顶销控制系统的设计、安装与调试

1. 顶销控制系统的设计、安装与调试

2. 1 2 3 1 2 3 能力目标 掌握功能指令的应用方法 掌握复杂程序的编制方法 掌握PLC程序的调试方法 知识目标 了解功能指令的表达方式 了解PLC程序的质量标准 了解PLC程序的组成结构 能力与知识目标

3. 实际运行状态 运行状态： “托盘传感器”检测到有托盘到位，电机启动带动拨销轮旋转，当“加销钉传感器”检测到拨销轮上的定位金属时，电机断电拨销轮停车。延时2秒后，长行程直线气缸电磁阀通电前伸，将销钉顶入工件中。完成后进入下一个周期。

4. 器件的组成 （控制） 控制部分： 启动按钮、停止按钮、复位按钮、急停按钮 控制部分： 交流电源开关、直流电源开关、

5. 器件的组成 （显示） 运行显示（绿色指示灯） 报警显示（红色指示灯） 交流电源显示（红色指示灯） 直流电源显示（绿色指示灯）

6. 器件的组成 （传感器） 托盘到位感知（电感传感器） 销钉到位感知 （电感传感器） 销钉加入到位感知（电感传感器） 传销初始位感知（电感传感器）

7. 器件的组成 （执行） 传送带电机（直流单向） 加销钉电机 （直流单向） 穿销气缸电磁阀 限位气缸电磁阀

8. 控制要求分析 （2）运行状态。 （1）初始状态。 （3）停止控制。 （4）报警状态。 控制要求 （5）急停状态。 （6）复位控制。

9. 初始状态的要求 1、传送带上托盘检测位置处没有放置托盘。 2、长行程直线气缸处于未穿销位。 3、限位气缸处于阻挡位。

10. 运行状态 在以上初始状态下按启动按钮，传送带电机运 行，运行指示灯亮并等待托盘及工件到达；当托盘到 位传感器为“1”时加销钉电机运行并带动拨销轮旋转 ；当加销钉传感器为“1”时，加销钉电机断电拨销轮 停车。延时2秒后，穿销气缸电磁阀通电使长行程 直线气缸前伸，将销钉顶入工件中；当穿销到位传 感器为“1”时，穿销气缸电磁阀断电使长行程直线 气缸缩回。2秒后，若销钉到位传感器为“1”时，限 位气缸电磁阀通电缩回，允许托盘通行，经延时2秒 后，限位气缸电磁阀断电伸出，一个工作周期结束。

11. 停止、急停及复位控制 停止：在以上运行状态下按停止按钮，如系统处于运行 周期内则继续运行，至一个周期结束后运行状态结束 传送带电机停止，运行指示灯灭。 急停：在以上运行状态下按急停按钮，则整个系统停止 运行保持当前状态并运行指示灯以1秒间隔闪烁；解除 急停信号后系统按停止前状态继续往下运行，运行指示 灯恢复常亮。 复位控制：当电源开启后系统未处于初始状态时，按复 位按钮则系统自动返回初始状态等待启动。

12. 报警状态 若长行程气缸做完4次顶销动作后，销钉到位传感器仍未检测到工件中有销钉时，说明该单元有报警情况发生，即该站缺料需要续加销钉；此时报警灯点亮，长行程直线气缸电磁阀重复通、断电做穿销动作，直至该站续加销钉后，销钉到位传感器检测工件中有销钉后穿销动作停止。

13. 功能指令及复杂程序设计与调试 PLC是由取代继电器开始产生、发展的，且早期的PLC绝大部分用于顺序控制，于是许多人习惯把PLC看作是继电器、定时器、计数器的集合，把PLC的作用局限地等同于继电器控制系统、顺序控制器等。其实，PLC就是工业控制计算机，PLC系统具有一切计算机控制系统的功能，大型PLC系统就是当代先进的计算机控制系统。小型PLC由于运算速度及存贮容量的限制，功能自然稍弱，但为了使PLC在其基本逻辑功能、顺序步进功能之外具有更近一步的特殊功能，以尽可能多地满足PLC用户的特殊要求。从８０年代开始，PLC制造商就逐步地在小型PLC上加入一些功能指令（Functional Instruction）或称为应用指令(Applied Instruction)。这些功能指令实际上就是一个个功能不同的子程序。随着芯片技术的进步，小型PLC的运算速度、存贮量不断增加，其功能指令的功能也越来越强。许多技术人员梦寐以求甚至以前不敢想象的功能，通过功能指令就成为极容易实现的现实，从而大大提高了PLC的实用价值。 一般来说功能指令可以分为以下几类： （1）程序流向控制　 （4）移位与循环移位 （7）便利指令 （2）传送与比较 （5）数据处理 （8）外部输入输出处理 （3）算术与逻辑运算 （6）高速处理 （9）外部设备通讯 熟练掌握基本逻辑指令、顺序步进指令后，再掌握功能指令，编起程序来就变化无穷，随心所欲，得心应手。

