《PLC编程与应用技术》-项目5

任务一

用基本逻辑指令实现花式喷泉系统的控制

活动１：认识位元件输入继电器Ｘ、输出继电器Ｙ、辅助继电器Ｍ以及状态继电器Ｓ等编程软元件在可编程控制器内部反映的是“位”的变化，“位”的值要么是“０”，要么是“１”，有且仅有这两种状态。如图５－１－１所示，程序中当Ｘ００１闭合时，即Ｘ００１＝“１”时，辅助继电器Ｍ０线圈得电，即Ｍ０＝“１”，其对应的常开触点Ｍ０闭合，Ｙ０００线圈得电，即Ｙ０００＝“１”；而常闭触点Ｍ０断开，Ｙ００１线圈失电，即Ｙ００１＝“０”。当Ｘ００１断开时，即Ｘ００１＝“０”时，辅助继电器Ｍ０线圈失电，即Ｍ０＝“０”，其对应的常开触点Ｍ０恢复断开，Ｙ０００线圈失电，即Ｙ０００＝“０”；而常闭触点Ｍ０恢复闭合，Ｙ００１线圈得电，即Ｙ００１＝“１”。下一页返回任务一

用基本逻辑指令实现花式喷泉系统的控制

由于Ｘ、Ｙ、Ｍ、Ｓ主要用于开关量信息的传递、变换及逻辑处理，因此把它们称为“位元件”。知识小贴士：Ｘ、Ｙ、Ｍ、Ｓ这些位元件可类比于传统继电器控制系统中的开关元件，而它的实质是ＰＬＣ存储单元里的“位”。活动２：输入与输出的分配花式喷泉控制系统的输入／输出分配表见表５－１－１，仅作参考。活动３：画ＰＬＣ系统电路原理图用三菱ＦＸ２Ｎ－４８ＭＲ型可编程序控制器实现花式喷泉控制系统的电路原理图如图５－１－２所示。上一页下一页返回任务一

用基本逻辑指令实现花式喷泉系统的控制

特别注意：（１）三菱ＦＸ２Ｎ系列ＰＬＣ的输入端共用１个公共端“ＣＯＭ”，而输出端Ｙ０００～Ｙ００３共用公共端“ＣＯＭ１”，Ｙ００４～Ｙ００７共用公共端“ＣＯＭ２”，Ｙ０１０～Ｙ０１３共用公共端“ＣＯＭ３”，Ｙ０１４～Ｙ０１７共用公共端“ＣＯＭ４”，都是４个输出端共用一个公共端的情况。但有一种情况非常特殊，即Ｙ０２０～Ｙ０２７这８个输出端共用公共端“ＣＯＭ５”。（２）在图５－１－２中，Ｌ１、Ｌ２之间的电压是３８０Ｖ，通过ＴＣ变压器变换为２２０Ｖ电源向三菱ＦＸ２Ｎ系列ＰＬＣ供电。（３）本任务中的喷头都需要由电磁阀来驱动，而电磁阀作为负载均为ＡＣ２２０Ｖ，因此图５－１－２中将三个公共端ＣＯＭ１～ＣＯＭ３相连，接入ＡＣ２２０Ｖ电源。上一页下一页返回任务一

用基本逻辑指令实现花式喷泉系统的控制

活动４：ＰＬＣ接线板的安装１.元器件的准备准备本活动需要的元件器材，见表５－１－２。２.元器件的布置根据表５－１－２检测元器件的好坏，将符合要求的元器件按图５－１－３安装在网孔板上并固定。３.ＰＬＣ系统的连线与自检根据图５－１－２以及图５－１－３，按配线原则与工艺要求进行ＰＬＣ控制系统的安装接线。上一页下一页返回任务一

