可编程控制器的功能指令.docx

1、可编程控制器的功能指令PLC课程论文 题 目： 可编程控制器的功能指令 专 业： 电子信息科学与技术 院 系： 物理与电子工程学院 学生姓名： 学生学号： 年级、班： 指导教师： 2016 年 1月 10 日可编程控制器的功能指令PLC是由取代继电器控制开始产生、发展起来的，且早期的PLC绝大部分用于顺序控制，于是许多人习惯于把PLC看作是继电器、定时器、计数器的集合，把PLC的作用局限于等同继电接触器控制系统、顺控器等。其实，PLC就是工业控制计算机，PLC系统属于计算机控制系统的一个分支，大型PLC系统就是当代较先进的计算机控制系统。小型PLC由于运算速度较低及存贮容量较小，使其功能受到限

2、制，但为了使PLC在其基本逻辑功能、顺序步进功能之外具有更进一步的特殊功能，以尽可能多地满足PLC用户的特殊要求，从80年代开始，PLC制造商就逐步地在小型PLC中加入一些功能指令（Functional Instruction）或称为应用指令（Applied Instruction）。这些功能指令实际上就是一个个功能不同的子程序。随着芯片技术的进步，小型PLC的运算速度、存贮量不断增加，其指令的功能也越来越强。许多工程技术人员以前不敢想象的功能，通过功能指令就能容易实现，从而大大提高了PLC的实用价值。一般来说功能指令可以分以下几类：(1) 程序流控制。(2) 传送与比较。(3) 算术与逻辑运

3、算。(4) 移位与循环移位。(5) 数据处理。(6) 高速处理。(7) 方便命令。(8) 外部输入输出处理。(9) 外部设备通讯。4.1 功能指令通则4.1.1 功能指令的表现形式表4-1 功能指令的表现形式表MEAN FNC45(P) (16)Mean操作元件：K、HKnxKnyKnmKnsTCDV、ZN=164步数：MEAN、MEAN(P) 7步MEAN：指令助记符 FNC45：功能号（P）：脉冲执行功能 （16）：只能做16bit操作 （16/32）：16或32bit操作功能指令按功能号（FNC00FNC99）编排，每条功能指令都有一助记符。某些功能指令只需指定功能号即可，但许多功能指令

4、在指定功能号的同时还必须指定操作数。这是取平均值的指令。图中S指取值首元件。n指定取值个数。D指定计算结果存放地址。S：（SOURSE）源操作数。若可使用变址功能时,表达为S。有时源操作数不止一个，可用S1、S2表示。D：（DESTINATION）目标操作数。若可使用变址功能时，表达为D。目标不止一个时用D1D2表示。m、n其它操作数。常常用来表示数制（十进制、十六进制等）或制作源和目标的补充注释。需注释的项目多时也可采用m1、m2等方式。功能指令的功能号助记符占一个程序步，操作数占2或4个程序步，取决于指令是16bit还是32bit的。注意，某些功能指令在整个程序中只能出现一次，即使用跳转指

5、令使其分别处于两个不可能同时执行的程序中也不允许，但可利用变址寄存器多次改变其操作数。4.1.2 数据长度及指令的执行形式116bit和32bit功能指令可处理16bit的数据和32bit数据。 功能指令中附有符号（D）表示处理32bit数据。如（D）MOV、FNC（D）12、FNC12（D）。处理32bit数据时，用元件号相邻的两元件组成元件对。元件对的首元件号用奇数偶数均可。但为避免错误，元件对的首元件建议统一用偶数编号。32bit计数器（C200C255）不能用作16bit指令的操作数。2连续执行/脉冲执行助记符后附的（P）符号表示脉冲执行。（P）和（D）可同时使用，如（D）MOV(P)

6、。上图所示功能指令仅在X0由OFF变为ON时执行。在不需要每个扫描周期都执行时，用脉冲执行方式可缩短程序处理周期。上图程序是连续执行方式的例子。当X1为ON状态时上述指令在每个扫描周期都被重复执行。某些指令，例如XCH、INC、DEC等，用连续执行方式时要特别留意，这些指令用“！”号标示。注意：当X0和X1为OFF状态时，上述两指令不执行。目标元件的内容不变化，除非另行指定。4.1.3 位元件1位元件和字元件只处理ON/OFF状态的元件，例如X、Y、M和S，称为位元件，其它处理数字数据的元件，例如T、C和D，称为字元件。位元件组合起来也可以处理数字数据。位元件组合由Kn加首元件号来表示。2位元

