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文檔簡介

1、項目七項目七 多種液體自動混合裝置的多種液體自動混合裝置的PLCPLC控制控制 一、學習目標一、學習目標二、項目介紹二、項目介紹三、相關知識三、相關知識四、任務實施四、任務實施一、學習目標(1)掌握PLC的另一種編程方法狀態(tài)轉移圖法,掌握狀態(tài)轉移圖的編程步驟。(2)掌握步進指令的編程方法,同時要求能用步進指令靈活地實現(xiàn)從狀態(tài)轉移圖到步進梯形圖的轉換。(3)掌握單流程順序控制結構的編程。二、項目介紹 由PLC控制的多種液體自動混合裝置,適合如飲料的生產、酒廠的配液、農藥廠的配比等。L1、L2、L3為液位傳感器,液面淹沒時接通,兩種液體的流入和混合液體放液閥門分別由電磁閥YV1、YV2、YV3控制

2、,M為攪拌電動機。 二、項目介紹控制要求: (1)初始狀態(tài)。裝置初始狀態(tài)為:液體A、液體B閥門關閉(YV1、YV2為OFF),放液閥門將容器放空后關閉。(2)啟動操作。按下啟動按鈕SB1,液體混合裝置開始按下列規(guī)律操作。二、項目介紹控制要求: YV1=ON,液體A流入容器,液面上升;當液面達到L2處時,L2為ON,使YV1為OFF,YV2為ON,即關閉液體A閥門,打開液體B閥門,停止液體A流入,液體B開始流入,液面繼續(xù)上升。當液面上升到L1處時,L1為ON,使YV2為OFF,電動機M為ON,即關閉液體B閥門,液體停止流入,開始攪拌。攪拌電動機開始工作60s后,停止攪拌M為OFF,放液閥門打開(

3、YV3為ON),開始放液,液面開始下降。當液面下降到L3處時,L3由ON變?yōu)镺FF,再過5s,容器放空,使放液閥門YV3關閉,開始下一個循環(huán)周期。1 1、PLCPLC程序的順控設計法概述程序的順控設計法概述 順序控順序控制系統(tǒng):制系統(tǒng):如果 一 個 控制系統(tǒng)可 以分解成幾個 獨立的控制 動 作,且這些 動 作 必須 嚴 格按 照 一定的 先 后 次 序執(zhí)行 才 能 保 證生產過程的正 常運行, 也稱 為步 進控制系統(tǒng)。 順序控順序控制設計制設計法法就 是 針 對 順 序 控 制 系 統(tǒng)的 一種 專 門 的 設計 方 法 。 這 種設計 方 法 很 容易 被 初 學者 接 受 , 對 于 有 經(jīng)

4、 驗 的工程 師 ,也會提 高 設計的 效 率 ,程序的 調 試 、 修 改 和 閱 讀 也很 方便 。 PLC 的設計 者們 為順序控制系 統(tǒng)的程序編制 提供了 大量 通用和專用的編程 元件 , 開 發(fā) 了 專 門供 編制順序控制程序用的 功能 表圖 , 使這 種 先 進 的 設計 方 法 成 為 當 前 PLC程序設計的主 要方 法。順控設計法的設計步驟 步的劃分步的劃分 轉換條轉換條件的件的確定確定 功能表功能表圖的繪制圖的繪制 梯形圖的梯形圖的編制編制1 1、PLCPLC程序的順控設計法概述程序的順控設計法概述順控設計法的設計步驟 步的劃分步的劃分將系統(tǒng)的一個工作周期劃分為若干個順序相

5、連的階段,這些階段稱為步,并且用編程元件來代表各步。步是根據(jù)PLC輸出狀態(tài)的變化來劃分的,在任何一步內,各輸出狀態(tài)不變,但是相鄰步之間輸出狀態(tài)是不同的。步的劃分步的劃分 步也可根據(jù)被控對象工作狀態(tài)的變化來劃分,但被控對象工作狀態(tài)的變化應該是由PLC輸出狀態(tài)變化引起的。否則就不能這樣劃分。順控設計法的設計步驟 轉轉 換換 條件條件 的確的確 定定 使使 系統(tǒng)由系統(tǒng)由 當前當前 步轉步轉 入下一入下一 步步 的信的信 號稱號稱 為轉為轉 換條件。換條件。轉轉 換換 條條 件件 可可 能能 是是 外外 部輸入部輸入 信信 號號 , 如如 按按 鈕鈕 、指令、指令 開開 關關 、 限限位位 開開 關關

