《可编程序控制器原理及应用》课件第4章.ppt
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- 可编程序控制器原理及应用 程序 控制器 原理 应用 课件
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1、第 4章 指 令 系 统第第 4 4章章 指指 令令 系系 统统4.1 概述概述4.2 基本编程指令基本编程指令4.3 编程规则编程规则4.4 顺序控制和暂存指令顺序控制和暂存指令4.5 定时器和计数器应用指令定时器和计数器应用指令4.6 数据比较类应用指令数据比较类应用指令4.7 数据转换类应用指令数据转换类应用指令4.8 数据移位类应用指令数据移位类应用指令4.9 数据传送类应用指令数据传送类应用指令4.10 数据运算类应用指令数据运算类应用指令4.11 子程序和中断控制类应用指令子程序和中断控制类应用指令4.12 高速计数器应用指令高速计数器应用指令4.13 其他特殊应用指令其他特殊应用
2、指令4.14 特殊运算指令特殊运算指令4.15 通信指令通信指令4.16 典型应用举例典型应用举例第 4章 指 令 系 统4.1 概概 述述助记符指令的一般格式为:指令码操作数1操作数2操作数3或指令码 操作数第 4章 指 令 系 统【例1】某指令ADD(30)#1270*DM0101DM0123 由指令码可知,该指令为一条BCD码加法运算指令。指令的三个操作数分别为参加运算的加数、被加数和结果。其中加数为立即数操作数1270。被加数为间接寻址操作数,程序在DM0101通道中取出操作数的实际地址。运算结果为直接寻址操作数,即把和数送至DM0123通道。第 4章 指 令 系 统 CPM2A共有基
3、本指令14条,应用指令185条。指令执行的典型时间是:基本指令:LD指令的执行时间为0.64 s。应用指令:MOV指令:16.3 s。在CPM2A中绝大多数应用指令都有微分型和非微分型两种指令形式。微分型指令由在指令码前面加上前缀来区分。两种形式指令在执行中的区别是:非微分指令在条件满足时,每个循环周期都将被执行一次;而微分形式指令则只在其条件由OFF变为ON的上升沿时才会被执行。第 4章 指 令 系 统【例2】数据传送指令如下:LD00000MOV(21)#2000DM0000【例3】数据传送指令如下:LD00000MOV(21)#2000DM0000第 4章 指 令 系 统 小于标志LE(
4、25507),执行比较指令时,如果第一操作数小于第二操作数,该位置ON。等于标志EQ(25506),执行比较指令时两操作数相等,或执行运算指令时运算结果等于0,该位置ON。大于标志GR(25505),执行比较指令时,如果第一操作数大于第二操作数,该位置ON。进位标志CY(25504),执行运算指令时,如果结果最高位向上有进位或借位,该位置ON。出错标志ER(25503),执行指令出错时该位置ON。典型的执行错误有操作数地址错、控制字无定义等。出错标志为ON时,指令将停止执行。第 4章 指 令 系 统4.2 基本编程指令基本编程指令 4.2.1 LD和和LD NOT 指令指令 格式:LDNLD
5、NOT N其中的操作数N为位,即LD和LD NOT指令只能以位为单位进行操作。这里的N可以是IR、SR、AR、HR、LR、TR或TC。第 4章 指 令 系 统 功能:装入指令。用来表示一个逻辑运算的开始,它们的执行不会影响标志位。LD表示N的常开触点与左端母线相连。LD NOT表示N的常闭触点与左端母线相连。说明:LD和LD NOT指令的执行不会影响标志位。第 4章 指 令 系 统4.2.2 OUT和和OUT NOT指令指令 格式:OUTN OUT NOTN其中的操作数N也是位,它可以是IR、SR、AR、LR、TR或HR。功能:输出指令。用来表示一个运算结果。OUT指令将运算结果输出到N。OU
6、T NOT指令将运算结果取反后输出到N。第 4章 指 令 系 统 说明:OUT 和OUT NOT指令也只能以位为单位进行操作。它们的执行不会影响标志位。在程序中不同的线圈可以同条件并联输出。【例1】OUT和OUT NOT等指令的应用,指令的程序如下:LD00000OUT01000OUT NOT01001LD NOT00002OUT01002 第 4章 指 令 系 统图4.2.1 LD、LD NOT、OUT、OUT NOT指令应用例梯形图 0000001000010010100200001第 4章 指 令 系 统4.2.3 AND和和AND NOT指令指令格式:ANDNAND NOTN其中的操作
