電氣控制與三菱PLC控制技術(shù) 課件 第9章 三菱FX3U系列PLC的功能指令

9.1功能指令概述9.2程序流向控制指令9.3比較指令9.4傳送指令9.5移位傳送指令9.6取反傳送指令9.7觸點比較指令9.8區(qū)間復(fù)位指令9.9BCD變換指令9.10BIN變換指令 9.11加法指令9.12減法指令9.13乘法指令9.14除法指令9.15加1指令和減1指令 9.16示教定時器指令9.17斜坡指令9.18特殊定時器指令9.19信號報警設(shè)置指令與復(fù)位指令9.207段碼顯示指令9.217段碼鎖存顯示指令9.22看門狗WDT定時器指令9.1功能指令概述早期的PLC只具有邏輯控制功能，利用PLC中的軟元件(如輸入繼電器、輸出繼電器、定時器、計數(shù)器等)的集合取代接觸器控制系統(tǒng)，后來在發(fā)展過程中，人們希望加強PLC技術(shù)的應(yīng)用。因此，從20世紀80年代以后小型PLC也加入一些功能指令或者稱為應(yīng)用指令，這些指令實際上是一些功能不盡相同的子程序，有了這些應(yīng)用指令，PLC的使用價值和使用范圍更為廣泛。一般來說，功能指令可以分為數(shù)據(jù)傳送指令、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換指令、比較指令、四則運算指令、邏輯指令、特殊函數(shù)指令、旋轉(zhuǎn)指令、移位指令等18類指令(見附錄C)。1.功能指令的表示形式功能指令一般由助記符、指令代碼、操作數(shù)等組成。例如，求平均值的功能指令的助記符、指令代碼、操作數(shù)和程序步如表9-1所示。2.功能指令的執(zhí)行形式功能指令的執(zhí)行形式可以分為兩種，一種是脈沖執(zhí)行型，另一種是連續(xù)執(zhí)行型。比如圖9-1所示的梯形圖中，MOV表示傳送指令，在MOV后面加個P，表示這個指令的執(zhí)行形式是屬于脈沖執(zhí)行型，即當(dāng)X0接通時，程序把D10的數(shù)據(jù)傳送到D12中，不管X0接通時間多長，程序僅傳送數(shù)據(jù)一次；如果沒有加P就表示連續(xù)執(zhí)行型，即當(dāng)X1接通時，程序把D10的數(shù)據(jù)傳送到D12中，在X1接通期間，每個掃描周期都要執(zhí)行一次。3.位元件、組合位元件和字元件在程序中，只處理ON/OFF狀態(tài)的元件，稱為位元件，如X、Y、M、S等；其他處理數(shù)據(jù)的元件，如T、C、D、V、Z等，稱為字元件。將位元件由Kn加首元件號進行組合，組成字元件，也可以處理數(shù)據(jù)，稱為組合位元件或位元件組合。組合位元件的組合規(guī)律是以4位為一組組合成單元。K1～K4為16位運算，K5～K8為32位運算。例如K1X0表示X3～X0的4位組合，X0為最低位。K4M10則表示M25～M10的16位組合，M10為最低位。K8M100則表示M131～M100的32位組合，M100為最低位。9.2程序流向控制指令程序流向控制指令是用來改變程序的執(zhí)行順序，包括程序的條件轉(zhuǎn)移、中斷、調(diào)用子程序、循環(huán)等。1.條件轉(zhuǎn)移指令條件轉(zhuǎn)移指令的助記符、指令代碼、操作數(shù)和程序步如表9-2所示。當(dāng)X0接通時，程序轉(zhuǎn)移至標(biāo)記行繼續(xù)執(zhí)行，跳過第2行。當(dāng)X0不接通時，程序第1行無效，程序從第2行開始執(zhí)行。在轉(zhuǎn)移過程中，如果Y、M、S被OUT、SET、RST指令驅(qū)動使輸入發(fā)生變化，那么仍保持轉(zhuǎn)移前的狀態(tài)。