PLC电气控制与组态设计XXXX最新版第三章

2014/3/27Thursday1哈尔滨理工大学周美兰周封王岳宇第三章FP1的指令系统第一节概述一、继电器系统与PLC指令系统可编程控制器来源于继电器系统和计算机系统，可以将其理解为计算机化的继电器系统。继电器在控制系统中主要起两种作用：1）逻辑运算。运用继电器触点的串、并联接等完成逻辑与、或、非等功能，因而可完成较复杂的逻辑运算。2）弱电控制强电。即通过有关的触点的通断，控制继电器的电磁线圈，从而来控制强电的断通。对于简单控制功能的完成，采用继电器控制系统具有简单、可靠、方便等特点，因此，继电器控制系统得到了广泛应用。注意：PLC内部的硬件资源多数是以继电器的概念出现的。注意，只是概念上的继电器，并非物理继电器。这里所指的继电器均为软继电器，是由PLC内部的存储单元构成的。二、FP1指令系统分类表3-1FP1系列可编程控制器指令统计表分类名称C14/C16C24/C40C56/C72基本指令顺序指令191919功能指令778控制指令151818条件比较指令03636高级指令数据传输指令11111l数据运算及比较指令364141数据转换指令162626数据位移指令141414位操作指令666特殊功能指令71819总计131196198基本指令高级指令键盘指令。可以直接在键盘上输入的指令（即各种指令在手持编程器上有相应的按键）。非键盘指令。键盘上找不到，输入时需借助于“SC”和“HELP”键，指令方可输入。扩展功能指令。也是键盘上找不到的，但可通过输入其功能号将其输入，即用“FN”键加上数字键输入该类指令。这类指令在指令表中都各自带有功能编号，在显示器上显示为“FN×××”，其中N是功能编号，×××是指令的助记符。输入功能编号后，助记符可自动显示，不必由用户输入。按照在手持编程器上的输入方式可为三种FP1的指令按照功能可分为两大类第三章FP1的指令系统第二节FP1的基本指令系统基本指令可分为四大类，即基本顺序指令：主要执行以位(bit)为单位的逻辑操作，是继电器控制电路的基础。基本功能指令：有定时器、计数器和移位寄存器指令。控制指令：可根据条件判断，来决定程序执行顺序和流程的指令。比较指令：主要进行数据比较。基本指令多数是构成继电器顺序控制电路的基础，所以借用继电器的线圈和触点来表示。同时，该类指令还是可编程控制器使用中最常见、也是用得最多的指令，因此，属于必须熟练掌握和运用的内容。一、基本顺序指令基本顺序指令主要是对继电器和继电器触点进行逻辑操作的指令。FP1的指令表达式比较简单，由操作码和操作数构成，格式为：地址操作码操作数其中，操作码规定了CPU所执行的功能。例如：ANX0，表示对X0进行与操作操作数包含了操作数的地址、性质和内容。操作数可以没有，也可以是一个、两个、三个甚至四个，随不同的指令而不同。如/指令就没有操作数。指令助记符继电器定时/计数器触点XYRTCST、ST/OT×××AN、AN/OR、OR/SET、RST×××KP×××表3-3基本顺序指令的操作数表中对应项目为“×”表示该项不可用，为空则表示可用。例如：OT指令对应继电器X项为“×”，说明OT指令的操作数不能为X继电器。1.输入输出指令：ST、ST/、OTST加载用A类触点(常开触点)开始逻辑运算的指令。ST/加载非用B类触点(常闭触点)开始逻辑运算的指令。OT输出输出运算结果到指定的输出端，是继电器线圈的驱动指令。/非将该指令处的运算结果取反。其中，ST和ST/用于开始一个新的逻辑行。梯形图04X0X0Y0Y1Y2地址指令数据0STX01OTY02/3OTY14ST/X05OTY2指令表时序图X0Y0Y1Y2举例•当X0接通时，Y0接通；当X0断开时，Y1接通、Y2接通。•由例中可见，Y0和Y1都受控于X0，但是因为Y1前面有非指令，因此与Y0的状态正好相反，这与继电器系统明显不同，在继电器系统中，X0断开，Y1回路就不可能导通。