秦 偉

（臨汾職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 臨汾 041000）

現(xiàn)代的PLC除了能處理邏輯開(kāi)關(guān)量外，還能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理?；具壿嬛噶钪饕糜谶壿嬃康奶幚恚δ苤噶顒t用于對(duì)數(shù)字量的處理，包括數(shù)據(jù)的傳送、變換、運(yùn)算，以及程序流程控制，此外功能指令還用來(lái)處理PLC與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送控制。三菱FX系列PLC具有豐富的功能指令資源，其種類(lèi)越來(lái)越多、功能越來(lái)越強(qiáng)、應(yīng)用也越來(lái)越方便。

其中，觸點(diǎn)比較指令和MOV指令是功能指令中最常用的指令，是功能指令中的基本指令。采用這兩種功能指令進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、語(yǔ)句簡(jiǎn)潔、編程容易、修改靈活等優(yōu)點(diǎn)。本文以交通燈控制程序?yàn)槔榻B傳送指令和比較指令在程序設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

1 指令特點(diǎn)

在PLC中，大多數(shù)功能指令實(shí)際上是一些來(lái)完成特定任務(wù)的子程序。在應(yīng)用中，只要按照功能指令操作數(shù)的要求填入相應(yīng)的操作數(shù)，然后在程序中驅(qū)動(dòng)它們（實(shí)際上是調(diào)用相應(yīng)子程序），就會(huì)完成該功能指令所代表的功能操作。

觸點(diǎn)比較指令和MOV指令是功能指令最常用的一種，其主要功能是對(duì)軟元件的讀寫(xiě)和清零等，子元件的比較、交換等，這些指令是PLC進(jìn)行各種數(shù)據(jù)處理和數(shù)值運(yùn)算的基礎(chǔ)，而其本身的應(yīng)用也可以使一些邏輯運(yùn)算控制得到簡(jiǎn)化和優(yōu)化。

1.1 觸點(diǎn)比較指令

觸點(diǎn)比較指令實(shí)質(zhì)上是一個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)，影響這個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)動(dòng)作的不是位元件輸入（X）或位元件線(xiàn)圈輸出（Y，M，S），而是指令中兩個(gè)字元件 S1和S2相比較結(jié)果。如果比較條件成立則該觸點(diǎn)動(dòng)作，條件不成立則觸點(diǎn)不動(dòng)作。在使用時(shí)它們和普通觸點(diǎn)一樣放在梯形圖的橫線(xiàn)上，因而稱(chēng)為在線(xiàn)比較指令（onLine Comparisons）。

1.2 傳送指令

傳送指令MOV是功能指令中應(yīng)用最多的基本功能指令。其實(shí)質(zhì)上是一個(gè)對(duì)位元件置位和對(duì)字元件進(jìn)行讀寫(xiě)操作的指令。應(yīng)用組合位元件進(jìn)行復(fù)位和置位操作，不但能實(shí)現(xiàn)較多的輸出，較大地簡(jiǎn)化程序；而且如輸出有變化，只要修改輸出字的數(shù)值，而無(wú)需逐項(xiàng)修改程序。

2 交通燈控制系統(tǒng)分析

在城市十字路口的東、西、南、北方向，裝設(shè)了紅、綠、黃三色交通信號(hào)燈。為了交通安全紅、綠、黃燈必須按照一定時(shí)序輪流發(fā)亮。

2.1 控制系統(tǒng)要求

當(dāng)東西方向紅燈亮?xí)r，南北方向綠燈亮；當(dāng)南北方向綠燈亮到25S時(shí)綠燈閃3次，閃亮周期為1S；然后南北方向黃燈亮2S。當(dāng)南北方向黃燈熄滅后，東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮；當(dāng)東西方向綠燈亮夠25S后閃3次，每次1S，接著東西方向的黃燈亮2S（代表快要切換到紅燈）。交通燈像這樣周而復(fù)始，不斷循環(huán)工作。交通燈的控制模型如圖1所示。

2.2 確定系統(tǒng)I/O

交通燈有12個(gè)燈，但是東西方向和南北方向的燈，只要是同一組，它們就是一起工作的。為節(jié)省輸出口，把同一方向同一顏色的燈接在一起，這樣就節(jié)省了一半的PLC輸出口，因此，只要6個(gè)輸出繼電器控制即可。由此，我們可以繪出圖2所示的交通的燈I/O接線(xiàn)圖。

圖1 交通燈模型

圖2 交通燈I/O接線(xiàn)圖

根據(jù)設(shè)計(jì)要求可以確定系統(tǒng)的I/O地址分配，如表1所示。

表1 交通燈I/O分配

2.3 系統(tǒng)時(shí)序圖

按交通信號(hào)燈的設(shè)計(jì)要求，并結(jié)合系統(tǒng)I/O分配，可以用數(shù)軸的方法繪制出交通燈時(shí)序圖，圖3所示。把系統(tǒng)的工作過(guò)程簡(jiǎn)單地用時(shí)序圖來(lái)表示，再編寫(xiě)程序，這樣可以把復(fù)雜的控制要求簡(jiǎn)化并找到編程思路。

圖3 交通燈時(shí)序圖

通過(guò)繪制時(shí)序圖可將系統(tǒng)分為六個(gè)時(shí)間段（Ⅰ～Ⅶ）和八種狀態(tài)（①～⑧），每個(gè)時(shí)間段和狀態(tài)都與輸出一一對(duì)應(yīng)，如表2所示。