例如，在通過X1驅(qū)動Y0后發(fā)生轉(zhuǎn)移，在轉(zhuǎn)移過程中即使X0變?yōu)镺N，但輸出Y0仍有效。程序形式如圖9-2所示。2.子程序調(diào)用與返回指令子程序調(diào)用與返回指令的助記符、指令代碼、操作數(shù)和程序步如表9-3所示。表9-3子程序調(diào)用指令的助記符、指令代碼、操作數(shù)和程序步3.中斷指令FX3U系列PLC有兩類中斷，即外中斷和內(nèi)部定時器中斷。外中斷信號從輸入端子送入，可用于外部隨機突發(fā)事件引起的中斷。內(nèi)部定時器中斷是內(nèi)部中斷，是因定時器時間引起的中斷。FX3U系列PLC有如下三條中斷指令：中斷允許指令EI：對可以響應(yīng)中斷的程序段用中斷允許指令EI來開始。中斷禁止指令DI：對不允許中斷的程序段用中斷指令DI來禁止。中斷返回指令I(lǐng)RET：從中斷服務(wù)子程序中返回時必須用專門的中斷返回指令I(lǐng)RET，不能用子程序返回指令SRET。中斷指令的助記符、指令代碼、操作數(shù)和程序步如表9-4所示。4.主程序結(jié)束指令主程序結(jié)束指令的助記符、指令代碼、操作數(shù)和程序步如表9-5所示。9.3比較指令傳送比較指令包括數(shù)據(jù)比較、傳送、交換和變換，共10條，指令代碼從FNC10～FNC19。這部分指令屬于基本的應(yīng)用指令，使用非常普及。1.比較指令比較指令的助記符、指令代碼、操作數(shù)和程序步如表9-6所示。比較指令的應(yīng)用格式如圖9-5所示。當(dāng)X0斷開后不再執(zhí)行CMP指令，但M10～M12仍保持X0斷開前的狀態(tài)。想要清除比較結(jié)果，可使用復(fù)位指令。2.區(qū)間比較指令區(qū)間比較指令是相對兩點的設(shè)定值進行大小比較的指令，區(qū)間比較指令的助記符、指令代碼、操作數(shù)和程序步如表9-7所示。比較指令應(yīng)用格式如圖9-6所示。當(dāng)X10斷開后不再執(zhí)行ZCP指令，但M0～M2仍保持X10斷開前的狀態(tài)。想要清除比較結(jié)果，可使用復(fù)位指令。9.4傳送指令傳送指令MOV是將源操作數(shù)傳送到目標(biāo)操作數(shù)，該指令的助記符、指令代碼、操作數(shù)和程序步如表9-8所示。如圖9-7所示，當(dāng)X10接通時，程序?qū)100傳送到D10中。傳送指令是對數(shù)據(jù)寄存器寫入數(shù)據(jù)的指令。9.5移位傳送指令移位傳送指令的功能是將[S]的第m1位開始的m2個數(shù)移位到[D]的第n位開始的m2個位置去，m1、m2和n取值均為1～4。分開的BCD碼重新分配組合，一般用于多位BVD撥盤開關(guān)的數(shù)據(jù)輸入。移位傳送指令SMOV是將源操作數(shù)傳送到目標(biāo)操作數(shù)，該指令的助記符、指令代碼、操作數(shù)和程序步如表9-9所示。當(dāng)X0導(dǎo)通時，執(zhí)行移位傳送指令，如圖9-8所示。源操作數(shù)[S]內(nèi)的16位二進制數(shù)自動轉(zhuǎn)換成BCD碼，然后將源操作數(shù)(4位BCD碼)的右起第m1位開始，向右數(shù)m2位的數(shù)，傳送到目標(biāo)操作數(shù)(4位BCD碼)的右起第n位開始，向右數(shù)共m2位上去，最后自動將目標(biāo)操作數(shù)[D]中的4位BCD碼轉(zhuǎn)換成16位二進制數(shù)。9.6取反傳送指令取反傳送指令CML是將源操作數(shù)按二進制的位逐位取反后傳送到指定目標(biāo)軟元件中，該指令的助記符、指令代碼、操作數(shù)和程序步如表9-10所示。