用基本逻辑指令实现花式喷泉系统的控制

特别注意布线时需紧贴线槽，保持整齐与美观。具体操作方式可按如下步骤：（１）连接ＰＬＣ电源部分。如图５－１－４所示，Ｌ１、Ｌ２两根相线→进端子排→从端子排出→空气开关ＱＦ→连接ＦＵ１→变压器ＴＣ→１号线通过ＦＵ２连接ＰＬＣ的“Ｌ”端子，而０号线直接连接ＰＬＣ的“Ｎ”端子。此时ＰＬＣ电源部分的接线完成。（２）ＰＬＣ电源部分自检。①检查布线。对照图５－１－４检查是否掉线、错线，是否漏编、错编，接线是否牢固等。上一页下一页返回任务一

用基本逻辑指令实现花式喷泉系统的控制

②万用表检测。万用表检测过程见表５－１－３，如测量阻值与正确阻值不符，应重新检查布线。③通电观察ＰＬＣ的指示灯。经过自检，确认正确和无安全隐患后，通电观察ＰＬＣ的ＬＥＤ指示灯并做好记录，见表５－１－４。（３）连接ＰＬＣ输入回路部分。如图５－１－５所示。①导线从Ｘ０００端子→入端子排→从端子排出→接ＳＢ１常开按钮的一端。②导线从Ｘ００１端子→入端子排→从端子排出→接ＳＢ２常开按钮的一端。上一页下一页返回任务一

用基本逻辑指令实现花式喷泉系统的控制

③将ＳＢ１、ＳＢ２两常开按钮的另一端互联→入端子排→从端子排出→接ＰＬＣ的ＣＯＭ端口。（４）ＰＬＣ输入回路部分的自检。①检查布线。对照图５－１－５检查是否掉线、错线，是否漏编、错编，接线是否牢固等。②万用表检测。万用表检测过程见表５－１－５，如测量阻值与正确阻值不符，应重新检查布线。③通电观察ＰＬＣ的指示灯。经过自检，确认正确和无安全隐患后，通电观察ＰＬＣ的ＬＥＤ指示灯并做好记录，见表５－１－６。上一页下一页返回任务一

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（５）连接ＰＬＣ输出回路部分。如图５－１－６所示。①１号线通过ＦＵ３连接ＣＯＭ１。②ＣＯＭ１、ＣＯＭ２与ＣＯＭ３互相连接。③Ｙ０００～Ｙ０１０分别连接ＹＶ１～ＹＶ９。④ＹＶ１～ＹＶ９另一端互相连接后，再接０号线。（６）ＰＬＣ输出回路部分的检测。①检查布线。对照图５－１－７检查是否掉线、错线，是否漏编、错编，接线是否牢固等。上一页下一页返回任务一

用基本逻辑指令实现花式喷泉系统的控制

②万用表检测。万用表检测过程见表５－１－７，如测量阻值与正确阻值不符，应重新检查布线。活动５：编写ＰＬＣ控制程序①采用基本逻辑指令编写该程序，如图５－１－７所示。②程序分析：程序中Ｘ０００为启动按钮，Ｘ０００得电后→Ｍ０得电自锁，其常开触点闭合→定时器Ｔ０～Ｔ７分别进行延时，通过定时器触点的配合，分别驱动Ｙ０００～Ｙ０１０的通断→定时器Ｔ７延时时间到后，其常闭触点断开，定时器Ｔ０～Ｔ７自动复位，达到程序循环运行的目的→按下Ｘ００１停止按钮后，Ｍ０失电，其常开触点恢复断开，系统停止运行。上一页下一页返回任务一

用基本逻辑指令实现花式喷泉系统的控制

活动６：用ＧＸＤｅｖｅｌｏｐｅｒ编程软件编写、下载、调试程序１.程序输入打开ＧＸＤｅｖｅｌｏｐｅｒ编程软件，新建“花式喷泉”文件，输入花式喷泉ＰＬＣ程序，如图５－１－８所示。２.程序下载点击“在线”图标，再点击“写入”，将ＰＬＣ程序下载至ＰＬＣ，如图５－１－９所示。注意：此时可让三菱ＦＸ２ＮＰＬＣ的运行按钮切换至“ＳＴＯＰ”上。上一页下一页返回任务一

