FX5U PLC應用技術項目教程 課件 2任務四 搶答器的PLC控制

任務四搶答器的PLC控制

項目二FX5UPLC基本指令與應用指令的編程及應用在知識競賽或智力比賽等場合，經(jīng)常會使用快速搶答器。搶答器的設計方法與采用的元器件有很多種，可以采用數(shù)字電子技術學過的各種門電路芯片與組合邏輯電路芯片搭建電路完成，也可以利用單片機為控制核心組成系統(tǒng)實現(xiàn)，還可以用PLC控制完成。在這里僅介紹利用PLC作為控制設備來實現(xiàn)搶答器的控制。一、任務導入項目二任務四搶答器的PLC控制（一）指針（P）二、知識準備項目二任務四搶答器的PLC控制指針：PLC在執(zhí)行程序過程中，當某條件滿足時，需要跳過一段不需要執(zhí)行的程序，或者調用一個子程序，或者執(zhí)行制定的中斷程序，此時需要用一操作標記來標明所操作的程序段，這一操作標記稱為指針。在FX5UPLC中，指針是指針分支指令（CJ指令）及子程序調用指令（CALL指令等）中使用的軟元件，分為全局指針和標簽分配用指針。全局指針是可從正在執(zhí)行的所有程序中調用子程序的指針，標簽分配用指針是分配給標簽使用的指針，全局指針的指針編號由工程工具自動決定，因此，用戶無法指定要分配的指針編號。指針編號均采用十進制數(shù)分配。項目二任務四搶答器的PLC控制FX5UPLC的全局指針編號為：P0～P2047，2048點。標簽分配用指針編號：P0～P2047，2048點。指針的使用如圖2-34所示。圖2-34指針的使用a）條件跳轉b）子程序調用指針的使用說明：項目二任務四搶答器的PLC控制1）指針P必須和指針分支指令CJ或子程序調用指令CALL組合使用。條件跳轉時指針P在主程序區(qū)；子程序調用時指針在副程序區(qū)。2）在編程軟件GXWorks3上輸入梯形圖時，指針的輸入方法：找到需跳轉的程序或調用的子程序首行，將光標移到該行左母線外側，直接輸入指針標號即可。（二）程序分支指令[CJ（P）、GOEND]

程序分支指令使用要素名稱助記符功能操作數(shù)梯形圖表示FBD/LD表示ST表示(d)指針分支

CJ(P)

執(zhí)行指令為ON時，執(zhí)行指定的指針編號的程序,執(zhí)行命令為OFF時，執(zhí)行下一步的程序Pn(n=0～2047)不對應不對應跳轉至ENDGOEND跳轉至同一程序文件內的FEND或END指令無不對應不對應表2-44程序分支指令使用要素項目二任務四搶答器的PLC控制

程序分支指令的使用說明項目二任務四搶答器的PLC控制1）程序分支指令的執(zhí)行，縮短程序的運算時間。程序分支指令跳過部分程序將不執(zhí)行（不掃描），因此，可以縮短程序的掃描周期。2）兩條或多條程序分支指令可以使用同一標號的指針，但必須注意：標號不能重復，如果使用了重復標號，則程序出錯。3）指針分支指令可以往前面跳轉。指針分支指令除了可以往后跳轉外，也可以往指針分支指令前面的指針跳轉，但必須注意：指針分支指令后的END指令將有可能無法掃描，因此會引起警戒時鐘出錯。4）跳轉至END指令,不需要標記指針。5）如果累計型定時器和計數(shù)器的RST指令在跳轉程序之內，即使跳轉程序生效，RST指令仍然有效。6）跳轉區(qū)域的軟元件狀態(tài)變化。①位元件Y、M、L、F、B、SB、M、S的狀態(tài)將保持跳轉前狀態(tài)不變。②定時器、計數(shù)器停止工作，當前值保持不變，等停止跳轉后執(zhí)行跳轉區(qū)域程序時，定時器、計數(shù)器繼跳轉前的當前值繼續(xù)計時和計數(shù)。圖2-35程序分支指令的應用項目二任務四搶答器的PLC控制