程序格式如圖9-9所示。功能：當(dāng)驅(qū)動條件成立時，將源址S所指定的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)存儲字元件按位取反后傳送至終址D。例如，解讀指令執(zhí)行功能：CMLK25D10。執(zhí)行功能如圖9-10所示。例1：要將8個霓虹燈接在Y0～Y7上，要實現(xiàn)1?s內(nèi)間隔交替閃爍的功能，則可利用CML命令。梯形圖如圖9-11所示。例2：有16個小彩燈，安裝在Y0～Y15上，要求每隔1?s間隔交替閃爍，利用CML指令編寫控制程序。按啟動按鈕開始閃爍，按停止按鈕停止閃爍。梯形圖如圖9-12所示。9.7觸點比較指令觸點比較指令相當(dāng)于一個觸點，執(zhí)行時比較源操作數(shù)[S1]、[S2]，滿足比較條件則觸點閉合，源操作數(shù)可以取K和D。以LD開始的觸點比較指令接在左母線上，以AND開始的觸點比較指令相當(dāng)于串聯(lián)觸點，以O(shè)R開始的觸點比較指令相當(dāng)于并聯(lián)觸點。指令前面加D表示32位指令，如DLD為32位指令，其他指令類同。觸點比較指令的助記符、命令名稱見表9-11。例如要達到如下要求：接通X0計數(shù)，當(dāng)D0中的值大于4時Y0接通，當(dāng)D0中的值小于或等于4時不接通，X1接通則復(fù)位D0。梯形圖如圖9-13所示(圖中的INC為加1指令)。9.8區(qū)間復(fù)位指令區(qū)間復(fù)位指令ZRST是將指定范圍內(nèi)的同類元件成批復(fù)位，復(fù)位的含義一般是將目標(biāo)元件清零。梯形圖如圖9-14所示。該指令的助記符、指令代碼、操作數(shù)和程序步見表9-12。9.9BCD變換指令9.9BCD變換指令數(shù)據(jù)變換指令包括二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成BCD碼并傳送BCD碼指令，和BCD碼轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)并傳送二進制數(shù)指令。BCD變換指令的格式如圖9-16所示。當(dāng)驅(qū)動條件成立時，BCD變換指令將[S.]內(nèi)的二進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成BCD碼并送到[D.]中。9.10BIN變換指令BIN變換指令的格式如圖9-17所示。當(dāng)驅(qū)動條件成立時，BIN變換指令將[S.]中的BCD碼轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)并傳送到[D.]中。此指令與BCD變換指令相反，用于將軟元件中的BCD碼轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)。四則運算(+、-、×、÷)與增量指令、減量指令等PLC內(nèi)的運算都用BIN碼進行，因此，PLC在用數(shù)字開關(guān)獲取BCD碼信息時，要用BIN→BCD轉(zhuǎn)換指令。9.11加法指令加法指令將兩個源操作數(shù)相加，結(jié)果放到目標(biāo)元件中。加法(ADD)變換指令的格式如圖9-18所示。ADD指令是將源操作數(shù)[S1.]與[S2.]中的二進制數(shù)據(jù)相加并傳送到目標(biāo)操作數(shù)[D.]中去。9.12減法指令減法指令將兩個源操作數(shù)相減，結(jié)果放到目標(biāo)元件中。