三菱PLC功能指令及应用举例.ppt

专题5 PLC功能指令的应用,5.1 用数据传送指令实现电动机的Y-降压启动控制,5.2 用跳转指令实现选择运行程序段,5.3 算术运算指令与单按钮的功率控制,5.4 字逻辑运算指令及应用,5.5 子程序调用指令及应用,5.6 循环指令及应用,5.7 比较指令的应用与时钟控制程序,5.9 数码显示及应用,5.8 循环移位指令及应用,5.1 用数据传送指令实现电动机的Y-降压启动控制,5.1.1 位元件与字元件,1位元件 只具有接通（ON或1）或断开（OFF或0）两种状态的元件称为位元件。,2字元件 字元件是位元件的有序集合。FX系列的字元件最少4位，最多32位。,表5.1 字元件范围,（1）位组件。多个位元件按一定规律的组合叫位组件，例如输出位组件KnY0，K表示十进制，n表示组数，n的取值为18，每组有4个位元件，Y0是输出位组件的最低位。KnY0的全部组合及适用指令范围如表5.2所示。,表5.2 KnY0的全部组合及适用指令范围,（2）数据寄存器D、V、Z,图5.1 16位与32位数据寄存器,表5.3 数据寄存器D、V、Z元件编号与功能,16位数据寄存器所能表示的有符号数的范围为K32 76832 767。,32位数据寄存器所能表示的有符号数的范围为K2 147 483 648 2 147 483 647,功能指令的使用说明： （1）FX2N系列PLC功能指令编号为FNC0FNC246，实际有130个功能指令。 （2）功能指令分为16位指令和32位指令。功能指令默认是16位指令，加上前缀D是32位指令，例如DMOV。 （3）功能指令默认是连续执行方式，加上后缀P表示为脉冲执行方式，例如MOVP。 （4）多数功能指令有操作数。执行指令后其内容不变的称为源操作数，用S表示。被刷新内容的称为目标操作数，用D表示。,5.1.2 数据传送指令MOV,表5.4 MOV指令,图5.2 功能指令格式,5.1.3 数据传送指令应用举例,【例题5.1】 设有8盏指示灯，控制要求是：当X0接通时，全部灯亮；当X1接通时，奇数灯亮；当X2接通时，偶数灯亮；当X3接通时，全部灯灭。试设计电路并用数据传送指令编写程序。,【解】 控制线路图如图5.3所示。,图5.3 例题5.1控制线路图,图5.4 例题5.1程序图,表5.5 例题5.1控制关系表,表5.6 ZRST指令,图5.5 区间复位指令ZRST,如图5.5所示，当指令语句“ZRST Y0 Y3”执行时将Y0、Y1、Y2、Y3全部复位为0状态。,5.1.5 实习操作：电动机Y-降压启动控制线路与程序,图5.6 Y-降压启动控制线路,表5.7 Y-降压启动过程和传送控制数据表,图5.7 Y-降压启动程序梯形图,5.2 用跳转指令实现选择运行程序段,图5.8 手动/自动程序跳转,应用跳转指令的程序结构如图5.8所示。X3是手动/自动选择开关的信号输入端。当X3未接通时，执行手动程序段，反之执行自动程序段。X3的常开/常闭接点起联锁作用，使手动、自动两个程序段只能选择其一。,5.2.1 条件跳转指令CJ,表5.8 CJ指令,1标号P的说明 （1）FX2N系列PLC的标号P有128点（P0P127），用于分支和跳转程序。 （2）标号P放置在左母线的左边，一个标号只能出现一次，如出现两次或两次以上，程序报错。标号P占一步步长。 2跳转指令CJ的说明 （1）如果跳转条件满足，则执行跳转指令，程序跳到以标号P为入口的程序段中执行。否则不执行跳转指令，按顺序执行下一条指令。 （2）多个跳转指令可以使用同一个标号。 （3）如果用M8000作为控制跳转的条件，CJ则变成无条件跳转指令。,5.2.2 条件跳转指令应用举例,【例题5.2】 某台设备具有手动/自动两种操作方式。SB3是操作方式选择开关，当SB3处于断开状态时，选择手动操作方式；当SB3处于接通状态时，选择自动操作方式，不同操作方式进程如下： 手动操作方式进程：按启动按钮SB2，电动机运转；按停止按钮SB1，电动机停机。 自动操作方式进程：按启动按钮SB2，电动机连续运转1min后，自动停机。