程序分支指令的應用

控制要求項目二任務四搶答器的PLC控制（三）用程序分支指令實現(xiàn)三相異步電動機手動/自動選擇控制某臺三相異步電動機具有手動/自動兩種操作方式。SA是操作方式選擇開關，當SA斷開時，選擇手動操作方式；當SA閉合時，選擇自動操作方式，兩種操作方式如下：1）手動操作方式：按起動按鈕SB1，電動機起動運行；按停止按鈕SB2，電動機停止。2）自動操作方式：按起動按鈕SB1，電動機連續(xù)運行1min后，自動停機，若按停止按鈕SB2，電動機立即停機。

I/O分配項目二任務四搶答器的PLC控制輸入輸出設備名稱符號X元件編號設備名稱符號Y元件編號起動按鈕

SB1

X0交流接觸器KMY0停止按鈕

SB2

X1

選擇開關

SAX2

表2-45三相異步電動機手動/自動控制I/O分配表

編制程序圖2-36三相異步電動機手動/自動選擇控制梯形圖（四）子程序調用和從子程序返回指令

子程序調用和從子程序返回指令使用要素表2-46子程序調用和從子程序返回指令使用要素項目二任務四搶答器的PLC控制名

稱助記符功

能操作數(shù)梯形圖表示FBD/LD表示ST表示(d)子程序調用CALL(P)當執(zhí)行條件滿足時，CALL指令將調用指針標號處的子程序執(zhí)行Pnn=0～2047不對應不對應XCALL執(zhí)行條件成立時，通過Pn指定的子程序CALL(執(zhí)行ON)，執(zhí)行條件ON→OFF時，子程序執(zhí)行OFFPnn=0～2047不對應不對應從子程序返回RET/SRET表示子程序的結束，執(zhí)行RET指令時，將返回至調用了子程序的CALL(P)指令、XCALL指令的下一步處，返回主程序無不對應不對應

子程序調用和從子程序返回指令使用說明項目二任務四搶答器的PLC控制1）子程序調用和從子程序返回指令使用如圖2-37所示。使用CALL指令，必須對應RET(SRET)指令，當CALL指令執(zhí)行條件X10為ON時，指令使主程序跳到指令指定的標號Pn處執(zhí)行子程序，子程序結束，執(zhí)行RET(SRET)指令后返回主程序。圖2-37子程序調用指令使用說明

子程序調用和從子程序返回指令使用說明項目二任務四搶答器的PLC控制2）使用子程序調用指令時，應將子程序放在主程序結束指令FEND之后，同時子程序也必須用從子程序返回指令RET(SRET)作為結束指令。3）各子程序用指針P0～P2047表示。程序分支指令（CJ）用過的指針標號，子程序調用指令不能再用。不同位置的CALL(P)(XCALL）指令可以調用同一指針的子程序，但指針的標號不能重復標記，即同一指針標號只能出現(xiàn)一次。4）CALL(P)(XCALL）指令可以嵌套使用，且最多可達16層，即在子程序內的調用子程序指令最多允許使用15次。但嵌套的16層指的是CALL(P)指令、XCALL指令嵌套層數(shù)的合計值。子程序調用指令程序嵌套結構如圖2-38所示。圖2-38子程序調用指令程序嵌套結構5）CALL(P)指令子程序內使用的軟元件。①子程序內應使用程序用定時器（在CPU參數(shù)中將定時器的程序定時器使用有無設置為使用）。該定時器在執(zhí)行線圈指令或END指令時計時。如果到達定時器設置值，在執(zhí)行線圈指令或END指令時輸出觸點動作。一般的定時器僅在執(zhí)行線圈指令時計時，因此如果在只有一定條件下執(zhí)行線圈指令的子程序內使用，將不計時。

子程序調用和從子程序返回指令使用說明項目二任務四搶答器的PLC控制②軟元件狀態(tài)。子程序在調用時，其中各軟元件的狀態(tài)受程序執(zhí)行的控制。但當調用結束，其軟元件則保持最后一次調用的狀態(tài)不變，如果這些軟元件的狀態(tài)沒有受到其他程序的控制，則會長期保持不變，哪怕是驅動條件發(fā)生變化，軟元件狀態(tài)也不會改變，程序示例如圖2-39所示。圖2-39輸出保持的程序示例

