PLC扫盲材6.docx

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PLC扫盲材6

第六章FX2N系列可编程控制器功能指令概述

内容提要：

功能指令是可编程控制器数据处理能力的标志。

由于数据处理远比逻辑处理复杂，功能指令无论从指令的表达形式上，还是从涉及的机内器件种类及信息的数量上都有一定的特殊性。

本章介绍FX2N系列可编程控制器数据类软元件的组成和功能，功能指令的类型、表示形式和使用要素。

给出了FX2N系列可编程控制器的功能指令总表。

可编程控制器的基本指令是基于继电器、定时器、计数器类软元件，主要用于逻辑处理的指令。

作为工业控制计算机，PLC仅有基本指令是远远不够的。

现代工业控制的许多场合需要数据处理。

因而PLC制造商逐步在PLC中引入功能指令（FunctionalInstruction）或称为应用程序（Appliedinstruction），用于数据的传送、运算、变换及程序控制等功能。

这使得可编程控制器成了真正意义上的计算机。

特别是近年来，功能指令又向综合性方向迈进了一大步，以往需大段程序才能完成的任务，现在往往一条指令即能实现，如PID功能、

表功能指令等。

这类指令实际上就是一个个功能完整的子程序，从而大大提高了PLC的实用价值和普及率。

除了功能强大外，功能指令的特点是指令处理的数据多，数据在存储单元中流转的过程复杂，因而学习功能指令的应用重要的是要掌握指令的数据形式及数据的流转过程。

第一节数据类软元件及存储器组织

在前面的章节中，已经介绍了输入继电器X、输出继电器Y、辅助继电器M、状态器S等编程元件。

这些软元件在可编程控制器内部反映的是“位”的变化，主要用于开关量信息的传递、变换及逻辑处理，称为“位元件”。

而在PLC内部，由于功能指令的引入，需处理大量的数据信息，需设置大量的用于存储数值数据的软元件，这些元件大多以存储器字节或字为存储单位，统称为“字元件”。

字元件中的数值可通过程序赋予或通过运算产生，也可以用数据存取单元（外部设备）或编程装置读出与写入。

一、数据类软元件的类型及使用

1．数据寄存器（D）

数据寄存器是用于存储数值数据的软元件，FX2N系列机中为16位（最高位为符号位，可处理数值范围为一32，768～+32，768），如将2个相邻数据寄存器组合，可存储32位（最高位为符号位，可处理数值范围为一2，147，483，648～+2，147，483，648）的数值数据。

l6位及32位数据各位的权值如图6—1所示。

常用数据寄存器有以下几类。

（1）通用数据寄存器（D0～Dl99共200点）通用数据寄存器一旦写入数据，只要不再写入其他数据，其内容就不会变化。

但是在PLC从运行到停止或停电时，所有数据被清除为0（如果驱动特殊辅助继电器M8033，则可以保持）。

（2）断电保持数据寄存器（D200～D511共312点）只要不改写，无论PLC是从运行到停止，还是停电时，断电保持数据寄存器将保持原有数据而不丢失。

如采用并联通讯功能时，当从主站到从站，则D490～D499被作为通讯占用；当从站到主站，则D500～D509被作为通讯占用。

数据寄存器的掉电保持功能也可通过外围设备设定，实现通用到断电保持或断电保持到通用的相互调整。

以上的设定范围是出厂时的设定值。

（3）特殊数据寄存器（D8000～D8255共256点）特殊数据寄存器供监控机内元件的运行方式用。

在电源接通时，利用系统只读存储器写入初始值。

例如，在D8000中，存有监视定时器的时间设定值。

它的初始值由系统只读存储器在通电时写入。

要改变时可利用传送指令（FNCl2MOV）写入，如图6—2所示。

特殊数据寄存器的种类和功能见附录A。

必须注意的是：

未定义的特殊数据寄存器不要使用。

2．变址寄存器（V0～V7，z0～Z7共16点）

变址寄存器V、Z和通用数据寄存器一样，是进行数值数据读、写的l6位数据寄存器。

主要用于运算操作数地址的修改。

进行32位数据运算时，将V0～V7，Z0～Z7对号结合使用，如指定Z0为低位，则V0为高位，组合成为：

（V0，Z0）。

变址寄存器V、z的组合如图6-3所示。

图6—4是变址寄存器应用的例子：

根据V与Z的内容修改软元件地址号，称为软元件的变址。

可以用变址寄存器进行变址的软元件是：

X、Y、M、S、P、T、C、D、K、H、KnX、KnY、KnM、KnS。

（Kn△为位组合元件，见本节后述说明）例如V=6，则K20V为K26（20+6=26）；如果V=7，则K20V变为K27（20+7=27）。

但是，变址寄存器不能修改V与Z本身或位数指定用的Kn参数。

例如K4MOZ有效，而KOZM0无效。

3．文件寄存器（D1000～D2999共2000点）

在FX2N可编程控制器的数据寄存器区域，Dl000号以上的数据寄存器为通用停电保持寄存器，利用参数设置可作为最多7000点的文件寄存器使用，文件寄存器实际上是一类专用数据寄存器，用于集中存储大量的数据，例如采集数据、统计计算数据、多组控制参数等。