按停止按钮SB1，电动机立即停机。,图5.9 例题5.2控制线路图,【解】 根据控制要求，设计程序梯形图如图5.10所示。,图5.10 例题5.2程序梯形图,5.3 算术运算指令与单按钮的功率控制,5.3.1 加法指令ADD,表5.10 ADD指令,1. 加法指令ADD的说明 （1）加法运算是代数运算。 （2）若相加结果为0，则零标志位M8020 = 1，可用来判断两个数是否为相反数。 （3）加法指令可以进行32位操作方式。,图5.11 32位加法指令操作数的构成,例如指令语句“DADD D0 D10 D20”的操作数构成如图5.11所示。被加数的低16位在D0中，高16位在D1中；加数的低16位在D10中，高16位在D11中；“和”的低16位在D20中，高16位在D21中。,2加法指令ADD举例,图5.12 加法指令ADD的举例1,图5.13 加法指令ADD的举例2,图5.14 加法指令ADD的举例3,5.3.2 减法指令SUB,表5.11 SUB指令,1减法指令SUB的说明 （1）减法运算是代数运算。 （2）若相减结果为0时，则零标志位M8020 = 1，可用来判断两个数是否相等。 （3）SUB可以进行32位操作方式，例如指令语句：DSUB D0 D10 D20。,2减法指令SUB举例 两个数据寄存器中存储的数据相减，程序如图5.15所示。如果X0接点闭合，执行数据传送指令。如果X1接点闭合，执行减法指令，减法运算的结果差（82 = 6）存在D30中。,图5.15 减法指令SUB的举例,5.3.3 乘法指令MUL,表5.12 MUL指令,1乘法指令MUL的说明 （1）乘法运算是代数运算。 （2）16位数乘法：源操作数S1、S2是16位，目标操作数D占用32位。,图5.16 16位乘法的积占用32位,例如乘法指令语句“MUL D0 D10 D20”，被乘数存储在D0，乘数存储在D10，积则存储在D21、D20组件中。操作数结构如图5.16所示。,2乘法指令MUL举例 运行监控模式的程序梯形图如图5.17所示。如果X0接点闭合，执行数据传送指令。如果X1接点闭合，执行乘法指令，乘法运算的结果（82 = 16）存储在D31、D30目标操作数中。图5.17中D31存储的数据为0，D30存储的数据为16。,图5.17 乘法指令MUL的举例,5.3.4 除法指令DIV,表5.13 DIV指令,1除法指令DIV的说明 （1）除法运算是代数运算。 （2）16位数除法：源操作数S1、S2是16位，目标操作数D占用32位。除法运算的结果商存储在目标操作数的低16位，余数存储在目标操作数的高16位中。,（3）32位除法：源操作数S1、S2是32位，但目标操作数却是64位。除法运算的结果商存储在目标操作数的低32位，余数存储在目标操作数的高32位。,例如除法指令语句“DIV D0 D10 D20”，被除数存储在D0，除数存储在D10，商存储在D20，余数存储在D21，操作数的结构如图5.18所示。,图5.18 16位除法的商和余数构成32位目标操作数,2除法指令DIV举例 运行监控模式的程序梯形图如图5.19所示。如果X0接点闭合，执行数据传送指令。如果X1接点闭合，执行除法指令。除法运算结果的商7存储在D30，余数1存储在D31。可以看出，数据除2后根据余数为1或为0可判断数据的奇偶性。,图5.19 除法指令DIV的举例,5.3.5 加1指令INC,表5.14 INC指令,1加1指令INC的说明 （1）INC指令的执行结果不影响零标志位M8020。 （2）在实际控制中通常不使用每个扫描周期目标操作数都要加1的连续执行方式，所以，INC指令经常使用脉冲操作方式。 减1指令DEC和加1指令INC执行方式相似。,2加1指令INC举例 运行监控模式的程序梯形图如图5.20所示。开机初始脉冲M8002将数据寄存器D10清0。在X0接点闭合的那个扫描周期执行加1指令，D10的数据被加1后存储，即（D10）+1（D10）。图中X0共接通5次，D10中存储的数据由0增加到5。