復(fù)雜工程控制系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)4.14路競賽搶答器控制系統(tǒng)設(shè)計【知識目標(biāo)】1.了解功能指令格式及含義。2.了解競賽搶答器控制系統(tǒng)控制要求以及工作原理。3.掌握三菱FX3U系列PLC關(guān)聯(lián)功能指令應(yīng)用技巧?！灸芰δ繕?biāo)】

1.能夠進(jìn)行競賽搶答器控制系統(tǒng)硬件設(shè)計。2.能夠利用GX-Works2編程軟件進(jìn)行競賽搶答器控制系統(tǒng)梯形圖程序設(shè)計，會仿真調(diào)試。3.能夠進(jìn)行競賽搶答器控制系統(tǒng)輸入、輸出接線，并利用實訓(xùn)裝置進(jìn)行聯(lián)機調(diào)試。任務(wù)描述某品牌4路競賽搶答器，配有4個選手搶答按鈕SB1~SB4、1個主持人答題按鈕SB5、復(fù)位按鈕SB6、數(shù)碼管顯示器以及工作指示燈HL1、犯規(guī)指示燈HL2、超時指示燈HL3等。該競賽搶答器控制功能要求如下：（1）在答題過程中，當(dāng)主持人按下開始答題按鈕SB5后，4位選手開始搶答，搶先按下按鈕的選手號碼應(yīng)該在顯示屏上顯示出來，同時工作指示燈HL1亮，其他選手按鈕不起作用。（2）如果主持人未按下開始答題按鈕SB5就有選手搶先按下答題按鈕，則認(rèn)為犯規(guī)，犯規(guī)選手的號碼閃爍顯示（閃爍周期為1s），同時犯規(guī)指示燈HL2閃爍（周期與顯示屏相同）。（3）當(dāng)主持人按下開始答題按鈕SB5，超過10s仍無選手答題，則系統(tǒng)超時指示燈HL3亮，此后不允許再有選手搶答該題。（4）當(dāng)主持人按下復(fù)位按鈕，系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位，重新開始搶答。請使用FX3U系列PLC實現(xiàn)此控制功能，完成PLC程序的編寫與仿真調(diào)試，硬件的接線與聯(lián)機調(diào)試?！救蝿?wù)要求】1.利用GX-Works2設(shè)計4路競賽搶答器控制系統(tǒng)梯形圖程序。2.正確連接編程電纜，下載程序至PLC。3.正確連接輸入按鈕和輸出負(fù)載（數(shù)碼管、指示燈）。4.仿真、聯(lián)機調(diào)試。【任務(wù)環(huán)境】1.兩人一組，根據(jù)工作任務(wù)進(jìn)行合理分工。2.每組配套FX3U系列PLC實訓(xùn)裝置一套。3.每組配套若干導(dǎo)線、工具等。【考核評價標(biāo)準(zhǔn)】該項目考核評價標(biāo)準(zhǔn)如表4-1所示?！救蝿?wù)要求】1.利用GX-Works2設(shè)計自動混料罐控制系統(tǒng)梯形圖程序。3.正確連接編程電纜，下載程序至PLC。4.正確連接輸入按鈕和輸出負(fù)載（交流接觸器、電磁閥）。5.仿真、聯(lián)機調(diào)試?！救蝿?wù)環(huán)境】1.兩人一組，根據(jù)工作任務(wù)進(jìn)行合理分工。2.每組配套FX3U系列PLC實訓(xùn)裝置一套。3.每組配套若干導(dǎo)線、工具等?！究己嗽u價標(biāo)準(zhǔn)】該項目考核評價標(biāo)準(zhǔn)如表3-1所示。

1.功能指令的格式及含義三菱FX3U系列PLC功能指令格式如圖4-1a所示。

a）

b）圖4-1功能指令格式示例

a）功能指令格式

b）功能含義（1）功能碼（FNCNO）——每一條功能指令都有固定的功能碼和助記符，兩者嚴(yán)格對應(yīng)。（2）助記符——助記符是功能指令的英文縮寫。（3）數(shù)據(jù)長度——FX3U系列PLC提供的數(shù)據(jù)長度分為16位和32位兩種，參與運算的數(shù)據(jù)默認(rèn)為16位二進(jìn)制數(shù)據(jù)。（4）執(zhí)行形式——FX3U系列PLC功能指令的執(zhí)行形式分為連續(xù)執(zhí)行型和脈沖執(zhí)行型。（5）操作數(shù)——是指功能指令涉及或產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。關(guān)聯(lián)知識☆

4.1.1認(rèn)識功能指令應(yīng)用技巧：

功能指令的源操作數(shù)、目標(biāo)操作數(shù)和其他操作數(shù)的變化是豐富多彩的。有些指令無操作數(shù)（如IRET、WDT）；有些指令沒有源操作數(shù)，只有目標(biāo)操作數(shù)（如XCH）；大部分指令具備源操作數(shù)和目標(biāo)操作數(shù)。