減法(SUB)變換指令的格式如圖9-19所示。SUB指令是將源操作數(shù)[S1.]與[S2.]中的二進制數(shù)據(jù)相減并傳送到目標(biāo)操作數(shù)[D.]中去。9.13乘法指令乘法指令將兩個源操作數(shù)相乘，結(jié)果放到目標(biāo)元件中。乘法(MUL)變換指令的格式如圖9-20所示。MUL指令是將源操作數(shù)[S1.]與[S2.]中的二進制數(shù)據(jù)進行代數(shù)乘法運算并傳送到目標(biāo)操作數(shù)[D.]中去。對于16位數(shù)據(jù)運算，則[S1.]×[S2.]→[D.+1，D.]。對于32位數(shù)據(jù)運算，則[S1.+1，S1.]×[S2.+1，S2.]→[D.+3，D.+2，D.+1，D.]。9.14除法指令除法指令將兩個源操作數(shù)相除，結(jié)果放到目標(biāo)元件中。除法(DIV)變換指令的格式如圖9-21所示。DIV指令是將源操作數(shù)[S1.]與[S2.]中的二進制數(shù)據(jù)進行有符號除法，并將相除的商和余數(shù)送入指定的目標(biāo)軟元件[D.]中去。對于16位數(shù)據(jù)運算，則[S1.]÷[S2.]的商放在[D.]，而余數(shù)放在[D.+1]中。對于32位數(shù)據(jù)運算，則[S1.+1，S1.]÷[S2.+1，S2.]的商放在[D.+1，D.]，而余數(shù)放在[D.+3，D+2]中。例3：某控制程序中要進行以下算式運算：20X/14+16。其中“X”代表輸入端口K2X000送入的二進制數(shù)。運算結(jié)果需送輸出口K2Y000，X000為啟停開關(guān)。梯形圖如圖9-22所示。圖9-21中，當(dāng)X000接通時，先將K2X000的內(nèi)容傳送到D0中，再將K20、K14和K16傳送到D1、D2和D3中，最后進行乘法、除法和加法計算，結(jié)果存放在K2Y000中。所用傳送和算術(shù)運算指令均使用脈沖執(zhí)行型指令。9.15加1指令和減1指令加1指令為INC[D.]，減1指令為DEC[D.]。INC指令的功能是將指定的目標(biāo)操作數(shù)增加1，DEC指令的功能是將指定的目標(biāo)操作數(shù)減去1。指令用法如圖9-23所示。16位運算時，如果?+32?767加1變成?-32?768，標(biāo)志位不置位；32位運算時，如果?+2?147?483?647加1變成?-2?147?483?648，標(biāo)志位不置位。在連續(xù)執(zhí)行型指令中，每個掃描周期都執(zhí)行運算，所以一般采用輸入信號的上升沿觸發(fā)運算一次。16位運算時，如果?-32?768再減1變成?+32?768，標(biāo)志位不置位；32位運算時，如果-2?147?483?648再減1變成?+2?147?483?647，標(biāo)志位不置位。9.16示教定時器指令示教定時器指令的格式如圖9-24所示。操作數(shù)內(nèi)容與取值見表9-13。指令執(zhí)行功能如圖9-25所示。當(dāng)驅(qū)動條件成立時，開始計時，計時過程中的計時當(dāng)前值存放在D+1中；當(dāng)驅(qū)動條件不成立時，計時結(jié)束，計時結(jié)果t0存放在單元D中，而D+1的數(shù)據(jù)被清零。其中，計時時間t0以秒為單位進行計時，D或D+1中的數(shù)據(jù)可以是t0的倍數(shù)值。D中的數(shù)值Kn與時間倍率n的關(guān)系見表9-14。可利用示教定時器指令來對一般定時器進行定時時間的示教設(shè)定。例4：按下示教按鈕X000，按下的時間被記錄，用于開機延時。