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项目单元 24 艺术彩灯造型的 PLC 控制. 24.1 训练目标 1 ．了解应用指令、数据传送指令、比较指令和加 1 指令的应用 2 ．掌握条件跳转指令、移位寄存器指令和区间复位指令的理解和应用。 3 ．学会用 PLC 解决实际问题的思路，进一步熟悉编程软件的使用方法。 24.2 实训设备和器件 项目所需设备、工具、材料见表 24-1 。. 表 24-1 项目所需设备、工具、材料元器件明细表. [S · ] [Dl · ] [n · ]. X0. BMOV. D11. D20. K3. X1. (D)MOV(P). D22. D20.
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项目单元24 艺术彩灯造型的PLC控制 24.1训练目标 1．了解应用指令、数据传送指令、比较指令和加1指令的应用 2．掌握条件跳转指令、移位寄存器指令和区间复位指令的理解和应用。 3．学会用PLC解决实际问题的思路，进一步熟悉编程软件的使用方法。 24.2实训设备和器件 项目所需设备、工具、材料见表24-1。 表24-1项目所需设备、工具、材料元器件明细表
[S·] [Dl·] [n·] X0 BMOV D11 D20 K3 X1 (D)MOV(P) D22 D20 图24-1 应用指令说明 24.3 相关知识 项目学习情境1 FX系列可编程控制器应用指令概述 1.1应用指令表达形式 1.应用指令的表达形式图24-1 应用指令说明X0BMOVD11D20(D)MOV(P)[S·] [Dl·] [n·]X1D20K3D22 （1）指令助记符。FX系列用助记符表示应用指令，如图24-1所示，每条应用指令都有一个助记符，如“BMOV”为指令助记符，表示“数据块传送”。每条应用指令都由功能编号指定，BMOV的功能编号为FNC15。 第l条指令BMOV处理的是16位指令数据。第2条指令MOV前面的“D”表示处理32位数据，这时相邻的两个数据寄存器组成数据寄存器对，图中指令表示将D2l、D20中的数据传送给D23、D22中。 MOV后面的“P”表示脉冲执行。即在X1由OFF变为ON时执行一次，若指令助记符后面没有“P”，则表示连续执行。 （2）源操作数[S]。在可利用变址修改软元件编号的情况时，用带“·”符号的[S·]表示，有的应用指令无操作数，但多数应用指令有1～4个操作数，在图24-1中就有3个操作数，其中D11为源操作数。若源操作数不止1个时，可用[S1·]、[S2·]表示。 （3）目标操作数[D]。在可利用变址修改软元件编号的情况时，用带“·”符号的[D·]表示，在图24-1中，D20即为目标操作数。若目标操作数不止1个时，可用[Dl·]、[D2·]表示。 （4）其他操作数m、n。常用来表示常数或源操作数和目标操作数的补充说明。需要注释的项目较多时，可用ml、m2等表示。
2．位元件 （1）位元件和字元件。只处理ON／OFF状态的元件为位元件，如X、Y、M、S。处理数据的元件为字元件，如T、C、D等。即使是位元件，通过组合也可以处理数值，由Kn加首元件号表示。 （2）位元件的组合。以4个位元件为一个单位。K1～K4表示16位数据操作，K1～K8表示32位数据操作，如“K2M0”表示M0～M7组成的8位数据。 3．变址寄存器V、Z 在传送、比较指令中用来修改操作对象的元件号，在应用指令的说明中用S或D的后面加“·”表示可变址修饰的数。使用时请参看有关说明，这里不详述。 1.2条件跳转指令 条件跳转指令CJ(Conditional Jump)。用于跳过顺序程序中的某一部分，以缩短运算周期、控制程序的流程。其指令的助记符为CJ，指令代码是FNC00，操作元件为P0～P127，其程序步情况是，CJ为3步、标号P为l步。 在图24-2中，当X0为ON时，则程序跳转到指针标号P8处，若X0为OFF，则按顺序执行程序，不执行跳转。当XO为ON时，Y0、M0、SO的状态不会随它们的驱动接点X1、X2、X3的状态变化而变化。定时器和计数器如果被CJ指令跳过，跳步期间它们的当前值被冻结，如果在跳步开始时定时器和计数器正在工作，在跳步期间，它们将停止计时和计数，在CJ指令的条件变为不满足时继续工作。高速计数器的处理独立于主程序，其工作不受跳步影响。如果用M8000的动合触点驱动CJ指令，则条件跳转变为无条件跳转。
