可編程控制器技術(第三版)——PLC實現工作臺自動往返循環控制主編何瓊任務九PLC實現實現工作臺自動往返循環控制任務目標任務描述任務實施任務檢查與評價知識鏈接鞏固與拓展

任務目標（1）掌握功能指令的基本格式和使用注意事項。（2）能應用功能指令編寫較復雜的程序。（3）能使用編程軟件中輸入功能指令編寫的程序，并正確調試。任務描述任務內容

工作臺自動往返循環控制。如圖9-1為工作臺工作示意圖。工作臺前進及后退由電動機通過絲杠拖動，要求實現如下控制功能：（1）點動控制（2）自動循環控制單循環運行，即工作臺前進及后退一次循環后停止在原位，碰到換向行程開關時不延時；6次循環計數控制，即工作臺前進及后退一次為一個循環，每碰到換向行程開關時停止3s后再運行，循環6此后停止在原位，原位在SQ2處。

任務描述實施條件校內教學做一體化教室，PLC實訓裝置（含FX3U-48MR或FX2N-48MRPLC基本單元)，個人計算機（已安裝GXWorks2編程軟件），電動機，電工常用工具若干，導線若干。任務實施步驟一

準備工作通電檢查實訓裝置是否正常，檢查PLC與計算機的連接是否正常，置PLC于“STOP”狀態。步驟二讀懂控制要求從工作任務來看，要求有點動控制和自動控制，在自動循環控制中，工作臺還有前進、后退、限位、停止等，其中分單次循環和6次循環計數控制等。

任務實施步驟三設計PLC控制I/O分配表類別元件I/O點編號備注輸入S1X000點動/自動選擇開關SB1X001停止按鈕SB2X002前進點動/啟動按鈕SB3X003后退點動S2X004單次/6次循環選擇開關SQ1X005前進轉后退的開關SQ2X006后退轉前進的開關SQ3X007前進限位開關SQ4X010后退限位開關輸出KM1Y001接觸器（前進）KM2Y002接觸器（后退）任務實施步驟四畫出I/O硬件接線圖為了確保設備安全，在PLC外部接線采用接觸器KM1和KM2的常閉觸點實現硬件互鎖。

任務實施步驟五

設計任務程序任務實施任務實施步驟六下載程序打開編程軟件GXWorks2，正確將程序輸入并下載到PLC。步驟七

運行程序，整體調試。將PLC的運行方式置于“RUN”位置。小組成員打開手動/自動開關SA1，分別在自動/手動下按下相應按鈕觀察物料輸送線的運行情況，并記下運行結果。步驟八

整理技術文件任務檢查與評價一級指標比例二級指標比例得分電路設計及接線20%1.I/O地址分配5%

2.設計硬件接線圖5%

3.控制面板設計情況5%

4.接線情況5%

程序設計與輸入40%1.程序設計20%

2.指令的使用5%

3.編程軟件使用5%

4.程序輸入與下載10%

系統整體運行調試30%1.正確通電5%

2.系統模擬調試10%

3.故障排除15%

職業素養與職業規范10%1.設備操作規范性2%

2.材料利用效率，接線及材料損耗2%

3.工具、儀器、儀表使用情況2%

4.現場安全、文明情況2%

5.團隊分工協作情況2%

總計100%知識鏈接一、什么是功能指令

功能指令，也稱為應用指令。許多功能指令有很強大的功能，往往一條指令就可以實現幾十條基本指令才可以實現的功能，還有很多功能指令具有基本指令難以實現的功能，實際上，功能指令是許多功能不同的子程序。隨著應用領域的擴展，制造技術的提高，功能指令的數量還將不斷增加，功能也將不斷增強。知識鏈接二、FX3U系列PLC數據類軟元件

前面的項目中所用的輸入繼電器X、輸出繼電器Y、輔助繼電器M等編程元件主要用于PLC開關量信息的處理，每個元件只有1位，故稱為“位軟元件”。因為功能指令的引入，需要對PLC中大量數據和工作參數進行處理或表示，則要用數據類軟元件，這些元件大多是以存儲器字節或字為存儲單位，稱為“字軟元件”。知識鏈接二、FX3U系列PLC數據類軟元件

