《汽车电气基础知识》 功能指令

1、模块四 功能指令 教学目标：（1）掌握功能指令的基础知识；（2）掌握典型功能指令格式与功能；（3）了解功能指令的应用； （4）掌握I/O点的分配与PLC接线图；（5）掌握简单控制系统的PLC应用设计。 培养学生对控制系统的PLC功能编程、设计和调试 ；以小组协作形式开展学习并进行现场操作，完成项目任务；养成良好的职业习惯，增强学生的分析、操作、研究创新的能力以及与小组合作、沟通能力。 任务1 制作数码显示器 【任务描述】实现PLC直接驱动七段数码管显示数值。具体要求是在按下不同按钮SB1、SB2时，七段数码管显示3、6等数字符号。数据寄存器数据寄存器是用于存储数值数据的软元件，用字母“D”表示

2、，按照十进制格式连续排列【相关知识】一、操作数与数据寄存器如：D0、D1、。D7、D8、D9、D10、D11一个编号的数据寄存器都可以存储16位二进制数据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-2 147 483 648+2 147 483 647）的数值数据。最高位为符号位，可处理数值范围为-32 768十32 767D00D199通用数据寄存器停止或停电时，所有数据被清除为0特殊辅助继电器M8033=1，则可以保持出厂时的设定值D200D511断电保持数据寄存器D8000D8255特殊数据寄存器特殊数据寄存器供监控机内元件的运行方式用如采用并联通信功能时，从

3、主站到从站，则D490D499被作为通信占用；当从从站到主站，则D5000509被作为通信占用FX系列PLC数据寄存器分类：文件寄存器：专门用于大容量文件数据存储的数据寄存器。文件寄存器从数据寄存器编号D1000起，以500字为单位进行分配，其数量可以通过PLC参数进行设定，文件寄存器与一般寄存器的内容可以进行互相交换。变址寄存器用字母V0V7、Z0Z7表示，共16只。可以改变编程元件的地址。可以改变常数数值。可以改变二进制编程元件的地址。变址寄存器:Z0Z7可作为32位变址寄存器使用。Z0Z7为低16位为的值，V0V7为高16位。功能指令是为了增强功能、简化程序编制而设置的特殊指令 二、功能

4、指令的基本说明1.指令在输入控制信号为“1”时连续执行3.加前缀“D”。 32位(2字长)数据操作指令：把连续的两个数据寄存器作为一个数据，数据寄存器编号小的作为低16位，数据寄存器编号大的作为高16位。2.加后缀“P”：在控制信号的上升沿、下降沿执行（如MOVP 等）。三、数据传送指令MOV数据传送指令编程格式：执行MOV 指令将源数据【S.】直接送到目标数据中【D.】中。源数据【S.】中数据不变。指令允许使用的操作数格式：【S.】常数K/H、位组合元件KnX/KnY/KnM/KnS、定时器T、计数器C、数据寄存器D、变址寄存器 V/Z。【D.】：位组合元件KnY/KnM/KnS、定时器T、

5、计数器C、数据寄存器D、变址寄存器 V/Z。四、 单段数码管显示指令SEGD用于单段数码管作数字0F的显示。SEGD指令格式：【S.】：指定要显示的数。【D.】：指定七段数码管驱动信号的存储地址指令允许使用操作数格式：【S.】：常数K/H、位组合元件KnX/KnY/KnM/KnS、定时器T、计数器C、数据寄存器D、变址寄存器 V/Z。【D.】：常数K/H、位组合元件KnX/KnY/KnM/KnS、定时器T、计数器C、数据寄存器D、变址寄存器 V/Z。二、I/O地址分配：输入端口输出端口1X0显示数字3按钮SB11Y0Y6数码管ag2X1显示数字6按钮SB22PLC程序设计 把数据寄存器D100

