PLC教程理论篇之流程控制指令与模块化程序组织一

PLC教程理论篇之流程控制指令与模块化程序组织一一、程序流程控制指令PLC执行指令，一般是从零地址开始，依次执行，直到最后。但也可用程序流程控制指令予以改变。此类指令除了步进指令外，还有：跳转、循环、调用子程序及中断等1．跳转指令OMRON机用的为JMP及JME。这两条配对使用。JMP指令执行前，要建立逻辑条件。JME不要条件，只是表示跳转结束。要跳转的程序列于这两个指令之间。当执行JMP时，若其逻辑条件为ON，则不跳转（注意：它与计算机汇编语言跳转含义相反），照样执行JMP与JME间的指令，如同JMP、JME不存在一样；若为OFF，则JMP与JME间的程序不执行，有关输出保持不变。JMP、JME可嵌套使用，但有时其层次要受限制的。JMP、JME编号使用时，配对的两个，编号要一致。三菱与西门子PLC的跳转类似计算机汇编语言的跳转，若其逻辑条件为ON，则跳转到指定的标号的语句去执行。这种跳转情况稍复杂一些，使用时要小心。弄不好，易出现程序死循环。那是绝对不允许的。图10-1示的为跳转指令使用示意。a）OMRONPLCb）西门子PLCc）三菱PLC图10-1PLC的跳转指令使用示意图a）为OMRON的跳转，0.00OFF时，JMP到JME之间的指令跳过，不执行。反之，执行。图b）为西门子的跳转，V500.1ON时，跳转到LBL2处，被跳过的指令不执行。反之不跳，JMP后的指令依次执行。图c）为三菱的跳转，X000ON时，跳转到标号P1处，被跳过的指令不执行。反之不跳，CJP后的指令依次执行。不同厂家PLC跳转指令的差别，正如其它指令的差别一样，都只是大同小异。目的都是跳转，只是表达的方法，各有其不同而已。当程序需要分支执行时，使用到跳转，不仅可实现程序设计要求，而且还可减少程序扫描时间，提高程序的运行效率。与跳转类似的还有互锁、主控指令。OMRON称互锁IL、互锁清除ILC指令。这两个指令在形式上，与跳转指令类似，也是要配对使用。但功能不同，它不改变程序流程，只是像电路的“总开关”一样，影响IL与ILC间的程序执行，见图10-2。图10-1PLC的跳转指令使用示意图a）为OMRON的跳转，0.00OFF时，JMP到JME之间的指令跳过，不执行。反之，执行。图b）为西门子的跳转，V500.1ON时，跳转到LBL2处，被跳过的指令不执行。反之不跳，JMP后的指令依次执行。图c）为三菱的跳转，X000ON时，跳转到标号P1处，被跳过的指令不执行。反之不跳，CJP后的指令依次执行。不同厂家PLC跳转指令的差别，正如其它指令的差别一样，都只是大同小异。目的都是跳转，只是表达的方法，各有其不同而已。当程序需要分支执行时，使用到跳转，不仅可实现程序设计要求，而且还可减少程序扫描时间，提高程序的运行效率。与跳转类似的还有互锁、主控指令。OMRON称互锁IL、互锁清除ILC指令。这两个指令在形式上，与跳转指令类似，也是要配对使用。但功能不同，它不改变程序流程，只是像电路的“总开关”一样，影响IL与ILC间的程序执行，见图10-2。该图a、b示的为三菱PLC的主控指令及其使用。图a为处于写状态时的梯形图。其中MC及MCR之间的指令执行，受执行条件X000（可以是别的）控制。X000ON，则M0ON，之间的指令正常执行。否则，输出互锁。图b示的为处于读状态时的梯形图。这里“总开关”的作用显示得很形象。指令中的N0为配对主控指令使用的编号。当然，MC与MCR的编号要一致。MC与MCR也可嵌套使用。该图c示的为西门子S7300、400的主控指令。MCRA（主控指令激活）及MCRD（主控指令激活停止）是配对的，只有在主控指令激活区中主控指令才有效。MCR（主控继电器ON）及MCR（主控继电器OFF）也是配对使用，而且也可嵌套。图c是的为2层。