PLC編程與應(yīng)用技術(shù)（三菱FX3U）（第二版） 課件 項目十 自動售貨機控制系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試

項目十

自動售貨機控制系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試一、項目內(nèi)容一、項目內(nèi)容二、相關(guān)知識1．二進制加法運算指令加法指令A(yù)DD（ADDITION,FNC20)的功能是將指定的源元件中的二進制數(shù)相加，結(jié)果送到指定的源元件中去。(1)指令格式：指令名稱助記符功能號操作數(shù)程序步S1S2D二進制加法運算指令A(yù)DDFNC20K、H、KnX、KnY、KnS、KnM、T、C、D、V、ZKnY、KnS、KnM、T、C、D、V、ZADD、ADDP:7步DADD、DADDP:13步二、相關(guān)知識(2)使用說明：加法指令A(yù)DD會影響到三個特殊輔助繼電器（標(biāo)志位）：零標(biāo)志M8020、借位標(biāo)志M8021、和進位標(biāo)志M8022。如果運算結(jié)果為0，則M8020=1；如果運算結(jié)果小于-32767（16位運算）或-2147483647（32位運算），則M8021=1；如果運算結(jié)果超過-32767（16位運算）或-2147483647（32位運算），則M8022=1。應(yīng)注意在32位運算中，被指定的起始字元件是低位字（低16位），而緊鄰的下一個元件為高位字（16位元件）。源元件和目標(biāo)元件可以使用相同的元件號，如果源元件和目標(biāo)元件相同而且采用連續(xù)執(zhí)行方式的ADD/DADD指令時，加法的結(jié)果在每個掃描周期都會改變。二、相關(guān)知識(3)舉例：在圖10-2中，當(dāng)動合觸點X000閉合時，ADD指令執(zhí)行，將兩個源操元件D10和D12中的數(shù)據(jù)進行相加，結(jié)果存入目標(biāo)操作元件D14中。源操作數(shù)可正可負(fù)，它們是以代數(shù)形式進行相加。

二、相關(guān)知識(3)舉例：在圖10-3中，當(dāng)動合觸點X000閉合時，DADD指令執(zhí)行，將源操元件D11、D10和D13、D12分別組成32位數(shù)據(jù)再進行相加，結(jié)果存入目標(biāo)操作元件D15、D14中。當(dāng)進行32位數(shù)據(jù)運算時，要求每個操作數(shù)是兩個連號的數(shù)據(jù)寄存器，為了確保不重復(fù)，指定的元件最好為偶數(shù)編號。二、相關(guān)知識(3)舉例：圖10-4ADDP指令的使用在圖10-4中，當(dāng)動合觸點X001閉合時，ADDP指令執(zhí)行，將D0中的數(shù)據(jù)加1，結(jié)果仍存入D0中。當(dāng)一個源操作數(shù)和一個目標(biāo)操作數(shù)為同一元件時，最好采用脈沖執(zhí)行型加指令A(yù)DDP，因為若是連續(xù)型加指令，每個掃描周期指令都要執(zhí)行一次，所得結(jié)果很難確定。二、相關(guān)知識2.二進制減法運算指令減法指令SUB(SUBTRACTION,FNC21)的功能是將第一個源元件指定的軟件中的數(shù)據(jù)以二進制形式減去第二個源元件指定的軟件中的數(shù)據(jù)，結(jié)果送入由目標(biāo)元件指定的軟元件中。(1)指令格式指令名稱助記符功能號操作數(shù)程序步S1S2D二進制減法運算指令SUBFNC21K、H、KnX、KnY、KnS、KnM、T、C、D、V、ZKnY、KnS、KnM、T、C、D、V、ZSUB、SUBP:7步DSUB、DSUBP:13步二、相關(guān)知識（2）使用說明減法指令會影響到三個標(biāo)志位（零標(biāo)志M8020、借位標(biāo)志M8021、和進位標(biāo)志M8022）的動作，32位運算中軟元件的指定方法及連續(xù)執(zhí)行方式、脈沖執(zhí)行方式的區(qū)別等項目內(nèi)容均與上述的加法指令的解釋相同。在進行減法運算時，若運算結(jié)果為0，0標(biāo)志繼電器M8020會動作，若運算結(jié)果超出-32768～+32767（16位數(shù)相減）或-2147483648～+2147483647（32位數(shù)相減）范圍，借位標(biāo)志繼電器M8022會動作。二、相關(guān)知識(3)舉例：圖10-5SUB指令的使用在圖10-5中，當(dāng)動合觸點X000閉合時，SUB指令執(zhí)行，將D10和D12中的數(shù)據(jù)進行相減，結(jié)果存入目標(biāo)操作元件D14中。源操作數(shù)可正可負(fù)，它們是以代數(shù)形式進行相減。