14. 一、功能指令的基本格式及使用要素 和基本指令不同，功能指令不含表达梯形图符号间相互关系的成分。而是直接表达本指令要做什么。FX2N系列PLC在梯形图中使用功能框表示功能指令。图3-2是功能指令的梯形图示例。图中X0的常开触点是功能指令的执行条件，其后的方框即为功能框。功能框中分栏表示指令的名称、相关数据或数据的存储地址。这种表达方式的优点是直观，稍具计算机程序知识的人马上可以悟出指令的功能。 图指令的功能是：当M8002接通时，D10和D11中的数据进行交换。 使用功能指令需注意指令的基本格式级使用要素。现以加法指令为例作出说明，表3-1及图3-3给出了加法指令的基本格式及使用要素。 功能指令的基本格式 图3-3及表3-1中综合功能指令的使用要素如下。 (1)功能指令编号 每条功能指令都有一定的编号。在使用简易编程器的场合，输入功能指令时，首先输入的就是功能编号。如图4.1.2中1所示的就是功能指令编号。 (2)助记符 功能指令的助记符是该指令的英文缩写词。如加法指令“ADDITION”简写为ADD，交替输出指令“ALTERNATE OUTPUT‘’简化为ALT。采用这种方式容易了解指令的功能。助记符如图3-3中2所示。 (3)数据长度 功能指令依处理数据的长度分为16位指令和32位指令。其中32位指令用(D)表示，无(D)符号的为16位指令。图3-3中3为数据长度符号。 (4)执行形式 功能指令有脉冲执行型和连续执行型。指令中标有(P)的为脉冲执行型(如图3-3中4所示)。脉冲执行型指令在执行条件满足时仅执行一个扫描周期。这点对数据处理有很重要的意义。比如一条加法指令，在脉冲执行时，只将加数和被加数做一次加法运算。而连续型加法运算指令在执行条件满足时，每一个扫描周期都要相加一次。某些指令如INC、DEC等，在用连续执行方式时应特别注意。在指令标示栏中用“◥”警示，见图3-3中5。 (5)操作数 操作数是功能指令涉及或产生的数据。操作数分为源操作数、目标操作数及其他操作数。源操作数是指令执行后不改变其内容的操作数，用[S]表示。目标操作数是指令执行后将改变其内容的操作数，[D]表示目标操作数。m与n表示其他操作数。其他操作数常用来表示常数或者对源操作数和目标操作数作出补充说明。表示常数时，K为十进制，H为十六进制。在一条指令中，源操作数、目标操作数及其他操作数都可能不止一个，也可以一个都没有。某种操作数多时，可用下标数码区别，如[S1][S2]。 操作数从根本上来说，是参加运算数据的地址。地址是依元件的类型分布在存储区中。由于不同指令对参与操作的元件类型有一定限制，因此操作数的取值就有一定的范围。正确地选取操作数类型，对正确使用指令有很重要的意义。要想了解这些内容可查阅相关手册。操作数在图3-3中见6。 (6)变址功能 操作数可具有变址功能。手册操作数旁加有“．”的即为具有变址功能的操作数。如[S1·]、[S2·]、[D·]等。 (7)程序步数 程序步数为执行该指令所需的步数。功能指令的功能号和指令助记符占一个程序步，每个操作数占2个或4个程序步(16位操作数是2个程序步，32位操作数是4个程序步)。因此，一般16位指令为7个程序步，32位指令为13个程序步。 在了解了以上要素以后，我们就可以通过查阅手册了解功能指令的用法了。如图3-3所示的功能指令是，功能指令编号为20，32位加法指令，采用脉冲执行型。当其工作条件X0置1时，数据寄存器D10和D12内的数据相加，结果送到D14中。

