可编程序控制器的指令系统3+第7章开关量分析.ppt

1、PLC原理及应用,电气学院 自动化 杨霞 2008年2月,2,PLC原理与应用 第8讲,讲解内容： 6 可编程序控制器的指令系统 6.4 PLC的特殊输出类指令(6个) 6.5 PLC的程序控制类指令（10个） 6.6 PLC的应用指令（9个） 7 开关量控制分析 学习说明 ： 本讲是学习的PLC的指令系统及开关量概念。重点掌握： 1 PLC的特殊输出类指令(后3个) 2 PLC的程序控制类指令（10个） 3 PLC的应用指令（9个） 4 开关量概念：电平式输入信号 、脉冲式输入信号 、脉冲式输入信号存在的问题及解决 、两个重要的启保停控制公式,3,6.4 PLC的特殊输出类指令（6个,本节讲

2、后3个特殊输出类指令,4,2CTD减法计数器 当R端的输入信号是0时，在D端每输入一个计数脉冲，计数器的当前值存储器减1，从设定值开始一直减下去。 直到减到零。这时，计数器的输出状态存储器由01。 当R端的复位信号变为1（ON）时，计数器复位，输出状态变为0（OFF），当前值存储器内的值变为设定值,5,例6-3-13】 P000接点为脉冲输入端，P001为复位端，有10个脉冲输入时，输出开关P024 ON。梯形图和语句程序如下,6,3CTUD加减可逆计数器。 当R端输入信号为0时，在U端每输入一个计数脉冲，计数器当前存储器加1；在D端每输入一个计数脉冲，计数器当前值存储器减1。 当前值存储器内

3、的值等于设定值时，计数器的输出状态由01(ON)。 当前值等于设定值后，若还有加法计数脉冲在U端出现，计数器的当前值最大值，但输出状态为1(ON)保持不变。 若设定值当前值最大值时，D端有减法计数脉冲出现，计数器的当前值存储器内的值则下降。当下降到设定值后，计数器的输出状态由1变为0（OFF）。当前值继续下降到零时，计数器的输出状态仍然保持0（OFF）。 CTUD计数器现在值超过设定值输出状态为1（ON），现在值小于设定值时输出为0（OFF）。复位端R的输入信号为1时，计数器复位，当前值变为0，输出状态变为0（OFF,7,例6-3-14】 P000接点输入加脉冲，P001接点输入减脉冲，P00

4、2接复位端，计数器设定值为10，达到设定值时，输出开关P032 ON。梯形图和语句程序如下,8,4CTR循环计数器 当R端的输入信号是0时，在U端每输入一个计数脉冲，计数器的当前值存储器内的值加1，直到当前值等于设定值，计数器的输出状态由0变为1（ON）。当前值等于设定值后，U端再有一个计数脉冲输入，计数器的当前值变为0，输出状态由1变为0（OFF），然后计数器从零开始重新上升计数。 R端的复位信号由0变为1时，计数器复位，当前值变为0，计数器的输出状态由1变为0（OFF,9,例4-4-10】使用CTR计数器指令的例子。P001接计数输入端，P002接复位器。输入6个脉冲后，输出开关P014

5、ON，输入7个脉冲后P014 OFF,10,6.4.4 单脉冲输出指令 指令格式： D b4 （22） D NOT b4 （23） 指令中b4：为操作数，系一位存储单元，可代表的存储器（继电器）类型是M、K。 这两条指令的功能是当输入条件满足时，b4输出一个单脉冲。它们都接右母线，表示一个逻辑段的结束。 D b4指令：为上升沿产生单脉冲指令。当输入条件由0变为1时，即上升沿，b4内的值由0变为1，并保持一个扫描周期（1SCAN），然后再变为0，即b4是一个脉宽为1SCAN的单脉冲。 D NOT b4指令：为下降沿产生单脉冲指令。当输入条件由1变为0时，即下降沿，b4内的值由0变为1，并保持一个