X0 CJ P8 X1 Y0 X2 M0 X3 S0 X4 T0 X5 RST C0 K20 X6 C0 标号 P8 X7 Y1 图24-2 CJ指令的使用 1．3数据传送指令 数据传送指令包括MOV(传送)、SMOV(BCD码移位传送)、CML(取反传送)、BMOV(数据块传送)、FMOV(多点传送)、XCH(数据交换)。这里主要介绍MOV(传送)指令。 传送指令MOV将源操作数据传送到指定目标，其指令代码为FNCl2，源操作数[S·]可取所有的数据类型，即K、H、KnX、KnY、KnM、KnS、T、C、D、V、Z，其目标操作数[D·]为KnY、KnM、KnS、T、C、D、V、Z。 如图24-3所示，当X0为ON时，执行连续执行型指令，数据100被自动转换成二进制数且传送给D10，当X0变为OFF时，不执行指令，但数据保持不变；当X1为ON时，TO当前值被读出且传送给D20：当X2为ON时，数据100传送给D30，定时器T20的设定值被间接指定为10s，当M0闭合时，T20开始计时；MOV(P)为脉冲执行型指令，当X5由OFF变为ON时指令执行一次，(D10)的数据传送给(D12)，其他时刻不执行，当X5变为OFF时，指令不执行，但数据也不会发生变化；X3为ON时，(D1、DO)的数据传送给(D11、D10)，当X4为ON时，将(C235)的当前值传送给(D21、D20)。
[S·] [D·] X0 X0 K100 D10 MOV Y0 X1 X1 Y1 T0 D20 MOV X2 X2 Y2 K100 D30 MOV X3 M0 D30 Y3 T20 X5 D12 MOV(P) D10 X3 M8000 (D)MOV D10 D0 K1X0 K1Y0 MOV X4 C235 D20 (D)MOV 图24-4 位元件的传送 图24-3 传送指令的使用 [S1·] [S2·] [D·] X0 CMP C2 K100 M0 M0 100>C2的当前值时，M0=ON Y0 M1 100=C2的当前值时，M1=ON Y1 M2 100<C2的当前值时，M2=ON Y2 图24-5 比较指令的使用 注意：运算结果以32位输出的应用指令、32位二进制立即数及32位高速计数器当前值等数据的传送，必须使用(D)MOV或(D)MOV(P)指令。 如图24-4所示，可用MOV指令等效实现由X0～X3对Y0～Y3的顺序控制。 1.4 比较指令 比较指令有比较(CMP)、区域比较(ZCP)两种，CMP的指令代码为FNCl0，ZCP的指令代码为FNCll，两者待比较的源操作数[S·]均为K、H、KnX、KnY、KnM、KnS、T、C、D、V、Z，其目标操作数[D·]均为Y、M、S。 CMP指令的功能是将源操作数[S1·]和[S2·]的数据进行比较，结果送到目标操作元件[D·]中。在图24-5中，当X0为ON时，将十进制数100与计数器C2的当前值比较，比较结果送到M0～M2中，若100>C2的当前值时，M0为ON，若100=C2的当前值时，M1为ON，若100<C2的当前值时，M2为ON。当X0为OFF时，不进行比较，M0～M2的状态保持不变。