6、作为显示数据存储单元。【知识拓展】七段数码管外形七段数码管内部结构示意图一、七段数码管七段数码管由发光二级管组成，七段数码管分共阳极结构（公共端接高电平）和共阴极结构（公共端接低电平）。共阴极数码管例：当a、b、c、d、e、f段接高电平发光，g段接低电平不发光时，显示数字“0”。当七段均接高电平发光时，则显示“8”。如果显示“5”，哪些段接高电平发光，哪些段接低电平不发光？二、七段数码管共阴共阳选择PLC输出采用NPN型晶体管：则对应负载的数码管中电流从七段数码管经PLC流向电源负极，数码管应选用共阳极数码管。 PLC输出采用PNP型晶体管：则对应负载的数码管中电流从PLC经数码管流向电源负极

7、，数码管应选用共阴极数码管。当PLC为继电器输出型时对七段数码管采用共阴型、共阳型都能使用。当PLC为晶体管输出型时对七段数码管采用共阴型还是共阳型则有要求。发光二极管通过串入限流电阻使发光二极管中有稳定的工作电流。发光二极管根据所需要的工作电流和在此电流下的正向压降，可以算出限流电阻的大小。限流电阻可以根据下式计算：红绿发光二极管的电压一般是1.82.4V，蓝白是2.84.2V；3 mm发光二极管的额定电流1 10 mA；5 mm发光二极管的额定电流5 25 mA；10mm发光二极管的额定电流25100mA。七段数码管各段限流电阻的选择可以参考发光二极管限流电阻的选择。 三、限流电阻R的选择

8、PLC具有基本运算功能。如四则运算、逻辑运算、加1减1功能等，使PLC编程和实际应用的功能扩大。本次任务具体要求是：按下按钮SB1，显示数值加1。按下按钮SB2，数值减1。按下SB3，数值加3。按下SB4，数值增加为2倍。任务4.2十以内的运算器【任务描述】序号设备名称规格型号单位数量备注1可编程控制器FX2N-48MR台12开关电源24V（12V）台13数码管只14电阻470枚若干5按钮开关只3一、位组合元件输入继电器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，主要用于开关量的传递、变换及逻辑处理，称为“位软元件”。 数据的存储，定时

9、器T、计数器C的当前值寄存器也可用于数据的存储。上述这些能处理数值数据的软元件统称为“字软元件”。一定位数的软元件组合在一起所形成的数据称为位组合元件，也称复合操作数。 位组合元件规律位组合元件表达为KnX、KnY、KnM、KnS等形式。当n=1表示1组共4位其中n不大于8K1M0位组合元件K2Y10位组合元件二、算术运算指令四则运算指令编程格式【S1.】、【S2.】：常数K/H、位组合元件KnX/KnY/KnM/KnS、定时器T、计数器C、数据寄存器D、变址寄存器 V/Z。【D.】：常数K/H、位组合元件KnX/KnY/KnM/KnS、定时器T、计数器C、数据寄存器D、变址寄存器 V/Z。3

10、2位操作指令：允许（加前缀“D”）。边沿执行指令：允许（加后缀“P”）。结果标记：如果运算结果为“0”，特殊辅助继电器M8020（零标记）置“1”；结果小于最小值，特殊辅助继电器M8021（借位标记）置“1”； 结果大于最大值，特殊辅助继电器M8022（进位标记）置“1”。数据范围：16位指令为 -3276832767。32位指令为 -2 147 483 6482 147 483 647。16位乘法/除法运算指令的结果寄存器自动选择32位；32位乘法/除法运算指令的结果寄存器自动选择64位；16位除法运算结果寄存器的低16位为商，高16位为余数；32位除法运算结果寄存器的低32位为商，高32位

11、为余数。16位“加”运算：把数据寄存器D100和D200中的数据相加存储到数据寄存器D10中 把存储在D100、D101中的32位数乘以存储D200、D201中的32位数，结果存储在D10、D11、D12、D13中 32位“乘”运算：加“1”/减“1”指令INC/DEC对指定操作数进行加“1”/减“1”运算，运算结果保存在原操作数中2. 加“1”/减“1”指令加“1”/减“1”指令的编程格式建议采用边缘执行指令（加后缀“P”）。 当指令连续执行时，如果控制条件为 “1”，PLC将在每一个扫描周期都执行一次加“1”/减“1”运算。当加“1”/减“1”指令的运算结果小于下限值时，如再次减“1”将自