6、 的的 接接 通通 / / 斷斷 開開 等等 , 也也 可可 能能 是是 PLC PLC 內內 部部 產產 生生 的的 信信 號號 ,如,如 定時器、計數(shù)器定時器、計數(shù)器 觸點的觸點的 接接 通通/ / 斷開斷開 等,等, 轉轉 換換 條件條件 也可也可 能是能是 若干個若干個 信信 號的與、或、號的與、或、 非邏輯非邏輯 組組 合。合。順控設計法的設計步驟 功能表圖的繪制功能表圖的繪制根據(jù)以上分析和被控對象工作內容、步驟、順序和控制要求畫出功能表圖。繪制功能表圖是順序控制設計法中最為關鍵的一步。功能表圖又稱做狀態(tài)轉移圖,它是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形。功能表圖不涉及所描述控

7、制功能的具體技術,是一種通用的技術語言,可用于進一步設計和不同專業(yè)的人員之間進行技術交流。各個 PLC 廠家 都 開發(fā) 了 相 應 的 功 能 表 圖 , 各 國 家 也 都制 定 了 國 家 標 準 。 我 國 1986 年 頒 布 了 功 能 表 圖 國 家 標 準(GB6988.6-86)。順控設計法的設計步驟 梯形圖的編制梯形圖的編制 (可省略可省略)根 據(jù) 功 能 表 圖 , 按 某 種 編 程 方式 寫 出 梯 形 圖程 序 。如果 PLC 支持 功 能 表 圖 語 言 , 則 可 直接 使 用 該 功 能 表圖作為最終程序。順控設計法的設計步驟1、PLC程序的順控設計法功能表功能

8、表圖圖的組成的組成 主要由步、有向連線、轉換、轉換條件和動作(命令)組成。步與動作步與動作步步:矩形框表示步,方框內是該步的編號。編程時一般用PLC內部編程元件來代表各步初始初始步步:與系統(tǒng)的初始狀態(tài)相對應的步稱為初始步。初始步用雙線方框表示,每一個功能表圖至少應該有一個初始步。步與動作步與動作 動作動作:一個控制系統(tǒng)可以劃一個控制系統(tǒng)可以劃分為被控系統(tǒng)和施控系統(tǒng)。對分為被控系統(tǒng)和施控系統(tǒng)。對于被控于被控系統(tǒng),在某一步中要完成某些系統(tǒng),在某一步中要完成某些“動作動作”;對于施;對于施控控系統(tǒng),在某一步中則要向被控系統(tǒng)發(fā)出某些系統(tǒng),在某一步中則要向被控系統(tǒng)發(fā)出某些“命令命令”,將,將動作或命令簡

9、稱為動作動作或命令簡稱為動作 動作的動作的表示表示:矩形框中的文:矩形框中的文字或符號表示,該矩形框應與字或符號表示,該矩形框應與相應的步相應的步的符的符號相連。號相連。步與動作步與動作 活動步活動步:當系統(tǒng)正處于某一當系統(tǒng)正處于某一步時,該步處于活動狀態(tài),稱步時,該步處于活動狀態(tài),稱該步為該步為“活活動步動步”。步處于活動。步處于活動時,相應的動作被執(zhí)行。時,相應的動作被執(zhí)行。 保持保持型動作型動作:若為保持型動作,則該步不活動時繼續(xù)執(zhí)行若為保持型動作,則該步不活動時繼續(xù)執(zhí)行該動作。該動作。 非保持型動非保持型動作作:若為非保持型若為非保持型動作則指該步不活動時,動動作則指該步不活動時,動作