二、相關(guān)知識(3)舉例：圖10-6DSUB指令的使用在圖10-6中，當(dāng)動合觸點X000閉合時，DSUB指令之行，將源操元件D11、D10和D13、D12分別組成32位數(shù)據(jù)再進行相減，結(jié)果存入目標(biāo)操作元件D15、D14中。當(dāng)進行32位數(shù)據(jù)運算時，要求每個操作數(shù)是兩個連號的數(shù)據(jù)寄存器，為了確保不重復(fù)，指定的元件最好為偶數(shù)編號。二、相關(guān)知識(3)舉例：圖10-7SUBP指令的使用在圖10-7中，當(dāng)動合觸點X001閉合時，SUBP指令執(zhí)行，將D0中的數(shù)據(jù)減1，結(jié)果仍存入D0中。當(dāng)一個源操作數(shù)和一個目標(biāo)操作數(shù)為同一元件時，最好采用脈沖執(zhí)行型減指令SUBP，因為若是連續(xù)型加指令，每個掃描周期指令都要執(zhí)行一次，所得結(jié)果很難確定。注意*：使用加法和減法指令時，運算數(shù)據(jù)為有符號的二進制數(shù)，最高位為符號位，0代表正數(shù)，1代表負(fù)數(shù)。二、相關(guān)知識3.二進制乘法運算指令乘法指令MUL（MULTIPLICATION,FNC22）是將指定的源元件中的二進制數(shù)相乘，結(jié)果送到指定的目標(biāo)元件中去，數(shù)據(jù)均為有符號數(shù)。(1)指令格式指令名稱助記符功能號操作數(shù)程序步S1S2D二進制乘法運算指令MULFNC22K、H、KnX、KnY、KnS、KnM、T、C、D、V、ZKnY、KnS、KnM、T、C、D、V、Z（V、Z不能用于32位）MUL、MULP:7步DMUL、DMULP:13步二、相關(guān)知識（2）使用說明MUL是二進制乘法指令，有16位操作數(shù)MUL、MULP和32位操作數(shù)DMUL、DMULP兩種形式。功能指令是把源數(shù)S1和S2相乘，將結(jié)果存到目標(biāo)元件D中。當(dāng)源操作數(shù)是16位，目的操作數(shù)是32位時，則D為目標(biāo)操作數(shù)的首地址。二、相關(guān)知識(3)舉例：在圖10-8中，當(dāng)動合觸點X000閉合時，MUL指令執(zhí)行，D10和D12兩個16位數(shù)乘積運算時，結(jié)果為32位，故需將結(jié)果存入D15和D14中。二、相關(guān)知識(3)舉例：在圖10-9中，當(dāng)動合觸點X000閉合時，DMUL指令執(zhí)行，D11D10和D13D12兩個32位數(shù)乘積運算時，結(jié)果為64位，故需將結(jié)果存入D17D16D15和D14中。二、相關(guān)知識4.二進制乘法運算指令除法指令DIV(DIVISION,FNC23)功能是將【S1.】作為被除數(shù)，【S2.】作為除數(shù)，將商數(shù)送到【D】指定的目標(biāo)元件中，余數(shù)送到【D】緊鄰的下一個軟元件中。(1)指令格式指令名稱助記符功能號操作數(shù)程序步S1S2D二進制除法運算指令DIVFNC23K、H、KnX、KnY、KnS、KnM、T、C、D、V、ZKnY、KnS、KnM、T、C、D、V、Z（V、Z不能用于32位）DIV、DIVP:7步DDIV、DDIVP:13步二、相關(guān)知識（2）使用說明商與余數(shù)中二進制數(shù)的最高位是符號位，0代表正數(shù)，1代表是負(fù)數(shù)，被除數(shù)或除數(shù)中有一個為負(fù)數(shù)時，商為負(fù)數(shù)；被除數(shù)為負(fù)數(shù)時，余數(shù)為負(fù)數(shù)。當(dāng)除數(shù)為0時，運算會發(fā)生錯誤，不能執(zhí)行命令。若將位元件作為目標(biāo)操作數(shù)，無法得到余數(shù)。二、相關(guān)知識(3)舉例：圖10-10DIV指令的使用在圖10-10中，當(dāng)動合觸點X000閉合時，DIV指令執(zhí)行16位數(shù)除法，D10和D12兩個16位數(shù)除法運算時，商為16位放入D14中，余數(shù)也為16位放入D15中。二、相關(guān)知識(3)舉例：圖10-11DDIV指令的使用在圖10-11中，當(dāng)動合觸點X000閉合時，DIV指令執(zhí)行32位數(shù)除法，D11D10和D13D12進行32位數(shù)除法運算時，商為32位放入D15D14中，余數(shù)也為32位放入D17D16中。二、相關(guān)知識5.二進制加1運算指令(1)指令格式指令名稱助記符功能號操作數(shù)程序步D二進制加1運算指令I(lǐng)NCFNC24KnY、KnS、KnM、T、C、D、V、ZINC、INCP:3步DINC、DINCP:5步二、相關(guān)知識（2）使用說明在加1運算時，在16位運算中，到+32767再加1就變?yōu)?32768，但不影響標(biāo)志位動作。類似的，32位運算到+2147483647再加1變?yōu)?2147483648時，標(biāo)志位也不動作。二、相關(guān)知識6.二進制減1運算指令(1)指令格式指令名稱助記符功能號操作數(shù)程序步D二進制減1運算指令DECFNC25KnY、KnS、KnM、T、C、D、V、ZDEC、DECP:3步DDEC、DDECP:5步二、相關(guān)知識（2）使用說明