操作數(shù)若是間接操作數(shù)，即通過變址取得數(shù)據(jù)，則在功能指令操作數(shù)后面加“·”，例如［S·］、［D·］等。

在程序中，每條功能指令占用一定的程序步數(shù)，功能碼和助記符占1步，每個操作數(shù)占2步或4步（16位操作數(shù)是2步，32位操作數(shù)是4步）。2.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式（1）位元件。位元件是指只有兩種狀態(tài)（ON或OFF）的開關(guān)量元件，屬于數(shù)據(jù)類型中的布爾數(shù)。（2）字元件。處理數(shù)據(jù)的軟元件稱為字元件。1個字元件由16位存儲單元構(gòu)成，其中最高位（第15位）為符號位，第0～14位為數(shù)值位。圖4-2所示為16位數(shù)據(jù)寄存器D0。

圖4-2字元件（3）位組合元件。位組合元件是由位元件構(gòu)成的一種字元件特殊結(jié)構(gòu)。由位數(shù)Kn和起始位元件號的組合來表示，其中n表示組數(shù)，位元件每4位為一組合成單元。例如，K1X0表示X0～X3的4位數(shù)據(jù)，X0是最低位；K2Y0表示Y0～Y7的8位數(shù)據(jù)，Y0是最低位；K4M10表示M10～M25的16位數(shù)據(jù)，M10是最低位。當(dāng)一個16位數(shù)據(jù)傳送到K1M0、K2M0或K3M0時，只傳送相應(yīng)的低位數(shù)據(jù)，較高位的數(shù)據(jù)不傳送。32位數(shù)據(jù)傳送也一樣。應(yīng)用技巧：

定時器T/計數(shù)器C屬于身兼位元件和字元件雙重身份的軟元件。即常開、常閉觸點是位元件，定時時間設(shè)定值/預(yù)置計數(shù)值則為字元件。

利用兩個字元件可以組成雙字元件，以組成32位數(shù)據(jù)操作數(shù)。雙字元件由相鄰的寄存器組成。雙字元件中第31位為符號位，第0~30位為數(shù)值位。在指令中使用雙字元件時，一般只用其低位地址表示這個組件，但高位地址也將同時被指令使用。CJ指令的助記符、功能號、名稱、操作數(shù)和程序步長如表4-2所示。1.指令功能CJ指令。條件跳轉(zhuǎn)指令，將程序跳轉(zhuǎn)到P指針指定處。2.應(yīng)用實例CJ指令應(yīng)用實例如圖4-3所示。

圖4-3CJ指令應(yīng)用實例關(guān)聯(lián)知識☆

4.1.2CJ指令應(yīng)用技巧：

多條跳轉(zhuǎn)指令可以使用相同的指針。

指針一般設(shè)在相關(guān)的跳轉(zhuǎn)指令之后，也可以設(shè)在跳轉(zhuǎn)指令之前。但要注意從程序執(zhí)行順序來看，如果由于指針在前造成該程序的執(zhí)行時間超過了警戒時鐘設(shè)定值，則程序就會出錯。

指針P63為END指令跳轉(zhuǎn)用特殊指針，當(dāng)出現(xiàn)指令“CJP63”時且跳轉(zhuǎn)條件滿足時，程序跳轉(zhuǎn)到P63，執(zhí)行END指令功能。因此，P63不能作為程序入口地址標(biāo)號而進(jìn)行編程。如果對P63編程時，PLC會發(fā)生程序錯誤并停止運行。

在編程軟件GX上輸入梯形圖時，指針P的輸入方法：找到跳轉(zhuǎn)后的程序首行，將光標(biāo)移到該行左母線外側(cè)，直接輸入指針P即可。CALL、SRET指令的助記符、功能號、名稱、操作數(shù)和程序步長如表4-3所示。1.指令功能（1）CALL指令。子程序調(diào)用指令，調(diào)用指針P指定的子程序。（2）SRET指令。子程序返回指令，從子程序返回到主程序。關(guān)聯(lián)知識☆

4.1.3CALL、SRET指令2.應(yīng)用實例CALL、SRET指令應(yīng)用實例如圖4-4a所示。

a）

b）

圖4-4CALL、SRET指令應(yīng)用實例a）應(yīng)用實例

b）子程序嵌套應(yīng)用技巧：

CALL、SRET指令需配對使用。

CALL指令一般安排在主程序中，主程序的結(jié)束用FEND指令（主程序結(jié)束指令，功能與END指令類似）。子程序的開始端有P××指針，最后由SRET返回指令返回主程序。MOV指令的助記符、功能號、名稱、操作數(shù)和程序步長如表4-4所示。1.指令功能MOV指令。傳送指令，將源操作數(shù)中的數(shù)據(jù)傳送到目標(biāo)操作數(shù)中，即[S·]→[D·]。2.應(yīng)用實例MOV指令應(yīng)用實例如圖4-5所示。