15. 二、FX2系列PLC数据类软元件 本部分主要介绍FX2系列PLC数据类特殊软元件，至于通用数据寄存器与文件寄存器可参阅用户手册。 1、变址寄存器(V，Z各一点) 变址寄存器V、Z和通用数据寄存器一样，是进行数值数据读、写的16位数据寄存器。主要用于运算操作数地址的修改。 进行32位数据运算时，将两者结合使用，指定Z为低位，组合成为(V，Z)。如果直接向V写入较大的数据，易出现运算误差。 这里是变址寄存器应用的例子，根据V与Z的内容修改软元件地址号，称为软元件的变址。 可以用变址寄存器进行变址的软元件是X、Y、M、S、P、T、C、D、K、H、KnX、KnY、KnM、KnS(Kn△为位组合元件，见本节后述说明)。例如V=6，则K20V为K26(20+6=26)；如果V=7，则K20V变为K27(20+7=27)。 应用说明如图所示。 如：当V=8，Z=14时， D(5+8)=D（l3）；D(10+14)=D(24) 则(D13)→(D24) 当V=9，D(5+9)=D(14)， 则(D14) →(D24) 但是，变址寄存器不能修改V与Z本身或位数指定用的Kn参数。例如K4M0Z有效，而K0ZM0无效。 2、指针(P／I) 指针用作跳转、中断等程序的人口地址，与跳转、子程序、中断程序等指令一起应用。地址号采用十进制数分配。按用途可分为指针P和指针I两类。 (1)指针P 指针P用于跳转指令，其地址号P0~P63，共64点。P63即相当于END指令。指针P用于子程序调用指令，其地址号P0～P62共63点。应用举例如图3-5所示。 图3-5(a)所示的是在条件跳转使用，图3-5(b)所示的是在子程序调用使用。 在编程时，指针编号不能重复使用。 (2)指针I 指针I根据用途又分为二种类型。 A、输人中断用 I00□～I50□，共6点。指针的格式表示如图3-6。 输人中断是外界信号引起的中断。外界信号的输入口为X0~X5，输入号也就以此定义。上升沿或下降沿指对输入信号类别的选择。 例如，I00l为输入X0从OFF→ON变化时，执行由该指针作为标号后面的中断程序，并在执行IRET指令时返回。 B、定时器中断用 16□□～18□□，共3点。指针的格式表示如图3-7。 定时器中断为机内信号中断。由指定编号为6～8的专用定时器控制。设定时间在10~99ms间选取。每隔设定时间中断一次。 例如，I610为每隔10ms就执行标号为I610后面的中断程序一次，在IRET指令执行时返回。 功能指令的基本格式 (3)数据类软元件的结构形式 A、基本形式 FX2系列PLC数据类元件的基本结构为16位存储单元。最高位(第16位)为符号位，单元标号如上所述，称为“字元件”。 B、双字元件 为了完成32位数据的存储，可以使用二个字元件组成“双字元件”，其中低位元件存储32位数据的低位部分，高位元件存储32位数据的高位部分。最高位(第32位)为符号位。在指令中使用双字元件时，一般只用其低位地址表示这个元件，其高位同时被指令使用。虽然取奇数或偶数地址作为双字元件的低位是任意的，但为了减少元件安排上的错误，建议用偶数作为双字元件的元件号。 C、位组合元件 作为用户环境的重要内容，在可编程控制器中，人们除了要用二进制数据外，常希望能直接使用十进制数据。FX2系列PLC中使用4位BCD码表示一位十进制数据，由此产生了位组合元件，这是由4位位元件成组使用的情况。在输入继电器、输出继电器及辅助继电器中都有使用。位组合元件表达为KnX、KnY、KnM、KnS等形式，式中Kn指有n组这样的数据。如KnX0表示位组合元件是由从X0开始的n组位元件组合。若n为1，则K1X0指由X0、Xl、X2、X3四位输入继电器的组合；而n为2，则K2X0是指X0～X7八位输入继电器组合。

16. 一、条件跳转指令 • 该指令的助记符、指令代码、操作数、程序步见表3-2 • CJ和CJ（P）指令用于跳过顺序程序中的某一部分，这样可以减少扫描时间并使用权“双线圈操作”成为可能。 • 在下面的例子中，当X0为ON时程序从第1步跳到标号P8的下一步。如果X0为OFF，跳转不执行，程序按原顺序向下执行。跳转时，被跳过的那部分的指令不执行。 常用的功能指令 注意： 1、由于跳转指令具有选择程序段的功能。在同一程序且位于因跳转而不会被同时执行程序段中的同一线圈不被视为双线圈。；例如本例的Y1，其操作由X0的ON/OFF状态决定，即X0=OFF时，Y1由X1驱动；X0=ON时，Y1由X12驱动。同一线圈一个在跳转程序之内，一个在跳转程序之外是不允许。 2、可以有多条跳转指令使用同一标号。在程序中两条跳转指令使用相同的指针号时（见右图）执行情况如下： （1）如果X20为ON，第一条跳转指令生效，从这一步跳到标号P9。如果X20为OFF，而X21为ON，则第二条跳转指令生效，程序从这里开始跳到标号P9处。 （2）一个标号只能出现一次，如出现多于一次，则会出错。 注意： 注意：

17. 二、子程序调用与返回指令 • 该指令的助记符、指令代码、操作数、程序步见表3-3 • 子程序是为一些特定的控制目的编制的相对独立的程序。为了区别于主程序，规定在程序编排时，将主程序排在前边，子程序排在后边，并以主程序结束指令FEND(FNC06)将这两部分分隔开。 标号范围从P0~P62，但同一标号不能出现多于1次；CJ指令中用过的标号不能重复再用。但不同的CALL指令可调用同一标号的子程序。 CALL（P）仅在执行条件由OFF变ON 时执行一次。在执行子程序时，如果CALL 另一个子程序，则程序跳到子程序2，在SRET（2）指令执行后，程序返回到子程序1中的CALL指令的下一步。在SRET（1）指令执行后再返回主程序。 如图中，当X0为ON时，CALL指令使程序跳到标号P10处，子程序被执行，在SRET指令执行后程序返回。子程序P10安排在主程序结束指令FEND之后，标号P10和子程序返回指令SRET间的程序构成了P10子程序的内容。当主程序带有多个子程序时，子程序可依次列在主程序结束指令之后。并以不同的标号相区别。标号应写在FEND之后（FEND 指令在主程序结束指令中解释）。 常用的功能指令