,图5.20 加1指令INC的举例,5.3.6 实习操作：单按钮的功率控制程序,1单按钮的功率控制线路和控制要求 单按钮的功率控制线路如图5.21所示。控制要求是：加热功率有7个挡位可调，大小分别是0.5kW、1kW、1.5kW、2kW、2.5kW、3kW和3.5kW。有1个功率选择按钮SB1和1个停止按钮SB2。第一次按SB1选择功率第1挡，第二次按SB1选择功率第2挡第八次按SB1或按SB2时，停止加热。,图5.21 单按钮的功率控制线路,2单按钮功率控制的工序,表5.16 单按钮功率控制的工序,3单按钮的功率控制程序,图5.22 单按钮的功率控制程序,5.4 字逻辑运算指令及应用,5.4.1 逻辑字“与”指令WAND,表5.17 WAND指令,1字“与”指令WAND的说明 （1）S1、S2为作相“与”逻辑运算的源操作数，D为存储“与”逻辑运算结果的目标操作数。 （2）字“与”指令的功能是将两个源操作数的数据，进行二进制按位相“与”，并将运算结果存入目标操作数。,2字“与”指令WAND举例 假设要求用输入继电器X0X4的位状态去控制输出继电器Y0Y4，可用字元件K2X0去控制字元件K2Y0。对字元件多余的控制位X5、X6和X7，可与0相“与”进行屏蔽。程序如图5.23所示。,图5.23 应用字“与”指令的程序,图5.24 字“与”指令的位运算过程,5.4.2 逻辑字“或”指令WOR,表5.18 WOR指令,1字“或”指令WOR的说明 （1）S1、S2为两个相“或”的源操作数，D为存储“或”逻辑结果的目标操作数。 （2）指令的功能是将两个源操作数的数据，进行二进制按位相“或”，并将运算结果存入目标操作数。,2字“或”指令WOR举例 要求用输入继电器组成的字元件K2X0去控制由输出继电器组成的字元件K2Y0，但Y3、Y4位不受字元件K2X0的控制而始终处于ON状态。可用字“或”指令屏蔽X3、X4位，程序如图5.25所示。,图5.26 字“或”指令的位运算过程,图5.25 应用字“或”指令的程序,5.4.3 逻辑字“异或”指令WXOR,表5.19 WXOR指令,1字“异或”指令WXOR的说明 （1）S1、S2为两个相“异或”的源操作数，D为存储“异或”逻辑结果的目标操作数。 （2）指令的功能是将两个源操作数的数据，进行二进制按位相“异或”，并将运算结果存入目标操作数。,2字“异或”指令WXOR举例 要求用输入继电器组成的字元件K2X0的相反状态去控制由输出继电器组成的字元件K2Y0，即X某位为“1”时，Y的相应位为“0”；X某位为“0”时，Y的相应位为“1”。程序如图5.27所示。,图5.27 应用字“异或”指令的程序,图5.28 字“异或”指令运算过程,5.5 子程序调用指令及应用,图5.29 子程序调用与返回结构,5.5.1 子程序指令CALL、SRET与主程序结束指令FEND,表5.20 CALL、SRET、FEND指令,FEND指令表示主程序结束。END是指整个程序（包括主程序和子程序）结束。一个完整的程序可以没有子程序，但一定要有主程序。 子程序编写在FEND指令的后面，以标号P开头，以返回指令SRET结束。 如果子程序调用条件满足，则中断主程序去执行子程序，标号是被调用子程序的入口地址。在子程序结束处一定要使用返回指令SRET，意思是返回主程序中断处去继续执行主程序的下一条指令语句。 在子程序中，使用定时器的范围是T192T199。 如果在子程序中再调用其他子程序称为子程序嵌套，嵌套总数可达5级。 标号P63相当于END。 子程序调用指令CALL与跳转指令CJ不能使用相同的标号。,5.5.2 实习操作：子程序调用举例,图5.30 应用子程序调用指令的程序,程序功能是：X1、X2、X3分别接通时，将相应的数据传送到D0、D10，然后调用子程序；在子程序中，将D0、D10存储的数据相加，运算结果存储在D20，用D20存储数据控制输出字元件K1Y0。,5.6 循环指令及应用,5.6.1 循环指令FOR、NEXT,1循环指令FOR、NEXT的说明 FOR、NEXT指令必须成对出现，缺一不可。