6、扫描周期（1SCAN）然后再变为0。b4也是一个脉宽为1SCAN的单脉冲,11,例6-3-15】 梯形图和语句程序如下,12,6.4.5脉冲列输出指令 指令格式： DUTY F1 n1 n2 （24） 指令中F1、n1、n2是操作数，F1代表特殊继电器F100F107，是用户时钟脉冲输出单元。n1、n2为整数，代表PLC的扫描周期数。 DUTY指令的功能：是产生一个脉冲列。当该指令的输入条件满足时(01)，F1则发出一个脉冲列，它的周期为(n1+n2)SCAN，占空比为n1/(n1+n2)。脉冲列产生后，输入条件的变化不会使脉冲列停止。 在DUTY指令中，若取n1=0，则F1恒为零(OFF)，

7、若取n2=0，n10，则F1恒为1（ON,13,例6-3-16】 使F101产生ON 5SCAN，OFF 7SCAN的脉冲列，P001使脉冲列开始，P002使脉冲列停止，脉冲列由P020输出。梯形图和语句程序如下,14,6.4.6 步进控制继电器输出指令 指令格式： SET S. (25) OUT S. (26) 指令中S.是操作数，它是步进控制一位存储器或步进控制继电器的标号。圆点“.”前面的是组号，后面的是步号。MASTER-K30系列有32组步控制存储器，每组有99步即每组为99个步进控制继电器。也都接右母线，表示一个逻辑段的结束。 SET S.指令使同一组的S继电器顺序为1（导通）：前

8、一个s已经为1；当前s满足条件即01。 SET S.指令使同一组的S继电器可以自动互锁：当前为1，则前一个为0，且本组只有一个s为1。 SET S.指令使同一组的S继电器可以自锁：当前1维持，只有后一个变为1当前的才0。 只有SET S.00指令执行后，才能使这一组S继电器全部都OFF,15,采用SET S. 指令，S继电器的特点是：自动自锁、互锁、顺序导通；在PLC运行过程中，一组始终只有一个S继电器为1。S.00开机便为1；SET S.00指令的输入条件为0以后，执行SET S.01指令，使S.00变为0。 OUT S. 指令：使S继电器自动自锁、互锁，但不保证顺序导通。同样，在PLC运行

9、过程中，一组始终只有一个S继电器为1。 若有若干个指令的输入条件都同时满足时（都由01），也只有一个步号的S继电器为1（ON），而且是在程序后面出现的S继电器为1（ON），称为“后入先出”。 该指令也可以用于顺序逻辑控制，但需要把前一步的S继电器的触点作为后一步OUT S. 指令输入的一个约束条件,16,例6-3-17】SET S. 指令梯形图和语句程序如下,17,18,例6-3-18】 OUT S. 指令梯形图和语句程序,19,20,6.5 PLC的程序控制类指令（10个,本节主要介绍与程序执行的方式、路线、标志等有关的，参与对程序执行状况进行控制的指令。 注意：MASTER-K系列可编程序

10、控制器中功能相同的指令符号中有加后缀P和不加后缀P的，有加前缀D和不加前缀D的区别。 有无后缀P表示功能相同，启动条件不同。带后缀P的指令表示输入信号上升沿启动，一个上升沿指令执行一次。不带后缀P的指令只要输入信号是高电平，每个扫描周期内都要执行一次。 有无前缀D表示功能相同，操作数长度不同。D表示操作数据长度加倍，在介绍具体指令时对P、D不再另加说明,21,6.5 PLC的程序控制类指令（10个,22,6.5.1 空指令,指令格式： NOP （27） 没有操作数，是无处理操作指令,它的出现对其前面的运算结果无任何影响。 使用这条指令的目的是为了在调试程序时设置断点； 也为了在编写程序时暂时保

11、留一些空程序步，方便今后插入适当的指令。 空指令在梯形图上不使用,23,6.5.2 程序结束标记指令,指令格式： END （28） END是指令，必须写到程序的最后一步。 END指令的功能是表示一个程序结束，PLC的操作系统在处理了END指令后才返回到程序的0000步，从头执行程序。 END指令是程序能够周期循环执行的标志,24,6.5.3 监视定时器复位指令,指令格式： WDT （29） WDTP （30） 监视定时器(Watchdog Timer)是为了保证PLC的正常运行而设立的。 PLC正常运行时,每个周期扫描时间不会超过WDT设定的时间，PLC在运行监视阶段对WDT进行扫描时要对WD