4．指针

指针用作跳转、中断等程序的入口地址，与跳转、子程序、中断程序等指令一起应用。

地址号采用十进制数分配。

按用途可分为分支类指针P和中断用指针l两类，其中中断用指针又可分为输入中断用，定时器中断用及计数器中断用等三种。

（1）指针P指针P用于分支指令，其地址号P0～P63，共64点。

P63即相当于END指令。

应用举例如图6-5所示。

图6-5（a）所示的是在条件跳转时使用，图6—5（b）所示的是在子程序调用时使用。

在编程时，指针编号不能重复使用。

（2）指针I指针I根据用途又分为三种类型。

①输人中断用指针。

输入中断用指针I00口～I50口，共6点。

指针的格式表示如下：

6个输入中断仅接收对应于输入口X000～X005的信号触发。

这些输入口无论是硬件设置还是软件管理上都与一般的输入口不同，可以处理比扫描周期短的输入中断信号。

上升沿或下降沿指对输入信号类别的选择。

例如，I001为输入X000从OFF→ON变化时，执行由该指针作为标号后面的中断程序，并在执行IRET指令时返回。

②定时器中断用指针。

定时器中断用指针I6口口～I8口口，共3点。

指针的格式表示如下：

定时器中断为机内信号中断。

由指定编号为6～8的专用定时器控制。

设定时间在10～99ms间选取。

每隔设定时间中断一次。

用于不受PLC运算周期影响的循环中断处理控制程序。

例如，I610为每隔10ms就执行标号为I610的中断程序一次，在IRET指令执行时返回。

③计数器中断用指针。

计数器中断用指针l010～1060，共6点。

指针的格式表示如下：

计数器中断可根据PLC内部的高速计数器比较结果执行中断程序。

二、数据类软元件的结构形式

（1）基本形式FX2N系列PLC数据类元件的基本结构为16位存储单元。

最高位（第16位）为符号位。

机内的T、C、D、V、Z元件均为l6位元件。

称为“字元件”。

（2）双字元件为了完成32位数据的存储，可以使用二个字元件组成“双字元件”，其中低位元件存储32位数据的低位部分，高位元件存储32位数据的高位部分。

最高位（第32位）为符号位。

在指令中使用双字元件时，一般只用其低位地址表示这个元件，其高位同时被指令使用。

虽然取奇数或偶数地址作为双字元件的低位是任意的，但为了减少元件安排上的错误，建议用偶数作为双字元件的元件号。

（3）位组合元件作为用户环境的重要内容，在可编程控制器中，人们除了要用二进制数据外，常希望能直接使用十进制数据。

FX2N系列PLC中使用4位BCD码（也称8421码）表示一位十进制数据，（也称为1组），由此产生了位组合元件。

位组合元件常用输入继电器X、输出继电器Y、辅助继电器M及状态继电器S组成，元件表达为KnX、KnY、KnM、KnS等形式．式中Kn指有n组这样的数据。

如KnX000表示位组合元件是由从X000开始的n组位元件组合。

若n为1，则KlX0指由X000、X001、X002、X003四位输入继电器的组合；而n为2，则K2X0是指X000～X007八位输入继电器的二组组合。

除此之外，位组合元件还可以变址使用，如KnXZ、KnYZ、KnMZ、KnSZ等，这给编程带来很大的灵活性。

三、FX2N系列可编程控制器存储器组成

前面已经介绍了FXzN系列可编程控制器的各类编程软元件。

掌握这些软元件的类型、数量、编号区间、使用特性对正确编程有十分重要的意义。

如果将各种软元件的编号归纳一下，不难绘出一张表，即FXzN系列PLC存储器组成表。

通过这种表可以方便地了解某种类型的可编程控制器软元件的类型、数量及一些使用特征。

FxoN系列可编程控制器存储器组成如表6-1所示。

①非停电保持区域。

根据设定的参数，可变更为停电保持区域。

②停电保持区域。

根据设定的参数，可变更为非停电保持区域。

③固定的停电保持区域。

不可变更。

④不同系列的对应功能请参照特殊软元件一览表。

注：

【】内的软元件为停电保持区域。

第二节功能指令的表达形式、使用要素及分类

一、功能指令的表达形式及使用要素

1．功能指令的表达形式

和基本指令不同，功能指令不含表达梯形图符号间相互关系的成分，而是直接表达本指今要做什么。

FX2N系列PLC在梯形图中使用功能框表示功能指令。

图6—6是功能指令的梯形图示例。

图中M8002的常开触点是功能指令的执行