圖4-5MOV指令應(yīng)用實例關(guān)聯(lián)知識☆

4.1.4MOV指令應(yīng)用技巧：

MOV指令為連續(xù)執(zhí)行型，MOVP指令為脈沖執(zhí)行型。編程時若源操作數(shù)[S·]是一個變量，則要用脈沖型傳送指令MOVP。

對于32位數(shù)據(jù)的傳送，需要用DMOV指令，否則用MOV指令會出錯。

ZRST指令的助記符、功能號、名稱、操作數(shù)和程序步長如表4-5所示。1.指令功能ZRST指令。區(qū)間復(fù)位指令，將目標(biāo)操作數(shù)[D1·]和[D2·]指定的元件號范圍內(nèi)同類元件成批復(fù)位為OFF狀態(tài)。2.應(yīng)用實例ZRST指令應(yīng)用實例如圖4-6所示。當(dāng)X000為ON時，位元件M100～M199成批復(fù)位為OFF狀態(tài)，字元件C235～C250同樣成批復(fù)位為OFF狀態(tài)。

圖4-6ZRST指令應(yīng)用實例關(guān)聯(lián)知識☆

4.1.5ZRST指令應(yīng)用技巧：

目標(biāo)操作數(shù)[D1·]和[D2·]指定的元件應(yīng)為同類軟元件，且[D1·]指定的元件號應(yīng)小于[D2·]指定的元件號，若[D1·]指定的元件號大于[D2·]指定的元件號，則只有[D1·]指定的元件號復(fù)位。

該指令為16位功能指令，但[D1·]、[D2·]也可指定為32位的高速計數(shù)器。但不能混合指定，即[D1·]、[D2·]不能一個指定為16位，另一個指定為32位。

該指令在對定時器、計數(shù)器進(jìn)行區(qū)間復(fù)位時，不但將T、C的當(dāng)前值寫入K0，還將其相應(yīng)的觸點全部復(fù)位。SEGD指令的助記符、功能號、名稱、操作數(shù)和程序步長如表4-6所示。1.指令功能SEGD指令。七段譯碼指令，將源操作數(shù)[S·]的低4位中的十六進(jìn)制數(shù)經(jīng)譯碼形成七段顯示的數(shù)據(jù)格式存于目標(biāo)操作數(shù)[D·]中，驅(qū)動1位七段顯示器。其中操作數(shù)含義如下：[S·]指定軟元件存儲待顯示數(shù)據(jù)（低4位有效）；[D·]指定譯碼后的七段顯示數(shù)據(jù)存儲元件（低8位有效）。關(guān)聯(lián)知識☆

4.1.6SEGD指令2.應(yīng)用實例SEGD指令應(yīng)用實例如圖4-7所示。

圖4-7SEGD指令應(yīng)用實例圖4-7中，當(dāng)X000為ON時，源操作數(shù)D0中的低4位所確定的十六進(jìn)制數(shù)（0～F）譯碼成七段顯示數(shù)據(jù)，并送到Y(jié)007~Y000。譯碼真值表如表4-7(詳見教材)所示。應(yīng)用技巧：

一個SEGD指令只能控制一個七段顯示管，且要占用8個輸出端口，如果要顯示多位數(shù)，則占用的輸出端口更多，顯然在實際控制中，很少采用這樣的方法。

SEGD指令一般采用K2Y0作為指令的目標(biāo)操作數(shù)。只要在輸出端口（如Y007~Y000）接上七段顯示器，即可直接顯示源操作數(shù)中的十六進(jìn)制數(shù)。值得注意的是，七段顯示器具有共陽極和共陰極兩種結(jié)構(gòu)形式，需要與PLC晶體管輸出極性匹配。若PLC晶體管輸出為NPN型則應(yīng)選共陽極七段顯示器，PNP型則選擇共陰極七段顯示器。

1.I/O地址分配根據(jù)任務(wù)4.1任務(wù)描述可知，4路競賽搶答器控制系統(tǒng)輸入為4路搶答按鈕SB1、SB2、SB3、SB4，主持人答題按鈕SB5，主持人復(fù)位按鈕SB6。輸出為工作指示燈HL1，犯規(guī)指示燈HL2，系統(tǒng)超時指示燈HL3，七段數(shù)碼管（B0~B6）。設(shè)定I/O地址分配表，見表4-8。任務(wù)實施☆

4.1.74路競賽搶答器控制系統(tǒng)設(shè)計2.硬件接線圖設(shè)計根據(jù)表4-8所示I/O地址分配表，可對硬件接線圖進(jìn)行設(shè)計，如圖4-8所示。

圖4-8硬件接線圖3.控制程序設(shè)計

根據(jù)任務(wù)4.1任務(wù)描述可知，4路競賽搶答器屬于典型復(fù)雜工程控制系統(tǒng)，利用功能指令進(jìn)行設(shè)計能起到事半功倍的效果。根據(jù)控制系統(tǒng)控制要求和I/O地址分配表，設(shè)計梯形圖程序如圖4-9（詳見教材）所示。4.程序調(diào)試（1）按照圖4-8所示硬件接線圖接線并檢查、確認(rèn)接線正確。（2）利用GX-Works2軟件輸入、仿真調(diào)試程序，分析程序運行結(jié)果。（3）程序符合控制要求后再接通硬件電路試車，進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)機調(diào)試，直到最大限度地滿足系統(tǒng)控制要求為止。

某品牌生產(chǎn)線輸送帶控制系統(tǒng)示意圖如圖4-10所示。請分析該加工工藝過程控制功能，并用FX3U系列PLC實現(xiàn)此控制功能，完成PLC控制系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計。