1.數據寄存器D這是FX系列PLC數據類軟元件中應用得最多的一種，在模擬量檢測與控制以及位置控制等場所用來儲存數據和參數。基本長度是16位(最高位是符號位)，如將兩個相鄰數據寄存器組合，可存儲32位(最高位為符號位)的數值數據。知識鏈接

(1)通用數據寄存器DO-Dl99(200點)(2)斷電保持數據寄存器D200-D511(312點)(3)斷電保持專用數據寄存器D512-D7999

（4）特殊數據寄存器D8000-D8511（請注意，沒有定義的特殊數據寄存器不要使用。FX2N系列PLC的特殊數據寄存器編號為D8000～D8255）知識鏈接

(1)通用數據寄存器DO-Dl99(200點)將數據寫入通用數據寄存器后，只要不再寫入其他數據，其內容就不會變化，其編號為DO～Dl99。但是在PLC從運行到停止或停電時，所有數據被清除為0(如果特殊輔助繼電器M8033置1時，則可以保持)。

知識鏈接

(2)斷電保持數據寄存器無論PLC是從運行到停止，還是停電時，斷電保持數據寄存器將保持原有數據而不丟失，其中編號為D200～D7999。其中D200～D511的斷電保持數據寄存器可以通過參數的設定，更改為非斷電保持數據寄存器。D512～D7999為斷電保持專用數據寄存器，參數設置無法改變其保持性質。(3)特殊數據寄存器D8000～D8511寫入特定目的的數據，預先寫入特定內容的數據寄存器。該內容在每次上電時被設置為初始值，利用系統只讀存儲器寫入。例如，在D8000中，存有監視定時器的時間設定值。它的初始值由系統只讀存儲器在通電時寫入。要改變時可利用傳送指令將目的時間送入D8000中。該值在PLC從運行到停止時保持不變。知識鏈接2.文件寄存器D、R與擴展文件寄存器ER文件寄存器是對相同地址數據寄存器設定初始值的軟元件（FX3U系列和FX2N系列PLC相同），通過參數設定可以將D1000以后的7000點設置為文件寄存器，可以指定1～14個塊（每個塊相當于500點文件寄存器），但是沒指定一個塊將減少500步程序內存區域。知識鏈接

文件寄存器R和擴展文件寄存器ER則是FX3U系列PLC特有的。文件寄存器R是寄存器D的擴展軟元件，通過電池進行停電保持。使用存儲盒時，文件寄存器R的內容可以擴展保存在擴展文件寄存器ER中，而不必用電池保護。文件寄存器R可以作為數據寄存器來使用，處理各種數值數據，可以用通用指令進行操作，但如果作為文件寄存器時，則必須用專用指令進行操作。FX3U系列PLC文件寄存器分配區間為R0～R32767，擴展文件寄存器分配區間為ER0～ER32767。知識鏈接3.變址寄存器V/Z

變址寄存器由兩個16位數據寄存器V和Z組成，它們可以像其他數據寄存器一樣進行數據的讀寫。需要32位操作時，將V0～V7，ZO～Z7對號結合使用，注意Z為低16位。使用注意：變址寄存器通常用來修改軟元件的元件號，存放在它里面的數據為一個增量。

知識鏈接使用說明，當XO00＝0，執行第1行，(D5)(Dl5)，第2行不能執行，變址寄存器V、Z不起作用。當XO00＝1，則執行第2行，此時傳送數據的源地址和目標地址隨V、Z的值變化而變化。例如，V＝1，Z＝2，則D5V＝D(5+V)＝D6，Dl5Z＝D(15+Z)＝Dl7，程序執行結果為(D6)(Dl7);V＝6，Z＝10，則D5V＝Dll，Dl5Z=D25，程序執行結果為(Dl1)(D25)。這就是變址寄存器的作用。知識鏈接