[S1·] [S2·][S·] [D·] X1 K15 ZCP T2 K10 M3 M3 10>T2的当前值时，M3=ON Y0 M4 10≤T2的当前值≤15时，M4=ON Y1 M5 15<T2的当前值时，M5=ON Y2 图24-6 区间比较指令的使用 [D·] X0 INC (P) D20 X1 DEC (P) D21 图24-7 二进制加1减1运算 ZCP指令的功能是将一个源操作数[S·]的数值与另两个源操作数[S1·]和[S2·]的数据进行比较，结果送到目标操作元件[D·]中，源数据[S1．]不能大于[S2·]。在图24-6中，当X1为ON时，执行ZCP指令，将T2的当前值与10和15比较，比较结果送到M3～M5中，若10>T2的当前值时，M3为ON，若10～<T2的当前值≤15时，M4为ON，若15<T2的当前值时，M5为ON。当X1为OFF时，ZCP指令不执行，M3～M5的状态保持不变。 1.5 加l指令和减1指令 加l指令INC和减1指令DEC的操作数均可取KnY、KnM、KnS、T、C、D、V，它们不影响零标志、借位标志和进位标志。INC的指令代码为FNC24，DEC的指令代码为FNC25。INC指令的功能是将指定的目标操作元件[D·]中二进制数自动加1，DEC指令的功能是将指定的目标操作元件[D·]中二进制数自动减l，如图24-7所示，当X0每次由OFF变为ON时，D20中的数自动增加1，当X1每次由OFF变为ON时，D21中的数自动减1。
[S·] [D·] n2 n1 X11 SFTR(P) X0 K8 K2 M0 图24-8 当X11由OFF变为ON时的梯形图 X1 X0 • M1、M0→溢出 • M3、M2→M1、M0 • M5、M4→M3、M2 • M7、M6→M5、M4 • X1、X0→M7、M6 ⑤ ④ ③ ② ① M7 M6 M5 M4 M3 M1 M2 M0 图24-9 右移位过程示意图 若用连续执行型加1指令INC或连续执行型减l指令DEC，当条件成立时，在每个扫描周期内指定的目标操作元件[D·]中数据要自动加l或自动减1。16位数据运算时，+32767再加1就变为-32768，-32768再减1就变为+32767。32位数据运算时，+2147483647再加1就变为-2147483648，-247483648再减1就变为+2147483647。 1.6 位元件左／右移位指令 移位寄存器指令包括SFTR(位右移)、SFTL(位左移)、WSFR(字右移)、WSFL(字 左移)、SFWR(移位写入)、SFRD(移位读出)。这里主要介绍SFTR(位右移)、SFTL(位左移)指令。 SFTR(位右移)指令，其指令代码为FNC34，SFTL(位左移)指令，其指令代码为FNC35，它们的源操作数和目标操作数均为X、Y、M、S，操作元件n1指定目标操作元件[D·]的长度，操作元件112指定移位位数和源操作元件[S·]的长度。112≤n1≤1024，其功能是对于n1位(移位寄存器的长度)的位元件进行n2位的右移或左移。指令执行的是n2位的移位。在图24-8中，当X11由OFF变为ON时，执行如图24-9所示的右移过程。在图24-10中，当X12由OFF变为ON时，执行如图24-11所示的左移过程。
X0 [D1·] [D2·] M8002 • M3→溢出 • M2→M3 • M1→M2 • M0→M1 • X0→M0 ZRST M500 M599 M1 M3 M2 M0 初始化脉冲 C235 ZRST C235 ZRST S0 S127 ① ② ③ ④ 图24-12 成批复位指令 图24-11 左移位过程示意图 [S·] [D·] n2 n1 X12 SFTR(P) X0 K4 K1 M0 图24-10 当X12由OFF变为ON时的梯形图 1.7 区间复位指令 区间复位指令ZRST，指令代码为FNC40，其功能是将[Dl·]、[D2·]指定的元件号范围内的同类元件成批复位，目标操作数可取T、C、D或Y、M、S。[D1·]、[D2·]指定的元件应为同类元件，[Dl·]的元件号应小于[D2·]的元件号。若[Dl·]的元件号大于[D2·]的元件号，则只有[Dl·]指定的元件被复位。如图24-12所示，M8002在PLC运行开始瞬间为ON，M500～M599、C235～C255、S0～S127均被复位。