10、也停止執(zhí)作也停止執(zhí)行行。 說明:說明:一般在功能表圖中保持一般在功能表圖中保持型的動作應該用文字或助記型的動作應該用文字或助記符標注符標注,而非保持型,而非保持型動作不要標注。動作不要標注。有向連有向連線、轉換線、轉換與轉換條件與轉換條件 有向連有向連線線:功能表圖中步的活動狀態(tài)的順序進展按有向連線規(guī)定的路線和方向進行。活動狀態(tài)的進展方向習慣上是從上到下或從左至右,在這兩個方向有向連線上的箭頭可以省略。如果不是上述的方向,應在有向連線上用箭頭注明進展方向。 轉換轉換:轉換是用有向連線上與有向連線垂直的短劃線來表示,轉換將相鄰兩步分隔開。步的活動狀態(tài)的進展是由轉換的實現(xiàn)來完成的,并與控制過程的發(fā)

11、展相對應。 轉換條轉換條件件:轉換條件可以用文字語言、布爾代數(shù)表達式或圖形符號標注在表示轉換的短線的旁邊。轉換實現(xiàn)的基本規(guī)則轉換實現(xiàn)的基本規(guī)則 轉換實轉換實現(xiàn)的條件現(xiàn)的條件:在功能表圖中步的活動狀態(tài)的進展是由轉換的實現(xiàn)來完成。轉換實現(xiàn)必須同時滿足兩個條件:1)該轉換所有的前級步都是活動步;2)相應的轉換條件得到滿足。 轉換實轉換實現(xiàn)應完成的操作現(xiàn)應完成的操作:轉換的實現(xiàn)應完成兩個操作:1)使所有的后續(xù)步都變?yōu)榛顒硬剑?)使所有的前級步都變?yōu)椴换顒硬健? 2、狀態(tài)轉移圖及狀態(tài)功能狀態(tài)轉移圖及狀態(tài)功能引例引例: : 如圖所示如圖所示臺車自動往返系統(tǒng)工況示意圖臺車自動往返系統(tǒng)工況示意圖MSQ2(X2

12、)SQ1(X1)SQ3(X3)前進前進(Y1)后退后退(Y2)SB(X0)啟動啟動MM MMMMM MMMMMMMMMMMMMMMMM M MMM M MM M M M M MMMMMMMMMMMMMMM某生產過程的控制工藝要求如下:某生產過程的控制工藝要求如下:2 2、狀態(tài)轉移圖及狀態(tài)功能狀態(tài)轉移圖及狀態(tài)功能 (2) 臺車后退碰到限位開關臺車后退碰到限位開關SQ2后,臺車電機后,臺車電機M停轉,臺車停停轉,臺車停車,停車,停5 s,第二次前進,碰到限位開關,第二次前進,碰到限位開關SQ3,再次后退。,再次后退。 (3) (3) 當后退再次碰到限位開關當后退再次碰到限位開關SQ2SQ2時,臺車

13、停止時,臺車停止( (或者或者繼續(xù)下一個循環(huán)繼續(xù)下一個循環(huán)) )。 (1) 按下啟動按鈕按下啟動按鈕SB,臺車電機,臺車電機M正轉,臺車前進,碰正轉,臺車前進,碰到限位開關到限位開關SQ1后,臺車電機后,臺車電機M反轉,臺車后退。反轉,臺車后退。 為編程的需要,不妨設置輸入、輸出端口配置如表所示。為編程的需要,不妨設置輸入、輸出端口配置如表所示。2 2、 狀態(tài)轉移圖及狀態(tài)功能狀態(tài)轉移圖及狀態(tài)功能輸入設備輸入設備 端口號端口號 輸出設備輸出設備 端口號端口號 啟動啟動 SB X00 電機正轉電機正轉 Y01 前限位前限位 SQ1 X01 電機反轉電機反轉 Y02 前限位前限位 SQ3 X03 后

14、限位后限位 SQ2 X02 編程步驟如下:編程步驟如下:2 2、狀態(tài)轉移圖及狀態(tài)功能、狀態(tài)轉移圖及狀態(tài)功能 第一步:繪制流程圖第一步:繪制流程圖 流程圖是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特流程圖是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形性的一種圖形,流程圖又叫功能表圖流程圖又叫功能表圖(Function Chart)。 流程圖主要由步、轉移流程圖主要由步、轉移(換換)、轉移、轉移(換換)條件、線段和條件、線段和動作動作(命令命令)組成。組成。 臺車的每次循環(huán)工作過程分為前進、后退、延時、前進、臺車的每次循環(huán)工作過程分為前進、后退、延時、前進、后退五個工步。后退五個工步。 2 2、狀態(tài)轉移圖及