•此外，对于输出Y2，也是当输入触点X0断开时，Y2接通，与Y1的控制方式一样。可见，常闭触点的功能可以用上述两种方式实现，这在时序图中可以更为直观地看到。例题说明：•/指令为逻辑取反指令，可单独使用，但是一般都是与其它指令组合形成新指令使用，如ST/。•OT不能直接从左母线开始，但是必须以右母线结束。•OT指令可以连续使用，构成并联输出，也属于分支的一种，可参见堆栈指令。•一般情况下，对于某个输出继电器只能用一次OT指令，否则，可编程控制器按照出错对待。注意事项2.逻辑操作指令：AN、AN/、OR、OR/AN与串联一个A类(常开)触点。AN/与非串联一个B类(常闭)触点。OR或并联一个A类(常开)触点。OR/或非并联一个B类(常闭)触点。举例梯形图06X0R0R0Y0X1X2X4X3地址指令数据0STX01OR/X12ORX23AN/X34ANX45OTR06STR07OTY0指令表时序图X0X3X4R0Y0注意事项例题说明：当X0、X4接通且X3断开时，R0接通；R0同时又是Y0的控制触点，R0接通时Y0也接通。由于X0、X1和X2三个触点并联，X2与X0同为常开触点，所以X2和X0具有同样的性质；而X1为常闭触点，与X0的性质正好相反。X2和X1的时序图也与X0相同或相反，故这里略去。AN、AN/、OR、OR/可连续使用。3.块逻辑操作指令：ANS、ORSANS组与执行多指令块的与操作，即实现多个逻辑块相串联。ORS组或执行多指令块的或操作，即实现多个逻辑块相并联。举例：梯形图0X0X1X4X2X3X5Y0地址指令数据0STX01ANX12STX23ANX34ORS5STX46ORX57ANS8OTY0指令表时序图X0X1X4X5Y0X2X31234例题说明：当X0、X1接通且X4接通时，Y0接通，对应图中第1段接通情况。当X0、X1接通且X5接通时，Y0接通，对应图中第2段接通情况。当X2、X3接通且X4接通时，Y0接通，对应图中第3段接通情况。当X2、X3接通且X5接通时，Y0接通，对应图中第4段接通情况。从时序图上看，该例的逻辑关系显得比较复杂，但是仔细分析就可发现Y0有四个接通段，分别代表了该例子的四种有效组合。注意事项掌握ANS、ORS的关键主要有两点：一是要理解好串、并联关系，二是要形成块的观念。针对例3-3，在下面的图中，分别从程序和逻辑关系表达式两方面对此加以具体说明。从图中可见，X0和X1串联后组成逻辑块1，X2和X3串联后组成逻辑块2，用ORS将逻辑块1和逻辑块2并联起来，组合成为逻辑块3；然后由X4和X5并联后组成逻辑块4，再用ANS将逻辑块3和逻辑块4串联起来，组合成为逻辑块5，结果输出给Y0。地址指令数据0STX01ANX12STX23ANX34ORS5STX46ORX57ANS8OTY0块1块2块3块4块5Y0=(X0·X1+X2·X3)·(X4+X5)块1块2块4块3块54.堆栈指令：PSHS、RDS、POPSPSHS推入堆栈将在该指令处以前的运算结果存储起来。RDS读取堆栈读出PSHS指令存储的操作结果。POPS弹出堆栈读出并清除由PSHS指令存储的操作结果。堆栈指令主要用来解决具有分支结构的梯形图如何编程的问题，使用时必须遵循规定的PSHS、RDS、POPS的先后顺序。举例0X0X1X3X5X6Y0X2X4Y4Y1Y2Y314梯形图地址指令数据0STX01PSHS2ANX13AN/X24OTY05RDS6ANX37OTY18RDS9AN/X4指令表10OTY211POPS12ANX513OTY314STX615OTY4例题说明：存储PSHS指令处的运算结果（这里指X0的状态），这时X0接通，则当X1也接通且X2断开时，Y0输出。由RDS指令读出存储的结果，即X0接通，则当X3接通时，Y1输出。由RDS指令读出存储的结果，即X0接通，则当X4断开时，Y2输出。由POPS指令读出存储的结果，即X0接通，则当X5接通时，Y3输出；然后将PSHS指令存储的结果清除，即解除与X0的关联，后续指令的执行将不再受X0影响。