可以用變址寄存器進行變址的軟元件是:X、Y、M、S、T、C、D、K、H、KnX、KnY、KnM、KnS。(KnA為位組合元件，見本單元后述說明)。但是，變址寄存器不能修改V與Z本身或位數指定用的Kn參數。知識鏈接

4.指針P、I

指針用作跳轉、中斷等程序的入口地址，與跳轉、子程序、中斷程序等指令一起應用。地址號采用十進制數分配。按用途可分為分支類指針P和中斷用指針1兩類，其中中斷用指針又可分為3種，分別是輸入中斷用，定時器中斷用及計數器中斷用。

指針用作跳轉、中斷等程序的入口地址，與跳轉、子程序、中斷程序等指令一起應用。地址號采用十進制數分配。按用途可分為分支類指針P和中斷用指針1兩類。注意：在梯形圖中，指針放在左側母線的左邊。知識鏈接（1）P指針指針P用于分支指令，其地址號P0～P127，共128點。P63即相當于END指令。在同一個程序中，指針編號不能重復使用。(2)I指針指針I根據用途又分為三種類型。輸入中斷用指針,定時器中斷用指針,計數器中斷用指針知識鏈接5.位組合元件Kn□位組合元件常用X、Y、M及S組成,元件表達為KnX,KnY、KnM、KnS等形式,式中Kn指有n組這樣的數據。如KnX0表示位組合元件是從X0開始的n組位元件的組合。若n為1,則K1X0指X0、Xl、X2、X3四位輸入繼電器的組合;而n為2,則K2X0是指X0～X07八位輸入繼電器的二組組合。除此之外,位組合元件還可以變址使用,如KnXZ、KnYZ、KnMZ、KnSZ等,這給編程帶來很大的靈活性。知識鏈接6.

字元件位指定的位指定D□.bFX3U系列PLC特有的功能，指定字軟元件中的位，可以作為位元件使用，其表現形式D□.b，其中□是字元件的編號，b為字元件的指定位數。如D1.0，指數據寄存器D1的0位編號。通常字元件的位指定D□.b使用方法與普通字元件相同，但使用過程中不能進行變址操作。知識鏈接三、功能指令的表達形式在PLC的梯形圖中，功能指令直接用功能框的形式表達本指令要做什么，指令一般由助記符(操作碼)和操作數組成。大多數功能指令有1到4個操作數，也有的功能指令沒有操作數。S表示源操作數，D表示目標操作數。源操作數和目標操作數不止1個時，可用Sl、S2、Dl、D2表示。知識鏈接(1)功能指令編號(2)助記符(3)數據長度(4)執行形式。功能指令有脈沖執行型和連續執行型。在指令標示欄中用“◥”警示。（5）操作數。操作數是功能指令涉及或產生的數據。操作數分為源操作數、目標操作數及其他操作數。源操作數是指令執行后不改變其內容的操作數，用（S?）表示，目標操作數是指令執行后將改變其內容的操作數，用（D·）表示。（6）變址功能。操作數可具有變址功能。操作數旁加有“·”的即為具有變址功能的操作數。(7)程序步數。程序步數為執行該指令所需的步數。知識鏈接(1)功能指令編號(2)助記符(3)數據長度(4)執行形式。功能指令有脈沖執行型和連續執行型。在指令標示欄中用“◥”警示。（5）操作數。操作數是功能指令涉及或產生的數據。操作數分為源操作數、目標操作數及其他操作數。源操作數是指令執行后不改變其內容的操作數，用（S?）表示，目標操作數是指令執行后將改變其內容的操作數，用（D·）表示。（6）變址功能。操作數可具有變址功能。操作數旁加有“·”的即為具有變址功能的操作數。(7)程序步數。程序步數為執行該指令所需的步數。知識鏈接