7、件的组合位元件每4bit为一组合单元，KnM0中的n是组数，16bit数操作时为K1K4，32bit数操作时为K1K8。当一个16bit的数据传送到K1M0、K2M0或K3M0时，只传送相应的低bit数据，较高bit的数据不传送。32bit数据传送时也一样。在进行16bit数操作时，参与操作的位元件由K1、K2、K3来指定，高位（不足部分）均作0，这就意味着只能处理正数（符号位为0）。在处理32bit数操作时也一样。由X4X13组成的2位BCD码数转换成二进制码送到D0。被组合的位元件号可以是任意的，但为避免混乱建议采用以0结尾的元件（如X0、X10、X20等）。注：字的指定与字串，以D1开始

8、的数据寄存器串即D1、D2、D3，用位元件组合的字作为字串处理，其指定格式如下：K1X0 K1X4 K1X10 K1X14，K2Y10 K2Y20 K2Y30K3M0 K3M12 K3M24 K3M36，K4S16 K4S32 K4S48即元件每4个为一组连续编号。如果“K2Y0”用在32bit操作时，高16bit作“0”处理，要获得32bit数据需要用“K8Y0”。4.1.4 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。表示操作对象： 对定时器及计数器指其当前值寄存器上图中表示从KnY到V、Z都可作为功能指令的目标元件。在D中的点（

9、）表示可以加入变址寄存器，对32bit指令，V作高16bit，Z为低16bit。32bit指令中用到变址寄存器时只需指定Z，这时Z就代表了V和Z。如上图所示，因为K10送到V，K20送到Z，所以（V）、(Z)的内容分别为10、20。（D5V）+(D15Z) (D40Z)就是 （D15）+(D35) (D60) V和Z可使编程简化。（D1,D0）+(D3,D2) (D25,D24)某些应用会用到各种标志，这些标志在附录中详细列表说明。例如：M8020：零标志（Z） M8021：借位标志（Br） M8022：进位标志（Cy） M8029：执行完毕标志（F）如果功能指令的语法或操作元件号有错误（出错

10、将在附录中加以解释），出错标志M8067（E）将被置1.功能指令每次执行时都会影响标志的状态（SET或RESET），而功能指令不执行或出错时标志状态不受影响。许多功能指令都会影响标志的状态，编程时要多加小心。 4.2 程序流控制指令(FNC00FNC09)4.2.1 条件跳转指令表4-2 条件跳转指令功能表CJ FNC00(P) (16)条件跳转操作元件：指针P0P63 (允许变址修改) P63即END，无需再标号。程序步数：CJ和CJ(P)步标号步和CJ(P)指令用于跳过顺序程序中的某一部分,这样可以减少扫描时间,并使“双线圈操作”成为可能。4.2.4 主程序结束指令表4-6 主程序结束指令

11、表FEND FNC06主程序结束操作元件：无程序步数：1步FEND指令表示主程序结束，执行到FEND指令时机器进行输出处理、输入处理、警戒时钟刷新，完成以后返回到第0步。例1 设计一PLC控制程序控制3盏灯A、B、C，使之具有手动和自动功能，自动时，每5秒起动一盏。4.3 传送和比较指令(FNC10FNC19)4.3.1 比较指令表4-9 比较指令表CMP FNC10(P)(16/32)比较操作元件：K、HKnxknYknmknsTCDV、ZXYMS程序步数：CMP和CMP（P）2步 （DCMP和（D）CMP（P）1步下面这段程序是将源S1和S2的数据比较，结果送到目标D中。这里源数据作代数比