当X6接通时，Y4输出。此时与X0的状态不再相关。本例中连用了两个RDS指令，目的是为了说明该指令只是读存储结果，而不影响存储结果；在执行了POPS后，就结束了堆栈指令，不再与X0的状态相关，如例中，Y4的状态只受X6控制。当X0接通时，程序依次完成下述操作。注意事项当程序中遇到PSHS时，可理解为是将左母线到PSHS指令（即分支点）之间的所有指令存储起来，推入堆栈，提供给下面的支路使用。换个角度，也可理解为左母线向右平移到分支点，随后的指令从平移后的左母线处开始。RDS用于PSHS之后，这样，当每次遇到RDS时，该指令相当于将PSHS保存的指令重新调出，随后的指令表面上是接着RDS，实际上相当于接着PSHS指令来写。在功能上看，也就是相当于将堆栈中的那段梯形图与RDS后面的梯形图直接串联起来。POPS相当于先执行RDS的功能，然后结束本次堆栈，因此，用在PSHS和RDS的后面，作为分支结构的最后一个分支回路。从上面对构成堆栈的三个指令的分析可知，最简单的分支，即两个分支，可只由PSHS和POPS构成；而三个以上的分支，则通过反复调用RDS指令完成，这点可参见例题。也就是说，一组堆栈指令中，有且只有一个PSHS和一个POPS，但是可以没有或有多个RDS。注意区分分支结构和并联输出结构梯形图。二者的本质区别在于：分支结构中，分支点与输出点之间串联有触点，而不单纯是输出线圈。堆栈指令的复杂应用还包括嵌套使用。5.微分指令：DF、DF/DF上升沿微分检测到触发信号上升沿，使触点接通一个扫描周期。DF/下降沿微分检测到触发信号下降沿，使触点接通一个扫描周期。举例梯形图(DF)0X0X2X2Y0X1Y15X0(DF/)地址指令数据0STX01AN/X12DF3ANX24OTY05STX06DF/7ANX28OTY1指令表时序图X0X1X2Y0Y1t1例题说明：当检测到触发信号的上升沿时，即X1断开、X2接通且X0由OFF→ON时，Y0接通一个扫描周期。另一种情况是X0接通、X2接通且X1由ON→OFF时，Y0也接通一个扫描周期，这是由于X1是常闭触点的缘故。当检测到触发信号的下降沿时，即X2接通且X0由ON→OFF时，Y1接通一个扫描周期。注意事项DF和DF/指令的作用都是在控制条件满足的瞬间，触发后面的被控对象（触点或操作指令），使其接通一个扫描周期。这两条指令的区别在于：前者是当控制条件接通瞬间（上升沿）起作用，而后者是在控制条件断开瞬间（下降沿）起作用。这两个微分指令在实际程序中很有用，可用于控制那些只需触发执行一次的动作。在程序中，对微分指令的使用次数无限制。这里所谓的“触发信号”，指的是DF或DF/前面指令的运算结果，而不是单纯的某个触点的状态，如例中X0与X1的组合；也不是后面的触点状态，如在时序图中的t1时刻，X0和X1都处于有效状态，X2的上升沿却不能使Y0接通。6.置位、复位指令：SET、RSTSET置位保持触点接通，为ON。RST复位保持触点断开，为OFF。举例梯形图0X04X1Y0SETY0RST例题说明：该程序执行的结果是，当X0接通时，使Y0接通，此后不管X0是何状态，Y0一直保持接通。而当X1接通时，将Y0断开，此后不管X1是何状态，Y0一直保持断开。地址指令数据0STX01SETY04STX15RSTY0指令表时序图X0X1Y07.保持指令：KPKP保持使输出为ON，并保持。KP指令的作用是将输出线圈接通并保持。该指令有两个控制条件，一个是置位条件（S）、另一个是复位条件（R）。当满足置位条件，输出继电器（Y或R）接通，一旦接通后，无论置位条件如何变化，该继电器仍然保持接通状态，直至复位条件满足时断开。S端与R端相比，R端的优先权高，即如果两个信号同时接通，复位信号优先有效。举例例题说明：梯形图0X0X1KPY0SR地址指令数据0STX01STX12KPY0指令表时序图X0X1Y0当X0接