表2 輸出、狀態(tài)、狀態(tài)編號(hào)、時(shí)間段對(duì)照表

3 程序設(shè)計(jì)方法

在交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)中，大多采用步進(jìn)指令、位移指令、置位/復(fù)位指令等功能指令進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，雖然比一般的基本指令編寫(xiě)的程序簡(jiǎn)單、易懂，但中間輔助元件比較多，對(duì)程序設(shè)計(jì)帶來(lái)很大的不便。根據(jù)觸點(diǎn)比較指令和MOV指令的特點(diǎn)，結(jié)合交通燈的控制要求，利用傳送指令法和比較指令法進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，具有編程簡(jiǎn)單、邏輯清晰、易學(xué)易懂、易于實(shí)現(xiàn)控制等特點(diǎn)。

3.1 利用觸點(diǎn)比較指令實(shí)現(xiàn)交通燈控制

觸點(diǎn)比較指令可以方便地表達(dá)指令意思，利用時(shí)間作為字元件比較的條件，可以實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈的控制。

圖3用數(shù)軸的方式列出了交通燈在不同時(shí)間段工作的八種狀態(tài)（①～⑧）。狀態(tài)①～⑧的時(shí)間分別為 30S、25S、3S、2S、30S、25S、3S、2S， 將這八個(gè)時(shí)間作為交通燈是否處于工作狀態(tài)的條件進(jìn)行比較，只要滿(mǎn)足條件，常開(kāi)觸點(diǎn)就會(huì)閉合，即輸出線(xiàn)圈就會(huì)通電。其控制程序如圖4所示。

圖4 觸點(diǎn)比較指令實(shí)現(xiàn)交通燈

圖4可以看出每一個(gè)輸出繼電器的線(xiàn)圈是唯一的，避免了雙線(xiàn)圈錯(cuò)。“大于K250，小于K280”的表達(dá)需要使用兩條觸點(diǎn)比較指令：LD＞=和AND＜，因此當(dāng)前交通燈的狀態(tài)為“南北方向綠閃”。通過(guò)這個(gè)例子可以看到觸點(diǎn)比較指令只有常開(kāi)類(lèi)，只要它本身判斷的結(jié)果是正確的，所在的位置就相當(dāng)于一個(gè)閉合的觸點(diǎn)可以讓電流從它身上流過(guò)。

3.2 利用傳送指令實(shí)現(xiàn)交通燈控制

傳送指令MOV是傳送數(shù)據(jù)的功能，同樣的要求，利用位操作的方法可以實(shí)現(xiàn)交通燈的控制。

利用計(jì)算機(jī)二進(jìn)制的工作原理，四位二進(jìn)制數(shù)組成一位十六進(jìn)制數(shù)。因此，可將系統(tǒng)輸出看作二位十六進(jìn)制數(shù)，在計(jì)算機(jī)運(yùn)算中“1”代表此元件處于工作狀態(tài)，“0”代表此元件處于不工作狀態(tài)。如輸出有變化，只要修改輸出字的數(shù)值，而無(wú)需逐項(xiàng)修改程序，體現(xiàn)了很大的便利性和可操作性。

根據(jù)圖3可知，時(shí)間段Ⅰ～Ⅶ的時(shí)間分別為20S、3S、2S、20S、3S、2S， 在每一時(shí)間段各燈的工作狀態(tài)如表3所示。

在表3中可以發(fā)現(xiàn)，為了是綠燈可以閃，可以給線(xiàn)圈組K2Y0（Y0-Y7）以不同的數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在編程前必須理解表3中各時(shí)間段下所有Y代表的意義；例如 K2Y0=00010001時(shí)，由于 Y4、Y1均為 1，因此當(dāng)前交通燈的狀態(tài)為“東西方向紅，南北方向綠”。

表3 交通燈各時(shí)間段的0、1表示

使用表3來(lái)設(shè)計(jì)交通燈控制程序的梯形圖，如圖5所示。

圖5 傳送指令實(shí)現(xiàn)交通燈控制

圖5有雙線(xiàn)圈的問(wèn)題存在，但在程序中有很多條給K2Y0送入數(shù)值的指令，它們都是對(duì)線(xiàn)圈Y0-Y7操作，當(dāng)圖5有多條觸點(diǎn)比較指令滿(mǎn)足，則MOV指令給K2Y0送數(shù)的功能均會(huì)執(zhí)行，但由于循環(huán)掃描最終保存的是最下面執(zhí)行的程序行，因此這里的“雙線(xiàn)圈”不會(huì)造成交通燈控制上的邏輯錯(cuò)誤。

3 結(jié)語(yǔ)

功能指令本身給編程者提供了很大的想象空間。在編制程序的過(guò)程中，僅使用可編程序控制器的基本邏輯指令是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。如果能應(yīng)用一些功能指令，可以使編程問(wèn)題比較順利地得到解決，編寫(xiě)程序才會(huì)得心應(yīng)手，靈活多變，收到意想不到的效果。

到目前為止，我們很多方法實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈的控制，例如：基本指令法、步進(jìn)指令法、位移指令法、觸點(diǎn)比較法、傳送指令法等，每一種方法面對(duì)的控制任務(wù)都是相同的，從這里我們可以看到，程序執(zhí)行有快慢、算法有優(yōu)劣，切入點(diǎn)不同可以有不同的方法達(dá)到同樣的控制效果。

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