在減1運算時，在16位運算中，到-32768再減1就變?yōu)?32767，但不影響標(biāo)志位動作。

類似的，32位運算到-2147483648再加1變?yōu)?2147483647時，標(biāo)志位也不動作。二、相關(guān)知識7.邏輯運算類指令（1）邏輯與指令WAND(D)WAND(P)指令的編號為FNC26。是將兩個源操作數(shù)按位進行與操作，結(jié)果送指定元件。如圖10-15所示，當(dāng)X0有效時,（D10）∧（D12）→（D14）（2）邏輯或指令WOR(D)WOR(P)指令的編號為FNC27。它是對二個源操作數(shù)按位進行或運算，結(jié)果送指定元件。如圖10-15所示，當(dāng)X1有效時,（D10）∨（D12）→（D14）（3）邏輯異或指令WXOR(D)WXOR(P)指令的編號為FNC28。它是對源操作數(shù)位進行邏輯異或運算，結(jié)果送指定元件。

（4）求補指令NEG(D)NEG(P)指令的編號為FNC29。其功能是將[D.]指定的元件內(nèi)容的各位先取反再加1，將其結(jié)果再存入原來的元件中。WAND、WOR、WXOR和NEG指令的使用如圖10-15所示。二、相關(guān)知識二、相關(guān)知識8.觸點比較指令觸點比較指令作用相當(dāng)于一個觸點，當(dāng)滿足一定條件時，觸點接通。觸點比較指令的說明見表10-2所示。二、相關(guān)知識(連接母線的觸點比較指令，作用相當(dāng)于一個與母線相連的觸點，當(dāng)滿足相應(yīng)的導(dǎo)通條件時，觸點導(dǎo)通。串聯(lián)/并聯(lián)觸點比較指令，作用相當(dāng)于串聯(lián)/并聯(lián)一個觸點，當(dāng)被串聯(lián)/并聯(lián)的觸點滿足相應(yīng)的導(dǎo)通條件時，觸點導(dǎo)通。例如使用各類觸點比較大于指令時，則當(dāng)

(S1.)＞(S2.)時，觸點導(dǎo)通，否則不導(dǎo)通。使用各類觸點比較小于指令時，則當(dāng)(S1.)＜(S2.)時，觸點導(dǎo)通，否則不導(dǎo)通。使用

32位指令時，在指令的文字符號后面加D，比較符號不變。例如，32位并聯(lián)觸點不大于指令助記符為

“ANDD≤”。觸點比較指令的用法如圖10-18所示。三、項目實施項目評價和總結(jié)項目調(diào)試項目軟件設(shè)計項目硬件接線圖設(shè)計項目方案設(shè)計項目分析四、項目方案設(shè)計2.

硬件配置3.梯形圖設(shè)計

1.

輸入輸出地址分配五、任務(wù)實施輸入輸出分配表自動售貨機控制系統(tǒng)輸入/輸出分配見表10-3。表10-3自動售貨機控制系統(tǒng)輸入/輸出分配表輸

入輸

出輸入元件輸入點作用輸出元件輸出點作用KA1X01元投入口傳感器KM0Y0咖啡出口電磁閥KA2X15元投入口傳感器KM1Y1汽水出口電磁閥KA3X210元投入口傳感器HL1Y4咖啡指示燈SB1X3出咖啡按鈕HL2Y5汽水指示燈SB2X4出汽水按鈕HL3Y6找錢指示燈SB3X7計數(shù)手動復(fù)位按鈕