18. 三、中断指令 • 中断指令的助记符、指令代码、操作数、程序步见表3-4 • 中断是计算机所特有的一种工作方式。指主程序的执行过程中，中断主程序的执行去执行中断子程序。和前边所谈到过的子程序一样，中断子程序也是为某些特定的控制功能而设定的。和普通子程序的不同点是，这些特定的控制功能都有一个共同的特点，即要求响应时间小于机器的扫描周期。因而，中断子程序都不能由程序内安排的条件引出。能引起中断的信号叫中断源，FX2系列可编程序控制器有二类中断源，也叫二类中断，即外部中断和定时器中断。为了区别不同的中断及在程序中标明中断子程序的人口，规定了中断标号。FX2系列可编程控制器的中断编号方法如图所示。 中断指令的梯形图表示如图3-8所示。从图中可以看出，中断程序作为一种子程序安排在主程序结束指令之后。主程序带有多个中断子程序时，中断标号和距其最近的一处中断返回指令构成一个中断子程序。 常用的功能指令 外部中断信号从输入端子送人，可用于机外突发随机事件引起的中断。定时中断是机内中断，使用定时器引出，多用于周期性工作场合。由于中断的控制是脱离于程序的扫描执行机制的，多个突发事件出现时处理也必须有个秩序，这就是中断优先权。FX2系列PLC一共可安排9个中断，其优先权依中断号的大小决定，号数小的中断优先权高。由于外部中断号整体上高于定时器中断。即外部中断的优先权较高。 由于中断子程序是为一些特定的随机事件而设计的。在主程序的执行过程中，就有可能结合不同的程序段中PLC所要完成工作的性质决定能否响应中断。对可以响应中断的程序段用允许中断指令EI及不允许中断指令DI指令标示出来。如在程序的任何地方都可以响应中断，称为全程中断。另外，如果机器安排的中断比较多，而这些中断又不一定需同时响应时，还可以通过特殊辅助继电器M8050~M8058实现中断的选择。这些特殊辅助继电器和9个中断的对应关系为M8050~M8058与中断0~8一一对应。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。 PC通常在禁止中断状态。指令EI与DI之间的程序段为允许中断区间。当程序处理到允许中断区间时，X0或X1为ON 态，则转而处理相应的中断子程序（1）或（2）。每个子程序处理到IRET指令时返回原断点。当相应的特殊辅助继电器置1时，中断子程序不能执行。例如当M805△置1时，相应的中断子程序I△**不执行。在一个中断程序执行中时，其它中断禁止。但是，在中断程序中编入EI和DI指令可实现2级中断嵌套。在子程序或中断子程序中可用定时器为T192~T199和T246~T249。 注意： （1）一个中断指针（I***）占一步，最多可设置9个中断点。 （2）指定中断指针的顺序参阅图3-6和图3-7。 （3）其中2个中断点可产生多层中断。 （4）中断信号的脉宽必须超过200μs。 （5）多个中断信号顺序产生时，最先产生的中断信号有优先权。若2个或2个以上的中断信号同时产生时，中断指针号较低的有优先权。 （6）如果中断信号产生于禁止中断区间（DI到EI范围），这中断信号被存贮，并在EI指令之后被执行（除非相应的M805△为ON ）。

19. 四、主程序结束指令 • 主程序结束指令的助记符、指令代码、操作数、程序步见表3-5 • FEND 指令表示主程序结束。执行到FEND指令时机器进行输出处理 ，输入处理，警戒时钏刷新，完成以后返回到第0步。 • 子程序应写在FEND之后，即CALL，CALL（P）指令对应的标号应写在EFND指令之后。CALL，CALL（P）指令的子程序必须以SRET指令作结束。 • 同理，中断服务子程序也要写在FEND之后，中断子程序必须以IRET指令作结束。 • 若FEND指令在CALL或CALL（P）指令执行之后，SRET指令执行之前出现，则被认为是错误的。另一个类似的错误是使FEND指令处于FOR—NEXT循环之中。 • 子程序及中断程序必须写在FEND指令与END 指令之间。 常用的功能指令

20. 五、警戒时钟指令 • 警戒时钟指令的助记符、指令代码、操作数、程序步见表3-6 • WDT 指令刷新顺序程序的警戒时钟。如果扫描周期时间（从0步到END或FEND 指令）超过100ms，PC将停止运行。在这种情况下，应将WDT指令插到合适的程序步中刷新警戒时钟，以使顺序程序得以继续执行直到END。 • 例如，将一个扫描时间为120ms的程序分为2个60ms的程序。在这两个程序之间插入WDT指令。 • 如果希望每次扫描周期时间超过100ms，可用MOV指令（FNC12）改写特殊数据寄存器D8000的值如下 • WDT指令还可用于下列目的： • 1、当与CJ指令对应的标号的步序低于CJ指令步序号时，在标号后编入WDT指令。 • 2、可编入FOR—NEXT循环之中。 常用的功能指令