图24-13 喷水池模拟系统示意图 24.4训练内容与步骤 1．训练内容和控制要求 喷水池花式喷水控制。用传送指令与计数器配合，实现喷水池花式喷水控制。 喷水池模拟系统示意图（可用信号灯模拟）如图24-13所示，喷水池中央喷嘴为高水柱，周围为低水柱开花式喷嘴。按启动按钮，应实现如下花式喷水： 高水柱3s→停1s→低水柱2s→停1s→双水柱1s→停1s→重复上述过程。按停止按钮时，系统停止工作。 2．训练步骤及要求 （1）输入和输出点分配。花式喷水输入和输出点分配见表24-2。
YV1 Y000 COM YV2 Y001 SB1 X0 SB2 COM1 X1 COM2 L PLC ~220V FU ~ COM3 N 电源 图24-14 花式喷水PLC模拟接线图 表24-2 喷水池花式喷水输入和输出点分配表 （2）PLC接线图。按图24-14喷水池花式喷水输入和输出点将线接好。注意COM1、COM2相连接，因为采用相同的额定电压的指示灯；花式喷水可用信号灯模拟。花式喷水接启动按钮SB1和停止按钮SB2。
（3）程序设计。花式喷水程序设计如图24-15 PLC梯形图所示。按启动按钮SB1，即X000为ON，K1送K1Y0,Y000为ON，中央喷嘴喷出高水柱；延时3s（T1）后，K0送K1Y0, Y000为OFF，中央喷嘴停止喷水；再延时1s（T4）后，K2送K1Y0,Y001为ON，周围喷嘴低水位喷水，再延时2s（T2）后，K0送K1Y0，Y001为OFF，周围喷嘴低水位停止喷水；再延时1s（T4）后，且C5计数2次满后，M2置位，K3送K1Y0, Y000、Y001为ON，双喷嘴喷水；再延时1s（T3）后，K0送K1Y0, Y000、Y001为OFF，双喷嘴停止喷水，C5、M2复位；再延时1s（T4）后，K1送K1Y0,Y000为ON，中央喷嘴喷出高水柱……，重复上述过程。 按停止按钮（X001为ON），K0送K1Y0，Y000、Y001为OFF，C5、M2复位。系统停止工作。 （4）运行与调试程序 图24-15所示的梯形图中，用MOV指令传送数据到输出，实现输出状态的改变，达到顺序控制的目的。这是MOV指令应用的主要方面，可大大地简化程序的输出。 将花式喷水PLC输出连接到喷水池模拟控制板上，运行程序，观察模拟控制板上的动作情况，是否与控制要求一致，如果一致表明程序正确，保存程序。如果发现程序运行与控制程序要求不符，应仔细分析，找出原因，重新修改，直到程序运行与控制要求相符合为止。
双水柱 喷1s T4 M2 Y001 Y000 T3 停止间隔1s T4 K10 T3 K10 T4 T3 FNC12 MOV(P) K1 K1Y0 计数，第三 次双水柱喷 Y000 C5 X000 Y000为ON，高水柱喷水 K2 Y001 Y003 Y000 T1 高水柱喷水3s 复原 停止 T3 K30 T1 RST C5 X001 T1 Y000 FNC12 MOV(P) K0 K1Y0 T4 C5 T2 启动双 水柱喷 T2 Y001 Y000、Y001为OFF， 停止间隔 M2 SET T3 C5 T3 M2 RST X001 X001 T1 T4 FNC12 MOV(P) M2 FNC12 MOV(P) K2 K1Y0 K3 K1Y0 Y001为ON，低水柱喷水 Y000、Y001为ON， 双水柱喷水 Y000 Y001 T2 低水柱喷水2s END K20 T2 图24-15 喷水池花式喷水控制梯形图
A B H C G F D E 图24-16 艺术彩灯造型平面布置图 24.4.2 艺术彩灯控制训练 1．训练内容和控制要求 艺术彩灯控制要求。某艺术彩灯造型演示板如图24-16所示，图中A、B、C、D、E、F、G、H为八只彩灯，呈环形分布。控制要求如下(灯的点亮顺序是)。 将启动开关Sl合上，八只灯泡同时亮，即ABCDEFGH同时亮1s；接着八只灯泡按逆时针方向轮流各亮1s，即A亮1s→B亮ls→C亮1s→D亮1s→E亮ls→F亮1s→G亮1s→H亮1s；接下来八只灯泡又同时亮1s，即ABCDEFGH同时亮1s；然后八只灯泡按顺时钟方向轮流亮1s，即H亮1s→G亮1s→F亮ls→E亮ls→D亮1s→C亮ls→B亮1s→A亮1s。然后按此顺序重复执行。按下停止开关Sl，所有灯灭。