12、动成为最大值，当运算结果大于上限值时，如再次加“1”将自动成为最小值。此外，即使运算结果为“0”、小于最小值或大于最大值，特殊辅助继电器M8020、M8021、M8022均不动作。指令允许使用的操作数格式：【D.】：位组合元件KnX/KnY/KnM/KnS、定时器T、计数器C、数据寄存器D、变址寄存器 V/Z。32位操作指令：允许（加前缀“D”）。边沿执行指令：允许（加后缀“P”）。电路设计： I/O地址分配表：输入端口输出端口1X0SB1加“1”1Y0Y6数码管ag2X1SB2减“1”23X2SB3加“3”34 X3清零4PLC参考程序： 本次任务就是利用给定的PLC、拨码开关、电磁锁等设计

13、一个具有输入一组密码数据后门自动打开的密码门锁。任务4.3做一个密码锁在3位拨码开关上输入7、2、5，按下确认按钮SB1，再在3位拨码开关上输入8、7、1，按下确认按钮，再在3位拨码开关上输入3、4、8，再按下确认按钮，电磁铁动作，可开门，5秒后电磁铁复位。如果数码不对，则蜂鸣器发出2S报警声。重新输入需要按下复位按钮。【任务描述】【主要器材装置】序号设备名称规格型号单位数量备注1可编程控制器FX2N-48MR台12开关电源24V台13电磁锁24V只14拨码开关4位只35蜂鸣器24V（12V）只16按钮开关只3数据比较指令可以对两个数据进行大小比较【相关知识】根据数据大于、等于或者小于输出目标

14、操作数【D.】【D.】为位软元件，占连续3位。 数据比较指令格式一、数据比较指令CMP 数据比较指令CMP例如果X0置“1”，将执行比较指令。寄存器D100中的数值将和常数50进行比较，结果送入辅助继电器M10及其以后编号连续的辅助继电器M11、M12中。若D10050，则M12被置1。可见，M10M12必有一个被置1，其余两个都为0。指令允许使用操作数格式：【S1.】、【S2.】：常数K/H、位组合元件KnX/KnY/KnM/KnS、定时器T、计数器C、数据寄存器D、变址寄存器 V/Z。【D.】：二进制元件Y/M/S。32位操作指令：允许（加前缀“D”）。边沿执行指令：允许（加后缀“P”）。

15、区间比较指令ZCP是将一个操作数【S.】与两个操作数【S2.】和【S1.】形成的区间内的数进行比较，结果送到二进制位元件【D.】。二、区间比较指令（ZCP）区间比较指令ZCP的指令格式：指令允许使用操作数格式：【S1.】、【S2.】、【S.】：常数K/H、位组合元件KnX/KnY/KnM/KnS、定时器T、计数器C、数据寄存器D、变址寄存器 V/Z。【D.】：二进制元件Y/M/S。32位操作指令：允许（加前缀“D”）。边沿执行指令：允许（加后缀“P”）。如果X0为ON，则执行区间比较指令。即将C30的内容与区间的上、下限去比较，再将比较结果写入M3M5中。如果比较数据C30的内容小于下限5（C

16、305），则M3=1；如果比较数据C30的内容在区间范围内（5C3015），则M4=1；如果比较数据C30的内容大于上限15（C3015），则M5=1。区间比较指令ZCP的使用例：用4位二进制数来表示1位十进制数。三、8421BCD编码用二进制形式反映十进制进位关系的代码称为BCD码，BCD码8421BCD码：从高位至低位的权分别是8、4、2、1，故称位为8421BCD。如387,对每位换算成二进制，存储在4位中:0011 1000 0111 就是十进制数387的8421BCD编码十进制数387的二进制数则为：1 1000 0011 四、BCD码转换指令BCD码转换指令格式：执行指令，将二进制