圖4-10生產(chǎn)線輸送帶控制系統(tǒng)示意圖任務(wù)實施☆

4.1.8崗課融通拓展：某品牌生產(chǎn)線輸送帶控制系統(tǒng)設(shè)計1.控制要求分析該生產(chǎn)線輸送帶控制系統(tǒng)設(shè)定為具有自動工作方式與手動點動工作方式，具體由轉(zhuǎn)換開關(guān)S1選擇。當(dāng)S1=1時為手動點動工作，系統(tǒng)可通過3個點動按鈕對電磁閥和電動機進(jìn)行控制，以便對設(shè)備進(jìn)行調(diào)整、檢修和事故處理。當(dāng)系統(tǒng)工作于自動工作方式時，其控制要求如下：（1）起動時，為了避免在后段輸送帶上造成物料堆積，要求以逆物料流動方向按一定時間間隔順序起動，其起動順序為：按下起動按鈕SB1，第二條輸送帶的接觸器KM2驅(qū)動起動電動機M2，延時3s后，第一條輸送帶的接觸器KM1驅(qū)動起動電動機M1，延時3s后，卸料斗的電磁閥YV1吸合。（2）停止時，卸料斗的電磁閥YV1尚未吸合時，接觸器KM1、KM2可立即斷電使輸送帶停止；當(dāng)卸料斗的電磁閥YV1吸合時，為了使輸送帶上不殘留物料，要求順物料流動方向按一定時間間隔順序停止。其停止順序為：按下停止按鈕SB2，卸料斗的電磁閥YV1斷開，延時6s后，第一條輸送帶的接觸器KM1斷開，此外再延時6s后，第二條輸送帶的接觸器KM2斷開。（3）故障停止。在正常運轉(zhuǎn)中，當(dāng)?shù)诙l輸送帶電動機過載時（熱繼電器FR2常開觸點閉合），卸料斗、第一條和第二條輸送帶同時停止。當(dāng)?shù)谝粭l輸送帶電動機過載時（熱繼電器FR1常開觸點閉合），卸料斗、第一條輸送帶同時停止，經(jīng)6s延時后，第二條輸送帶再停止。2.控制系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計（1）I/O地址分配根據(jù)控制要求，設(shè)定I/O地址分配表，如表4-9所示。（2）硬件接線圖設(shè)計根據(jù)表4-9所示I/O地址分配表，可對PLC硬件接線圖進(jìn)行設(shè)計，如圖4-11所示。

圖4-11硬件接線圖（3）控制程序設(shè)計1）SFC設(shè)計。手動/自動程序結(jié)構(gòu)如圖4-12a所示。此外，該生產(chǎn)線輸送帶自動控制方式屬于順序控制系統(tǒng)，故可采用SFC進(jìn)行設(shè)計，根據(jù)控制要求和I/O地址分配表，設(shè)計自動控制方式SFC如圖4-12b。

a）

b）

圖4-12手動/自動程序結(jié)構(gòu)與自動控制方式SFCa）手動/自動程序結(jié)構(gòu)

b）自動控制方式SFC2）梯形圖程序設(shè)計。

根據(jù)手動/自動程序結(jié)構(gòu)、自動控制方式SFC以及I/O地址分配表，設(shè)計梯形圖程序如圖4-13（詳見教材）所示。

圖4-13中，當(dāng)X007為ON時，控制系統(tǒng)工作于手動點動工作方式，執(zhí)行手動點動工作方式程序，即通過點動按鈕SB3、SB4、SB5對電磁閥、輸送帶驅(qū)動電動機M1、M2進(jìn)行點動控制。當(dāng)X007為OFF時，控制系統(tǒng)工作于自動工作方式，程序按照圖4-12b所示SFC進(jìn)行順序控制?！局R目標(biāo)】1.了解智能電動小車控制系統(tǒng)控制要求以及工作原理。2.掌握三菱FX3U系列PLC關(guān)聯(lián)功能指令應(yīng)用技巧?！灸芰δ繕?biāo)】

1.能夠進(jìn)行PLC選型并進(jìn)行智能電動小車硬件設(shè)計。2.能夠利用GX-Works2編程軟件進(jìn)行智能電動小車控制系統(tǒng)梯形圖程序設(shè)計，會仿真調(diào)試。3.能夠進(jìn)行智能電動小車控制系統(tǒng)輸入、輸出接線，并利用實訓(xùn)裝置進(jìn)行聯(lián)機調(diào)試。任務(wù)4.2智能電動小車控制系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)描述圖4-14所示為某智能電動小車控制系統(tǒng)工作示意圖。該智能電動小車供6個加工點使用，電動車在6個工位之間運行，每個工位均有一個位置行程開關(guān)和呼叫按鈕。請用FX3U系列PLC實現(xiàn)該控制系統(tǒng)控制功能，完成PLC程序的編寫與仿真調(diào)試，硬件的接線與聯(lián)機調(diào)試。