15、狀態(tài)功能、狀態(tài)轉移圖及狀態(tài)功能 每一步用一個矩形方框表示,方框中用文字表示該步每一步用一個矩形方框表示,方框中用文字表示該步的動作內容或用數(shù)字表示該步的的標號。的動作內容或用數(shù)字表示該步的的標號。 與控制過程的初始狀態(tài)相對應的步稱為初始步。初始與控制過程的初始狀態(tài)相對應的步稱為初始步。初始步表示操作的開始。步表示操作的開始。 每步所驅動的負載每步所驅動的負載(線圈線圈)用線段與方框連接。用線段與方框連接。方框之間用線段連接,方框之間用線段連接,表示工作轉移的方向,習慣的方向是從上至下或從左至右,必要時表示工作轉移的方向,習慣的方向是從上至下或從左至右,必要時也可以選用其它方向。也可以選用其它方

16、向。 線段上的線段上的短線表示工作轉移條件短線表示工作轉移條件,圖中狀態(tài)轉移條件為,圖中狀態(tài)轉移條件為SB、SQ1。方框與負載連接的線段上的短線表示驅動負載的聯(lián)鎖條件,當聯(lián)鎖方框與負載連接的線段上的短線表示驅動負載的聯(lián)鎖條件,當聯(lián)鎖條件得到滿足時才能驅動負載。條件得到滿足時才能驅動負載。轉移條件和聯(lián)鎖條件可以用文字或轉移條件和聯(lián)鎖條件可以用文字或邏輯符號標注在短線旁邊。邏輯符號標注在短線旁邊。2 2、狀態(tài)轉移圖及狀態(tài)功能、狀態(tài)轉移圖及狀態(tài)功能準 備SB啟動(前進)工序一前進:Y1動作SQ1后退工序二后退:Y2動作SQ2后退停工序三延時5 s:T0動作T0延時前進工序四前進:Y1動作SQ3后退工

17、序五后退:Y2動作SQ2后退停狀態(tài)功能狀態(tài)條件狀態(tài) 當相鄰兩步之間的轉移條件得到滿足時,轉移去執(zhí)行下一當相鄰兩步之間的轉移條件得到滿足時,轉移去執(zhí)行下一步動作,而上一步動作便結束,這種控制稱為步進控制。步動作,而上一步動作便結束,這種控制稱為步進控制。 2 2、狀態(tài)轉移圖及狀態(tài)功能、狀態(tài)轉移圖及狀態(tài)功能 在初始狀態(tài)下,按下前進啟動按鈕在初始狀態(tài)下,按下前進啟動按鈕SB(X00動合觸點閉合動合觸點閉合),則小車由初始狀態(tài)轉移到前進步,驅動對應的輸出繼電器則小車由初始狀態(tài)轉移到前進步,驅動對應的輸出繼電器Y01,當小車前進至前限位當小車前進至前限位SQ1時時(X01動合觸點閉合動合觸點閉合),則由

18、前進步轉,則由前進步轉移到后退步。這就完成了一個步進,以下的步進讀者可以自行移到后退步。這就完成了一個步進,以下的步進讀者可以自行分析。分析。 順序控制若采用步進指令編程,則需根據(jù)流程圖畫出狀態(tài)順序控制若采用步進指令編程,則需根據(jù)流程圖畫出狀態(tài)轉移圖。狀態(tài)轉移圖是用狀態(tài)繼電器轉移圖。狀態(tài)轉移圖是用狀態(tài)繼電器(簡稱狀態(tài)簡稱狀態(tài))描述的流程圖。描述的流程圖。 2 2、 狀態(tài)轉移圖及狀態(tài)功能狀態(tài)轉移圖及狀態(tài)功能第二步:繪制狀態(tài)轉移圖第二步:繪制狀態(tài)轉移圖狀態(tài)元件是構成狀態(tài)轉移圖的基本元素,是可編程序控制器的狀態(tài)元件是構成狀態(tài)轉移圖的基本元素,是可編程序控制器的元件之一。元件之一。 (1) 驅動負載。