12、较（如102且所有的源数据均作为二进制数值处理。程序中M0、M1、M2根据比较的结果动作。K100C20的当前值时，M0接通；K100=C20的当前值时，M1接通；K100C20的当前值时，M2接通。当执行条件X0=OFF时，CMP指令不执行，M0、M1、M2的状态保持不变。 注：(1) 一条CMP指令用到三个操作数,如果只指定了一或二个操作数,就会出错(出错码：6503),防碍PC运行。(2) 指定的操作元件超出上表范围时出错(出错码:6705).例如X、D、T或C被指定作目标时就会出错。(3) 如果被指定为操作数(元件)的元件号超出允许范围时出错(出错码：6706).用变址修改参数时可能会

13、出现这种情况。(4) 由于上述指定操作数出错时,请参阅附录。4.3.3 传送指令表4-11 传送指令表 MOV FNC12（P） （16/32）传送操作元件：K、HKnxKnyKnmKnsTCDV、Z程序步数：MOV和MOV（P）5步 （D）MOV和（D）MOV（P）9步源数据被传送到指定目标。如X0=OFF指令不执行，数据保持不变。当传送指令执行时，常数K100自动转换成二进制数。4.4 四则运算及逻辑运算指令（FNC20FNC29）4.4.1 BIN加法指令表4-19 BIN加法指令表ADD FNC20(P) (16/32)BIN加法操作元件：K、HKnxknYknMknSTCDV、Z程序

14、步数：ADD和ADD（P）7步 （D）ADD和（D）ADD（P）13步 标 志：M8020（零标志），M8021（借位）；M8022（进位）指定的源元件中的二进制数相加，结果送到指定的目标元件。每个数据的最高bit作为符号位（0为正，1为负）。运算总是代数运算，如：5+（8）=3。如果运算结果为0，则零标志M8020置1。如果运算结果超过32767（16bit运算）或2147483647（32bit运算），则进位标志M8022置1。如果运算结果小于32767（16bit运算）或2147483647（32bit运算），则借位标志M8022置1。在32bit运算中，用到字元件时，被指定的字元件是最

15、低16bit元件，而其下一个元件即为最高16bit元件。为了避免重复使用某些元件，建议指定操作元件时用偶数元件号。源和目标可以用相同的元件号，若源和目标元件号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。上图所示程序，每当X1从OFF变为ON时，D0的数据加1。这与INC（P）指令的执行结果相似。其不同之处在执行ADD指令时，零、借位、进位标志将按前述方法置位。4.4.2 BIN减法指令表4-20 BIN减法指令表SUD FNC20（P） （16/32）BIN减法操作元件：K、HKnxknYknMknSTCDV、Z程序步数：SUB和SUB（P）7步 （D）

16、SUB和（D）SUB（P）13步标 志：M8020（零标志），M8021（借位）M8022（进位）S1指定的元件中的数减去S1指定的元件中的数，结果送到D指定的目标中。运算是二进制代数法。例如：5（8）=13每个标志的功能、32bit运算的元件指定方法、连续执行和脉冲执行的区别等均与加法指令中的解释相同。上图所示的运算与执行（D）DEC（P）指令的运算极其相似。区别仅在于用SUB指令时可得到标志的状态。4.4.3 BIN乘法指令表4-21 BIN乘法指令表MUL FNC32（P） （16/32）BIN乘法操作元件：K、HKnxknYknMknSTCDV、Z程序步数：MUL和MUL（P）7步（D

17、）MUL和（D）MUL（P）13步116bit 运算两源的乘积以32bit形式送到指定目标。低16bit在指定目标元件，高16bit在下一个元件。若D0=8,D2=9，则上例中（D5,D4）=72最高bit是符号bit（0为正，1为负）。V不用于D之中，对bit元件，可用K1K8来指定bit数。记住结果是32bit数，所以如图K4指定bit数，则只能得到乘积的低16bit。232bit运算在32位运算中，如用bit元件作目标，则乘积只能得到低32bit，高32bit丢失，在这种情况下应先将数据移入字元件再进行运算。用字元件时，不可能监控这64bit数据的内容。在这种情况下通过监控结果的高32b