功能指令學習指南：FX3U系列和FX2N系列PLC功能指令較多，而且在使用中會涉及到很多細節問題，如指令每個操作數可以指定的軟元件類型、是否可以使用32位和脈沖執行方式、適用的PLC型號、對標志位的影響、是否有變址功能等。初學者沒有必要花大量時間去死記硬背這些指令的細節，在使用時可以通過編程手冊或編程軟件指令的幫助信息了解它們的使用詳細使用方法。下面我們來學習一些較為常用的功能指令。知識鏈接四、程序流程類功能指令程序流程類指令用來控制程序執行的流程的相關指令。主要包括跳轉指令、子程序指令、中斷指令和程序循環指令。1.條件跳轉指令CJCJ、CJ（P）指令用于跳過順序程序某一部分的場合，以減少掃描時間。條件跳轉指令CJ的應用說明如圖2-7-8所示。當X20為ON時，程序跳到標號P1O處。如果X20為OFF時，跳轉不執行，程序按原順序執行。

知識鏈接知識鏈接

(1)P63是END所在的步序，在程序中不需要設置P63。

(2)多條跳轉指令可以使用相同的指針，但一個指針只能出現一次，如出現兩次或兩次以上，則會出錯。

(3)指針一般設在相應跳轉指令之后，也可以出現在跳轉指令之前，但是如果反復跳轉的時間超過監控定時器的設定時間，會引起監控定時器出錯。

(4)在一個程序中，因使用跳轉而不可能同時執行的程序段中的同一線圈不看作是雙線圈。

(5)處于被跳過程序段中的Y、M、S由于該段程序沒執行，故即使驅動它們的電路狀態改變了，其工作狀態仍保持跳轉前的狀態不變。同理，T、C如果被跳過，則跳轉期間它們的當前值被凍結。

(6)高速計數器的工作獨立于主程序，其狀態不受跳轉的影響。

(7)編寫有跳轉指令的程序時，標號單獨占一行。知識鏈接2.子程序調用指令CALL與返回指令SRETCALL指令使用說明知識鏈接使用子程序指令應注意的幾個問題:(1)子程序應放在“FEND”指令之后，即主程序在前，子程序在后。同一指針只能出現一次，“CJ”指令中用過的指針不能再用。不同位置的“CALL”指令可以調用程序同一指針的子程序。(2)當有多個子程序排列在一起時，標號和最近的一個子程序返回指令構成一個子程序。(3)子程序最多可以有5級嵌套，即在子程序中調用子程序。(4)因為子程序是間歇使用的，因此在子程序中使用的定時器應在T246～T255(積算定時器)中選擇。知識鏈接3.主程序結束指令FEND

（1）FEND指令不對軟元件進行操作，不需要觸點驅動。（2）CALL指令的指針及子程序、中斷指針及中斷子程序都應放在FEND指令之后。CALL指令調用的子程序必須以子程序返回指令SRET結束。（3）在CALL指令執行后，SRET指令執行之前，如果執行了FEND指令，則程序會出錯。（4）在使用多個FEND指令的情況下，應在最后的FEND指令與END指令之間編寫子程序或中斷子程序。FEND指令表示主程序的結束，與END作用相同。程序執行到FEND指令時，進行輸出處理、輸入處理、監視定時器刷新，完成后返回第0步程序。知識鏈接五、傳送比較指令1.比較指令CMPCMP指令有三個操作數:兩個源操作數S1(?)和S2(?)，一個目標操作數D(?)，該指令將S1(?)和S2(?)進行比較，結果送到D(?)中。知識鏈接應用實例：

簡易密碼鎖控制。利用PLC實現密碼鎖控制。密碼鎖有3個置數開關(12個按鈕),分別代表3個十進制數，如所撥數據與密碼鎖設定值相等，則3S后開鎖，20秒后重新鎖上。密碼為十進制數316。思考：如何使用功能指令編程？提示：K316：0011