19、狀態(tài)可以驅動驅動負載。狀態(tài)可以驅動M、Y、T、S等線圈??梢灾钡染€圈??梢灾苯域寗雍陀弥梦唤域寗雍陀弥梦籗ET指令驅動,也可以通過觸點聯(lián)鎖條件來驅指令驅動,也可以通過觸點聯(lián)鎖條件來驅動。例如,當狀態(tài)動。例如,當狀態(tài)S20置位后,它可以直接驅動置位后,它可以直接驅動Y1。在狀態(tài)。在狀態(tài)S20與輸出與輸出Y1之間有一個聯(lián)鎖條件之間有一個聯(lián)鎖條件Y2。 狀態(tài)可提供以下三種功能狀態(tài)可提供以下三種功能 :2 2、 狀態(tài)轉移圖及狀態(tài)功能狀態(tài)轉移圖及狀態(tài)功能(2) 指定轉移的目的地。狀態(tài)轉移的目的地由連接狀態(tài)之指定轉移的目的地。狀態(tài)轉移的目的地由連接狀態(tài)之間的線段指定,線段所指向的狀態(tài)即為指定轉移的目的地。

20、間的線段指定,線段所指向的狀態(tài)即為指定轉移的目的地。例如,例如,S20轉移的目的地為轉移的目的地為S21。 流程圖中的每一步,可用一個狀態(tài)來表示,由此繪出流程圖中的每一步,可用一個狀態(tài)來表示,由此繪出圖所示的臺車流程圖的狀態(tài)轉移圖。如圖所示,分配狀態(tài)圖所示的臺車流程圖的狀態(tài)轉移圖。如圖所示,分配狀態(tài)的元件如下:的元件如下:初始狀態(tài)初始狀態(tài) S0 前進前進(工序一工序一) S20后退后退(工序二工序二) S21 延時延時(工序三工序三) S22再前進再前進(工序四工序四) S23 再后退再后退(工序五工序五) S24 注意:雖然注意:雖然S20與與S23、S21與與S24,功能相同,但它們是狀態(tài)

21、,功能相同,但它們是狀態(tài)轉移圖中的不同工序,也就是不同狀態(tài),故編號也不同。轉移圖中的不同工序,也就是不同狀態(tài),故編號也不同。SBS20SQ1SQ2T0SQ3SQ2M8002X0X1S21X2S22S23X3S24X2Y1Y2Y2Y1T0 K50Y1Y2Y2Y1RETENDS0臺車流程圖的狀態(tài)轉移圖臺車流程圖的狀態(tài)轉移圖 (3) 給出轉移條件。狀態(tài)轉移的條件用連接兩狀態(tài)之間給出轉移條件。狀態(tài)轉移的條件用連接兩狀態(tài)之間的線段上的短線來表示。的線段上的短線來表示。當轉移條件得到滿足時,轉移的狀當轉移條件得到滿足時,轉移的狀態(tài)被置位,而轉移前的狀態(tài)態(tài)被置位,而轉移前的狀態(tài)(轉移源轉移源)自動復位自動復

22、位。例如,當。例如,當X1動合觸點瞬間閉合時,狀態(tài)動合觸點瞬間閉合時,狀態(tài)S20將轉移到將轉移到S21,這時,這時S21被置被置位而位而S20自動復位。自動復位。 2 2、狀態(tài)轉移圖及狀態(tài)功能、狀態(tài)轉移圖及狀態(tài)功能狀態(tài)的轉移條件可以是單一的,也可以是多個元件的串、狀態(tài)的轉移條件可以是單一的,也可以是多個元件的串、并聯(lián)組合,如圖所示。并聯(lián)組合,如圖所示。S20X0轉移條件:X0(a)S20X0轉移條件:X1與T0并聯(lián)再與X0串聯(lián)(b )X1T02 2、 狀態(tài)轉移圖及狀態(tài)功能狀態(tài)轉移圖及狀態(tài)功能 在使用狀態(tài)時還需要說明以下問題:在使用狀態(tài)時還需要說明以下問題:2 2、 狀態(tài)轉移圖及狀態(tài)功能狀態(tài)轉移

