小型可编程控制器实用技术第5章课件.ppt
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1、第五章 FX2N的功能指令 PLC的应用范围越来越广,特别是涉及模拟量、数字量信号处理,不仅在硬件构成上使PLC产品不断更新,促使各种特殊功能模块诞生,PLC的运算速度更快,存储容量更大,而且由于程序中有大量的数据传送,数据处理以及数值运算等工作,应用程序结构也越来越复杂,要求PLC的系统程序功能更强,各种专用的功能子程序更丰富。FX2r4系列PLC除了有27条基本指令、2条步进指令外,还有丰富的功能指令。功能指令实际上就是许多功能不同的子程序调用,既能简化程序设计,又能完成复杂的数据处理、数值运算、提升控制功能和信息化处理能力。第一节 功能指令的基本格式第二节 FX2N的功能指令第一节 功能
2、指令的基本格式 FX2N 系列PLC功能指令格式采用梯形图和指令助记符相结合的形式。例如:这是一条数据传送功能指令。K125是源操作数,D20是目标操作数,X0是执行条件,MOV是指令助记符。当X0满足条件(接通)时,MOV指令执行,就把常数K125送到数据寄存器D20中去。一、功能指令的表示方法一、功能指令的表示方法 功能指令应包含以下内容:1)每一条功能指令有一个功能号和一个助记符,两者之间有严格的一一对应关系。功能号按FNC00FNC299编排,详见附录D。2)有的功能指令只有操作码(助记符)而无操作数(操作元件号),而有的功能指令既有操作码又有操作数。下面是一条取平均值的功能指令的梯形
3、图和语句表表达式。3)在程序中,每条功能指令占用一定的程序步数,功能号和助记符各占1个程序步,操作数占2步(16位数)或4步(32位数)。当某条功能指令处理32位数据时,则在指令助记符前加用符号D,指令前无此符号,表示处理16位数据。4)功能指令的执行方式有连续执行和脉冲执行两种。在指令助记符号后加用符号(P)表示脉冲(微分)执行方式。平均指令MEAN的使用说明如下表示:源操作数S和目标操作数D)及其他操作数n的取值范围如下二、位元件和字元件二、位元件和字元件 (1)位元件和字元件 只处理ONOFF状态的元件。(2)位元件组合及数据处理方式 4个位元件构成一个组合单元。三、数据长度与指令执行方
4、式三、数据长度与指令执行方式 (1)数据长度 功能指令可以处理16位数据,也能处理32位数据。例如:当X1接通时,执行MOV指令,将D10中的数据传送到D12中去(处理16位数据)。当X2接通时,执行(D)MOV指令,将D21和D20的数据传送到D23和D22中去(处理32位数据)。数据传送功能指令助记符MOV前面有(D)符号时,表示该指令处理32位数据。(2)功能指令执行方式 有连续执行和脉冲执行两种方式。例如:这是一条连续执行的指令。也就是说,当x1接通时,这一条指令在每一个扫描周期都被重复执行。而 程序则是脉冲执行方式,由助记符后加上(P)表示,当扫描到该逻辑行时,仅是当X2由OFFON
5、时执行一次。在不需要每个扫描周期都执行时,用脉冲执行方式可以缩短程序处理时间。某些功能指令(P)和(D)可同时使用。四、变址寄存器四、变址寄存器V、Z 变址寄存器在传送、比较指令中用来修改操作对象的元件号,其操作方式与普通数据寄存器一样。例如:上图表示从K。Y到V,Z都可作为功能指令的目标操作数,D表示变址方式,可以加入变址寄存器。对32位指令,V作高16位,Z为低16位,32位指令中用到变址寄存器时,若只需指定Z,这时Z就代表了V和Z。在32位指令中,V、Z自动组对使用。举例说明:一一 程序流向控制功能指令程序流向控制功能指令二二 传送和比较指令传送和比较指令三三 算术运算和逻辑运算功能指令
6、算术运算和逻辑运算功能指令四四 循环与移位指令循环与移位指令五五 数据处理指令数据处理指令六六 高速处理指令高速处理指令七七 方便指令方便指令八八 外围设备外围设备UO功能指令功能指令九九 外围设备外围设备(SER)指令指令十十 浮点数功能指令浮点数功能指令十一十一 数据处理数据处理(浮点浮点)指令指令十二十二 定位控制指令定位控制指令十三十三 时钟运算指令时钟运算指令十四十四 触点比较指令触点比较指令第二节第二节 FX2N的功能指令的功能指令一、程序流向控制功能指令一、程序流向控制功能指令(FNC00FNC09共10条)(1)条件跳转指令CJ CJ(P)(FNC00)该指令用于某种条件下跳过