00010110知識鏈接知識鏈接2.區間比較指令ZCP知識鏈接3.傳送指令MOV應用實例：有時候定時器、計數器的需要間接設定。知識鏈接4.塊傳送指令BMOV知識鏈接請注意，所有三菱FX系列PLC功能指令，語句中給出的操作數總地址是代表編號最低的元件，當一條指令隱含了多個操作數時，第2個(或以后)操作數的元件編號從最低開始，按順序依次遞增。在塊傳送指令中，當源與目標地址號碼重疊時，PLC按“先傳送后改寫”的原則，自動確定傳送順序，保證了一個源操作數對應一個目標操作數的傳送。知識鏈接六、算術和邏輯運算指令1.加法指令ADD、減法指令SUBADD、SUB與DADD、DSUB使用區別知識鏈接2.乘法指令MUL、除法指令DIVMUL指令使用說明知識鏈接（1）參與運算的兩個16位源操作數內容的乘積，以32為數據的形式存入指定目標，其中低16位放在指定的目標，高16位存放在指定目標的下一個元件中，結果的最高位為符號位。（2）32位相乘類似。但必須注意，目標元件為位元件組合時，只能得到低32位結果。（3）DIV指令的S2不能為0，否則運算會出錯。目標元件為位組合元件時，對于32位運算，將無法得到余數。知識鏈接（4）應用實例。如有一組彩燈15個，要求當啟動/停止開關SB1（接X0）接通時，燈（接Y0、Y1……Y16）直到15盞燈亮以后，再反向單燈反序每隔1ms單個移位至第一盞燈亮，如此循環。將SB1換到停止，所有燈熄滅。知識鏈接知識鏈接3.加1指令INC、減1指令DECINC、DEC指令操作數只有一個，且不影響零標志、借位標志和進位標志。上圖中的X0每次由OFF變為ON時，由D(?)指定的元件中的數增加1。如果不用脈沖指令，每一個掃描周期都要加1。在16位運算中，32767再加1就變成了-32768；32位運算時，2147483647再加1就變成-2147483648。DEC指令與INC指令處理方法類似。知識鏈接（1）INC、DEC指令執行一次，D的內容自動加1或減1。（2）INC、DEC通常要求使用脈沖類指令，即INCP和DECP。（3）應用實例。如有15盞彩燈HL1、HL2……HL15，要求初始狀態為全滅，合上啟動/停止按鈕后，每100ms變化一次。其中啟動按鈕接X0，彩燈HL1、HL2……HL15分別接Y0、Y1……Y16。知識鏈接注意：K4Y000Z0所代表的元件。知識鏈接七、循環與移位指令1.右循環移位指令ROR、左循環移位指令ROLROR指令的使用說明

移位類指令將目標操作數中的數向左或右移動，移出的空位用其他數據來填補。知識鏈接ROL指令的使用說明知識鏈接2.位右移位指令SFTR、位左移位指令SFTLSTFR指令的使用說明知識鏈接SFTL指令的使用說明知識鏈接（1）使用移位指令時，通常要求使用脈沖類指令。（2）應用實例。某燈光招牌有HL1～HL8八個彩燈，要求當啟動按鈕開啟時，彩燈先以正序每隔1秒輪流點亮，當L8亮后，停5秒；然后以反序每隔1秒輪流點亮，當L1亮后，停5秒，重復上述過程。按停止按鈕，停止工作。在控制設計時，HL1～HL8八個彩燈分別接PLC的Y0～Y7，啟動按鈕接X0，停止按鈕接X1。知識鏈接知識鏈接八、區間復位指令與觸點比較指令1.區間復位指令ZRSTZRST指令的使用說明

D1(?)和D2(?)指定的應為同類元件，ZRST指令使D1(?)～D2(?)的元件復位。D1(?)指定的元件號應小于或等于D2(?)指定的元件號。若D1(?)號大于D2(?)號，則只有D1(?)指定的元件被復位。D1(?)、D2(?)也可以同時指定32位計數器。知識鏈接2.觸點比較指令LD觸點比較指令使用說明知識鏈接AND、OR觸點比較指令使用說明知識鏈接（1）LD□是連接到母線觸點比較指令，它分為16位和32位觸點比較指令。LD□觸點比較指令的最高位為符號位，最高為1則作為負數處理。（2）AND□和OR□是串聯連接觸點比較指令和并聯觸點比較指令，都可以分為16位和32位觸點比較。知識鏈接（3）應用實例。自動車庫管理系統中常要對車輛的進出進行實時的統計，并根據統計的結果給出相應的指示信息。有一簡單自動車庫，控制要求如下:車庫共有100個車位，進出使用各自通道，通道口有電動