用基本逻辑指令实现花式喷泉系统的控制

３.系统调试①在教师现场监护下进行通电调试，验证系统控制功能是否符合要求。②如果出现故障，学生应独立检修，根据出现的故障现象检修相关线路或修改梯形图。③系统检修完毕后应重新通电调试，直至系统正常工作。上一页返回任务二

用步进指令实现花式喷泉系统的控制

活动１：ＰＬＣ控制程序的编写①采用步进指令编写该程序，如图５－１－１０所示。②程序分析：ＰＬＣ运行后，由特殊辅助继电器Ｍ８００２产生一个扫描周期的脉冲，程序自动进入初始状态Ｓ０，按下Ｘ０００启动按钮后，进入状态Ｓ２０，驱动Ｙ０１０，高水柱喷水；时间到后，进入下一通用状态Ｓ２１，此时单号低水柱驱动Ｙ０００、Ｙ００２、Ｙ００４、Ｙ００６同时得电；时间到后，又进入下一通用状态Ｓ２２，此时双号低水柱驱动Ｙ００１、Ｙ００３、Ｙ００５、Ｙ００７同时得电；时间到后，进入最后一个通用状态Ｓ２３，此时高低水柱同时得电，时间到后回到Ｓ２０状态，循环运行。下一页返回任务二

用步进指令实现花式喷泉系统的控制

当按下Ｘ００１停止按钮时，系统将所有状态一并复位，并进入初始状态Ｓ０，等待程序重新开始运行。活动２：用ＧＸＤｅｖｅｌｏｐｅｒ编程软件编写、下载、调试步进程序１.程序输入打开ＧＸＤｅｖｅｌｏｐｅｒ编程软件，新建“花式喷泉”文件，输入花式喷泉ＰＬＣ程序，如图５－１－８所示。上一页下一页返回任务二

用步进指令实现花式喷泉系统的控制

２.程序下载点击“在线”图标，再点击“写入”，将ＰＬＣ程序下载至ＰＬＣ，如图５－１－９所示。注意：此时可让三菱ＦＸ２ＮＰＬＣ的运行按钮切换至“ＳＴＯＰ”上。３.系统调试①在教师现场监护下进行通电调试，验证系统控制功能是否符合要求。②如果出现故障，学生应独立检修，根据出现的故障现象检修相关线路或修改梯形图。③系统检修完毕后应重新通电调试，直至系统正常工作。上一页返回任务三

用功能指令实现花式喷泉系统的控制

活动１：认识字元件、学习位元件组合的方式位元件、字元件以及位元件的组合方式是三菱ＦＸ２Ｎ系列可编程控制系统中非常重要的基本概念。位元件、字元件以及位元件的组合也属于软元件的范畴，那么它们之间的区别是什么？用法又是如何呢？一、字元件在ＰＬＣ内部，有时需要进行大量的数据处理，仅让“位元件”单独参与运算，是远远不够的，因此需要设置大量用于存储数值数据（这里的数值都是指的二进制数“０”或“１”）的软元件，我们把它称为“字元件”。常用的“字元件”有定时器Ｔ、计数器Ｃ、数据寄存器Ｄ等。下一页返回任务三

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二、位元件的组合三菱ＦＸ２Ｎ系列ＰＬＣ具有将位元件进行组合，然后用于数据处理的功能。即采用位元件的组合来代替字元件参与数据的处理。位元件的组合可采用ＫｎＸｉ、ＫｎＹｉ、ＫｎＭｉ、ＫｎＳｉ的形式。ｎ表示组数，每组有４个位元件，ｉ表示位元件的首地址。活动２：学习数据寄存器Ｄ数据寄存器Ｄ是用于数据处理的数值存储软元件，也是“字元件”。当ＰＬＣ用于模拟量控制、位置控制、数据输入或输出时需要用数据寄存器Ｄ存储数据和工作参数。数据存储器分为哪几类？ＰＬＣ编程时又该如何应用？上一页下一页返回任务三