圖4-14智能電動小車工作示意圖該智能電動小車控制系統(tǒng)控制要求如下：（1）電動小車開始可以在6個工位中的任意工位上停止并壓下相應(yīng)的位置行程開關(guān)。PLC啟動后，任意工位呼叫后，電功小車均能駛向該工位并停止在該工位上；（2）工位呼叫每次只能按一個按鈕，電動小車不論行走或停止時只能壓住一個位置開關(guān)。圖4-15所示為智能電動小車程序框圖，其中m表示呼叫位置的值，n表示小車所處位置的值。

圖4-15智能電動小車程序框圖【任務(wù)要求】1.利用GX-Works2設(shè)計智能電動小車控制系統(tǒng)梯形圖程序。2.正確連接編程電纜，下載程序至PLC。3.正確連接輸入按鈕、行程開關(guān)和輸出負(fù)載接觸器。4.仿真、聯(lián)機調(diào)試?！救蝿?wù)環(huán)境】1.兩人一組，根據(jù)工作任務(wù)進(jìn)行合理分工。2.每組配套FX3U系列PLC實訓(xùn)裝置一套。3.每組配套若干導(dǎo)線、工具等?！究己嗽u價標(biāo)準(zhǔn)】該項目考核評價標(biāo)準(zhǔn)如表4-1所示。CMP指令的助記符、功能號、名稱、操作數(shù)和程序步長如表4-10所示。1.指令功能CMP指令。比較指令，將源操作數(shù)[S1·]、[S2·]的數(shù)據(jù)按照數(shù)值大小進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果（S1>S2，S1=S2，S1<S2）置目標(biāo)操作數(shù)[D·]，[D·]+1，[D·]+2，其中一個為ON。關(guān)聯(lián)知識☆

4.2.1CMP指令2.應(yīng)用實例CMP指令應(yīng)用實例如圖4-16所示。

圖4-16CMP指令應(yīng)用實例圖4-16中，當(dāng)X000為ON時，K200（數(shù)值200）與C21計數(shù)器當(dāng)前值進(jìn)行數(shù)值大小比較。若C21小于200，則M0=1；若C21當(dāng)前值等于200，則M1=1；若C21當(dāng)前值大于200，則M2=1。當(dāng)X000為OFF時，不執(zhí)行CMP指令，M0～M2保持X000斷開前的狀態(tài)不變。應(yīng)用技巧：

CMP指令所用源操作數(shù)均按二進(jìn)制數(shù)處理，且按數(shù)值大小進(jìn)行比較（即帶符號比較），如-10＜1。

當(dāng)不再執(zhí)行CMP指令時，目標(biāo)操作數(shù)保持執(zhí)行CMP時的狀態(tài)。如果需要清除比較結(jié)果，需要采用RST或ZRST復(fù)位指令。LD=、LD>、LD<、LD<>、LD≤、LD≥指令的助記符、功能號、名稱、操作數(shù)和程序步長如表4-11所示。關(guān)聯(lián)知識☆

4.2.2LD=、LD>、LD<、LD<>、LD≤、LD≥指令1.指令功能LD=、LD>、LD<、LD<>、LD<=、LD>=指令。起始觸點比較指令，將源操作數(shù)[S1·]、

[S2·]的數(shù)值進(jìn)行比較，根據(jù)其比較結(jié)果來控制觸點的ON或OFF。2.應(yīng)用實例LD=指令應(yīng)用實例如圖4-17所示。

圖4-17LD=指令應(yīng)用實例應(yīng)用技巧：

觸點比較指令實質(zhì)上是一個觸點，影響這個觸點動作的不是位元件輸入或位元件線圈，而是指令中兩個字元件S1和S2相比較的結(jié)果。如果比較條件成立則該觸點動作，條件不成立則該觸點不動作。

觸點比較指令有三種形式：起始觸點比較指令、串接觸點比較指令和并接觸點比較指令。每種指令又有6種比較方式：=（等于）、>（大于）、<（小于）、<>（不等于）、<=（小于等于）、>=（大于等于）指令。1.I/O地址分配設(shè)定I/O地址分配表，見表4-12。任務(wù)實施☆

4.2.3智能電動小車控制系統(tǒng)設(shè)計2.硬件接線圖設(shè)計根據(jù)表4-12所示I/O地址分配表，可對硬件接線圖進(jìn)行設(shè)計，如圖4-18所示。

圖4-18硬件接線圖3.控制程序設(shè)計由于智能電動小車工位呼叫每次只能按一個按鈕，電動小車不論行走或停止時只能壓住一個限位開關(guān)。故可以用組合位元件K2X0來表示呼叫位置的值，K2X10表示小車所處位置的值，設(shè)K2X0=m，K2X10=n。若m>n（呼叫值>位置值），智能小車右行；若m<n（呼叫值<位置值），智能小車左行；若m=n（呼叫值<位置值），智能小車停在原地或行至呼叫位置。此外，控制程序設(shè)計需要解決如下三個問題：（1）一開始未按呼叫，K2X0=0，該值會影響比較指令CMP比較結(jié)果而使智能電動小車誤動作，故必須設(shè)置聯(lián)鎖環(huán)節(jié)。（2）智能電動小車行走時，如在兩個限位開關(guān)之間，則K2X10=0，這在右行時沒有問題。但在左行時，則會出現(xiàn)m>n的情況，這時智能電動小車會在該位置來回擺動行走。故也必須設(shè)置聯(lián)鎖環(huán)節(jié)。（3）為防止智能電動小車到位后，誤動其它限位開關(guān)而引起小車行走，故當(dāng)小車到位后，應(yīng)將D0清零，使控制系統(tǒng)處于等待狀態(tài)。綜上所述，根據(jù)控制系統(tǒng)控制要求和I/O地址分配表，設(shè)計控制程序梯形圖如圖4-19（詳見教材）所示。4.程序調(diào)試（1）按照圖4-18所示硬件接線圖接線并檢查、確認(rèn)接線正確。（2）利用GX-Works2軟件輸入、仿真調(diào)試程序，分析程序運行結(jié)果。（3）程序符合控制要求后再接通硬件電路試車，進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)機調(diào)試，直到最大限度地滿足系統(tǒng)控制要求為止。