按下啟動按鈕X001，開機延時輸出Y000，延時時間為剛才的示教時間。按下停止按鈕X002，Y000無輸出。示教定時器指令如為[TTMRD100K1]，設(shè)X000按下1?s，則D100中數(shù)據(jù)為10，T0的定時時間為10?×?100?ms?=?1?s。梯形圖如圖9-26所示。上述梯形圖程序執(zhí)行時，先長按X000，程序記錄下按動的時間，將時間傳輸給定時器設(shè)定值，按下X001進行延時開機。按X000時間越長，延時開機時間越長。另外，還可以利用示教定時器指令來設(shè)計一個長按鍵功能。所謂長按鍵，就是要長時間按住才能起作用的鍵，一般用于開機或關(guān)機鍵。設(shè)計成長按鍵是為了防止誤操作。例如：按啟動按鈕X000，輸出Y000；長按停止按鈕X001超過3?s以上則關(guān)閉Y000。這個功能與延時關(guān)機有一定的區(qū)別，即其必須按住X001不放開超過3?s才能起作用，而延時關(guān)機則只要按動一下就可以。其梯形圖可按圖9-27所示的進行設(shè)計。由于X001接通時間一直存放在D100中，為了下一次的程序的可執(zhí)行性，可利用X001的下降沿脈沖輸出指令，將D100中的數(shù)據(jù)清零。9.17斜坡指令斜坡指令格式如圖9-28所示。操作數(shù)內(nèi)容與取值見表9-15。指令含義：當(dāng)驅(qū)動條件成立時，按照n所指定的掃描周期數(shù)內(nèi)，D由S1指定的初始值變化到S2所指定的結(jié)束值。指令執(zhí)行如圖9-29所示。指令有兩種工作模式：重復(fù)工作方式、保持工作方式。對于特殊輔助寄存器M8026為OFF，則為重復(fù)工作方式；如果M8026為ON，則為保持工作方式，如圖9-30所示。斜坡指令一般需工作在恒定掃描周期方式下。其設(shè)定的方法如下：將掃描周期時間寫入D8039數(shù)據(jù)寄存器，該掃描周期時間稍大于實際值，再令M8039置ON，則PLC進入恒掃描周期的運行方式。設(shè)恒定掃描周期為t，則執(zhí)行斜坡指令的斜坡執(zhí)行時間為t×n。例5：在步進電機控制中，斜坡指令常與PLSY指令一起用來控制步進電機的軟啟動與軟停止。設(shè)定其斜坡執(zhí)行時間為2?s，恒定掃描周期為20?ms，則n=(2?s/20?ms)=100。程序中的斜坡指令為[RAMPD10D11D0K100]。梯形圖如圖9-31所示。9.18特殊定時器指令特殊定時器指令格式如圖9-32所示。當(dāng)驅(qū)動條件成立時，可以獲得以T0所指定定時器的值K50為參考的斷電延時斷開、單脈沖、通電延時斷開和通電延時接通等四種輔助繼電器輸出觸點，如圖9-33所示。例6：用定時器實現(xiàn)樓梯燈的亮與滅。按啟動按鈕X0時樓梯燈就亮，30?s后樓梯燈Y0自動滅。如果在30?s內(nèi)，再按啟動按鈕，就重新計時，到30?s后指示燈自動滅。如圖9-34所示。明顯看出，這個梯形圖比純粹用定時器指令要簡單一點。9.19信號報警設(shè)置指令與復(fù)位指令信號報警設(shè)置指令格式如圖9-35所示。S.——?判斷故障發(fā)生時間的定時器編號，T0～T199；M——?定時器的定時設(shè)定值或其存儲字元件地址，m=1～32767(單位100?ms)；D.——?設(shè)定的信號報警位元件，S900～S999。功能含義：當(dāng)驅(qū)動條件成立的時間大于由S所設(shè)置的定時器的定時時間(定時時間=m×100?ms)時，則報警信號位元件D為ON。相關(guān)的特殊軟元件，見表9-16。