子程序調用和從子程序返回指令使用說明項目二任務四搶答器的PLC控制子程序內(中斷程序內也同樣)置為ON的軟元件在程序結束后也將保持。而如果對定時器及計數(shù)器執(zhí)行RST指令，定時器及計數(shù)器的復位狀態(tài)也將保持。因此，這些軟元件應在程序結束后的主程序中進行復位，或在程序中進行復位指令或用于OFF執(zhí)行的順控程序編程，程序示例如圖2-40所示。圖2-40對保持的輸出進行復位程序示例

子程序調用和從子程序返回指令使用說明項目二任務四搶答器的PLC控制6）XCALL指令是進行子程序的執(zhí)行及非執(zhí)行處理的指令。①子程序的執(zhí)行時，根據(jù)各線圈指令的條件觸點的ON/OFF狀態(tài)進行運算。②子程序的非執(zhí)行處理時，進行與將各線圈指令的條件觸點置為OFF狀態(tài)時相同的處理。非執(zhí)行處理后的各線圈指令的運算結果與條件觸點的ON/OFF無關，其情況見表2-47。運算中使用的軟元件運算結果(軟元件的狀態(tài))1ms定時器、10ms定時器、100ms定時器變?yōu)?1ms累計定時器、10ms累計定時器、100ms累計定時器、計數(shù)器保持當前的狀態(tài)OUT指令中的軟元件變?yōu)閺娭芆FFSET指令、RST指令中的軟元件、SFT(P)指令中的軟元件、基本/應用指令中的軟元件保持當前的狀態(tài)PLS指令、脈沖化指令(□P)變?yōu)榕c條件觸點OFF相同的處理表2-47XCALL指令調用的子程序非處理后的各線圈指令的運算結果圖2-41CALL、RET指令的應用

CALL、RET指令的應用項目二任務四搶答器的PLC控制（五）主程序結束指令（FEND）

FEND指令使用要素表2-48主程序結束指令使用要素項目二任務四搶答器的PLC控制名

稱助記符功

能操作數(shù)梯形圖表示FBD/LD表示ST表示主程序結束FEND通過CJ指令等將順控程序進行運算分支，以及將主程序與子程序、中斷程序分開時使用無不對應不對應項目二任務四搶答器的PLC控制

FEND指令使用說明1）如果執(zhí)行FEND指令，將在執(zhí)行輸出處理、輸入處理、看門狗定時器的刷新后，返回至0步的程序。2）在使用該指令時應注意，子程序或中斷子程序必須寫在FEND指令與END指令之間。3）在有跳轉指令的程序中，用FEND作為主程序和跳轉程序的結束。4）在子程序調用指令（CALL）中，子程序應放在FEND之后且用RET返回指令。5）當主程序中有多個FEND指令時，副程序區(qū)的子程序和中斷服務程序塊必須寫在最后一個FEND指令和END指令之間。6）FEND指令不能出現(xiàn)在FOR…NEXT循環(huán)程序中，也不能出現(xiàn)MC-MCR之間，否則程序會出錯。圖2-42FEND指令的應用

FEND指令的應用項目二任務四搶答器的PLC控制a）使用CJ指令的情況下b）有子程序、中斷程序的情況下圖2-42中，①不執(zhí)行CJ指令時的運算；②通過CJ指令進行跳轉；③執(zhí)行了CJ指令時的運算。

（一）任務目標三、任務實施項目二任務四搶答器的PLC控制1）熟練掌握指針、子程序調用、子程序返回及主程序結束指令在程序中的應用。2）會FX5UPLCI/O接線。3）根據(jù)控制要求編寫梯形圖程序。4）熟練使用三菱GXWorks3編程軟件，編制梯形圖程序并寫入PLC進行調試運行。表2-49設備與器材（二）設備與器材序號名稱符號型號規(guī)格數(shù)量備注1常用電工工具