7、数N也是位,它可以是IR、SR、AR、LR、HR或TC。第 4章 指 令 系 统 功能:逻辑与运算指令。功能:逻辑与运算指令。AND表示N与前面的逻辑结果进行与运算。即N的常开触点与前面的逻辑串联。AND NOT表示N取非并与前面的逻辑结果进行与运算。即N的常闭触点与前面的逻辑串联。说明:AND和AND NOT指令只能以位为单位进行操作。它们的执行不会影响标志位。在程序中逻辑与运算的串联触点个数是没有限制的。第 4章 指 令 系 统【例2】AND和AND NOT指令的应用。指令的程序如下:LD00001AND00002AND NOT00003OUT01000第 4章 指 令 系 统图4.2.2
8、 AND、AND NOT指令应用例梯形图 00001000020000301001第 4章 指 令 系 统4.2.4 OR和和OR NOT指令指令格式:ORNOR NOTN其中的操作数N也是位,它可以是IR、SR、AR、LR、HR或TC。第 4章 指 令 系 统 功能:逻辑或运算指令。OR表示N与前面的逻辑结果进行或运算。即N的常开触点与前面的逻辑并联。OR NOT表示N取非并与前面的逻辑结果进行或运算。即N的常闭触点与前面的逻辑并联。说明:OR和OR NOT指令只能以位为单位进行操作。它们的执行不会影响标志位。在程序中逻辑或运算的并联触点个数是没有限制的。第 4章 指 令 系 统 【例3】O
9、R和OR NOT等指定的应用程序段为:LD00000OR 00001OR NOT00002OUT01000 这段程序表示的运算逻辑为:当三个输入条件00000为ON或00001为ON,或00002为OFF中有一个被满足时,输出01000就会被置ON。第 4章 指 令 系 统4.2.5 AND LD和和OR LD指令指令格式:格式:AND LDOR LD 功能功能:触点组操作指令。AND LD指令表示对触点组进行逻辑与运算。OR LD指令表示对触点组进行逻辑或运算。说明:说明:AND LD指令和OR LD指令不需要任何操作数,只表明触点组之间的逻辑运算关系。使用这两条指令有两种方法:分置法和后置
10、法。两种方法可以得到相同的运算结果,但使用分置法时触点组数是没有限制的,而采用后置法时触点组数不能超过8。第 4章 指 令 系 统 【例4】设有梯形图为图4.2.3(a)、(b)所示的两个逻辑运算。将该运算用AND LD和OR LD指令完成,有两种方法实现助记符程序段,分别如下:图4.2.3AND LD和OR LD 指令应用例梯形图0000000001000020000300004000050100100000000020000300004000050000601001(a)(b)第 4章 指 令 系 统 图(a)逻辑分置法实现程序段:LD00000OR00003LD00001OR 00004
11、AND LDLD NOT00002OR NOT00005AND LDOUT01001第 4章 指 令 系 统 图(a)逻辑后置法实现程序段:LD00000OR00003LD00001OR 00004LD NOT00002OR NOT00005AND LDAND LDOUT01001第 4章 指 令 系 统 图(b)逻辑分置法实现程序段:LD00000AND00002LD00003AND NOT00004OR LDLD NOT00005AND NOT00006OR LDOUT01001第 4章 指 令 系 统 图(b)逻辑后置法实现程序段:LD00000AND00002LD00003AND NO
12、T00004LD NOT00005AND NOT00006OR LDOR LD OUT01001第 4章 指 令 系 统4.2.6 SET和和RESET指令指令格式:格式:SETNRESETN其中的操作数N也是位,它可以是IR、SR、AR、LR或HR。功能:功能:置位和复位指令。用来完成直接对位的置位或复位操作。当SET指令的执行条件满足时置N为ON。当RESET指令的条件满足时置N为OFF。第 4章 指 令 系 统 【例5】在00000和00002的状态变化已知的条件下,下面程序段执行的结果如图4.2.4所示。LD00000SET20000LD00002RESET20000第 4章 指 令