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一、数据寄存器Ｄ每个数据寄存器Ｄ均为１６位，且最高位为符号位，当最高位为“０”时表示正数，为“１”时表示负数，可处理的数值范围为－３２７６８～＋３２７６７。当需要存储３２位的数据时，可将两个连续的数据寄存器Ｄ合并起来使用，且最高位仍为符号位，可处理的数值范围为－２１４７４８３６４８～＋２１４７４８３６４７，如图５－１－１１所示。上一页下一页返回任务三

用功能指令实现花式喷泉系统的控制

二、数据寄存器Ｄ的分类三菱ＦＸ２Ｎ系列ＰＬＣ的数据寄存器Ｄ可以分成以下几类：１.一般数据寄存器一般数据寄存器的软元件编号为Ｄ０～Ｄ１９９，共２００点。每个数据寄存器都可以存入１６位数据，当存入３２位数据时，例如，３２位数据存入Ｄ０、Ｄ１中，则Ｄ１中存高１６位，Ｄ０中存低１６位。存放在一般数据寄存器中的数据，不写入其他数据时，其内容保持不变，直到写入新的数据。上一页下一页返回任务三

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但是当ＰＬＣ从“ＲＵＮ”运行状态转到“ＳＴＯＰ”停止状态或掉电时，且特殊辅助继电器Ｍ８０３３＝“０”即“ＯＦＦ”时，一般数据寄存器不具有断电保持功能，此时一般数据寄存器中的数据均自动清“０”；如果特殊辅助继电器Ｍ８０３３＝“１”即“ＯＮ”时，一般数据寄存器具有断电保持功能，这时数据可以保持。２.断电保持数据寄存器断电保持数据寄存器的软元件编号为Ｄ２００～Ｄ７９９９，共７８００点。它与一般数据寄存器一样，除非改写，否则原有数据不会变化。但它具有断电保持的功能，ＰＬＣ从“ＲＵＮ”运行状态转到“ＳＴＯＰ”停止状态或掉电时，存入断电保持数据寄存器的数据都将保持不变，直到存入新的数据。上一页下一页返回任务三

用功能指令实现花式喷泉系统的控制

它又可细分为停电保持型和停电保持专用型两种。①停电保持型数据寄存器，其软元件编号为Ｄ２００～Ｄ５１１。当ＰＬＣ由运行状态转为停止状态或停电时，该寄存器中的数据会被保持。若两台ＰＬＣ采用并联通信（点对点通信），当主站→从站时，Ｄ４９０～Ｄ４９９被用于通信；当从站→主站时，Ｄ５００～Ｄ５０９被用于通信。②停电保持专用型数据寄存器：Ｄ５１２～Ｄ７９９９。其中，Ｄ１０００以后的数据寄存器可通过参数设定，并以５００为单位用做文件寄存器（Ｄ１０００～Ｄ７９９９，共７０００点）。不作文件寄存器用时，与通常的停电保持型数据寄存器一样，可通过程序或外围设备进行数据读写操作。上一页下一页返回任务三

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知识小贴士：文件存储器位于用户程序存储器（ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＤＰＲＯＭ）内一个专用数据寄存器区，用于存储大量的数据，如采集数据、统计计算数据、多组控制参数等。其存储量由ＣＰＵ的监视软件决定，但可通过扩充存储器的方法加以扩充。它以５００点为单位，通过参数设定，最多可拓展为７０００点的文件寄存器处理。技能小贴士：ＰＬＣ运行时，可用指令ＢＭＯＶ读取文件寄存器内的数据，但不能用该指令向寄存器写入数据。可用外围设备对该寄存器进行写入操作。上一页下一页返回任务三

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３.特殊数据寄存器特殊数据寄存器的软元件编号为Ｄ８０００～Ｄ８２５５，共２５６点，用于写入特定目的的数据或事先写入特定内容，以及监控ＰＬＣ中各种软元件的运行方式。ＰＬＣ上电时，特殊数据寄存器先全部清“０”，然后由系统ＲＯＭ写入初始值。例如：Ｄ８０００中存放的监控定时器的定时时间是由系统ＲＯＭ设定的。若要改变，需用传送指令将目的时间送入Ｄ８０００。该值在ＰＬＣ由运行状态转为停止状态时保持不变。知识小贴士：对于未定义的特殊数据寄存器，用户不得使用。上一页下一页返回任务三

