第08讲-第6章 可编程序控制器的指令系统3+第7章开关量分析.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,PLC,原理及应用,电气学院 自动化 杨霞,2008,年,2,月,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,。,2,6.4 PLC,的特殊输出类指令（,6,个）,本节讲,后,3,个,特殊输出类指令。,特殊输出类指令（,6,个）,1.,置位输出和复位输出指令,SET b3 RST b3,2.,延时输入指令,定时器,TON T,nl,TOFF T,nl,TMR T,nl,TMON T,nl,TRTG T,nl,（,5,种）,3.,计数输出指令,计数器,CTU C,nl,CTD C,nl,CTUD C,nl,CTR C,nl,（,4,种）,4.,单脉冲输出指令,D b4 D NOT b4,5.,脉冲列输出指令,DUTY F1 n1 n2,6.,步进控制继电器输出指令,SET S.OUT S.,3,2,CTD,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。,4,【,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：,5,3,CTUD,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,）。,6,【,例,6-3-14】,P000,接点输入加脉冲，,P001,接点输入减脉冲，,P002,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：,7,4,CTR,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,）。,8,【,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 ON,，输入,7,个脉冲后,P014 OFF,。,9,6.4.4,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,，并保持一个扫描周期（,1SCAN,）然后再变为,0,。,b4,也是一个脉宽为,1SCAN,的单脉冲,。,10,【,例,6-3-15】,梯形图和语句程序如下,：,11,6.4.5,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),，若取,n2=0,，,n10,，则,F1,恒为,1,（,ON,）,。,12,【,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：,13,6.4.6,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,。,14,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。,15,【,例,6-3-17】,SET,S.,指令梯形图和语句程序如下,：,16,17,【,例,6-3-18】,OUT S.,指令梯形图和语句程序,18,19,6.5 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。,20,6.5 PLC,的程序控制类指令（,10,个）,PLC,的程序控制类指令（,10,个）,1.,空指令,NOP,2.,程序结束标记指令,END,3.,监视定时器复位指令,WDT WDTP,4.I/O,刷新指令,IORF dl d2 IORFP dl d2,5.,锁存,主控开关设置指令,MCS n MCSCLR n,6.,跳转指令,JMP n JME n,7.,子程序调用指令,CALL n CALLP n SBRT n RET,8.,循环执行指令,FOR n NEXT,9.,故障号输出指令,FALS n,10.,中断处理指令,EI,DI TDINT INT n IRET,21,6.5.1,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。,22,6.5.2,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。,23,6.5.3,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,WDT,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。,24,6.5.4 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。,25,6.5.5,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，,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。,26,【,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,27,6.5.6,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。,28,6.5.7,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。,29,【,例,6-5-2】,使用调用指令,CALL,的例子。,30,6.5.8,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,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,。,31,6.5.9,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。,32,6.5.10,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。,33,6.6 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。,34,7,开关量控制分析,最基础的控制线路：,是一个执行器件（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,35,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。,36,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。,37,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,38,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,!,39,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，状态完全可以区分。,例如：设,A,是导通切换脉冲信号，,B,是关断切换脉冲信号，,Z,是输出变量（被控开关量）。一种状态切换如果按钮、行程开关等就是提供脉冲式输入信号的器件。,表,7,-1-1,真值表,A,B,Z,0,1,0,0,0,0,0,0,1,0,0,1,1,0,0,问题分析：,第一行,AB=00,，,Z=0,；第三行,AB=00,，,Z=1,，相同的逻辑电路，在相同的输入条件下，输出的逻辑值不同，,违反了逻辑函数是单值函数、一种输入只对应一种输出的唯一性原则。,在组合逻辑电路中这称为,状态不可区分,。说明脉冲式输入信号不能提供对状态保持的控制，说明只用脉冲式输入信号来控制开关量的状态切换是不会实现时序波形图的。,40,脉冲式输入信号,存在的问题解决,解决状态不可区分，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。设,Z,n+1,为输出变量，,Z,n,是反馈变量。,表,7,-1-2,状态转换真值表,A,B,Z,n,Z,n+1,0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,1,1,1,0,0,1,1,1,0,0,41,由脉冲式输入信号存在的问题解决,引出,两个重要的启、保、停控制公式,注意：,这里,Y,是输出开关变量,，,A,是导通切换命令,，,B,是关断切换命令,。这两个公式：逻辑段对应的逻辑式的一般形式。脉冲输入信号的启、保、停控制线路。,42,实现启、保、停控制的,PLC,程序（两公式）,A,、,B,是,PLC,的输入继电器，,Z,是,PLC,的输出继电器，,A,、,B,点外接两个触点都是常开的按钮，,Z,点外接执行器件。它们可以称为，,PLC,的启、保、停控制程序。,43,开关量控制的两级控制,注意：,使用脉冲式输入信号实现开关量控制，实际上是两级控制：第一级，脉冲式输入信号转换为电平开关信号；第二级，电平开关控制接有被控执行器件的线路的通断。控制线路示意图及两级控制时序图见图。,44,导通切换与关断切换命令组的关系,实际上,A,是导通切换命令组，,B,是关断切换命令组。组中有两种关系：约束关系和平行关系。,约束关系时,：,平行关系时,：,PLC,程序设计的关键,：,是处理好这些导通切换命令组和关断切换命令组。,45,