13、系 统图图4.2.4SET和和RESET指令应用例梯形图及相应的波形指令应用例梯形图及相应的波形0000000002SET 20000RESET 20000000000000220000(a)(b)第 4章 指 令 系 统4.2.7 KEEP指令指令格式格式:条件S条件RKEEP(11)N其中的操作数N也是位,它可以是IR、SR、AR、LR或HR。功能:功能:锁存指令。KEEP相当于一个软件保持器。它前面要有两个条件,故在格式中专门列出。条件S为保持器的置位输入。条件R为保持器的复位输入。即:当条件S满足,操作数N置ON并保持;当条件R满足,则操作数N置OFF。特别地,当 S和R同时满足时,按
14、复位优先的运算,操作数N置OFF。第 4章 指 令 系 统 【例6】KEEP指令的应用。KEEP指令的程序段如下:LD00001LD00002KEEP(11)01000 与程序段对应的梯形图例及其相应波形如图4.2.5所示。例中的置位输入为00001,复位输入为00002,显然利用KEEP指令可以代替相应的自锁运算逻辑。第 4章 指 令 系 统图4.2.5KEEP指令应用梯形图例及相应的波形0000100002000010000201001(a)(b)SR01001第 4章 指 令 系 统4.2.8 DIFU(13)和和DIFD(14)指令指令格式:DIFU(13)NDIFD(14)N其中的操
15、作数N也是位,它可以是IR、SR、AR、LR或HR。功能:微分指令。DIFU为上升沿微分指令,当执行条件上升沿时使操作数N有一个扫描周期的ON。DIFD为下降沿微分指令,当执行条件下降沿时使操作数N有一个扫描周期的ON。第 4章 指 令 系 统 【例7】DIFU和DIFD指令的应用。DIFU和DIFD指令的程序段如下:LD00001DIFU(13)20001DIFD(14)20002 与程序段的对应的梯形图例及其相应波形如图4.2.6所示。其中微分指令的输出脉冲宽度为一个扫描周期。第 4章 指 令 系 统图4.2.6 DIFU(13)和DIFD(14)指令应用梯形图例及相应的波形00001DI
16、FU 20001DIFD 20002000012000120002(a)(b)第 4章 指 令 系 统 4.2.9 NOP(00)指令指令 格式:格式:NOP(00)功能:功能:空操作指令。不做任何操作,可用于程序调试时的指令暂时删除或程序执行时间微调等特殊用途。第 4章 指 令 系 统 4.2.10 END(01)指令指令 格式:END(01)功能:结束指令。表示程序的结束。每一程序的最后一条指令必须是END指令。没有END指令的程序不能被执行并会显示相应的出错信息。END指令以后的程序段将不会被执行。说 明:执行END指令时标志位ER、CY、GR、EQ和LE将被置OFF。第 4章 指 令
17、系 统4.3 编编 程程 规规 则则 在编制梯形图或助记符程序时,应注意遵循以下编程规则:(1)每一个内部继电器的触点在程序中可以无限次重复使用,但其线圈在同一程序中一般只能使用一次。同一继电器的多线圈使用会引起逻辑上的混乱,应尽量避免。(2)梯形图信号流向只能自左向右,垂直分支上不可以有任何触点。第 4章 指 令 系 统 【例1】梯形图的编制举例。在图4.3.1的梯形图例中,图(a)为错误的梯形图,图(b)为正确的梯形图。图图4.3.1 梯形图例梯形图例(a)错误的梯形图例;(b)正确的梯形图例000010000200004000050100000004000030000101000(a)(
18、b)0000301001000020000100003000040100100005第 4章 指 令 系 统 (3)继电器的线圈应该放在每一运算逻辑的最右端,在线圈右端不能再有任何触点。线圈不可以与左端母线直接相连,如果逻辑上有这种需要时也要通过一合适的常闭触点来实现。【例2】图4.3.2所示逻辑应用了特殊继电器中的常ON触点来实现上电后一直执行的操作。2531301001图 43.2第 4章 指 令 系 统 (4)编程时对于复杂逻辑关系的程序段,可按照先难后易的基本原则实现。当有几个串联支路相并联时,可按先串后并的原则将触点多的支路放在梯形图的最上端。当有几个并联支路相串联时,可按先并后串的
19、原则将触点多的支路放在梯形图的最左端。【例3】梯形图等效变换图例如图4.3.3所示。第 4章 指 令 系 统图4.3.3 梯形图等效变换例00001000020000301001(a)000020000301001000010000100002010010000300002000010100100003(b)第 4章 指 令 系 统图(a)等效变换前程序段图(a)等效变换后程序段LD00001LD00002LD00002AND00003AND00003OR00001OR LDOUT01001OUT01001第 4章 指 令 系 统图(b)等效变换前程序段图(b)等效变换后程序段LD00001L
