号码大于呼叫的SB号码时 料车往左行 到呼叫的SB位置后停止 即m n 送料车左行 直至SQn动作 到位停车 2 当料车所在暂停位置的SQ号码小于呼叫的SB号码时 料车往右行 到呼叫的SB位置后停止 即m n 送料车右行 直至SQn动作 到位停车 3 送料车所停位置SQ的号码与呼叫按钮SB的号码相同时 送料车不动 即m n 送料车原位不动 5 I O地址分配及硬件连接由控制要求可知 系统的I O地址分配如表9 13所示 硬件连接如图9 16所示 表9 13送料车系统的I O地址分配表 表9 13送料车系统的I O地址分配表 续表 图9 16送料车系统硬件连接图 6 PLC软件的实现用传送与比较指令编程实现送料车控制的梯形图程序如图9 17所示 图9 17送料车系统梯形图程序 图中将送料车当前位置送到数据寄存器D128中 将呼叫工作台号送到数据寄存器D129中 然后通过D128与D129中数据的比较 决定送料车的运行方向和到达的目标位置 D128 D129都是断电保持型数据寄存器 因此送料车系统重新启动后 能自动恢复断电前的状态 4 5 4四则及逻辑运算类指令及应用 一 四则运算及逻辑运算指令说明四则及逻辑运算指令可完成四则运算或逻辑运算 可通过运算实现数据的传送 变位及其他控制功能 FX2N系列可编程控制器中有两种四则运算 即整数四则运算和实数四则运算 37 1 加法指令 表7 7加法指令的要素 38 ADD加法指令是将指定的源元件中的二进制数相加 结果送到目标元件中去 当执行条件X000由OFF ON时 D10 D12 D14 39 ADD加法指令有3个常用标志 M8020为零标志 M8021为借位标志 M8022为进位标志 源和目标可以用相同的元件号 若源和目标元件号相同而采用连续执行的ADD D ADD指令时 加法的结果在每个扫描周期都会改变 40 若指令采用脉冲执行型时 如图7 17所示 当X001每从OFF ON变化时 D0的数据加1 41 表7 8减法指令的要素 2 减法指令 42 SUB减法指令是将指定的源元件中的二进制数相减 结果送到指定的目标元件中去 当执行条件X000由OFF ON时 D10 D12 D14 43 表7 9乘法指令的要素 3 乘法指令 44 MUL乘法指令是将指定的源元件中的二进制数相乘 结果送到指定的目标元件中去 它分16位和32位两种情况 45 表7 10除法指令的要素 4 除法指令 46 DIV除法指令是将指定的源元件中的二进制数相除 S1 为被除数 S2 为除数 商送到指定的目标元件 D 中去 余数送到 D 的下一个目标元件 它分16位和32位两种情况 47 表7 11加1指令的要素 5 加1指令 48 当X000由OFF ON变化时 由 D 指定的元件D10中的二进制数加1 若用连续指令时 每个扫描周期加1 49 表7 12减1指令的要素 6 减1指令 50 当X001由OFF ON变化时 由 D 指定的元件D10中的二进制数减1 若用连续指令时 每个扫描周期减1 51 表7 13逻辑字与指令的要素 7 逻辑字与指令 52 应为WAND 53 表7 14逻辑字或指令的要素 8 逻辑字或指令 54 55 表7 15逻辑字异或指令的要素 9 逻辑字异或指令 56 57 二 四则与逻辑运算类指令应用实例 1 四则运算式的实现 某控制程序中要进行以下算式的运算 38X 255 2 式中 X 代表输入端口K2X000送入的二进制数 运算结果需送输出口K2Y000 X020为起停开关 其梯形图如7 24所示 58 图7 24四则运算应用举例一的梯形图 59 用乘除法指令实现灯组的移位点亮循环 有一组灯15个 接于Y000 Y016 要求 当X000为ON时 灯正序每隔1s单个移位 并循环 当X001为OFF时 灯反序每隔1s单个移位 至Y000为ON 停止 2 使用乘除运算实现灯移位点亮控制 60 61 彩灯12盏 接于Y000 Y013用加1 减1指令及变址寄存器实现正序亮至全亮 反序熄至全熄再循环控制 彩灯状态变化的时间单位为1s 用秒脉冲M8013实现 3 彩灯正序亮至全亮 反序熄至全熄再循环控制 62 图7 26彩灯控制梯形图 63 4 指示灯的测试电路 Y000 Y000 Y015 Y015 开灯字 K31709 关灯字 K33826 a 指示灯在K4Y000的分布图 图7 27应用举例四梯形图 64 65 4 5 5移位控制类指令及应用 66 一 移位控制类指令说明 1 循环右移及循环左移 表7 16循环右移指令的要素 67 循环右移指令可以使16位数据 32位数据向右循环移位 图7 28循环右移指令使用说明 68 2 位右移及位左移指令 表7 17位右移指令的要素 69 70 注意 用脉冲执行型指令时 指令执行取决于X010由OFF ON变化 而用连续指令执行时 移位操作是每个扫描周期执行一次 使用指令时必须注意 71 3 字右移及字左移指令 不讲 表7 18字右移指令的要素 72 73 二 移位控制类指令的应用实例 例1 流水灯光控制 某灯光招牌有L1 L88个灯接于K2Y000 要求当X000为ON时 灯先以正序每隔1s轮流点亮 当Y007亮后 停2s 然后以反序每隔1s轮流点亮 当Y000再亮后 停2s 重复上述过程 当X001为ON时 停止工作 梯形图如图7 31所示 分析见梯形图边文字 74 图7 31灯组移位控制梯形图 75 例2 步进电机控制 以位移指令实现步进电机正反转和调速控制 以三相三拍电机为例 脉冲列由Y010 Y012 晶体管输出 送出 作为步进电机驱动电源功放电路的输入 程序中采用积算定时器T246为脉冲发生器 设定值为K2 K500 定时为2 500ms 则步进电机可获得500步 s到2步 s的变速范围 X000为正反转切换开关 X000为OFF时 正转 X000为ON时 反转 X002为启动按钮 X003为减速按钮 X004为增速按钮 76 图7 32步进电机控制梯形图及说明 77 梯形图如图7 32所示 以正转为例 程序开始运行前 设M0为零 M0提供移入Y010 Y011 Y012的 1 或 0 在T246的作用下最终形成011 110 101的三拍循环 T246为移位脉冲产生环节 INC指令及DEC指令用于调整T246产