位于FOR、NEXT之间的程序称为循环体，在一个扫描周期内，循环体反复被执行。FOR指令的操作数用于指定循环的次数，只有执行完循环次数后，才执行NEXT的下一条指令语句。循环指令的结构如图5.31所示，图中指定循环次数为10次 。,2循环指令FOR、NEXT举例 【例题5.3】 求 0+1+2+3+100 的和，并将和存入D0。 【解】 用循环指令编写的程序如图5.32所示，D1作为循环增量。,图5.32 应用循环指令求和的程序,【例题5.4】 求0+1+2+3+100 的和，并将和存入D0。,图5.33 应用循环嵌套求和的程序,循环指令的脉冲执行方式,图5.34 循环指令的脉冲执行方式,在本例中，每按下一次按钮接通X0时，执行一次循环指令，数据寄存器D0中存储的数据就增加10。,5.6.2 变址寄存器V、Z,图5.35 变址操作举例,5.6.3 实习操作：循环、变址和子程序调用举例,设数据寄存器D0、D1、D2、D3存储数据分别为2，3，1，7。求它们的代数和，将运算结果存入D10，并用此结果控制输出位组件K1Y0。X0是计算控制端，X1是清0控制端，操作程序如图5.36所示。,图5.36 应用循环、变址、子程序调用指令求和的程序,5.7 比较指令的应用与时钟控制程序,5.7.1 接点比较指令,表5.22 16位数据接点比较指令表,比较指令是根据运算比较结果，去控制相应的对象。比较类指令包括三种，即接点比较指令，组件比较指令CMP和区间比较指令ZCP。,图5.37 接点相等比较指令,【例题5.5】 某台设备有两台电动机，受输出继电器Y0、Y1控制；设手动、自动1、自动2和自动3四挡工作方式；使用X0X4输入端，其中X0、X1接工作方式选择开关，X2、X3接启动/停止按钮，X4接过载保护。在手动方式中采用点动操作，在3挡自动方式中，Y0启动后分别延时10s、20s、和30s后再启动Y1，用接点比较指令编写程序和分析程序。 【解】 根据题意列出控制关系，如表5.23所示。,表5.23 例题5.5控制关系,图5.38 例题5.5,5.7.2 组件比较指令CMP,表5.24 CMP指令,1组件比较指令CMP的说明,标志位的规则： 若（D0）（D10），则M0置1，M1、M2为0； 若（D0）=（D10），则M1置1，M0、M2为0； 若（D0）（D10），则M2置1，M0、M1为0。,图5.39 组件比较指令CMP应用,【例题5.6】 如图5.40所示的传送带输送大、中、小三种规格的工件，用连接X0、X1、X2端子的光电传感器判别工件规格，然后启动分别连接Y0、Y1、Y2端子的相应操作机构；连接X3的光电传感器用于复位操作机构。用比较指令CMP编写工件规格判别程序。,2组件比较指令CMP举例,图5.40 传送带工作台,表5.25 工件规格与光电信号转换关系,图5.41 传送带工件规格判别程序,5.7.3 区间比较指令ZCP,表5.26 ZCP指令,1区间比较指令ZCP的说明 区间比较指令的格式为“ ZCP S1 S2 S3 D”。,图5.42 区间比较指令ZCP应用,标志位的规则： 若K100 （D0），则M0置1，M1、M2为0； 若K100（D0）K500，则M1置1，M0、M2为0； 若K500 （D10），则M2置1，M0、M1为0。,2区间比较指令ZCP举例,【例题5.7】 用如图5.43所示的传送带输送工件，数量为20个。连接X0端子的光电传感器对工件进行计数。当计件数量小于15时，指示灯常亮；当计件数量等于或大于15以上时，指示灯闪烁；当计件数量为20时，10s后传送带停机，同时指示灯熄灭。设计PLC控制线路并用区间比较指令ZCP编写程序。,图5.43 传送带工作台,图5.44 例题5.7传送带的控制线路图,图5.45 传送带的PLC控制程序,5.7.5 马路照明灯时钟控制程序,1时钟专用的特殊辅助继电器和特殊数据寄存器,表5.28 特殊辅助继电器功能,表5.29 特殊数据寄存器功能,2设定时钟信息,图5.46 设定时钟信息的程序,3马路照明灯时钟控制程序,图5.47 马路照明灯时钟控制程序,设马路照明灯由PLC输出端口Y0、Y1各控制一半。