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三、数据寄存器Ｄ的编程技巧①可用于间接设定定时器和计数器的设定值，如图５－１－１２所示。本例中，将数据寄存器Ｄ１０、Ｄ２０的内容分别作为定时器Ｔ２和计数器Ｃ１０的设定值。②可用于改变计数器的当前值，如图５－１－１３所示。本例中，计数器Ｃ２的当前值由Ｄ５的内容来决定。③可用于将数据传送到数据存储器中，如图５－１－１４所示。本例中，将十进制数８００００传送至Ｄ１０中，因Ｄ１０最大能存储的十进制数值为＋３２７６７，故需要占用两个地址连续的数据寄存器Ｄ１１和Ｄ１０，即将十进制数８００００先转换成二进制数，然后传送至Ｄ１１、Ｄ１０中。上一页下一页返回任务三

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Ｄ１１中为高１６位数据，Ｄ１０中为低１６位数据。④可用于数据寄存器之间的数据传送，如图５－１－１５所示。本例中，将Ｄ１０中的内容传送至Ｄ１２中。活动３：功能指令的学习在现代工业控制中往往需要进行数据处理，而基本逻辑指令和步进指令都不具备这项功能；同时，基本逻辑指令和步进指令在编制控制元件较多的程序时，重复劳动多，较为繁琐。针对这一情况，作为工业控制计算机的ＰＬＣ，必须引入一些具有特殊功能的子程序来进行数据处理以方便用户编程，这就是功能指令（ＦｕｎｃｔｉｏｎＩｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ），又称应用指令（ＡｐｐｌｉｅｄＩｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）。上一页下一页返回任务三

用功能指令实现花式喷泉系统的控制

许多工程技术人员梦寐以求甚至不敢想象的功能，通过功能指令很容易就能实现，从而大大提高了ＰＬＣ的使用价值。功能指令的种类很多，本节将着重学习数据传送指令、取反传送指令以及区间复位指令的使用方法。一、功能指令及其分类所谓功能指令，实际上就是功能不同的子程序。一般来说，功能指令可分为以下几类：程序流程控制、传送与比较、算术与逻辑运算、移位与循环移位、数据处理、高速处理、方便命令、外部输入／输出处理、外围设备通信、实数处理、点位控制、实时时钟等。上一页下一页返回任务三

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二、功能指令举例与基本逻辑指令不同，功能指令不是表现梯形图符号间的相互关系，而是直接表达本指令的功能。因此，功能指令通常采用计算机通用的“助记符＋操作数（操作元件）”的形式，如图５－１－１６所示。在梯形图中，当执行条件Ｍ１００为“ＯＮ”时，把十进制常数１２３送到目标元件Ｄ５００中。上述功能指令较为简单，但有些功能指令本身较为复杂，涉及的操作数较多，不可能像上图一样一目了然，这就需要读者在运用中逐步理解并熟练掌握这些功能指令。上一页下一页返回任务三

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三、功能指令的具体格式三菱ＦＸ２Ｎ系列ＰＬＣ在梯形图中使用功能框来表示功能指令，功能指令的格式及要素如图５－１－１７所示。图中，Ｘ０００的常开触点是功能指令的执行条件，其后的方框称为功能框。功能框中分栏表示指令的编号、助记符、数据长度、执行方式以及相关操作数等。（１）编号。功能指令用编号ＦＮＣ０００～ＦＮＣ２９４来表示，并给出相应的助记符。例如，编号ＦＮＣ１２所对应的助记符是ＭＯＶ（传送），编号ＦＮＣ４５所对应的助记符是ＭＥＡＮ（平均），编号ＦＮＣ２０所对应的助记符是ＡＤＤ（加法），图５－１－１７中的“１”表示的就是功能指令的编号。上一页下一页返回任务三