五、任務(wù)實施輸入/輸出接線圖用三菱FX3U型可編程控制器實現(xiàn)自動售貨機控制系統(tǒng)的輸入/輸出接線，如圖10-20所示。圖10-20自動售貨機控制系統(tǒng)的輸入/輸出接線圖五、任務(wù)實施2.控制程序設(shè)計對于復(fù)雜的控制程序，在開始編程前，要根據(jù)控制功能要求進行細(xì)致的分析，以便對程序的整體結(jié)構(gòu)與編程思路有一個基本的構(gòu)思。流程圖不同于順序功能圖，后者可以直接上機編寫，而流程圖主要表達(dá)的是一種基本構(gòu)思。順序功能圖只對步進指令變成的程序使用，而流程圖可以用任何指令來進行變成。繪制流程圖是一種分析功能的常用方法。流程圖又稱為流程框圖或框圖，它用約定的幾何圖形、有向線和簡單的文字說明來描述PLC的處理過程和程序的執(zhí)行步驟。用流程圖來分析自動售貨機的控制功能，描述PLC程序的執(zhí)行步驟，如圖10-15所示。繪制流程圖為接下來的編程打好了基礎(chǔ)。有了這個基礎(chǔ)，編程就會簡單得多，也不至于多次返工。五、任務(wù)實施五、任務(wù)實施自動售貨機控制系統(tǒng)的流程圖解釋如下：(1)檢測和計算硬幣總值。1元、5元、10元的硬幣都有各自的入口，每一個投入口處都裝有一個檢測傳感器。投入1元硬幣時，則PLC自動在表示1元的通道上加1；投入5元的硬幣時，則PLC自動在表示5元的通道上加5；投入10元硬幣時，則PLC自動在表示10元的通道上加10。所有值都被放到D15中，這樣，通過檢測，就可得到硬幣的總值（D15）。投入一次硬幣，只能加一次值，因此，只要用一個微分指令就可以實現(xiàn)這一功能。(2)比較硬幣的總值。當(dāng)硬幣總值（D15）超過12元時，汽水指示燈亮；當(dāng)硬幣總值（D15）超過15元時，汽水指示燈、咖啡指示燈都亮。因此，必須用兩個比較指令分別與數(shù)字12、15相比較。與數(shù)字12比較的結(jié)果是大于或等于時，則汽水指示燈亮；與數(shù)字15比較的結(jié)果是大于或等于時，則汽水、咖啡指示燈都亮。五、任務(wù)實施(3)選擇汽水。當(dāng)汽水指示燈亮?xí)r，如果選擇汽水，應(yīng)按下汽水按鈕。則汽水出口動作7s，同時，汽水指示燈閃爍。指示燈閃爍可有特殊輔助繼電器M8013來控制。它的周期為1s，7s的時間段控制可采用T0。(4)選擇咖啡。當(dāng)汽水、咖啡指示燈都亮?xí)r，如果選擇咖啡，應(yīng)按下咖啡按鈕，則咖啡出口動作7s，同時，咖啡指示燈閃爍。指示燈閃爍也由特殊輔助繼電器M8013來控制。(5)找剩余的錢。當(dāng)投入硬幣的總值超過所需的錢數(shù)時，必須找回零錢。這里可以采用一個減法，將D15與K12或K15相減，結(jié)果存入D16。(6)復(fù)位或清零。當(dāng)執(zhí)行完以上步驟后，要自動將D15、D16清零，以便進入下一輪循環(huán)。按照圖10-21所示的流程圖編寫的程序如圖10-22所示。五、任務(wù)實施五、任務(wù)實施五、任務(wù)實施五、任務(wù)實施五、任務(wù)實施五、任務(wù)實施系統(tǒng)調(diào)試（1）在斷電狀態(tài)下，連接好PC/PPI電纜。（2）將PLC運行模式選擇開關(guān)撥到STOP位置，此時PLC處于停止?fàn)顟B(tài)，可以進行程序編寫。（3）在作為編程器的計算機上，運行GXDeveloper編程軟件。（4）將圖10-22所示的梯形圖程序輸入到計算機中。（5）將程序文件下載到PLC中。（6）將PLC運行模式的選擇開關(guān)撥到RUN位置，使PLC進入運行方式。（7）在教師的現(xiàn)場監(jiān)護下進行通電調(diào)試，驗證系統(tǒng)功能是否符合控制要求。（8）如果出現(xiàn)故障，應(yīng)分別檢查硬件接線和梯形圖程序是否有誤，修改完成后應(yīng)重新調(diào)試，直至系統(tǒng)能夠正常工作。（9）記錄程序調(diào)試的結(jié)果。拓展訓(xùn)練某自動售貨機模擬實驗控制裝置：M1、M2、M3三個復(fù)位按鈕表示投入自動售貨機的人民幣面值，YO貨幣指示（例如：按下M1則Y0顯示1），自動售貨機里有汽水（3元/瓶）和咖啡（5元/瓶）兩種飲料，當(dāng)Y0所顯示的值大于或等于這兩種飲料的價格時，C或D發(fā)光二極管會點亮，表明可以購買飲料；按下汽水按鈕或咖啡按鈕表明購買飲料，此時A或B發(fā)光二極管會點亮，E或F發(fā)光二極管會點亮，表明飲料已從售貨機取出；按下ZL