2．训练步骤及要求 （1）输入和输出点分配。艺术彩灯输入和输出点分配见表24-3。 表24-3 艺术彩灯输入和输出点分配表 （2）PLC接线图 按图24-17艺术彩灯输入和输出点将线接好。注意COM1、COM2相连接，因为采用相同的额定电压的指示灯；花式喷水可用信号灯模拟。输入接启动开关S1和停止开关S2。
A Y0 COM B Y1 C Y2 S2 X1 D Y3 COM1 S1 E Y4 F X0 Y5 G L Y6 ~220V H PLC Y7 FU N COM2 ~ 电源 图24-17 艺术彩灯PLC接线图 (3)程序设计。艺术彩灯程序设计如图24-18PLC梯形图所示，图24-18中，PLC运行时，程序9～19步中，M11导通，由于程序50～120步中，M11动合触点闭合，分别控制了Y0～Y7的导通，因而彩灯ABCDEFGH同时点亮，因TO延时1s，故A、B、C、D、E、F、G、H同时点亮1s。ls时间到，程序第40步，TO动合触点闭合，移位指令执行，实现轮流点亮，即ABCDEFGH轮流点亮，因为ls T0闭合一次，故A、B、C、D、E、F、G、H轮流点亮的时间间隔为1s。程序20～29步中，当M20通时，将M101置位，由M101动合触点与M12～M19动合触点配合，分别轮流点亮H～A，即H、G、F、E、D、c、B、A每隔ls轮流点亮。程序30～39步中，当M20通时，将M101复位，M101动断触点与M12～M19动合触点配合，分别串联点亮A～H，即A、B、C、D、E、F、G、H每隔1s轮流点亮。任何时候将停止开关s2合上，程序114～119步，区间复位指令使M12～M19全部复位，所有灯均不亮。
A B X0 0 SET M0 M11 66 Y2 X1 2 M0 RST M17 M101 Y2 T0 M0 M101 M14 4 T0 K10 M14 M12 M15 M0 M13 M11 9 74 Y3 M101 M16 M16 M17 M18 M19 M20 M11 M101 M15 M20 M101 M11 82 Y4 20 C1 K1 C1 M15 M101 25 M101 SET M101 M16 M101 27 RST C1 M11 90 Y5 M20 M101 M101 M14 30 C2 K2 C2 M101 M17 35 RST M101 M101 M11 37 98 Y6 RST C2 T0 M101 M13 40 SFTL M11 M12 K9 K1 M101 M18 M11 50 Y0 M11 106 Y7 M101 M19 M101 M12 M101 M12 M101 M19 M11 Y1 58 X1 114 ZRST M19 M12 M18 M101 M101 120 END M13 B A 图24-18 艺术彩灯PLC梯形图
24.5实训报告要求和考核标准 （4）运行与调试程序。 ①将梯形图程序输入到计算机，检查接线正确无误。 ②对程序进行调试运行。 接通PLC电源后，将PLC置RUN状态，将S1闭合，观察A、B、c、D、E、F、G、H的亮显情况。 将S2闭合，观察A、B、C、D、E、F、G、H的亮显情况。 3．思考与练习 24.1应用指令的表达形式是什么？ 24.2什么是条件跳转指令，其作用是什么？ 24.3写出花式喷水程序调试过程。 （1）整理实训操作结果，按标准写出实训报告。 （2）根据梯形图24-18，写出对应的指令语句表。 （3）本项目中，若彩灯A～H同时点亮的时间仍然为1s，而不管是顺时钟还是逆时钟轮流点亮的时间为lOOms，如何改写程序? 实训考核项目、内容、要求及评分标准见表24-4。