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（２）助记符。指令名称可用助记符表示，例如图５－１－１７中的“２”表示ＡＤＤ，即加法指令。功能指令的助记符是指令的英语缩写。如传送指令“ＭＯＶＥ”简写为ＭＯＶ，加法指令“ＡＤＤＩＴＩＯＮ”简写为ＡＤＤ，交替输出指令“ＡＬＴＥＲＮＡＴＥＯＵＴＰＵＴ”简化为ＡＬＴ。采用这种方式容易使读者了解并记住指令的功能。（３）数据长度。功能指令按处理数据的长度可分为１６位指令和３２位指令。其中，３２位指令在助记符前必须加“Ｄ”如图５－１－１７中的“３”所示，助记符前无“Ｄ”的为１６位指令。上一页下一页返回任务三

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例如，ＡＤＤ是１６位指令，它将Ｄ１０的内容加上Ｄ１２的内容，然后把结果送至Ｄ１４；若采用３２位指令ＤＡＤＤ，则是将Ｄ１１Ｄ１０的内容加上Ｄ１３Ｄ１２的内容，再把结果送至Ｄ１５Ｄ１４，如图５－１－１８所示。（４）执行形式。功能指令有脉冲执行型和连续执行型。在指令助记符后标有“Ｐ”的为脉冲执行型，无“Ｐ”的为连续执行型。例如，ＡＤＤＰ是脉冲执行型１６位指令，而ＤＡＤＤＰ是脉冲执行型３２位指令。脉冲执行型指令在执行条件满足时仅执行一个扫描周期。这对于数据处理而言具有很重要的意义。例如，一条脉冲型加法运算指令，只将加数和被加数做一次加法运算。而连续型加法运算指令在执行条件满足时，每一个扫描周期都要相加一次。上一页下一页返回任务三

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（５）操作数。操作数又称操作元件，是由功能指令设计或产生的数据。有的功能指令没有操作数，但绝大多数功能指令都有１～４个操作数。操作数分为源操作数、目标操作数和其他操作数。①源操作数：功能指令执行后不会改变其内容的操作数，用［Ｓ］来表示。②目标操作数：功能指令执行后改变其内容的操作数，用［Ｄ］来表示。③其他操作数：用ｍ和ｎ来表示。其他操作数常用来表示常数或者对源操作数和目标操作数做出补充说明。表示常数时，Ｋ表示十进制常数，Ｈ表示十六进制常数。上一页下一页返回任务三

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当某种操作数为多个时，可用数码标注区别，如［Ｓ１.］、［Ｓ２.］、［Ｄ１.］、［Ｄ２.］。若用连续执行方式，则在功能指令段中用“”来警示。四、数据传送指令ＭＯＶ①功能号：ＦＮＣ１２。②助记符：ＭＯＶ。③指令功能：当执行条件满足时，将源数据［Ｓ］的内容传送到指定目标［Ｄ］中，数据是利用二进制格式传送的。上一页下一页返回任务三

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六、区间复位指令ＺＲＳＴ①功能号：ＦＮＣ４０。②助记符：ＺＲＳＴ。③指令功能：将指定区间内的元件成批复位。活动４：用功能指令编写ＰＬＣ控制程序①采用功能指令设计该程序时，分别用字元件Ｋ１Ｙ０１０和Ｋ２Ｙ０００控制高、低水柱。将Ｋ１送入Ｋ１Ｙ０１０时，高水柱喷水；将Ｋ８５送入Ｋ２Ｙ０００时，低水柱双号喷头喷水；上一页下一页返回任务三

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将Ｋ８５取反后（也可以直接是Ｋ９０）送入Ｋ２Ｙ０００时，低水柱单号喷头喷水；将Ｋ１和Ｋ２５５（使Ｋ２Ｙ０００为全１）分别送入Ｋ１Ｙ０１０和Ｋ２Ｙ０００时，高、低水柱同时喷水。花式喷泉控制程序如图５－１－２５所示。②程序分析：程序中，根据控制要求首先对系统进行初始化，将Ｋ１Ｙ０１０和Ｋ２Ｙ０００清零，将