7、CJ指令和指针标号之间的程序,从指针标号处连续执行,以减少程序执行扫描时间。条件跳转指令CJ的使用说明如图5-1所示。CJ指令的目标元件是指针标号,其范围是P0P63(允许变址修改),该指令程序步为3步,标号占1步。图5-1 CJ指令使用说明 (2)子程序调用指令CALL、CALL(P)(FNC01)子程序返回指令SRET(FNC02)。CALL和CALL(P)称为子程序调用功能指令,用于在一定条件下调用并执行子程序。该指令的目标操作元件是指针标号P0P62(允许变址修改)。图52是CALL、CALL(P)指令的使用说明。图5-2 CALL、CALL(P)指令的使用说明 (3)中断指令IRET
8、、EI、DI(功能号分别为FNC03、FNC04、FNC05)FX2N系列PLC设置有9个中断点(每个中断点占1个程序步),并有3条中断指令即IRET中断返回指令,EI允许中断指令,DI禁止中断指令。中断信号从X0X5输入,某些定时器也可作为中断源。图5-3是3条中断指令的使用说明。PLC通常处于禁止中断状态,而EI与DI指令之间的程序段为允许中断区间。当程序扫描到该区间并且出现中断信号时,则停止执行主程序,转去执行相应的中断子程序,处理到中断返回指令 IRET,返回原断点,继续执行主程序。图53 中断指令的使用说明 (4)主程序结束指令FEND(FNC06)FEND指令表示主程序结束,是一步
9、指令,无操作目标元件。图54是FEND指令的使用说明。由图可见CALL和CL指令的区别。图54 FEND指令的使用说明 (5)警戒时钟指令WDT(FNC07)该指令也有连续型和脉冲执行型两种工作方式。图55 WDT指令使用说明 (6)循环开始指令FOR(FNC08),循环结束指令NEXT(FNC09)PLC程序运行中,需对某一段程序重复多次执行后再执行以后的程序,则需要循环指令。循环指令的循环开始指令(FOR)和循环结束指令(NEXT)必须成对使用,这一对指令的使用说明示于图5-6中。图56 FOR、NEXT指令的使用说明二、传送和比较指令二、传送和比较指令(FNCl0FNCl9共共10条条)
10、(1)比较指令CMP(FNCl0)比较指令CMP是将源操作数S1)和源操作数S2 进行比较,结果送到目标操作数D中,比较结果有大于、等于、小于3种情况。比较指令CMP的使用说明如图57所示。图57 CMP指令的使用说明 (2)区间比较指令ZCP(FNC11)区间比较指令ZCP是将一个数据与两个源数据进行比较,该指令的使用说明如图58所示。图58 ZCP指令的使用说明 (3)传送指令MOV(FNC12)传送指令是将源操作数传送到指定的目标操作数,即S斗D。传送指令MOV的使用说明如图59所示。图59 MOV指令的使用说明 (4)移位传送指令SMOV(FNCl3)SMOV指令的使用说明如图510所
11、示。移位传送过程如图5-11所示。图510 SMOV指令的使用说明图511 移位传送示意图 应用SMOV指令,可以方便地将不连续的若干输入端输入的数组合成一个数,其梯形图如图512所示。图512 应用SMOV指令实例 (5)取反传送指令CML(FNC14)CML指令的功能是将源操作数中的数据逐位取反并传送到指定目标操作数。CML指令的使用说明如图5-13所示。图513 CML指令的使用说明 (6)块传送指令BMOV(FNCl5)BMOV指令的功能是将源操作数指定元件开始的n个数据组成的数据块传送到指定的目标中去。图514是BMOV指令的使用说明。图514 BMOV指令的使用说明 (7)多点传送
12、指令FMOV(FNCl6)FMOV指令是将源操作数中的数据传送到指定目标开始的n个元件中去,这n个元件中的数据完全相同。FMOV指令的使用说明如图515所示。(8)数据交换指令XCH(FNCl7)XCH指令是将数据在指定的目标之间进行交换的功能,该指令的使用说明如图5-16所示。图515 FMOV指令的使用说明图516 XCH指令的使用说明 (9)BCD变换指令(FNCl8)BCD变换指令是将源操作数中的二进制数转换成BCD码并送到目标操作数中去,BCD变换指令的使用说明如图5-17所示。(10)BIN变换指令(FNCl9)BIN变换指令是将源元件中的BCD码转换成二进制数据送到目标元件中去,