21. 六、比较指令 • 该指令的助记符、指令代码、操作数、程序步见表3-7 比较指令CMP是将源操作数[S1]和[S2]的数据进行比较，结果送到目标操作数[D]中。在这里源数据作代数比较(如-10<2)，且所有源数据均作为二进制数值处理。 如右图中程序中M0,M1,M2根据比较的结果动作。K100>C20的当前值时,M0接通；K100=C20的当前值时,M1接通；K100<C20的当前值时,M2接通。当执行条件X0=OFF时CMP指令不执行,M0,M1.M2的状态保持不变。 常用的功能指令

22. 八、传送指令 • 该指令的助记符、指令代码、操作数、程序步见表3-9 传送指令MOV是将源操作数内的数据传送到指定的目标操作数内，即[S]→ [D]。传送指令MOV的说明如右图。当X0=ON时，源操作数[S]中的常数K100传送到目标操作元件D10中。当传送指令执行时,常数K100自动转换成二进制数。 常用的功能指令

23. 九、移位传送指令 • 该指令的助记符、指令代码、操作数、程序步见表3-10 BCD码值超过9999时出错。 下面是数据组合的一个实例，从接在分开的接线端子上的三个数字开关来的输入组合成数据输入。D1的一位BCD码数移送到D2的第3位上然后自动转换成二进制数。 从上述操作知,三位数字开关上的数字输入组合起来以二进制数形式存在D2。 移位传送指令的功能是将[S.]第m1位开始的m2个数移位到[D.]的第n个位置，m1、m2、n=1~4。 图3-9的工作过程为如图3-10：首先源数据(二进制)被转换成BCD码,然后 将BCD码移位传送。源数据BCD码右起第4位(m1=4)开始的2位(m2=2)移到目标的第3位(n=3)和第2位。然后目标中的BCD码自动转换为二进制码。目标中的第1和第4位不受移位传送指令的影响。 常用的功能指令

24. 十、块传送指令 • 该指令的助记符、指令代码、操作数范围、程序步见表3-11 • BMOV指令是从源操作数指定的元件开始的n个数据组成的数据块传送到指定的目标。如果元件号超出允许元件号的范围,数据仅传送到允许范围内。 注意： 1、如果源元件与目标元件的类型相同，传送顺序如图3-12所示(既可从同元件号开始，也可以从低元件号开始)。 2、传送顺序是自动决定的，以防止源数据被这条指令传送的其它数据冲掉，如图3-13。 3、如果用到需要指定位数的bit元件，则源和目标的指定位数必须相同，如图3-14。 4、利用BMOV指令可以读出文件寄存器(D1000~D2999)中的数据。 常用的功能指令

25. 十一、加法指令 • 该指令的助记符、指令代码、操作数、程序步见表3-12 ADD加法指令有3个常用标志。M8020为零标志，M8021为借位标志，M8022为进位标志。如果运算结果为0,则零标志位M8020置之1。如果运算结果超过32767(16bit运算)或2147483647(32 bit运算),则进位标志位M8022置之1。如果运算结果小于-32767(16 bit运算)或-2147483647(32 bit运算)，则借位标志M8021置之1。在32 bit运算中，用到字元件时，被指定的字元件是低16bit元件，而其下一个元件即为高16bit 元件。为了避免重复使用某些元件，建议指定操作元件时用偶数元件号。 源和目标可以用相同的元件号，若源和目标元件号相同而且采用连续执行的ADD/（D）ADD指令时，加法的结果在每个扫描周期都会改变。 图3-16所示程序，每当X1从OFF变为ON 时，D0的数据加1。这与INC（p）指令的执行结果相似。其不同之处在于用ADD指令时，零、借位、进位标志将按前述方法置位。 ADD加法指令是将指定的源元件中的二进制数相加，结果送到指定的目标元件中去。每个数据的最高bit作为符号位(0为正,1为负)。运算总是代数运算，如： 5+(-8)=-3 常用的功能指令

26. 十二、加1指令 • 该指令的助记符、指令代码、操作数、程序步如表3-13。 当X0由OFF→ON变化时，由[D]指定的元件D10中的二进制数自动加1。 若用连续指令时，每个扫描周期加1。 16位运算时，+32767再加1就变为—32768，但标志不置位。同样，在32位运算时，+2147483647再加1就变为-2147483647，标志也不置位。 常用的功能指令

27. 十三、与指令 • 该指令的助记符、指令代码、操作数、程序步如表3-14。 逻辑与 以bit为单位作“与”运算。当X0为ON时，[S1]指定的D10和[S2]指定的D12内数据按各位对应，进行逻辑字与运算，结果存于由[D]指定的元件D14中。 常用的功能指令