每年夏季（79月）每天19时0分至次日0时0分灯全部开，0时0分至5时30分开一半灯。其余季节每天18时0分至次日0时0分灯全部开，0时0分至7时0各开一半灯。,5.8 循环移位指令及应用,5.8.1 循环左移指令ROL,表5.30 ROL指令,设（D0）循环前为H1302，则执行“ROLP D0 K4”指令后，（D0）为H3021，进位标志位（M8022）为1。执行过程如图5.48所示。,图5.48 循环左移指令ROL执行过程,【例题5.8】 循环左移指令ROL的应用举例如图5.49所示。求输出位组件K4Y0在一个循环周期中各位状态的变化。,图5.49 循环左移指令举例,表5.31 例题5.8各位状态的变化,5.8.2 循环右移指令ROR,表5.32 ROR指令,图5.50 循环右移指令ROR执行过程,【例题5.9】 循环右移指令ROR的应用举例如图5.51所示。求输出位组件K4Y0在一个循环周期中各位状态的变化。,图5.51 循环右移指令举例,表5.33 例题5.9各位状态的变化,【例题5.10】 利用PLC实现流水灯控制。某灯光招牌有24个灯，要求按下启动按钮X0时，灯以正、反序每0.1s间隔轮流点亮；按下停止按钮X1时，停止工作。 【解】 由于输出动作频繁，应选择晶体管或晶闸管输出类型的PLC。流水灯控制需要2个输入端口，24个输出端口。输入、输出端口的分配如表5.34所示。,表5.34 输入/输出端口分配表,图5.52 例题5.10,5.8.3 位左移指令SFTL,表5.35 SFTL指令,1位左移指令SFTL的说明 （1）S为移位的源操作数的最低位，D为被移位的目标操作数的最低位。n1为目标操作数个数，n2为源操作数个数。 （2）位左移就是源操作数从目标操作数的低位移入n2位，目标操作数各位向高位方向移n2位，目标操作数中的高n2位溢出。源操作数各位状态不变。 （3）在指令的连续执行方式中，每一个扫描周期都会移位一次。在实际控制中，常采用脉冲执行方式。,位左移指令SFTL的应用示例梯形图如图5.53所示。,图5.53 位左移指令SFTL示例梯形图,图5.54 位左移指令SFTL示例过程,2位左移指令SFTL举例,【例题5.11】 位左移指令SFTL的程序梯形图如图5.53所示。设Y17Y0的初始状态为0，X3X0的位状态为1011。求数次执行位左移指令SFTL后，Y17Y0各位状态的变化。,表5.36 例题5.11各位状态的变化,【解】 Y17Y0各位状态的变化如表5.36所示。第一次执行左移指令SFTL后，（K4Y0）= H0B，第二次执行左移指令SFTL后，（K4Y0）= H0BB，依次类推。,5.8.4 位右移指令SFTR,表5.37 SFTR指令,1位右移指令SFTR的说明 （1）S为移位的源操作数的最低位，D为被移位的目标操作数的最低位。n1为目标操作数个数，n2为源操作数个数。 （2）位右移就是源操作数从目标操作数的高位移入n2位，目标操作数各位向低位方向移n2位，目标操作数中的低n2位溢出。源操作数各位状态不变。,位右移指令SFTR的应用示例梯形图如图5.55所示。,图5.55 位右移指令SFTR示例梯形图,图5.56 位右移指令SFTR示例过程,【例题5.12】 位右移指令SFTR的程序梯形图如图5.55所示。设Y17Y0的初始状态为0，X3X0的位状态为1011。求数次执行位右移指令SFTR后，Y17Y0各位状态的变化。,2位右移指令SFTR举例,【解】 Y17Y0各位状态的变化如表5.38所示。在未执行位右移指令SFTR前，（K4Y0）= 0，第一次执行左移指令SFTR后，（K4Y0）= H0B000，第二次执行左移指令SFTL后，（K4Y0）= H0BB00，依次类推。,表5.38 例题5.12各位状态的变化,【例题5.13】 某台设备有8台电动机，为了减小电动机同时启动对电源的影响，利用位移指令实现间隔10s的顺序通电控制。按下停止按钮时，同时停止工作。,【解】 控制线路需要2个输入端口，8个输出端口。