12、T进行复位，以便对下一个周期扫描时间进行监视。 如果用户程序过长，使周期扫描时间超过了WDT的设定时间，WDT也要发出故障信号，停止系统运行，但这不是真正的故障，为了不使WDT误发故障信号，我们在程序中间插入WDT指令，使WDT在程序控制下按规定时间正常复位。这样在程序过长的情况下，也保证了PLC的正常运行。 注意：WDT在输入条件满足的情况下，即保持ON的情况下，每个扫描周期都要执行一次。而WDTP只在输入条件由0变为1(上升沿)的情况下才执行一次,25,6.5.4 I/O刷新指令,指令格式： IORF dl d2 （31） IORFP dl d2 （32） 这两条指令的功能是使I/O继电器

13、在程序执行过程中进行刷新，以提高I/O响应速度。 操作数dl 、d2代表I/O继电器P的字名称标号（字地址）。这两条指令按字进行刷新。dl是刷新字的首地址，d2是末地址。 注意：d2的编号应大于或等于dl的编号，否则出错，程序当做NOP指令处理,26,6.5.5 锁存主控开关设置指令,指令格式： MCS n （33） MCSCLR n （34）操作数n是一个取值为0到7的整数。 MCS指令的功能是：把本指令前的逻辑操作结果锁存，并供锁存解除前的所有同级的子逻辑段使用。 MCS指令相当于在该指令之前设立了一个总开关。 MCS可提供：8级内部锁存，操作数n表示锁存的级别。优先顺序为MCS 0最高，

14、MCS 7最低，使用MCS指令必须从MCS 0开始，逐级降低。锁存解除前级别号重叠,或不按使用顺序使用，作为程序出错处理。 MCSCLR指令：为锁存解除指令，多级锁存解除时的次序是由低到高，逆序。也可以一次性使用级别高的解除指令，将级别低的锁存一并解除,27,例6-5-1】一个使用2次MCS指令的例子。2次MCS相当于使用两级主控开关,28,6.5.6 跳转指令,指令格式： JMP n （35） JME n （36） 指令中n是操作数，为0063的整数，表示跳转指令的序号。 当JMP n指令的输入条件满足时（ON），程序跳到JME n指令后去执行，这里两个n是同一整数。这两条指令是有条件跳转指

15、令，条件就是JMP n输入信号，如为0，从JMP n指令后顺序执行，如为1，程序跳到JME n后面执行。 注意：这两条指令必须配对使用，只有一个JMP n指令是错误的。程序跳转只能从前往后，不能逆跳（有的类型PLC可以逆跳）。在一个程序中，n不能重复使用，但出现多个n相同的JMP n对应一个n相同的JME n是允许的。不允许从主程序跳到子程序。从子程序内跳到子程序外可以，不允许从一个子程序跳到另一个子程序内,29,6.5.7 子程序调用指令,指令格式： CALL n （37） CALLP n （38） SBRT n （39） RET （40） 这里n是操作数，是0063的整数，表示子程序调用指

16、令的序号。 一个程序中最多可以有64个子程序，子程序都放在主程序END指令的后面。 SBRT n是子程序的开始标记，RET是子程序的结束指令。 调用指令CALL n编在主程序中，当输入条件满足时(ON)，它调用序号相同的子程序。 子程序执行完毕后，RET指令使程序返回到调用指令后一条指令处继续执行,30,例6-5-2】 使用调用指令CALL的例子,31,6.5.8 循环执行指令,指令格式： FOR n （41） NEXT （42） 这是程序循环执行指令，n是整数，表示循环执行的次数，n的取值范围为165535。 程序从FOR n指令开始，对NEXT指令前的程序循环执行n次，n次后程序从NEXT

17、指令下一条指令开始向后顺序执行。 在一个程序中可使用5个FOR nNEXT指令。K30、K50系列没有这个指令,32,6.5.9 故障号输出指令,指令格式： FALS n （43） n是16进制4位整数(0000FFFFH是用户自己设定的故障编号。 这条指令的功能是：当指令前的输入条件满足时（ON），把故障编号送入特殊继电器F区域中的F14（F15）存储器。 当F14是16位存储器时，就送入F14中；当F14是8位存储器时，F14存低8位的数据，F15存高8位数据。 注意：这条指令前的输入条件可以是系统各方面故障继电器（F继电器）的触点，也可以是程序软件中故障标志继电器触点。一旦故障发生，故障