功能含義：當(dāng)驅(qū)動條件每成立一次時，對信號報警狀態(tài)繼電器S900～S999中已經(jīng)置ON的編號最小的S狀態(tài)繼電器進行復(fù)位。D8049寄存器始終保存未復(fù)位的信號報警器的編號。了解信號報警器的編號，就可以知道故障源的所在。ANR指令僅對已經(jīng)排除故障源的信號報警器復(fù)位有效。不能對故障源未排除的信號報警器(引起信號報警器置ON的條件仍然成立)進行復(fù)位。也可以利用此指令進行長按鍵設(shè)計。例如某電路，按X000啟動，長按5?s停止按鈕X001關(guān)閉，則梯形圖如圖9-37所示。9.207段碼顯示指令7段碼顯示指令的梯形圖如圖9-38所示。操作數(shù)與取值見表9-17。指令含義：當(dāng)驅(qū)動條件成立時，把S中所存放低4位十六進制數(shù)編譯成相應(yīng)的7段顯示碼保存在D中的低8位。[S.]的可用軟元件有KnX、KnY、KnM、KnS、T、C、D、V、Z，常數(shù)可用K和H。[D.]的可用軟元件有KnY、KnM、KnS、T、C、D、V、Z。一般采用組合位元件K2Y作為指令的終址，這樣，只要在輸出口Y(如Y0～Y6)接上7段顯示器，可直接顯示源址中的十六進制數(shù)。7段顯示器有共陽極和共陰極二種結(jié)構(gòu)，如果PLC的晶體管輸出為NPN型，則應(yīng)選用共陽極7段顯示器，PNP型則選用共陰極。一個SEGD指令只能控制一個7段顯示器，且要占用8個輸出口，如果要顯示多位數(shù)，占用的輸出口點數(shù)更多。顯然在實際控制中，很少采用這樣的方法。9.217段碼鎖存顯示指令7段碼鎖存顯示指令的梯形圖如圖9-39所示。操作數(shù)與取值見表9-18。指令含義：當(dāng)驅(qū)動條件成立時，如n=K0～K3，把S中的二進制數(shù)(0～9999)轉(zhuǎn)換成BCD碼數(shù)據(jù)，采用選通方式依次將每一位數(shù)輸出到連接在(D)～(D+3)輸出口上帶鎖存BCD譯碼器的7段數(shù)碼管顯示。如n=K4～K7，把S和S+1兩組二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成BCD碼數(shù)據(jù)，采用選通方式分別送到連接在(D)～(D+3)輸出口上第1組和連接在(D+4)～(D+7)輸出口上第2組的帶鎖存BCD譯碼器的2組數(shù)碼管顯示。[S.]的可用軟元件有KnX、KnY、KnM、KnS、T、C、D、V、Z，常數(shù)可用K和H。[D.]的可用軟元件只有Y。常數(shù)n可用K和H。1.外部接線與輸出時序分兩種情況：(1)?n=K0～K3，輸出1組4位7段數(shù)碼管。其對應(yīng)指令如圖9-40所示。由于指令的輸出是8421BCD碼，因此，不能直接和7段數(shù)碼管相連接，中間必須有BCD碼-7段碼的譯碼器。接線圖如圖9-41所示。Y0～Y3為數(shù)據(jù)線輸入口，Y4～Y7為相應(yīng)的選通并鎖存信號輸出口。當(dāng)X10接通后把D0中的數(shù)轉(zhuǎn)換成BCD碼并從Y0～Y3依次對每一位數(shù)進行輸出，根據(jù)相應(yīng)位的選通信號送入相應(yīng)位的7段數(shù)碼管鎖存顯示。(2)?n=K4～K7，這時，輸出2組4位7段數(shù)碼管，接線圖如圖9-42所示。這時，除了把D0中的數(shù)據(jù)送到第1組的4個數(shù)碼管，還把D1中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成BCD碼，從Y10～Y13依次對每一位數(shù)據(jù)進行輸出，并根據(jù)相應(yīng)位的選通信號Y4～Y7送入第2