某智能轎車噴漆流水線控制系統(tǒng)示意圖如圖4-20所示。請分析該控制系統(tǒng)工藝流程，并用FX3U系列PLC實現(xiàn)此控制功能，完成PLC控制系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計。

圖4-20某智能轎車噴漆流水線控制系統(tǒng)示意圖任務(wù)實施☆4.2.4崗課融通拓展：某智能轎車噴漆流水線控制系統(tǒng)設(shè)計1.控制要求分析參照常用汽車噴漆流水線控制系統(tǒng)工藝流程，該控制系統(tǒng)控制功能設(shè)定如下。（1）控制系統(tǒng)停止工作時，可根據(jù)需要利用兩個按鈕設(shè)定待加工的轎車臺數(shù)（0～99），并通過另一個按鈕切換顯示設(shè)定數(shù)、已加工數(shù)和待加工數(shù)。（2）按起動按鈕傳送帶轉(zhuǎn)動，轎車到一號位，發(fā)出一號位到位信號，傳送帶停止；延時1s，一號門打開；延時2s，傳送帶繼續(xù)轉(zhuǎn)動；轎車到二號位，發(fā)出二號位到位信號，傳送帶停止轉(zhuǎn)動，一號門關(guān)閉；延時2s后，打開噴漆電動機進(jìn)行噴漆操作，延時6s后停止噴漆。同時打開二號門，延時2s后，傳送帶繼續(xù)轉(zhuǎn)動；轎車到三號位，發(fā)出三號位到位信號，傳送帶停止，同時二號門關(guān)閉，且計數(shù)一次，延時4s后，再繼續(xù)循環(huán)工作，直到完成所有待加工轎車后全部停止。（3）按暫停按鈕后，整個工藝完成時暫停加工，再按起動按鈕繼續(xù)運行。2.關(guān)聯(lián)功能指令介紹（1）SUB指令SUB指令的助記符、功能號、名稱、操作數(shù)和程序步長如表4-13所示。1）指令功能SUB指令，即二進(jìn)制（BIN）減法指令，將源操作數(shù)［S1·］、［S2·］中的二進(jìn)制數(shù)相減，結(jié)果送到目標(biāo)操作數(shù)［D·］。2）應(yīng)用實例SUB指令的應(yīng)用實例如圖4-21所示。

圖4-21SUB指令應(yīng)用實例圖4-21中，當(dāng)執(zhí)行條件X000=ON時，（D10）-（D12）→（D14）。減法運算屬于代數(shù)運算，例如8-（-5）=13。應(yīng)用技巧：

SUB指令操作時影響3個常用標(biāo)志位，即M8020零標(biāo)志、M8021借位標(biāo)志、M8022進(jìn)位標(biāo)志位。若運算結(jié)果為0，則M8020置1；若運算結(jié)果超過32767（16位）或2147483647（32位），則M8022置1；若運算結(jié)果小于-32767（16位）或-2147483647（32位），則M8021置1。

源操作數(shù)和目標(biāo)操作數(shù)可以用相同的元件號。（2）INC、DEC指令I(lǐng)NC、DEC指令的助記符、功能號、名稱、操作數(shù)和程序步長如表4-14所示。1）指令功能

INC指令，即二進(jìn)制（BIN）加1指令，將指定的目標(biāo)操作數(shù)［D·］自動加1后存入［D·］。DEC指令，即二進(jìn)制（BIN）減1指令，將指定的目標(biāo)操作數(shù)［D·］自動減1后存入［D·］。2）應(yīng)用實例INC、DEC指令的應(yīng)用實例如圖4-22所示。

圖4-22INC、DEC指令應(yīng)用實例a）INC指令應(yīng)用實例

b）DEC指令應(yīng)用實例圖4-22a中，當(dāng)執(zhí)行條件X000由OFF→ON時，由［D·］指定的元件D0中的二進(jìn)制數(shù)加1存入D0。其中D0既是源操作數(shù)又是目標(biāo)操作數(shù)。圖4-22b中，當(dāng)執(zhí)行條件X000由OFF→ON時，由［D·］指定的元件D0中的二進(jìn)制數(shù)減1存入D0。其中D0既是源操作數(shù)又是目標(biāo)操作數(shù)。（3）BCD指令BCD指令的助記符、功能號、名稱、操作數(shù)和程序步長如表4-15所示。1）指令功能