28. 循环右移指令的梯形图如图3-19所示。当X0由OFF→ON时，[D]内各位数据向右移n位，最后一次从最低位移出的状态也存于进位标志M8022中。其工作过程如图3-21所示：循环右移指令的梯形图如图3-19所示。当X0由OFF→ON时，[D]内各位数据向右移n位，最后一次从最低位移出的状态也存于进位标志M8022中。其工作过程如图3-21所示： 用连续指令执行时，循环移位操作每个周期执行一次。 在指定位软元件的场合下，只有K4(16位指令)或K8(32位指令)有效。 上面解释16位指令的ROR的执行情况也适用于32位的指令。 常用的功能指令 • 十四、循环右移指令 • 该指令的助记符、指令代码、操作数、程序步见表3-15 循环右移指令可以使16位数据、32位数据向右循环移位“n”位。

29. 十五、成批复位指令 • 该指令的助记符、指令代码、操作数范围、程序步见表3-16 区间复位指令也称为成批复位指令，使用如图3-22所示。当M8002由OFF→ON时，区间复位指令执行。位元件M500～M599成批复位。 目标操作数[D1.]和[D2.]指定的元件应为同类元件，[D1.]指定的元件号应小于等于[D2.]指 定的元件号。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。 该指令为16位处理，但是可在[D1.]、[D2.]中指定32位计数器。不过不能混合指定，即不能在[D1.]中指定16位计数器，在[D2.]中指定32位计数器。 常用的功能指令

30. 十六、平均值指令 • 该指令的助记符、指令代码、操作数范围、程序步见表3-17 n个源数据的平均值送到指定目标。平均值是指n个源数据的代数和被n除所得的商。余数略去。若元件超出范围，n的值会自动缩小以取允许范围内元件的平均值1~64的范围。若指定的“n”值超出1~64的范围，则出错。 常用的功能指令

31. 复杂程序的设计思路与步骤 一、概述 实际的PLC应用系统往往比较复杂，复杂系统不仅需要的PLC输入／输出点数多，而且为了满足生产的需要，很多工业设备都需要设置多种不同的工作方式，常见的有手动和自动（连续、单周期、单步）等工作方式。 二、设计思路与步骤 1、确定程序的总体结构 将系统的程序按工作方式和功能分成若干部份，如：公共程序、手动程序、自动程序等部份。手动程序和自动程序是不同时执行的，所以用跳转指令将它们分开，用工作方式的选择信号作为跳转的条件。 2、分别设计局部程序 公共程序和手动程序相对较为简单，一般采用经验设计法进行设计；自动程序相对比较复杂，对于顺序控制系统一般采用顺序控制设计法 3、程序的综合与调试 进一步理顺各部分程序之间的相互关系，并进行程序的调试。

32. PLC程序的质量标准与调试方法 一、PLC程序的内容 PLC程序应最大限度地满足控制要求，完成所要求的控制功能。除此以外，通常还应包括以下几个方面的内容： 1、初始化程序：在 PLC上电后，一般都要做一些初始化的操作。其作用是为启动作必要的准备，并避免系统发生误动作。 2、检测、故障诊断、显示程序：应用程序一般都设有检测、故障诊断和显示程序等内容。 3、保护、连锁程序：各种应用程序中，保护和连锁是不可缺少的部分。它可以杜绝由于非法操作而引起的控制逻辑混乱，保证系统的运行更安全可靠。 二、PLC程序的质量标准 程序的质量可以由以下几个方面来衡量： 1、程序的正确性：所谓正确的程序必须能经得起系统运行实践的考验，离开这一条对程序所做的评价都是没有意义的。 2、程序的可靠性：好的应用程序可以保证系统在正常和非正常（短时掉电再复电、某些被控量超标、某个环节有故障等）工作条件下都能安全可靠地运行，也能保证在出现非法操作（如按动或误触动了不该动作的按钮）等情况下不至于出现系统控制失误。 三、程序的调试 PLC程序的调试可以分为模拟调试和现场调试，调试之前首先对PLC外部接线作仔细检查无误，也可以用事先编写好的试验程序对外部接线做扫描通电检查来查找接线故障。为了安全考虑，最好将主电路断开。当确认接线无误后再连接主电路，将模拟调试好的程序送入用户存储器进行调试，直到各部分的功能都正常，并能协调一致地完成整体的控制功能为止。 1、模拟调试：将设计好的程序写入PLC后，首先逐条仔细检查，并改正写入时出现的错误。用户程序一般先在实验室模拟调试，实际的输入信号可以用钮子开关和按钮来模拟，各输出量的通／断状态用PLC上有关的发光二极管来显示，一般不用接PLC实际的负载(如接触器、电磁阀等)。在调试时应充分考虑各种可能的情况，各种可能的进展路线，都应逐一检查，不能遗漏。发现问题后应及时修改梯形图和PLC中的程序，直到在各种可能的情况下输入量与输出量之间的关系完全符合要求。如果程序中某些定时器或计数器的应该选择合适设定值。 2、现场调试：将PLC安装在控制现场进行联机总调试，在调试过程中将暴露出系统中图和梯形图程序设计中的问题，应对出现的问题及时可能存在的传感器、执行器和硬接线等方面的问题，以及PLC的外部接线加以解决。如果调试达不到指标要求，则对相应硬件和软件部分作适当调整，通常只需要修改程序就可能达到调整的目的。全部调试通过后，经过一段时间的考验，系统就可以投入实际的运行。 3、参数的易调整性：容易通过修改程序或参数而改变系统的某些功能。例如，有的系统在一定情况下需要变动某些控制量的参数（如定时器或计数器的设定值等），在设计程序时必须考虑怎样编写才能易于修改。 4、程序的简洁性：编写的程序应尽可能简练。 5、程序的可读性：程序不仅仅给设计者自己看，系统的维护人员也要读。另外，为了有利于交流，也要求程序有一定的可读性。