13、BIN变换指令的使用说明如图518所示。图517 BCD指令使用说明图518 BIN指令的使用说明 BIN指令常用于将BCD数字开关串设定值输入到PLC中去。传送比较指令小结及应用实例传送比较指令小结及应用实例 传送比较指令的主要用途可以归纳下面几点:1)用以获得程序的初始工作数据 一个控制程序总归需要初始数据。2)机内数据的存取和管理 PLC运行时,机内数据的传送是大量的。3)运算处理结果要向输出端口传送 4)比较指令常用于建立控制点 传送、比较指令应用举例传送、比较指令应用举例 1)电动机的丫厶起动控制 本例使用向输出端口送数的方式实现控制,其梯形图如图5-19所示。图519 电动机丫起动
14、控制梯形图 2)用CMP指令实现多重输出 用计数器和比较指令,实现按计数值多重输出的梯形图及指令语句表如图520所示。图5-20 利用CMP指令实现多重输出梯形图三、算术运算和逻辑运算功能指令三、算术运算和逻辑运算功能指令(FNC20FNC29共10条)数据运算指令共有10条,所有运算指令均为二进制代数运算。最常用的几种运算指令使用方法介绍如下:(1)加法指令ADD(FNC20)ADD指 令是把两个源操作数S1、S2相加,结果存放到目标元件D中,ADD加法指令 的梯形图格式如图521所示。若源和目标元件相同,而且采用连续执行的ADD、(D)ADD指令时,加法的结果在每个扫描周期都会改变,如图5
15、-22所示。图521 加法指令ADD的梯形图图522 加法指令梯形图(2)减法指令SUB(FNC21)减法指令SUB的梯形图格式如图5-23所示。图5-24所示的(D)SUB(P)指令执行结果与后述(D)DEC(P)指令的运算相似,区别仅在于前者可得到标志的状态。图5-23 减法指令SUB梯形图图5-24 32位减法指令梯形图 (3)乘法指令MUL(FNC22)MUL指令是将两个源操作数S1、S2相乘,结果存放到目标操作数D中。16位运算如图5-25所示。32位乘法时,如图5-26所示。图5-25 乘法指令MUL的16位运算梯形图图526 32位乘法梯形图 (4)除法指令DIV(FNC23)D
16、IV指令是将两数相除,结果存放到目标元件中。除法指令DIV 16位运算如图527所示。当32位数运算时如图5-28所示。图527 除法指令DIV的16位运算梯形图图5-28 除法32位运算梯形图5)加1指令INC(FNC24)、减1指令DEC(FNC25)加1指令INC的梯形图格式如图5-29所示。减1指令DEC的梯形图格式如图5-30所示。图5-29 加1指令INC的梯形图 图5-30 减1指令DEC的梯形图(6)逻辑与指令WAND(FNC26)WAND指令的梯形图格式如下图5-31所示。(7)逻辑或指令WOR(FNC27)逻辑或运算指令的梯形图格式如图532所示。图5-31 WAND指令的
17、梯形图图5-32 逻辑或指令WOR的梯形图(8)逻辑异和指令WXOR(FNC28)逻辑异和指令WXOR的梯形图格式如图533所示。(9)求补指令NEG(FNC29)求补指令NEG的梯形图格式如图5-34所示。图5-33 逻辑异和指令WXOB的梯形图图534 求补指令NEG的梯形图四则与逻辑运算指令应用实例四则与逻辑运算指令应用实例1)四则运算算式的实现 图535 四则运算式梯形图2)利用乘除运算指令实现移位控制图5-36 移位控制梯形图 3)彩灯控制电路 利用加1、减1指令及变址寄存器完成的彩灯控制电路在正序时亮至全亮,反序时彩灯熄至全熄且循环控制,彩灯状态变化的时间间隔为1s,用M8013特
18、殊辅助继电器实现。彩灯控制梯形图示在图5-37中。图中X10是彩灯控制电路的控制开关,彩灯共12盏。图537 彩灯控制梯形图 4)指示灯测控电路 梯形图见图5-38,而开灯字和关灯字示意图(即指示灯在K4Y0的分布图)见图5-39。图538 指示灯控制电路梯形图图539 开灯字、关灯字示意图四、循环与移位指令四、循环与移位指令(FNC30FNC39共10条)(1)右循环移位指令ROR(FNC30)、左循环移位指令ROL(FNC31)两条指令的梯形图格式如图5-40所示。(2)带进位右循环移位指令RCR(FNC32)、带进位左循环移位指令RCL(FNC33)这两条指令的梯形图格式如图5-41所示
19、。图540 右循环移位指令和左循环移位指令的梯形图图5-41 带进位右循环移位指令和带进位左循环移位指令梯形图 (3)位右移指令SFTR(FNC34)、位左移指令SFTL(FNC35)这两条指令的梯形图格式如图542所示。(4)字右移指令WSFR(FNC36)、字左移指令WSFL(FNC37)这两条指令的梯形图格式如图5-43所示。图5-42 位右移指令和位左移指令梯形图图543 字 右移指令和字左移指令梯形图 (5)先入先出写入指令SFWR(FNC38)、先人先出读出指令SFRD(FNC39)这两条指令的梯形图格式如图5-44所示。图544 先入先出写入指令和先人先出读出指令梯形图 循环与移