十字起、一字起、尖嘴鉗、剝線鉗等1套表中所列設備、器材的型號規(guī)格僅供參考2計算機（安裝GXWorks3編程軟件）

1臺3三菱FX5U可編程控制器PLCFX5U-32MR/ES1臺4搶答器模擬控制掛件

1個5以太網(wǎng)通信電纜

1根6連接導線

若干項目二任務四搶答器的PLC控制

任務要求

（三）內容與步驟項目二任務四搶答器的PLC控制某知識競賽搶答器顯示模擬控制面板如圖2-43所示，有三支參賽隊伍，分為兒童隊（1號隊）、學生隊（2號隊）、成人隊（3號隊），其中兒童隊2人，成人隊2人，學生隊1人，主持人1人。在兒童隊、學生隊、成人隊桌面上分別安裝指示燈HL1、HL2、HL3，搶答按鈕SB11、SB12、SB21、SB31、SB32，主持人桌面上安裝允許搶答指示燈HL0和搶答開始按鈕SB0、復位按鈕SB1。具體控制要求如下：1）當主持人按下開始搶答按鈕SB0時，允許搶答指示燈HL0亮，表示搶答開始，參賽隊方可按下?lián)尨鸢粹o進行搶答，否則搶答無效。2）為了公平，要求兒童隊只需1人按下按鈕，其對應的指示燈亮，即可進行搶答，而成人隊需要兩人同時按下兩個搶答按鈕對應的指示燈才亮，方可進行搶答。3）當1個問題回答完畢，主持人按下復位按鈕SB1，系統(tǒng)復位。4）某隊搶答成功時，LED數(shù)碼管顯示搶答隊的編號并聯(lián)鎖，其他隊搶答無效。5）當搶答開始后，時間超過30s仍無人搶答，此時允許搶答指示燈HL0以1s周期閃爍，提示搶答時間已過，此題作廢。圖2-43搶答器模擬控制面板項目二任務四搶答器的PLC控制

I/O分配與接線圖表2-50搶答器I/O分配表輸入輸出設備名稱符號X元件編號設備名稱符號Y元件編號搶答開始按鈕

SB0X07段顯示數(shù)碼管a～gY0～Y6復位按鈕

SB1X1允許搶答指示燈HL0Y10兒童隊搶答按鈕1SB11X2兒童隊指示燈HL1Y11兒童隊搶答按鈕2SB12X3學生隊指示燈HL2Y12學生隊搶答按鈕SB21X4成人隊指示燈HL3Y13成人隊搶答按鈕1SB31X5

成人隊搶答按鈕2SB32X6

項目二任務四搶答器的PLC控制圖2-44搶答器I/O接線圖項目二任務四搶答器的PLC控制

編制程序圖2-45搶答器梯形圖項目二任務四搶答器的PLC控制（四）分析與思考

調試運行項目二任務四搶答器的PLC控制將圖2-45所示梯形圖程序寫入PLC，按照圖2-44進行PLC輸入、輸出端接線，并將PLC調至RUN狀態(tài)，調試運行程序，觀察運行結果。1）試分析搶答器梯形圖程序中，搶答成功隊隊號顯示編程的思路。2）本控制程序中，搶答開始后無人搶答，要求HL0燈以1s周期閃爍。如果用兩個定時器實現(xiàn)閃爍控制，程序應如何修改？3）圖2-44中，7段數(shù)碼管采用的是哪一種接線方式？4）若搶答隊的對號顯示采用7段解碼指令編程，圖2-45所示的梯形圖應如何修改？四、任務考核表2-51任務考核表序號考核內容考核要求評分標準配分得分1電路及程序設計（1）能正確分配I/O，并繪制I/O接線圖（2）根據(jù)控制要求，正確編制梯形圖程序（1）I/O分配錯或少，每個扣5分（2）I/O接線圖設計不全或有錯，每處扣5分（3）三相異步電動機單向連續(xù)運行主電路表達不正確或畫法不規(guī)范，每處扣5分（4）梯形圖表達不正確或畫法不規(guī)范，每處扣5分40分

2安裝與連線根據(jù)I/O分配，正確連接電路（1）連線錯一處，扣5分（2）損壞元器件，每只扣5～10分（3）損壞連接線，每根扣5～10分20分

3調試與運行能熟練使用編程軟件編制程序寫入PLC，并按要求調試運行（1）不會熟練使用編程軟件進行梯形圖的編輯、修改、轉換、寫入及監(jiān)視，每項2分（2）不能按照控制要求完成相應的功能，每缺一項扣5分20分

4安全操作確保人身和設備安全違反安全文明操作規(guī)程，扣10～20分20分

5合計項目二任務四搶答器的PLC控制五、知識拓展（一）中斷指針（I）項目二任務四搶答器的PLC控制中斷指針用來指明某一中斷源的中斷程序入口。分為輸入中斷用指針、定時器中斷用指針、高速計數(shù)器中斷用指針。FX5UPLC中斷事件可分為四類，即輸入中斷、計數(shù)器中斷、定時器中斷和來自模塊的中斷。

