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1、第6章 FX2N系列可编程控制器功能指令 及其应用,本章提要 三菱FX2N系列PLC除了基本指令和步进指令外，还有很多功能指令。正是功能指令的多少和强弱，在很大程度上决定了PLC功能的多少和强弱。本章介绍FX2N系列可编程控制器各种数据类软元件的组成和用法，功能指令的表示方法和使用要素，以及常用的传送比较指令、四则及逻辑运算指令、数据处理指令、程序控制指令等。,【案例1】 喷水池花式的喷水控制 数据类软元件及传送类指令,一.案例说明,图6-1-1 喷水池水柱分布,二 解决方案,任务1 9个喷水柱的PLC表示方法,在此，介绍一种数据类软元件位组合元件。9个输出结果可用位组合元件K3Y0来表示，
2、它代表了Y0Y7，Y10Y13共12个输出继电器。K3Y0在程序中作为一个整体使用。,任务2 实现向K3Y0送数，完成控制要求,本案例有2个关键点： （1）是按时间顺序分3次接通9个喷水柱中的1个（或4个）。考虑选用T0、T1、T23个定时器来对应这个过程。 （2）是怎样向K3Y0送数？,图6-1-2 喷水池花式喷水的实现,任务3 分析梯形图执行过程,X1接通时，,T0、T1、T2开始计时。,10s后，T0接通，执行第一条传送指令，即1号水柱喷水。 再过10s，T1接通，执行第二条传送指令，即2、3、4、5号水柱喷水。 再过10s，T2接通，执行第三条传送指令，即6、7、8、9号水柱喷水。,三
3、知识进阶,1.FX2N系列PLC数据类软元件 （1）数据寄存器（D） （2）变址寄存器(V/Z，16点) (3) 指针 （4）位组合元件,2功能指令的表达形式及使用要素,图6-1-7 功能指令的格式及使用要素,3传送类指令 （1） 单一传送指令MOV （2） 块传送指令 BMOV （3） 多点传送指令 FMOV （4） 数据交换指令 （5）BCD交换指令 （6）BIN交换指令,四本案例应用拓展,1.本案例的另一种实现方案,图6-1-10 喷水池花式喷水的实现方案（二）,2. 传送指令使用要点 传送指令的主要用途,【案例2】 一个高性能密码锁的制作 比较类指令及其应用,一案例说明 现要求设计一把
4、由两组数据锁定的密码锁。开锁时，只有输入两组正确的密码，锁才能打开。锁打开后，经过5秒钟再重新锁定。,二.解决方案,任务1 怎样设定密码以及怎样输入正确的数据 本案例只需要1个输出元件，表示密码锁，但是怎样打开这把锁才是问本案例只需要1个输出元件，表示密码锁，但是怎样打开这把锁才是问题关键所在。一方面，应在程序中先设定好密码，根据案例要求，可以用2个多位的十进制常数，也可以用2个十六进制常数。另一方面，开锁的过程，实际上就是将输入的数据与事先安排好的密码进行比较的过程。,任务2 怎样表示输入数据与密码相同,图6-2-1 密码锁的设计梯形图,任务3 分析密码锁的工作过程,密码H345，对应K3X
5、0从高位往低位，“3”由“X13X12X11X10”输入，“4”由“X7X6X5X4”输入，“5”由“X3X2X1X0”输入，所以最终需要接通的X是：X11 X10 X6 X2X0，其他各位X全为“0”。 同理，密码HABC，对应K3X0从高位往低位，“A”由“X13X12X11X10”输入，“B”由“X7X6X5X4”输入，“C”由“X3X2X1X0”输入，所以最终需要接通的X是：X13X11X7X5X4X3X2，其他各位X全为“0”。,三知识进阶,1比较指令CMP,2区间比较指令ZCP,3触点形比较指令,（1）从母线取用触点比较指令 （2）串联形触点比较指令 （3）并联形触点比较指令,四本
