PLC比較指令的應用

杜秀芳

山東勞動職業技術學院智能制造系 山東濟南 250300

在PLC程序設計中，如果有多個時間段的定時要求，除了可以選擇多個定時器實現多種定時之外，還可以選擇用比較指令配合一個定時器實現。用比較指令配合定時器實現多種定時，可以使復雜的梯形圖程序變得簡單易懂，所以在教學過程中，十分有必要帶著學生去實驗一下比較指令加定時器實現多種定時的設計方案。本文就以PLC控制按指定時間間隔變化的交通燈為例，簡單介紹四種不同的程序設計方案，希望能啟發學生舉一反三，自主學習并完成更復雜的交通燈控制程序的設計。

1 應用案例：交通燈控制系統

以PLC控制按指定時間間隔變化的交通燈為例，為了便于學生理解，只分析東西方向的交通燈控制，待學生掌握了程序設計思路后，可以自行去擴展。

1.1 交通燈控制時序要求

某路口東西方向的交通燈，按照如圖1所示的時序要求工作。

圖1 交通燈控制的時序圖

按下啟動按鈕，綠燈亮3s后熄滅，接著黃燈亮2s后熄滅，接著紅燈亮5s后熄滅，然后綠燈亮3s后熄滅，接著黃燈亮2s后熄滅，接著紅燈亮5s后熄滅……依次循環。

1.2 PLC的輸入/輸出地址分配

PLC的I/O(輸入/輸出)地址分配如表1所示。

表1 PLC的I/O地址分配表

1.3 程序設計方案

根據交通燈的時序要求可知，定時時間段有三個：3s、2s、5s。如何實現這三個時間段的定時要求呢？本文共討論了四種不同的程序設計方案：用三個定時器實現；用數據比較指令CMP配合一個定時器實現；用區間較指令ZCP配合一個定時器實現；用觸點比較指令配合一個定時器實現。

2 采用多個定時器的解決方案

三個時間段3s、2s、5s的定時可以分別用三個通用定時器T0、T1、T2完成。定時器T0、T1、T2的時鐘脈沖是100ms，那么三個定時器的設定值分別為K30、K20、K50。梯形圖程序如圖2所示。

圖2 多個定時器實現的交通燈控制系統梯形圖

用三個定時器實現三個時間段的定時，程序雖然簡單，但需要的定時器數量較多。

3 采用數據比較指令CMP加一個定時器的解決方案

數據比較指令CMP的格式如圖3所示。CMP指令是兩數比較指令，[S1·]和[S2·]表示源操作數，[D·]表示目標操作數。CMP將兩個源操作數進行比較，并將比較結果傳送到以目標操作數為首地址的三個位元件中。

圖3 CMP的指令格式

采用數據比較指令CMP加一個定時器實現的系統梯形圖程序如圖4所示。

圖4 CMP加一個定時器實現的交通燈控制系統梯形圖

CMP是兩個數的比較指令，一個CMP指令只能區分兩個區間，實現兩個時間段的定時，如果要實現三個時間段的定時，需要用兩個CMP指令。

第一個CMP指令：

當T0當前值小于30時，M10接通，驅動綠燈亮3s；

當T0當前值等于30時，M11接通，驅動黃燈亮；

當T0當前值大于30時，M12接通，驅動黃燈亮。

第二個CMP指令：

當T0當前值小于50時，M13接通，配合M11、M12驅動黃燈亮2s；

當T0當前值等于50時，M14接通，驅動紅燈亮；

當T0當前值大于50時，M15接通，驅動紅燈亮；

當T0當前值等于設定值100時，定時器復位，此時紅燈亮了5s。

定時器復位后重新開始定時，交通燈按時序要求循環工作。

與用三個定時器實現三個時間段的定時比較，CMP指令的應用沒什么優勢。

4 采用區間比較指令ZCP加一個定時器的解決方案

CMP主要用來比較兩個數，如果比較一個數和一個區間范圍，用區間比較指令ZCP會更容易設計程序。

區間比較指令ZCP的格式如圖5所示。ZCP指令是區間比較指令，[S1·]和[S2·]表示比較區間的起點和終點，[S·]表示比較軟元件，[D·]表示目標操作數。ZCP將[S·]與比較區間[S1·]和[S2·]的內容進行比較，并將比較結果傳送到以目標操作數[D·]為首地址的三個位元件中。

圖5 ZCP的指令格式

采用區間比較指令ZCP加一個定時器實現的系統梯形圖程序如圖6所示。

圖6 ZCP加一個定時器實現的交通燈控制系統梯形圖

ZCP是區間比較指令，可以區分三個區間，容易實現三個時間段的定時：

當T0當前值小于30時，M10接通，驅動綠燈亮3s。

當T0當前值在30和50之間時，M11接通，驅動黃燈亮2s。

當T0當前值大于50時，M12接通，驅動紅燈亮；當定時器T0當前值等于設定值100時，定時器復位，此時紅燈亮了5s。

定時器復位后重新開始定時，交通燈按時序要求循環工作。

與前面的兩種設計方案相比，用區間比較指令加一個定時器實現，程序看起來比較簡潔。

5 采用觸點比較指令加一個定時器的解決方案

觸點比較指令可以分為三類：LD類、AND類、OR類。每類指令以其中一個為例，LD>指令格式如圖7所示，當T0的當前值比10小時，Y000置位。AND<指令格式如圖8所示，當X000為ON，并且T0的當前值比10大時，Y000置位。OR=指令格式如圖9所示，當X000為ON時，或T0的當前值等于10時，Y000置位。

圖7 LD>指令格式

圖8 AND<指令格式

圖9 OR=指令格式

采用觸點比較指令加一個定時器實現的系統梯形圖程序如圖10所示。

圖10 觸點比較指令加一個定時器實現的交通燈控制系統梯形圖

用觸點指令可以組合出不同的比較區間，以實現不同時間段的定時，用起來比較靈活。

結語

以上四種梯形圖程序，筆者在PLC仿真軟件和PLC試驗臺上試驗過了，也帶著學生練習過這個內容，學生的完成情況也很不錯。

從以上交通燈控制系統的四種不同程序設計方案可以看出，同一個控制系統，它的實現方法不止一種，巧妙運用比較指令，往往可以減少控制系統使用的定時器數量，讓程序變得簡潔直觀。

教師可以打開思路，引導學生、啟發學生去嘗試各種解決方案，充分發揮學生的主觀能動性，激發學生的潛力。