輸入中斷FX5UPLC的每個輸入端（如X0）的輸入中斷沒有進行定義，可以定義為4種類型：中斷（上升沿）、中斷（下降沿）、中斷（上升沿+下降沿）和中斷（上升沿）+脈沖捕捉。要使用輸入中斷，需要進行定義，否則系統(tǒng)默認為“一般輸入”。輸入中斷的編號為I0～I15，但最多可使用8個。項目二任務四搶答器的PLC控制輸入端修改為輸入中斷的方法如下。首先打開GXWorks3編程軟件,進入編程界面，在導航窗口，依次選擇“參數(shù)”→“FX5UCPU”→“模塊參數(shù)”→“高速I/O”,雙擊“高速I/O”，彈出“設置項目一覽”界面，如圖2-46所示。在該界面雙擊設置項目欄“通用/中斷/脈沖捕捉”項目的<詳細設置>，打開“通用/中斷/脈沖捕捉”項目設置對話框，如圖2-47所示。圖2-46模塊參數(shù)→高速I/O→“設置項目一覽”界面圖2-47“通用/中斷/脈沖捕捉”項目設置對話框項目二任務四搶答器的PLC控制圖2-48設置外部輸入中斷I/O的響應時間這里需要注意以下兩點：1）由于修改了參數(shù)，所以在程序下載時，一定要選中“參數(shù)+程序”或“全選”，否則，參數(shù)修改無效。2）程序下載完成后，要重新啟動CPU。

定時器中斷項目二任務四搶答器的PLC控制FX5UPLC有4個定時器中斷，定時器中斷就是每隔一段時間（1～6000ms），執(zhí)行一次中斷程序，定時器中斷的輸入編號與默認的中斷周期的對應關系見表2-52。序號輸入編號默認中斷周期/ms備注1I2850中斷周期可以根據(jù)實際需要在1～6000ms之間修改2I29403I30204I3110表2-52

定時器中斷的輸入編號與默認中斷周期的對應關系

定時器中斷項目二任務四搶答器的PLC控制定時器中斷周期的修改。首先打開GXWorks3編程軟件,進入編程界面，在導航窗口，依次選擇“參數(shù)”→“FX5UCPU”→“CPU參數(shù)”,雙擊“CPU參數(shù)”，彈出“設置項目一覽”界面，如圖2-49所示。在該圖中，選擇“中斷設置”→“恒定周期間隔設置”→“I28”,將默認的“50ms”修改為“1000ms”，單擊“應用”按鈕即可。圖2-49修改定時器中斷I28的周期

計數(shù)器中斷項目二任務四搶答器的PLC控制計數(shù)器中斷是根據(jù)PLC內部的高速計數(shù)器對外部脈沖計數(shù)，若當前計數(shù)值與設定值進行比較，相等時執(zhí)行中斷子程序。計數(shù)器中斷用于利用高速計數(shù)器優(yōu)先處理計數(shù)結果的控制。計數(shù)器的中斷指針為I16～I23，共8個，它們的執(zhí)行與否會受到PLC內部特殊繼電器SM8059狀態(tài)控制(SM8059為OFF時，可中斷；SM8059為ON時，禁止中斷)。（二）中斷禁止、允許中斷和中斷返回指令

DI、EI、IRET指令使用要素項目二任務四搶答器的PLC控制名稱助記符功

能操作數(shù)梯形圖表示FBD/LD表示ST表示中斷禁止DI即使發(fā)生中斷程序的啟動原因，在執(zhí)行EI指令之前禁止中斷程序的執(zhí)行無ENO:=DI(EN);允許中斷EI解除執(zhí)行DI指令時的中斷禁止狀態(tài)，使通過IMASK指令置為允許的中斷指針編號的中斷程序和恒定周期執(zhí)行類型程序置為允許執(zhí)行狀態(tài)無ENO:=EI(EN);中斷返回IRET進行主程序處理中如果發(fā)生中斷(輸入、定時器)，跳轉至中斷(I)程序后，通過IRET指令返回至主程序無不對應不對應表2-53DI、EI、IRET指令使用要素

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