这里的几个主控指令的作用如本例是：当I0.0及I0.1ON，则Q4.0及Q4.1的状态分别取决于I0.3、I0.4，如同这里不存在这几个主控指令一样；当I0.0ON及I0.1OFF，则Q4.1的状态取决于I0.4，如同这里不存在这第1层的MCR、MCR一样，而Q4.0则必OFF，不管I0.3的状态如何；当I0.0OFF，则Q4.0、Q4.1的均OFF，不管I0.3、I0.4以至于I0.1的状态如何。要说这里的特别之处是在MCR之前，须先执行MCRA，而在MCR之后，要执行MCRD。2．循环指令它由FOR和NEXT两条指令组成，配对使用。FOX为循环开始，而NEXT为循环结束。其功能是，使这两条指令间的指令，按指定的次数，重复执行。重复多少次，则在FOR指令中指明。FOR-NEXT循环可嵌套，但层数是有限制的。其限制的约定，随PLC型别而定。图10-4示的为三家PLC用于两层嵌套的使用例子。从图知，这里外层都是重复执行3次，而内层2，则执行2次。程序段A，B和C都是如下执行：A→B→B→B→C，A→B→B→B→C。执行循环程序时，如需要临时退出，对OMRONPLC可在需退出处，用BREAK指令。若要从嵌套循环中退出，则需要多个（嵌套层数）BREAK指令。而西门子、三菱PLC则可用跳转指令，指定跳到循环外的某标号处。西门子还可用INDX值处理。每当执行一次循环，INDX值将加1。当它大于、等于FINAL值时，也可退出循环。此外，它的FOR指令还要求先设置逻辑条件，如图，I2.0ON（对1）及I2.1ON（对2）即为它们的逻辑条件。3．子程序在程序中，常有一些要重复使用的一组组指令，用以实现某些特定的功能。若把一组组指令编成子程序，则可大大简化程序设计。使用子程序还便于程序的阅读及修改。子程序指令总是含子程序入口、子程序结束标志及子程序调用等指令。表10-1示的为三家PLC用的子程序指令。表中N为子程序标号。表10-1PLC子程序指令子程序指令的要点是：1．子程序入口到子程序结束指令间的程序为子程序；2．在一个程序中，可以有多个子程序，用标号N相区别；3．不是子程序的其它程序为主程序；4．西门子PLC的子程序安排在不同标号的单独程序模块中，因此，它无入口指令，也无需结束指令；5．OMON、三菱PLC子程序安排在主程序之后END指令之前，但三菱PLC的主程序之后，要加主程序结束指令（FEND），子程序则放在FEND指令之后。6．在主程序中，可用相应指令调用子程序，被调用一次，则被扫描、被执行一次，可多次使用；7．在子程序中，也可用相应指令调用其它子程序，但不能调自身，即可嵌套，但不能递归。调的层数也是受限制的，其限制的约定，随PLC型别而定；8．子程序一旦调用，总是从入口直到结束。但西门子可用RET指令，于中途退出，而其它两家PLC则可用跳转指令中途退出。图10-5示的为三家PLC子程序指令及其使用。图知，当调用子程序逻辑条件成立（如图0.00、I0.0、X000ON），则都将转去执行子程序，执行后，再接着执行主程序的后续部分。如图中0.02OFF及I0.2、X002ON，则在子程序中，执行A部分程序后，中途退出；否则，执行A、B两部分程序都执行完，才退出。提示：所有的子程序都要安排在主程序的后面，在END指令之前。不然，子程序后的主程序指令将不被执行。对一些多任务编程的PLC，其子程序还有全局与局部之分。局部子程序只能用于本任务。要想所有任务都能调用，要用全局子程序。如OMRONCJ系列机，全局子程序指GSBN(751)和GRET(752)之间的程序段。调用指定编号的全局子程序，要用全局子程序调用指令GSBS(750)。三菱Q系列等中、大型机除了用CALL正常调用子程序。还有FCALL（输出OFF调用）、ECALL（程序文件之间子程序调用）、XCALL等指令。提示：西门子S7-200机的子程序可带参数。参数用子程序的局部变量自行定义。参数有子程序输入（IN）、输出（OUT）及输入、输出（IN-OUT）兼而有之，三种。