33. 左右运动送料车的PLC控制 一、训练目的 1、练习如何根据实际工艺设计程序； 2、掌握功能指令的应用； 3、练习应用实训模块进行模拟调试。 二、训练器材 1、个人电脑PC； 2、三菱FX系列PLC； 3、RS—232数据通信线； 4、送料车控制单元一块； 5、导线若干。 三、训练内容说明 某车间有 6 个工作台，送料车往返于工作台之间送料，每个工作台设有一个到位开关（SQ*）和一个呼叫按扭（SB*）。具体控制要求如下： 1、送料车开始应能停留在 6 个工作台中任意一个到位开关的位置上。 2、设送料车现暂停于 m 号工作台（SQ m 为 ON）处，这时 n 号工作台呼叫（SQ n 为 ON），若： ⑴m>n ，送料车左行，直至 SQ n 动作，到位停车。即送料车所停位置 SQ 的编号大于呼叫按扭 SB 的编号时，送料车往左行运行至呼叫位置后停止。 ⑵m<n ，送料车右行，直至 SQ n 动作，到位停车。即送料车所停位置 SQ 的编号小于呼叫按扭 SB 的编号时，送料车往右运行至呼叫位置后停止。 ⑶m=n ，送料车原位不动。即送料车所停位置 SQ 的编号与呼叫按扭 SB 的编号相同时，送料车不动。 程序中将送料车当前位置送到数据寄存器 D0 中，将呼叫工作台号送到数据寄存器 D1 中，然后通过 D0 与 D1 中数据的比较，决定送料车的运行方向和到达的目标位置。 基本技能训练 四、训练步骤

34. 顶销控制系统的设计与安装 一、工艺及控制要求的回顾 二、I/O的分配 根据以上控制要求及输入输出器件的分布，可作出以下I/O分配表：

35. 程序的设计 • 1、简单结构 这是小程序的常用结构，也叫作线性结构。指令平铺直述地写下来，执行时也是平铺直述地运行下去。程序中也会分一些段，如交通灯程序，放在程序最前边的是灯的总开关程序段，中间是时间点形成程序段，最后是灯输出控制程序段。简单结构的特点是每个扫描周期中每一条指令都要被扫描。 • 2、有跳越及循环的简单结构 由控制要求出发，程序需要有选择地执行时要用到跳转指令。前边已有这样的例子。如自动、手动程序段的选择，初始化程序段和工作程序段的选择。这时在某个扫描周期中就不一定全部指令被扫描了，而是有选择的，被跳过的指令不被扫描。循环可以看做是相反方向的选择，当多次执行某段程序时，其他程序就相当于被跳过。 • 3、组织模块式结构 虽然有跨越及反复、有跳越及循环的简单程序从程序结构来说仍旧是纵向结构。而组织模块式结构的程序则存在并列结构。组织模块式程序可分为组织块、功能块、数据块。组织块专门解决程序流程问题，常作为主程序。功能块则独立地解决局部的，单一的功能，相当于一个个的子程序。数据块则是程序所需的各种数据的集合。在这里，多个功能块和多个数据块相对组织块来说是并列的程序块。前边讨论过的子程序指令及中断程序指令常用来编制组织模块式结构的程序。 一、复杂程序的结构 程序是由一条条的指令组成的，一些指令的集合总是完成一定的功能。在控制要求复杂，程序也变庞大时，这些表达一定功能的指令块又需合理地组织起来，这就是程序的结构。 程序结构至少在以下几个方面具有重要的意义： 1、方便于程序的编写：编程序和写文章类似，合适的文章结构有利于作者思想的表达，选取了合适的文章结构后写作会得心应手。好的程序结构也有利于体现控制要求，能给程序设计带来方便。 2、有利于读者阅读程序：好的程序结构体现了程序编者清晰的思路，读者在阅读时容易理解，易于和作者产生共鸣。读程序的人往往是做维修或调试的人，这对程序的正常运行有利。 3、好的程序结构有利于程序的运行，可以减少程序的冲突，使程序的可靠性增加。 4、好的程序结构有利于减少程序的实际运行时间，使PLC的运行更加有效。 常见的程序结构类型有以下几种： 组织模块式程序结构为编程提供了清晰的思路。各程序块的功能不同，编程时就可以集中精力解决局部问题。组织块主要解决程序的入口控制，子程序完成单一的功能，程序的编制无疑得到了简化。当然，作为组织块中的主程序和作为功能块的子程序，也还是简单结构的程序。不过并不是简单结构的程序就可以简单地堆积而不要考虑指令排列的次序，PLC的串行工作方式使得程序的执行顺序和执行结果有十分密切的联系，这在任何时候的编程中都是重要的。 和先进编程思想相关的另一种程序结构是结构化编程结构。它特别适合具有许多同类控制对象的庞大控制系统，这些同类控制对象具有相同的控制方式及不同的控制参数。编程时先针对某种控制对象编出通用的控制方式程序，在程序的不同程序段中调用这些控制方式程序时再赋予所需的参数值。结构化编程有利于多人协作的程序组织，有利于程序的调试。