17、格式的源数据【S.】转换为十进制格式数据（BCD码）并存储到目标数据中【D.】中。指令允许使用操作数格式如下。【S.】：位组合元件KnX/KnY/KnM/KnS、定时器T、计数器C、数据寄存器D、变址寄存器 V/Z。【D.】：位组合元件KnY/KnM/KnS、定时器T、计数器C、数据寄存器D、变址寄存器 V/Z。32位操作指令：允许（加前缀“D”）。边沿执行指令：允许（加后缀“P”）。当X0接通时，先将K5028存入D0，然后将（D0）=5028编为BCD码存入输出位组件K4Y0。执行过程如图4-3-7所示，可以看出，D0中存储的二进制数据与K4Y0中存储的BCD码完全不同。BCD码转换指令执

18、行过程： 拨码开关区间复位指令ZRST也称成批复位指令，可以对指定区间的信号状态或者数据进行一次性清零，指令常用于PLC程序的初始化操作。区间复位指令ZRST的编程格式三、区间复位指令指令允许使用操作数格式：【D1.】、【D2.】：二进制编程元件Y/M/S，定时器T、计数器C、数据寄存器D。32位操作指令：不需要。边沿执行指令：允许（加后缀“P”）。建议采用边沿执行指令注意：【D1.】、【D2.】应是同一类的软元件，【D1.】的元件编号应小于【D2.】的元件编号。若【D1.】的元件号大于【D2.】的元件号，则只有【D1.】指定的元件被复位。一、电路设计输入端口输出端口1X0X13拨码开关1Y1

19、0开锁输出2X20确定按钮2Y11报警输出3X21复位按钮344BIN指令格式：BIN转换指令将十进制格式数据（BCD码）的源数据【S.】转换为二进制格式数据并存储到目标数据【D.】中。指令允许使用操作数格式：【S.】：位组合元件KnX/KnY/KnM/KnS、定时器T、计数器C、数据寄存器D、变址寄存器 V/Z。【D.】：位组合元件KnY/KnM/KnS、定时器T、计数器C、数据寄存器D、变址寄存器 V/Z。32位操作指令：允许（加前缀“D”）。边沿执行指令：允许（加后缀“P”）。BIN指令的应用举例：当X20接通时，先将十进制的5028按BCD码形式出现在输入继电器X0-X15上的源数据存

20、入数据寄存器D0，然后将D0进行BIN运算后按二进制的5028存入D100。BIN码转换指令过程任务4.4做一台带显示功能的高性能抢答器【任务描述】利用中断技术做出误差不超过十万分之一秒、能够让数码管显示出来抢到者台号的抢答器。主持人按下按钮SB1，绿灯亮，各队可以抢答。第一个抢答者按下抢答按钮SB3SB8其中之一者，蜂鸣器鸣响2S，同时显示器将一直显示其位置号（16号）。主持人按下SB2按钮，复位，显示器无显示，可以进入下一轮次。若在主持人按下允许抢答按钮SB1前抢答者按下抢答按钮SB3SB8者，蜂鸣器鸣响2S，红灯亮，同时显示器将一直显示其位置号（16号）。1中断中断（Interrupt）

21、 ：是PLC根据某一条件，立即停止正常的程序执行循环，转入特定程序处理的功能。【相关知识】一、中断控制指令中断子程序：停止正常的程序执行循环，转入特定程序处理，这一特定程序称为“中断子程序”（简称“中断程序”）。中断事件：调用中断程序有规定的条件，这一调用条件称为“中断事件（Interrupt Event）”或“中断触发条件”。2.中断指令EI：允许中断指令，自指令以下的程序区域中断功能成为有效。DI：禁止中断指令，自指令以下的程序区域中断功能将被禁止。IRET：中断返回指令。而是直接从外部输入端子或内部定时器、计数器作为中断的信号源。输入中断、定时器和计数器中断 输入指针中断表：输入编号指针

22、编号中断禁止辅助继电器上升沿中断下降沿中断X0I001I000M8050X1I101I100M8051X2I201I200M8052X3I301I300M8053X4I401I400M8054X5I501I500M8055指针编号中断周期中断禁止辅助继电器I6指针名称的部分、输入1099的整数。I610为每10ms执行一次定时器中断M8056I7M8057I8M8058定时器中断指针表：指针编号中断禁止辅助继电器I010M8059=“0”允许M8059=“1”禁止I020I030I040I050I060计数器中断指针表：中断指令格式：可以通过特殊辅助继电器 M8050M8059实现中断的选择。