20、D00002LD00002OR00003OR00003AND00001AND LDOUT01001OUT01001第 4章 指 令 系 统 (5)在不影响逻辑功能的情况下,应尽可能地将每一个阶梯简化成串联支路或先并后串支路,尽量减少串并交叉的情况。有时采用触点多次使用的办法,反而使程序结构更为简单。第 4章 指 令 系 统4.4 顺序控制和暂存指令顺序控制和暂存指令4.4.1 IL和和ILC指令指令格式:格式:IL(02)ILC(03)功能:功能:互锁和互锁解除指令。第 4章 指 令 系 统 IL定义互锁程序段的开始,IL指令的条件就是互锁的条件。ILC定义互锁程序段的结束。当IL前的逻辑条件
21、为ON时,位于IL和ILC指令之间的互锁程序段照常运行。当IL前的逻辑条件为OFF时,互锁程序段将不被执行。此时该程序中的各个输出的状态为:所有的输出线圈置为OFF,所有的定时器被复位,所有的计数器、保持继电器和移位寄存器保持当前状态不变。说明:IL和ILC指令应成对使用,否则在检查程序时会得到出错信息。但该错误并不影响程序的执行。第 4章 指 令 系 统 例1】IL和ILC指令的应用。有互锁程序段如图4.4.1(a)所示,无互锁程序段如图4.4.1(b)所示。当互锁条件00001为OFF时,无论其他条件如何变化,程序段中的所有输出均保持OFF不变。从逻辑运算上看图(a)和图(b)具有完全相同
22、的功能。第 4章 指 令 系 统图4.4.1 IL和ILC指令应用例梯形图00001000020000300004(a)IL(02)ILC(03)0100101001000010000200003000040100101001(b)第 4章 指 令 系 统 4.4.2 TR指令指令 功能:TR被称为暂存继电器。与LD和OUT指令配合,TR可以用来暂存程序运行的中间结果。利用TR可以方便编程。在程序中可以使用的TR共有8个,分别编号为TR0到TR7。第 4章 指 令 系 统【例2】TR指令的应用。TR指令的程序段如下:LD00000OUTTR0AND00001OUT01000LDTR0AND00
23、002OUTTR1AND00003OUT01001LDTR1AND00004OUT01002第 4章 指 令 系 统图4.4.2 TR指令应用例梯形图 000000000100002000030100001001TR0TR10000401002第 4章 指 令 系 统4.4.3 JMP和和JME格式:格式:JMP(04)NJME(05)NN为跳转号,可以是0049之间任何十进制数字。功能:功能:跳转和跳转结束指令。第 4章 指 令 系 统 当JMP指令前的执行条件为OFF时,CPU将跳过JMP和JME指令之间的程序段,直接执行其后面的程序内容。当JMP指令前的执行条件为ON时,则不进行跳转,如
24、同没有跳转指令时一样执行。JMP、JME指令和互锁程序的最大不同是,当发生跳转时,JMP和JME指令之间程序段中的所有输出、保持器、定时器和计数器状态都会保持不变。且被跳转的程序段不再占用扫描时间。第 4章 指 令 系 统【例3】JMP和JME指令应用图例如图4.4.3所示。图4.4.3 JMP和JME指令应用例梯形图 00000JEP(04)00JME(05)00程序段A第 4章 指 令 系 统4.4.4 JMP指令嵌套应用例梯形图00001JEP(04)00JME(05)01程序段A00002JEP(04)01程序段BJME(05)00程序段C第 4章 指 令 系 统4.5 定时器和计数器
25、应用指令定时器和计数器应用指令 4.5.1 TIM指令指令 格式:TIMNSV其中:操作数N为定时器TC号,取值范围为十进制数000255(CPM1A为000127)。操作数SV为定时器的设定值,由4位BCD码组成,可以是IR、SR、HR、AR、LR、DM、*DM、#,取值范围00009999。第 4章 指 令 系 统 功能:功能:定时器指令。TIM是最小单位为0.1秒的减一计数器,故定时范围为0999.9秒。当输入条件为ON时,TIM开始记时。记时操作为每0.1秒当前值PV减一。当PV等于0时,定时到,TIM状态置ON。当输入条件为OFF或电源掉电时,TIM被复位。复位后状态置OFF,送SV
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