23、圖及狀態(tài)功能(1) 狀態(tài)的置位要用狀態(tài)的置位要用SET指令,這時狀態(tài)才具有步進功能。指令,這時狀態(tài)才具有步進功能。它除了提供步進觸點外,還提供一般的觸點。步進觸點它除了提供步進觸點外,還提供一般的觸點。步進觸點(STL觸點觸點)只有動合觸點,一般觸點有動合觸點和動斷觸只有動合觸點,一般觸點有動合觸點和動斷觸點。當狀態(tài)被置位時,其點。當狀態(tài)被置位時,其STL觸點閉合,用它去驅動負載。觸點閉合,用它去驅動負載。 (2) 用狀態(tài)驅動的用狀態(tài)驅動的M、Y若要在狀態(tài)轉移后繼續(xù)保持接通,若要在狀態(tài)轉移后繼續(xù)保持接通,則需用則需用SET指令。當需要復位時,則需用指令。當需要復位時,則需用RST指令。指令。

24、(3) 只要在不相鄰的步進段內,則可重復使用同一編號的只要在不相鄰的步進段內,則可重復使用同一編號的計時器。這樣,在一般的步進控制中只需使用計時器。這樣,在一般的步進控制中只需使用23個計時器個計時器就夠了,可以節(jié)省很多計時器。就夠了,可以節(jié)省很多計時器。 3 3、 單流程狀態(tài)轉移圖的編程單流程狀態(tài)轉移圖的編程 (4) 狀態(tài)也可以作為一般中間繼電器使用,其功能與狀態(tài)也可以作為一般中間繼電器使用,其功能與M一一樣,但作一般中間繼電器使用時就不能再提供樣,但作一般中間繼電器使用時就不能再提供STL觸點了。觸點了。每個狀態(tài)提供一個每個狀態(tài)提供一個STL觸點,當狀態(tài)置位時,其步進觸點,當狀態(tài)置位時,其

25、步進觸點接通。觸點接通。用步進觸點連接負載的梯形圖稱為步進梯用步進觸點連接負載的梯形圖稱為步進梯形圖,形圖,它可以根據(jù)狀態(tài)轉移圖來繪制。它可以根據(jù)狀態(tài)轉移圖來繪制。根據(jù)圖所示臺根據(jù)圖所示臺車狀態(tài)轉移圖繪制的步進梯形圖。車狀態(tài)轉移圖繪制的步進梯形圖。3 3、 單流程狀態(tài)轉移圖的編程單流程狀態(tài)轉移圖的編程 第三步:設計步進梯形圖第三步:設計步進梯形圖 SETS0M8002SET S20S0X0S20Y2SET S21X1Y1S21Y1SET S22X2Y2S22SET S23T0T0S23Y2SET S24X3Y1S24Y1OUTS0X2Y2RETENDK503 3 單流程狀態(tài)轉移圖的編程單流程狀

26、態(tài)轉移圖的編程 下面對繪制步進梯形圖的要點作一些說明:下面對繪制步進梯形圖的要點作一些說明: 3 3、 單流程狀態(tài)轉移圖的編程單流程狀態(tài)轉移圖的編程 (1) 狀態(tài)必須用狀態(tài)必須用SET指令置位才具有步進控制功能,這時狀態(tài)指令置位才具有步進控制功能,這時狀態(tài)才能提供才能提供STL觸點。觸點。 (2) 狀態(tài)轉移圖除了并聯(lián)分支與聯(lián)接的結構以外,狀態(tài)轉移圖除了并聯(lián)分支與聯(lián)接的結構以外,STL觸觸點基本上都是與母線連接的,通過點基本上都是與母線連接的,通過STL觸點直接驅動線圈,觸點直接驅動線圈,或通過其它觸點來驅動線圈。線圈的通斷由或通過其它觸點來驅動線圈。線圈的通斷由STL觸點的通斷觸點的通斷來決定。來決定。 (3) 圖中圖中M8002為特殊輔助繼電器的觸點,它提供開機初為特殊輔助繼電器的觸點,它提供開機初始脈沖。始脈沖。 (4) 在步進程序結束時要用在步進程序結束時要用RET指令使后面的程序返回原母指令使后面的程序返回原母線。線。 由步進梯形圖可用步進指令編制出語句表程序。由步進梯形圖可用步進指令編制出語句表程序。步進指令由步進指令由STL/RET指令組成。指令組成。STL指令稱為步進觸點指令,用于步進觸指令稱為步進觸點指令,用于步進觸點的編程;點的編程;RET指令稱為步進返回指令,用于步進結束時返回指令稱為步進返回指令,用于步進結束時返回原母

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