18、标号就送入了F14（F15）存储器，我们监视F14（F15）存储器，看故障标号就知道发生了什么故障，并采取相应的消除故障的方法,33,6.5.10 中断处理指令,MASTERK的K500和K1000机型，可以进行中断处理。 使用的中断指令格式： EI （44)中断允许指令 DI （45）中断禁止 TDINT （46）固定周期中断子程序开始地址 INT n （47）外部输入中断子程序开始地址 IRET （48）中断程序结束标志，中断返回指令 MASTERK的K500和K1000的中断有两种：固定周期中断TDI和过程驱动中断PDI。TDI是内部中断，PDI是外部输入中断。 中断类型、中断优先级、中

19、断周期、外部中断申请入口等在编程参数设定时设置。以上指令在PLC程序中使用,34,6.6 PLC的应用指令（9个,应用指令：是用来增强PLC的逻辑控制能力，扩大PLC的功能和应用范围的。应用指令主要包括数据运算、数据处理、数据显示等以字或字节为单位进行数据操作的指令。 PLC应用指令的一个重要特点：就是每条应用指令必须有一个开关量信号做该应用指令的条件。也就是说，只有应用指令前逻辑操作结果为1（ON）时，该应用指令才能启动执行。 在MASTER-K系列PLC中应用指令一般放在一个逻辑段的最后，表示一个逻辑段的结束。 注意：应用指令同学们自学,35,7 开关量控制分析,最基础的控制线路：是一个执

20、行器件（或称输出负载）串联一个开关、再串联一个电源的线路；开关提供输入控制信号，执行器件得到输出信号。 用逻辑变量来表示开关量，逻辑值1表示开关闭合、表示执行器件通电（ON）；逻辑值0表示开关断开、表示执行器件断电（OFF）。开关的时序图如图5-1-1所示,图7-1-1 开关的时序图,36,开关状态,一个开关有两种状态：0态，即关断状态，和1态，即导通状态。 状态的切换：由0态变为1态（OFFON）称为导通切换；由1态变为0态（ONOFF），称为关断切换。 状态的保持：维持开关ON称为导通保持；维持开关OFF称为关断保持。 注意：输出开关量（输出负载）是被控量，对输出开关量除了要提供导通切换和

21、关断切换的控制外，还必须提供导通保持和关断保持的控制,37,逻辑式Y=X 电路实现,从线路图上看，输入开关X闭合，输出负载Y得电；输入开关X断开，输出负载Y失电。 这种方式是利用输入开关的通断变化来控制输出开关量的状态切换；利用输入开关维持导通或维持关断来控制输出开关保持原来的状态。 逻辑式为Y=X。以X为输入变量，Y为输出变量，电平式输入信号作用下,38,逻辑式Y=X PLC程序实现,图7-1-3 时序波形图 图 7-1-4逻辑图 图75-1-5梯形图,39,几个概念,注意：从逻辑电路的角度说，电平式输入信号的开关电路输出状态只决定于输入状态，属于组合逻辑电路。 电平式输入信号的控制是开关量

22、的最基本控制。如果，我们只能通过直接拨拉开关X，使线路导通切换、导通保持、关断切换、关断保持，我们提供的是电平式输入信号。（不安全） 脉冲式输入信号：从开关的角度说，一个输入开关经由断短时的通断(010)的动作过程，就是一个脉冲，称为正脉冲，若经由通短时的断通(101)的动作过程，也是一个脉冲，称负脉冲。 开关量控制中的脉冲式输入信号：指对开关量控制的四个环节（导通切换、导通保持、关断切换、关断保持），一个脉冲只控制一个环节的输入信号。如果，一个脉冲四个环节都管，就是再窄的脉冲，也是电平式输入信号。这也是两者的区别,40,脉冲式输入信号存在的问题,脉冲式输入信号存在的问题及解决：状态不可区分。解决的方法：采用反馈的方法，通过把输出变量引回到输入端，作为新的输入条件来解决这个问题，状态完全可以