23、这些特殊辅助继电器和15个中断的对应关系见表4-4-1表4-4-2。机器规定，当这些辅助继电器通过控制信号被置1时，其对应的中断被封锁。FX2N型可编程控制可实现不多于二级的中断嵌套。编码指令ENCO是将连续的二进制位状态转换为二进制（或BCD）编码信号。指令的编程格式二、编码码指令即对以二进制形式存在的八位源操作数【S.】。最高位在第n位，则把n-1存入目标操作数【D.】的低3位。编码指令的真值表见表4-4-5所示。【S.】：二进制编程元件X/Y/M/S、定时器T、计数器C、数据寄存器D、变址寄存器 V/Z。【D.】：定时器T、计数器C、数据寄存器D、变址寄存器 V/Z。n:常数K/H，指定

24、二进制编码信号的位数，范围1-8（二进制位元件）或1-4（字元件）。32位操作指令：不允许。边沿执行指令：允许（加后缀“P”）。输入端口输出端口1X0X5抢答开关端口1Y10Y16数码管ag2X10复位开关2Y10红灯3X11开始抢答端口3Y11绿灯44Y13蜂鸣器译码指令DECO【知识拓展】指令的编程格式与处理译码指令DECO，是将二进制（或BCD）编码转换为连续的二进制位状态信号。是编码指令的逆变换。【S.】：二进制编程元件X/Y/M/S、定时器T、计数器C、数据寄存器D、变址寄存器 V/Z。【D.】：二进制编程元件Y/M/S、定时器T、计数器C、数据寄存器D、变址寄存器 V/Z。n:常数

25、K/H，指定二进制编码信号的位数，范围1-8（二进制位元件）或1-4（字元件）。32位操作指令：不允许。边沿执行指令：允许（加后缀“P”）。本次任务是PLC向步进电机发出控制信号，步进电机通过丝杠或者直接移动目标物到对应位置。启动PLC，由拨码开关拨到一个数据（如262），按下“数据输入”按钮SB2，该数据存入PLC数据寄存器D200。再按下“移动”按钮SB1，PLC向步进电机驱动器发送脉冲，步进电机驱动器驱动步进电机转动，经丝杠带动滑台运行。按下“返回”按钮SB3返回出发点。任务4.5让小车停在任一需要的位置利用PLC基本单元所集成的高速I/O端口直接控制通用型伺服驱动器或其他脉冲输入型位置

26、控制装置，实现简单的定位控制功能。【任务描述】步进电机与模组装置示意图如图4-5-1所示。一、高速脉冲输出指令PLSY高速脉冲输出指令PLSY可以在PLC的集成高速输出点Y0或Y1上输出指定频率、指定数量，占空比为50%的脉冲。【相关知识】PLSY指令的编程格式：输出脉冲不受PLC循环周期的影响。在Y0上输出频率为1000 Hz、占空比为50%的等宽脉冲信号。 D0为输出脉冲数量如D0为“0”则连续输出脉冲。【S1.】：输出脉冲频率（单位Hz）。该操作数在大多数运动控制应用中影响移动速度。【S2.】：输出脉冲数量。该操作数控制移动距离。【D. 】：PLC的脉冲输出继电器。各操作数作用：指令允许

27、使用的操作数格式：【S1.】：常数K/H、位组合元件KnX/KnY/KnM/KnS、定时器T、计数器C、数据寄存器D、变址寄存器 V/Z。【S2】：常数K/H、位组合元件KnX/KnY/KnM/KnS、定时器T、计数器C、数据寄存器D、变址寄存器 V/Z。【D.】：PLC的高速输出口。（应选择晶体管输出型PLC）。32位操作指令：允许（加前缀“D”）边沿执行指令：不允许输入继电器X5接通并保持，在Y1上输出频率为2000 Hz、输出脉冲数量10000的程序高速脉冲输出指令PLSY例：指令PLSY相关特殊数据寄存器（32位）：D8136：输出到Y0/Y1上的输出脉冲总数；D8140：Y0的输出脉冲数；D81