20、位指令应用举例循环与移位指令应用举例 1)灯光控制电路 控制灯组的梯形图如图545所示。图5-45 灯组移位控制电路梯形图2)产品进出库控制电路 产品进出库控制梯形图如图5-46所示。图546 产品进出库控制梯形图五、数据处理指令五、数据处理指令(FNC40FNC49共10条)(1)区间复位指令ZRST(FNC40)ZRST是同类元件的成批复位指令,也叫区间复位指令,其使用说明如图547所示。图547 区间复位指令梯形图(2)译码指令DECO(FNC41)该指令的梯形图格式如图5-48所示。译码说明如图5-49所示。图548 译码指令DECO梯形图图549 译码说明图译码指令DECO的应用举例
21、如图5-50所示。图5-50 译码指令应用举例(3)编码指令ENCO(FNC42)该指令的梯形图格式及使用说明如图5-51所示。S为位元件。图5-51 编码指令使用说明之一 当S是字元件时,在其可读长度为2”位中,最高置1的位数存放到目标D所指定的元件中去,D中数值的范围由n确定。其详细说明见图5-52。图5-52 编码指令使用说明之二(4)置1位数总和指令SUM(FNC43)该指令的使用说明如图5-53所示。图553 置“1”位数总和指令SUM的使用说明图 (5)置“1”位判别指令BON(FNC44)BON指令用于判别指定源元件S中某一位(第n位)的状态,结果存人目标元件D)中。如果该位为“
22、1”,则目标元件置“1”;反之则置“0”,如图5-54所示。图5-54 置“1”位判别指令BON使用说明图 (6)平均值指令MEAN(FNC45)该指令的梯形图格式如图5-55所示。(7)报警器置位指令ANS(FNC46)ANS指令常用来驱动报警器,在生产过程控制中是很有用的。ANS指令使用说明如图5-56所示。图5-55 平均值指令MEAN梯形图图556 报警器置位指令ANC使用说明 (8)报警器复位指令ANR(FNC47)ANR指令使被驱动的报警器复位,它的梯形图格式如图557所示。(9)平方根指令SQR(FNC48)SQR指令的梯形图格式如图5-58所示。图557 报警器复位指令ANR的
23、梯形图图5-58 平方根指令SQR梯形图(10)浮点操作指令FLT(FNC49)该指令的梯形图格式如图5,59所示。数据处理指令应用举例数据处理指令应用举例 利用译码指令实现单按钮控制5台电动机的起停,按钮按数次,最后一次保持1s以上后,则号码与次数相同的电动机运行,再按按钮,该电动机停止。5台电动机接于Y0Y4。用一只控制按钮控制5台电动机的梯形图见图5-60。图5-59 浮点操作指令FLT梯形图图5-60 使用译码指令控制5台电动机的梯形图六、高速处理指令共六、高速处理指令共10条条(FNC50FNC59)(1)输入输出刷新指令REF(FNC50)该指令的功能是:在PLC的运算过程中需要最
24、新的输入信息以及希望立即输出运算结果时,可以使用该输入输出刷新指令。输入刷新指令的梯形图格式如图561所示。输出刷新指令的梯形图格式如图562所示。图561 输入刷新指令REF的梯形图图5-62 输出刷新指令的梯形图 (2)刷新和滤波时间调整指令REFF(FNC51)REFF指令的梯形图格式如图5-63所示。(3)矩阵输入指令MTR(FNC52)该指令的功能是扩展PLC的输入端,它的梯形图格式如图5-64所示。图563 REFF指令的梯形图图5-64 矩形输入指令MTR的梯形图 图564中,S为X10,表示该矩阵输人为X10X17,n为3,表示矩阵为3行,而 D1为Y20,即Y20、Y21、Y
25、22分别为3行的选通输出端。D2为M30,表示该矩阵中8x3个状态(24)分别存放在M30M37、M40M47、M50M57中。该矩阵输入的硬件接线图如图5-65a所示。图565 a 矩阵输入的硬件接线图当XO闭合时,Y20、Y21和Y22轮流接通20ms。其波形图如图5-65b所示。图565 b 输出选通脉冲波形(4)高速计数器置位指令HSCS(FNC53)该指令的梯形图格式如图5-66所示。5)高速计数器复位指令HSCR(FNC54)该指令的梯形图格式如图5-67所示。图5-676 高速计数器置位指令HSCS梯形图图5-67 高速计数器复位指令HSCR梯形图 (6)高速计数器区间比较指令H
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