36. 本单元程序的总体结构 将程序分为公用程序、运行程序、报警程序、急停程序和复位位程序五个部分，其中公用程序是主干即主程序，起到合理安排各功能块的入口、各数据块集中清零、使得运行程序、报警程序和复位程序不会同时执行等功能。 运行程序：

37. 本单元程序的总体结构 三、程序综合与模拟调试 1、由于在各部分程序设计时已经考虑它们之间的相互关系，因此只要将公用程序、运行程序、报警程序、急停程序和回原位程序按照程序总体结构综合起来即为本单元控制系统的PLC程序。 2、模拟调试时各部分程序可先分别调试，然后再再进行全部程序的调试，也可直接进行全部程序的调试。

38. 根据控制要求和I/O分配表，可画出以下PLC外部电路图：根据控制要求和I/O分配表，可画出以下PLC外部电路图： PLC外部电路

39. 课外训练 自动送料装车控制系统的设计、安装与调试 一、训练目的 1、熟练掌握控制要求的分析； 2、熟练掌握复杂程序的设计； 3、熟练掌握程序的调试。 二、训练器材 1、个人电脑PC； 2、三菱FX系列PLC； 3、RS—232数据通信线； 4、送料控制单元一块； 5、导线若干。

40. 三、训练内容说明 见右图，初始状态时红灯L2灭，绿灯L1亮，表示允许汽车进来装料，此时料斗K2、电机M1、M2、M3皆为OFF。汽车到来时（用S2开关接通表示），L2亮L1灭。M3运行，M2在M3电机通2秒后运行，M1在M2通2秒后运行。再延时2秒后料斗K2打开出料。当汽车装满后（用S2为“0”表示），料斗K2关闭，电机M1延时2秒后停止，M2在M1停2秒后关，M3在M2停2秒后关。此时L1亮L2灭，表示汽车可以开走。 S1是料斗中料位检测开关，其闭合“1”表示料满，K2可以打开；S1分断时表示无料，K1可以打开K2不可以打开。 四、训练步骤 1、根据控制要求写出I/O分配表； 2、依据分配表编写正确梯形图； 3、依据I/O分配表画出PLC外部电路图； 4、正确连接并调试程序。 课外训练

41. 本章小结 本章以顶销控制系统为切入点介绍了可编程控制器的功能指令以及复杂程序的程序结构，用案例描述了采用功能指令的编程方法，并逐步介绍了该控制系统的编程过程。 1、功能指令实际上就是一个个功能不同的子程序。随着芯片技术的进步，小型PLC的运算速度、存贮量不断增加，其功能指令的功能也越来越强。和基本指令不同，功能指令不含表达梯形图符号间相互关系的成分，而是直接表达本指令要做什么。FX2N系列PLC在梯形图中使用功能框表示功能指令，功能框中分栏表示指令的名称、相关数据或数据的存储地址。 2、指针是用作跳转、中断等程序的人口地址，与跳转、子程序、中断程序等指令一起应用，地址号采用十进制数分配。 3、子程序是为一些特定的控制目的编制的相对独立的程序。为了区别于主程序，规定在程序编排时，将主程序排在前边，子程序排在后边，并以主程序结束指令FEND(FNC06)将这两部分分隔开。 4、中断是计算机所特有的一种工作方式。指主程序的执行过程中，中断主程序的执行去执行中断子程序。和前边所谈到过的子程序一样，中断子程序也是为某些特定的控制功能而设定的。和普通子程序的不同点是，这些特定的控制功能都有一个共同的特点，即要求响应时间小于机器的扫描周期。因而，中断子程序都不能由程序内安排的条件引出。能引起中断的信号叫中断源，FX2N系列可编程序控制器有二类中断源，也叫二类中断，即外部中断和定时器中断。 5、复杂程序的结构：程序是由一条条的指令组成的，一些指令的集合总是完成一定的功能。在控制要求复杂，程序也变庞大时，这些表达一定功能的指令模块又需合理地组织起来，这就是程序的结构。模块化程序结构为编程提供了清晰的思路，各程序块的功能不同，编程时就可以集中精力解决局部问题。组织块主要解决程序的入口控制，子程序完成单一的功能，这样程序的编制无疑得到了简化。