BCD指令，將源操作數(shù)［S·］中的二進(jìn)制數(shù)碼轉(zhuǎn)換成BCD碼并送至目標(biāo)操作數(shù)［D·］中。2）應(yīng)用實例BCD指令的應(yīng)用實例如圖4-23所示。

圖4-23BCD指令應(yīng)用實例圖4-23中，當(dāng)X000=ON時，源操作數(shù)D12中的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成BCD碼送到目標(biāo)元件Y0～Y7中，可用于驅(qū)動七段數(shù)碼顯示器。應(yīng)用技巧：

使用BCD或BCD（P）16位指令時，若BCD碼轉(zhuǎn)換結(jié)果超過K9999的范圍就會出錯。使用（D）BCD或（D）BCD（P）32位指令時，若BCD碼轉(zhuǎn)換結(jié)果超過K99999999的范圍，同樣也會出錯。

BCD指令常用于PLC的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為七段數(shù)碼顯示等需要用BCD碼向外部輸出的場合。3.控制系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計（1）I/O地址分配根據(jù)控制要求，設(shè)定I/O地址分配表，如表4-15所示。（2）硬件接線圖設(shè)計根據(jù)表4-15所示I/O地址分配表，可對PLC硬件接線圖進(jìn)行設(shè)計，如圖4-24所示。

圖4-24系統(tǒng)硬件接線圖（3）控制程序設(shè)計1）SFC設(shè)計。根據(jù)控制要求分析可見，該智能轎車噴漆流水線控制系統(tǒng)顯示部分控制結(jié)構(gòu)框圖如圖4-25a所示。此外，該控制系統(tǒng)屬于典型順序控制系統(tǒng)，故可采用SFC進(jìn)行設(shè)計，根據(jù)控制要求和I/O地址分配表，設(shè)計控制系統(tǒng)SFC如圖4-25b所示。

a）

b）

圖4-25顯示部分控制梯形圖與控制系統(tǒng)SFCa）顯示部分控制結(jié)構(gòu)框圖

b）控制系統(tǒng)SFC【知識目標(biāo)】1.了解霓虹燈廣告屏控制系統(tǒng)控制要求以及工作原理。2.掌握三菱FX3U系列PLC關(guān)聯(lián)功能指令應(yīng)用技巧?！灸芰δ繕?biāo)】

1.能夠進(jìn)行PLC選型并進(jìn)行霓虹燈廣告屏硬件設(shè)計。2.能夠利用GX-Works2編程軟件進(jìn)行霓虹燈廣告屏控制系統(tǒng)梯形圖程序設(shè)計，會仿真調(diào)試。3.能夠進(jìn)行霓虹燈廣告屏控制系統(tǒng)輸入、輸出接線，并利用實訓(xùn)裝置進(jìn)行聯(lián)機調(diào)試。任務(wù)4.3霓虹燈廣告屏控制系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)描述圖4-27所示為某霓虹燈廣告屏控制系統(tǒng)示意圖。該控制系統(tǒng)共有8根燈管，24只流水燈，每4只流水燈為一組。請用FX3U系列PLC實現(xiàn)該控制系統(tǒng)控制功能，完成PLC程序的編寫與仿真調(diào)試，硬件的接線與聯(lián)機調(diào)試。

圖4-27霓虹燈廣告屏控制系統(tǒng)示意圖該霓虹燈廣告屏控制系統(tǒng)控制要求如下：（1）該廣告屏中間8根燈管亮滅的時序為第1根亮→第2根亮→第3根亮→…→第8根亮，時間間隔為1s，全亮后，保持10s，再反過來從8→7→…→1順序熄滅。全滅后，停亮2s，再從第8根燈管開始點亮，順序為8→7→…→1，時間間隔為1s，全亮后，保持20s。再從1→2→…→8順序熄滅。全熄滅后，停亮2s，再從頭開始運行，周而復(fù)始。（2）廣告屏四周的流水燈共24只，4個1組，共分6組，每組燈間隔1s向前移動一次，且Ⅰ～Ⅵ每隔一組燈點亮，即從Ⅰ、Ⅲ亮→Ⅱ、Ⅳ亮→Ⅲ、Ⅴ亮→Ⅳ、Ⅵ亮…，移動一段時間后（如30s），再反過來移動，即從Ⅵ、Ⅳ亮→Ⅴ、Ⅲ亮→Ⅳ、Ⅱ亮→Ⅲ、Ⅰ亮…，如此循環(huán)往復(fù)。（3）控制系統(tǒng)有單步/連續(xù)控制功能，有起動和停止按鈕?！救蝿?wù)要求】1.利用GX-Works2設(shè)計霓虹燈廣告屏控制系統(tǒng)梯形圖程序。2.正確連接編程電纜，下載程序至PLC。3.正確連接輸入按鈕和輸出燈管、流水燈。4.仿真、聯(lián)機調(diào)試?！救蝿?wù)環(huán)境】1.兩人一組，根據(jù)工作任務(wù)進(jìn)行合理分工。2.每組配套FX3U系列PLC實訓(xùn)裝置一套。3.每組配套若干導(dǎo)線、工具等?！究己嗽u價標(biāo)準(zhǔn)】該項目考核評價標(biāo)準(zhǔn)如表4-1所示。SFTR、SFTL指令的助記符、功能號、名稱、操作數(shù)和程序步長如表4-16所示。1.指令功能（1）SFTR指令。位右移指令，將操作數(shù)［D·］指定的n1個位元件連同［S·］指定的n2個位元件的數(shù)據(jù)右移n2位。（2）SFTL指令。位左移指令，將操作數(shù)［D·］指定的n1個位元件連同［S·］指定的n2個位元件的數(shù)據(jù)左移n2位。關(guān)聯(lián)知識☆