输入、输出端口的分配如表5.39所示。,表5.39 输入/输出端口分配表,图5.57 例题5.13 程序梯形图,5.9 数码显示及应用,5.9.1 七段数码显示,图5.58 七段数码管,1七段数码管与显示代码,表5.40 十进制数字与七段显示电平和显示代码逻辑关系,2数码管应用举例,【例题5.14】 设计一个用数码显示的5人智力竞赛抢答器。某参赛选手抢先按下自己的按钮时，则显示该选手的号码，同时联锁其他参赛选手的输入信号无效。主持人按复位按钮清除显示数码后，比赛继续进行。 【解】 控制线路如图5.59所示。,图5.59 智力竞赛抢答器控制线路图,图5.60 智力竞赛抢答器程序梯形图,表5.42 SEGD指令,5.9.2 七段编码指令SEGD,七段编码指令SEGD的说明： （1）S为要编码的源操作组件，D为存储七段编码的目标操作数。 （2）SEGD指令是对4位二进制数编码，如果源操作组件大于4位，只对最低4位编码。 （3）SEGD指令的编码范围为十六进制数字09、AF。,SEGD指令的应用举例如图5.61所示。,图5.61 七段编码指令SEGD应用举例,当X0接通的那个周期，对数字5执行七段编码指令，并将编码H6D存入输出位组件K2Y0，即输出继电器Y7Y0的位状态为 0110 1101。 当X1接通的那个周期，对（D0）= 1执行七段编码指令，输出继电器Y7Y0的位状态为 0000 0110。,5.9.3 BCD码指令BCD,18421BCD编码 例如，十进制数21的二进制形式是0001 0101，对高4位应用SEGD指令编码，则得到“1”的七段显示码；对低4位应用SEGD指令编码，则得到“5”的七段显示码，显示的数码“15”是十六进制数，而不是十进制数21。 显然，要想显示“21”，就要先将二进制数0001 0101转换成反映十进制进位关系（即逢十进一）的0010 0001，然后对高4位“2”和低4位“1”分别用SEGD指令编出七段显示码。 这种用二进制形式反映十进制进位关系的代码称为BCD码，其中最常用的是8421BCD码。,表5.43 十进制、十六进制、二进制与8421BCD码关系,表5.43 十进制、十六进制、二进制与8421BCD码关系,从表中可以看出，8421BCD码从低位起每4位为一组，高位不足4位补0，每组表示1位十进制数。8421BCD码与二进制数的形式相同，但概念完全不同，虽然在一组8421BCD码中，每位的进位也是二进制，但在组与组之间的进位，8421BCD码则是十进制。,2BCD码转换指令BCD 要想正确地显示十进制数码，必须先用BCD转换指令将二进制形式的数据转换成8421BCD码，再利用SEGD指令编成七段显示码，最后输出控制数码管发光。,表5.44 BCD指令,BCD转换指令的说明： （1）S为要转换的源操作数，D为存储BCD编码的目标操作数。 （2）BCD指令是将源操作数的数据转换成8421BCD码存入目标操作数中。在目标操作数中每4位表示1位十进制数，从低至高分别表示个位、十位、百位、千位。16位数据表示的范围为09 999，32位数据表示的范围为099 999 999。,BCD指令的应用举例如图5.62所示。当X0接通时，先将K5028存入D0，然后将（D0）= 5028编为BCD码存入输出位组件K4Y0，执行过程如图5.63所示。,图5.62 BCD转换指令BCD应用举例,图5.63 BCD转换指令BCD应用过程,5.9.4 多位数码显示,【例题5.15】 某停车场最多可停50辆车，用两位数码管显示停车数量。用出入传感器检测进出车辆数，每进一辆车停车数量增1，每出一辆车减1。场内停车数量小于45时，入口处绿灯亮，允许入场；等于和大于45时，绿灯闪烁，提醒待进车辆注意将满场；等于50时，红灯亮，禁止车辆入场。 【解】 停车场PLC控制线路图如图5.64所示。,图5.64 停车场控制线路图,图5.65 停车场PLC程序梯形图,停车场输入、输出器件位置示意图如图5.66所示。,图5.66 停车场输入/输出设备位置示意图,THE END,