6、案例应用拓展,1对密码锁梯形图6-2-1的进一步分析 如果密码是十进制常数，则数据的输入与“解决方案”中分析的十六进制数的做法有所不同，请注意区分。 比如，密码是K345，在输入之前，不妨先将这组密码转化为二进制数，（345）10=（101011001）2 ，那么对应K3X0从高位往低位，应将X10X6X4X3X0接通，其他各位X全为“0”。相关程序有兴趣的读者可自行设计。,2.,图6-2-6 车速监控系统,【案例3】 电子四则运算式的制作 四则及逻辑运算类指令及其应用,一案例说明 请完成四则运算Y=20X/35-8,任务1 怎样实现“X”的输入，“Y”的输出 这里的X和Y是两个数，按照前文的
7、介绍，在此同样可选用位组合元件KnX、KnY 来代表。从表达式可以看出，Y与X成正比，X的变化范围（位数）决定了Y的变化范围（位数）。要强调的一点是，KnX、KnY表示的是二进制数。 所以，“X”由KnX输入，“Y”由KnY输出。,任务2 四则运算程序的编写,图6-3-1 电子四则运算式的实现方案,任务3 运算结果分析,(1) 取X=40，Y=2040/35-8=14（正数）（小数部分自动去掉）。用PLC来实现的方法是，输入K2X0=00101000，则程序执行后，K2Y0的输出结果为“00001110”，对应Y=+14，与上面的分析完全一致。,(2) 取X=3，Y=203/35-8=-7。用
8、PLC来实现的方法是，输入K2X0=00000011，则程序执行后，K2Y0的输出结果为“11111001”，那么这一组数据与“-7”的关系如何呢?为了解决这个问题，不妨再取一组数据。,(3) 取X=0，Y=200/35-8=-8。输入K2X0=00000000，则程序执行后，K2Y0的输出结果为“11111000”。结合这2个结果，不难发现，当K2Y0为负数时，采用“补码”表示。“11111001”中， 最高位的是符号位，“1”代表负数，其余7位“取反+1”即数值大小。,三知识进阶,1加法、减法指令,2乘法指令,3除法指令,4加1、减1指令 5逻辑运算指令,四本案例应用拓展,1.,图6-3-
9、3 运算指令应用示例（一）,2.,图6-3-5 运算指令应用示例（二）,【案例4】 广告牌字的闪烁控制 移位控制类指令及其应用,一案例说明 现有一酒店，要求设计一个对其大门口的霓虹灯“欢迎您光临”五个字的控制电路，其中前5步每步间隔1秒，第6步保持5秒后，再循环。,二 解决方案,任务1 分析闪烁流程特点，确定初步方案在此，学习FX2N系列PLC中，专门用于实现数据移位的指令。Y0Y4由移位指令控制依次输出，将这5个信号分别负责接通“欢迎您光临”五个字的控制电路，最后一步是5个信号同时接通，对应案例要求的第6步。,任务2 结合闪烁流程和时间要求，设计梯形图,图6-4-1 广告牌字的闪烁控制程序,
10、任务3 程序工作过程分析,在功能指令的程序设计中，一方面要根据案例的要求，选择合适的功能指令，并能正确使用。另一方面，还是整个程序中的一些关键点的设置。在此，仍然借用基本指令“经验编程法”的主要思路，考虑PLC机内元件的应用，常用的元件是普通型辅助继电器，如图6-4-1中用到的M0、M1、M2，如果控制关系与时间有关，则可以考虑用定时器或计数器，如图6-4-1中运用的T1。,三知识进阶,1循环左移及循环右移指令,2位左移及位右移指令,3. 字左移及字右移指令,四本案例应用拓展,1.,图6-4-5 移位指令应用拓展（一）,2.,图6-4-7 产品检验流水线核心程序示意图,【案例5】 十六进制二进
11、制转换 数据处理指令及其应用,一案例说明 将任意十六进制代码转换成二进制数的形式，并显示出来,二 解决方案,任务1 确定十六进制数与二进制数的对应关系 本案例要求将任意1位十六进制代码转换为二进制数，首先设定十六进制代码为输入信号，0F分别用X0X17表示，二进制数为输出结果，用Y0Y3表示， 因4位二进制代码形成16个不同组合，恰好与上述数一一对应。,任务2 编码指令的应用及程序设计,（a） 源操作数为位元件的使用说明,（b） 源操作数为字元件的使用说明,图6-5-2 十六二进制转换实现方案,任务3 程序讨论分析,当2n 位源操作数中有1个以上的位为“1”时，指令总是对最高位的“1”进行编码