4.3.1SFTR、SFTL指令2.應(yīng)用實例SFTR、SFTL指令應(yīng)用實例如圖4-28所示。

圖4-28SFTR、SFTL指令應(yīng)用實例 a）SFTR指令應(yīng)用實例

b）SFTL指令應(yīng)用實例應(yīng)用技巧：

SFTR、SFTL指令使位元件中的狀態(tài)向右、向左移位，S為移位源操作數(shù)最低位，D為移位目標(biāo)操作數(shù)最低位，n1指定位元件長度，n2指定移位的位數(shù)。

若使用連續(xù)執(zhí)行指令，則在每個掃描周期都要移位一次，并且要保證n2≤n1。在實際使用中，常采用脈沖執(zhí)行方式。ROR、ROL指令的助記符、功能號、名稱、操作數(shù)和程序步長如表4-17所示。1.指令功能

（1）ROR指令。循環(huán)右移指令，將操作數(shù)［D·］中的數(shù)據(jù)向右移動n個二進(jìn)制位，移出低位數(shù)據(jù)循環(huán)進(jìn)入［D·］的高位。最后一次移出來的那一位同時進(jìn)入進(jìn)位標(biāo)志M8022中。（2）ROL指令。循環(huán)左移指令，將操作數(shù)［D·］中的數(shù)據(jù)向左移動n個二進(jìn)制位，移出高位數(shù)據(jù)循環(huán)進(jìn)入［D·］的低位。最后一次移出來的那一位同時進(jìn)入進(jìn)位標(biāo)志M8022中。關(guān)聯(lián)知識☆4.3.2ROR、ROL指令2.應(yīng)用實例ROR、ROL指令的應(yīng)用實例如圖4-29所示。

圖4-29ROR、ROL指令應(yīng)用實例 a）ROR指令應(yīng)用實例

b）ROL指令應(yīng)用實例圖4-29a中，當(dāng)執(zhí)行條件X000=ON時，D0中的數(shù)據(jù)向右移動3個二進(jìn)制位，移出低位數(shù)據(jù)循環(huán)進(jìn)入D0的高位。最后一次移出來的那一位同時進(jìn)入進(jìn)位標(biāo)志M8022中，使進(jìn)位標(biāo)志位置1。圖4-29b所示循環(huán)左移指令梯形圖移位原理與循環(huán)右移指令類似，此處不再贅述。應(yīng)用技巧：

ROR、ROL指令操作時影響1個常用標(biāo)志位，即M8022進(jìn)位標(biāo)志位。其值由最后一次移出來的那一位數(shù)據(jù)確定。

對于ROR、ROL指令，16位指令和32位指令中n應(yīng)小于16和32。如果在目標(biāo)操作數(shù)中指定元件組的組數(shù)，則只有K4(16位指令)和K8（32位指令）有效，如K4M0，K8Y000。1.I/O地址分配根據(jù)任務(wù)4.3任務(wù)描述可知，霓虹燈廣告屏控制系統(tǒng)輸入為起動按鈕SB1、停止按鈕SB2、單步/連續(xù)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA以及步進(jìn)按鈕SB3。輸出為燈管LED1~LED8、流水燈組LED9~LED14。設(shè)定I/O地址分配表，見表4-18。任務(wù)實施☆

4.3.2霓虹燈廣告屏控制系統(tǒng)設(shè)計2.硬件接線圖設(shè)計根據(jù)表4-17所示I/O地址分配表，可對硬件接線圖進(jìn)行設(shè)計，如圖4-30所示。

圖4-30硬件接線圖3.控制程序設(shè)計根據(jù)控制系統(tǒng)控制要求和I/O地址分配表，設(shè)計控制程序梯形圖如圖4-31（詳見教材）所示。4.程序調(diào)試（1）按照圖4-30所示硬件接線圖接線并檢查、確認(rèn)接線正確。（2）利用GX-Works2軟件輸入、仿真調(diào)試程序，分析程序運行結(jié)果。（3）程序符合控制要求后再接通硬件電路試車，進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)機調(diào)試，直到最大限度地滿足系統(tǒng)控制要求為止。某景區(qū)花式噴泉控制系統(tǒng)示意圖如圖4-32所示，主要由紅、黃、藍(lán)三色彩燈、兩個噴水龍頭A、B和一個帶動龍頭移動的電磁閥YV組成。請分析該控制系統(tǒng)控制要求，并用FX3U系列PLC實現(xiàn)