在调子程序时，输入参数要写在输入端；输出参数要写在输出端；输入、输出参数既要写在输入端，又要写在输出端。当然，如不定义局部变量，将不带参数。具体运用实例见后。提示：OMRON、三菱小型机的子程序不带参数。但在调用前可作预处理，调后再作后处理，也可起到带参数的作用。OMRONPLC还有宏调用，类似于带参数子程序。只是，它的参数使用限制较多。提示：三菱Q系列等中、大型机的子程序也可带参数。但位参数只有输入、输出。并要用专用内部器件，即功能软元件FX（入）、FY（出）、FD（寄存器）作形式参数。同时也有宏。宏的形式参数也要用专用内部器件（VX、VY、VD）。4．中断中断也是调子程序，但它不是靠指令调，而是靠中断事件调。且调的子程序编号与所发生的事情对应。这些子程序有时还称为中断服务程序。PLC中断事件可以来自外部，也可来自内部。前者称外中断，后者称内中断。外部中断用输入点。当可中断工作（取决于机型及设定）的输入点状态发生变化，如从OFF到ON，则发生与其对应的中断事件，并调用相应的中断服务程序。每发生一次中断事件，则调一次中断服务程序。有了这样中断，可缩短PLC对输入信号的响应时间。此外，高速计数信号输入，也会产生多种中断。如计数中断，可输入高速脉冲的输入点（取决于机型及设定）输入高速脉冲会自动中断计数；再如比较中断，中断计数后，会自动进行中断比较；最后，还可根据中断比较结果，调用相应的中断子程序。再，有的PLC，如S7-200机，还有通讯中断。收到字符，或发送字符及出错等，都会引起相应的中断。内部中断的事件来自PLC内部。典型的内部中断为定时中断，经设定可准确定时运行相应的中断程序。为了处理好中断，提高程序的控制可靠性与效率，PLC提供了有关的中断处理指令。表10-2是的为三家PLC的一些有关的中断指令。表10-2PLC的一些有关的中断指令中断允许、禁止指令用于确定，在运行程序时，是否允许中断。当程序的某一部分不允许中断时，可用中断禁止指令；某一部分允许中断时，可用中断允许指令。提示：OMRONPLC默认为中断允许。而三菱、西门子PLC则默认中断不允许。为此，后者，要使用中断，需先允许中断，而前者，做好有关设定就可以了。设定中断屏蔽是为了确定是否允许某个内、外中断事件产生。如可外中断的输入点，可设定其为从OFF到ON产生中断，也可相反，也可不让其产生中断。提示：中断允许与中断屏蔽是两个概念，前者是指，所运行的程序是否允许接受中断，后者是指，是否允许中断事件出现后产生中断。前者可用指令处理，而后者多为通过相关设定处理。PLC处理中断事件是有个过程的。当发生中断事件时，PLC总是先记录发生的事件，并按优先级对其排队。优先级高的先执行，它执行完了，再执行优先级低的。所有中断任务处理完了，再转回执行正常的循环程序。一般讲，优先级与中断的任务号是对应的。中断编号越小，优先级越高。要注意的是，已记录但未执行的中断，其后又发生相同的事件，PLC对此将不理睬。所以，不是发生的所有中断事件都会处理的。另外，对已作记录，但未执行的外中断中断任务，可用CLI指令取消。提示：三菱中断子程序入口编号开始字符为I（不同的事件，有不同的编号），而不是P；子程序结束指令为IRET，而不是SRET。提示：对多任务编程或模块化组织的PLC，如CJ、CS机，S-300、400机，它不调子程序，而是调中断任务（程序）。如果在一个I/O中断任务正在执行时，接收到一个不同的中断输入，输入的中断号在内部被记录，直至当前任务和其它较高优先级别的任务执行完毕。附带补充说明的是，在本教程第7讲图7-21b的程序中，已使用了中断事件与中断程序关联的指令（ATCH）。其目的是做到，当把高速计数器值与被比较数相等时，系统能自动调中断子程序COUNT-EQ,以进行相应处理。而图7-21a的CTBL指令，则用DM区的设定实现这个关联，不必另用关联指令。