条件，其后的方框即为功能框。

功能框中分栏表示指令的名称、相关数据或数据的存储地址。

这种表达方式的优点是直观，稍具计算机程序知识的人马上可以悟出指令的功能。

该例中指令的功能是：

当M8002接通时，十进制常数123将被送到数据寄存器D600中去。

2．功能指令的使用要素

使用功能指令需注意指令的要素。

现以加法指令作出说明，表6—2及图6—7给出了加法指令的要素。

图6—7及表6-2中综合功能指令的使用要素如下。

（1）功能指令编号　每条功能指令都有一定的编号。

在使用简易编程器的场合，输入功能指令时。

首先输入的就是功能编号。

如图6—7中①所示的就是功能指令编号。

（2）助记符　功能指令的助记符是该指令的英文缩写词。

如加法指令“ADDITION”简写为ADD，交替输出指令“ALTERNATEOUTPUT”简化为ALT。

采用这种方式容易了解指令的功能。

助记符如图6—7中②所示。

（3）数据长度　功能指令依处理数据的长度分为l6位指令和32位指令。

其中32位指令用（D）表示．无（D）符号的为l6位指令。

图6—7中③为数据长度符号。

（4）执行形式　功能指令有脉冲执行型和连续执行型。

指令中标有（P）的为脉冲执行型（如图6一7中④所示）：

脉冲执行型指令在执行条件满足时仅执行一个扫描周期。

这点对数据处理有很重要的意义：

比如一条加法指令，在脉冲执行时，只将加数和被加数做一次加法运算。

而连续型加法运算指令在执行条件满足时，每一个扫描周期都要相加一次。

某些指令如INC、DEC等，在用连续执行方式时应特别注意。

在指令标示栏中用“■”警示，见图6—7中⑤。

（5）操作数　操作数是功能指令涉及或产生的数据。

操作数分为源操作数、目标操作数及其他操作数。

源操作数是指令执行后不改变其内容的操作数，用[S·]表示。

目标操作数是指令执行后将改变其内容的操作数，用［D·]表示。

其他操作数用m与n表示，其他操作数常用来表示常数或者对源操作数和目标操作数作出补充说明。

表示常数时，K为十进制，H为十六进制。

在一条指令中，源操作数、目标操作数及其他操作数都可能不止一个，也可以一个都没有。

某种操作数多时，可后加序号区别。

如[sl·]、[s2·]。

操作数从根本上来说，是参加运算数据的地址。

地址是依元件的类型分布在存储区中的。

由于不同指令对参与操作的元件类型有一定限制，因此操作数的取值就有一定的范围。

正确地选取操作数类型，对正确使用指令有很重要的意义。

要想了解这些内容可查阅相关手册。

操作数在图6—7中见⑥。

（6）变址功能　　操作数可具有变址功能。

操作数旁加有“·”的即为具有变址功能的操作数。

如[Sl·]、[s2·]、[D·]等。

（7）程序步数　程序步数为执行该指令所需的步数。

功能指令的功能号和指令助记符占一个程序步，每个操作数占2个或4个程序步（16位操作数是2个程序步，32位操作数是4个程序步）。

因此，一般l6位指令为7个程序步，32位指令为l3个程序步。

在了解了以上要素以后，我们就可以通过查阅手册了解功能指令的用法了。

如图6—7所示的功能指令是：

功能指令编号为20，32位加法指令，采用脉冲执行型。

当其工作条件X000置1时，数据寄存器Dl0和Dl2内的数据相加，结果存入Dl4中。

二、Fx2N系列可编程控制器功能指令分类及汇总

FX2N系列可编程控制器是三菱小型PLC的典型产品，具有l28种298条应用指令，分为程序控制、数据处理、特种应用及外部设备等基本类型。

由于应用指令主要解决的是数据处理任务，其中数据处理类指令种类多、数量大、使用频繁，又可以分为传送比较，四则及逻辑运算、移位、编解码等细目。

程序控制类指令主要用于程序的结构及流程控制，含子程序、中断、跳转及循环等指令。

外部设备类指令含一般的输入输出口设备及专用的外部设备两大类。

专用设备是指与主机配接的应用单元及专用的通讯单元等。

特种应用类指令是机器的一些特殊应用，如高速计数器或模仿一些专用机械或专用电气设备应用的指令等。

现将FX2N系列可编程控制器功能指令列表如表6-3所示，供读者查阅使用。

在表6-3中，表示各操作数可用元件类型的范围符号是：

B、B’、wl、W2、W3、W4、W1＇、W2＇、W3＇、W4＇、Wl”、W4”，其表示的范围如图6-8所示。