18、it和低32bit并利用下式计算：64bit结果=（高32bit）232+（低32bit）最高bit是符号bit，0为正，1为负。V和Z不能用于D。4.4.4 BIN除法指令表4-22 BIN除法指令表DIY FNC23(P) (16/32)BIN除法操作元件：K、HKnxKnyKnmKnsTCDV、Z*只有Z可用于16bit运算程序步数：DIY和DIY(P)7步 (D)DIY和(D)DIY(P)13步116bit运算用S1指令被除数，S2指定除数，商送到目标D，余数在D的下一个元件，V不可用于D中。232bit运算 S1指定的元件及其下一个元件组成被除数，S2及其下一个元件组成除数，商和余数

19、放在以D开始的4个连续元件中。V和Z不可用于D中。注：（1）若除数为“0”则出错，该指令不执行。（2）若bit元件被指定为目标D，则不能获得余数。（3）商和余数的最高bit是符号bit。例2 设计一PLC程序，计算（5352+72124577）/56的值，若余数大于28，A灯亮；若余数小于28，B灯亮；若余数等于28，C灯亮。4.4.5 加1和减1指令表4-23 加1和减1指令表INC FNC24（P）（16/32）（“！”）加1操作元件：K、HKnxknYknMknSTCDV、Z程序步数：INC、INC（P）DEC和DEC（P）3步 （D）INC、（D）INC（P）、（D）DEC和（D）DE

20、C（P）5步DEC FNC25（P）（16/32）（“！”）减1上例中，每次X0由OFF变ON时，由D指定的元件中的数增加1。如果不用脉冲指令，则每个扫描周期加1。在16bit运算中，达到+32767再加1就变为32768但标志不动作。32bit运算时，+2147483647再加1就变为2147483648时，标志也不动作。上例中，每次X1由OFF变为ON时，由D指定的元件中的数减1。16bit运算时，32768减1就变为+32767，但标志不动作。32bit运算时，2147483648再减1就变为+2147483647，但标志不动作。计数器C0C9的当前值转换成BCD码送到输出K4Y0。Z由

21、复位输入X10清0。每次X110N时，C0C9的当前值依次输出。例3 用INC指令设计一计数器，当按下按钮5次时，指示灯亮。4.5 循环移位指令4.5.3 移位（左/右）指令表4-28 移位（左/右）指令表SFTR FNC34（P）（16）(“!”)右移位操作元件：XYMS程序步数：SFTR，SFTR（P），SFTL，SFTL（P）9步SFTR FNC35（P）（16）(“!”)左移位本指令使bit元件中的状态向右/向左移位，由n1指定bit元件长度，n2指定移位bit数(n2n11024用脉冲移位指令时，在执行条件的上升沿到达时执行。用连续移位指令时，当执行条件为ON时，每个扫描周期执行一次

22、。4.6 数据处理指令（FNC40FNC49）4.6.1 区间复位指令表4-32 区间复位指令表ZRST FNC40（P） （16）区间复位操作元件：K、HKnxknYknMknSTCDV、ZXYMS程序步数：ZRST，ZRST（P）5步D1和D2指定的应为同类元件，D1指定的元件号应小于等于D2指定的元件号。如果D1号D2号，则只有D1指定的元件被复位。虽然ZRST作为16bit指令处理，但D1D2也可同时指定32bit计数器。注：(1) D1D2一个指定16bit，另一个指定32bit计数器是不允许的。其他的复位指令：(2) 可用RST指令逐个元件复位。(3) FNC16指令（FMOV）是

23、对多点写入K0。利用该指令，可将“0”写入KnY、KnM、KnS、T、C和D。例4 控制6盏灯A-F，每隔1s亮一盏，后面的亮则前面的灭，循环运行。4.6.6 平均值指令表4-37 平均值指令表MBAN FNC45（P） （16）平均值操作元件：K、HKnxknYknMknSTCDV、Z程序步数：MESN，MEAN（P）7步 n个源数据的平均值送到指定目标，平均值是指n个源数据的代数和被n除所得的商，余数略去，若元件超出范围，n的值会自动缩小允许范围内元件的平均值，若指定的“n”值超出164的范围，则出错。例5 求123，236，528，753，902五个数的平均值思考与练习1、求1103、569、432、2056、987、358、1355七个数的平均值，并将此值除以35，若余数大于17，红灯亮；若余数小于17，绿灯亮；若余数等于17，黄灯亮。2、控制8盏彩灯循环移位，每2s亮一盏，循环运行。