12、，其他低位的“1”无效。由此可见，编码指令一次只能对源操作数中的1个“1”进行编码。同时，若源操作数中没有“1”时，出现运算错误。本案例实现了“大数优先”原则。,三知识进阶,1区间复位指令 2解码指令,（a） 源操作数为位元件的使用说明,（b） 源操作数为字元件的使用说明,四本案例应用拓展,【案例6】求一组数的最大值 程序控制类令及其应用,一案例说明 有20个数（16位），存放在D0D19中，现要求求出最大值，存入D20中，并将此最大值转换成BCD码送到输出端。,二.解决方案,任务1 反复比较的实现 在这里介绍一种与计算机编程相似的方法，用循环指令来完成它。从这一点来看，PLC被称为“工业用计
13、算机”有它的道理。 根据上文的说明，求最大值的问题，实际上就是比较2个数的大小。当然在此案例中，可以先对第1个第2个数比较，取两者中的大数再和第3个数比较，同样选出大数，再和下下一个数进行比较，以此类推。直到20个数全部比较一次，最后留下的，就是要求的最大值。,任务2 循环指令的应用及程序设计,图6-6-1 求最大值的梯形图,任务3 最大值的形成过程,（1）进入循环之前，首先将第1个数（存放在D0中）送到D20中。且在此假设这个数就是20个数中的最大值。 （2）进入循环后，第一遍是对D0Z和D20进行比较，此时， D0Z代表D1（Z的初值=1）， D20代表D0，根据（1）的假设，“LD”比较
14、触点不会接通，D20中存放的数据不变。这也解释了变址寄存器Z的初值为什么设为1，而不是通常的做法设为0。,（3）做完比较后， Z的值加1，则D0Z就代表D2。在做第二遍循环时， 由D2和D0比较，其结果是D20中存放的数据仍然是第1个数。这样一直将D0和其他19个数全部比较完，最后在D20中存放的数据还是D0中的数，即最大值。,（4）那么，如果第1个数不是最大值，程序又是怎样执行的呢？假设D1D0，则“LD”触点接通，此时这一行的传送指令执行，因此第一遍循环结果是D20中存放的数据变为D1。做第二遍循环时，仍然是将大数送到D20中，由此可见，每一次的比较总是发生在上一次比较的大数和下一个数之间
15、，（上一次比较的小数不需要再作比较了，与最终结果无关）而最后送到D20中的数自然就是这20个数的最大值了。,三知识进阶,1跳转指令,图6-6-2 跳转指令使用说明,2子程序指令,图6-6-3 子程序指令使用说明,3中断指令,图6-6-6 定时器中断控制程序图,四本案例应用拓展 1对图6-6-2的拓展,2子程序指令应用,【案例7】 自动饮料售货机 功能指令的综合应用,一案例说明 现有一自动饮料售货机，售出咖啡和可乐两种饮料。,二 解决方案,任务1 确定输入端 /输出端元件分配,输入端,输出端,任务2 分析本案例的工作流程,任务3 初步完成程序设计 （a） 自动售货机接收顾客投币、确定总钱数的梯形
16、图 （b） 选择咖啡的梯形图 （c） 选择可乐的梯形图,任务4 程序分析说明 1. 投币完成后，先用2条乘法指令计算投入5元和10元的总钱数，（投入的1元硬币不须再计算）然后用2条加法指令计算所投入的总钱数，存入D3中。,用区间比较指令判断D3中数据的大小，即顾客投入钱数的大小，只可能出现2种结果： （D3）12，且顾客此时又选择X3，则程序进入图6-7-3（b）；同时，大于12元指示灯亮。 （D3）15，且顾客此时又选择X4，则程序进入图6-7-3（c）；同时，大于15元指示灯亮。（X3、X4不能同时选择）,2.选择咖啡的梯形图说明： 本次自动售货成功，输出咖啡一杯。 用减法指令计算余额，存入D4中。 如果顾客投入的总钱数恰好是12元，则本
