2.6 高级指令编程

关键词：字逻辑、屏蔽、形式参数、实际参数、宏

以上讨论的逻辑问题都是以位为单位。控制一个输出，就有一组逻辑关系。其实，有时虽有很多输出，但其逻辑关系是相同的。这时，就可用字逻辑处理指令，替代位逻辑处理指令，或用子程序、宏去处理，而不必对每一个位都做雷同的编程。

2.6.1 用字逻辑指令处理

多位逻辑设计也可说成集成化逻辑设计。往往用很少的字节、字或双字处理指令，取得用很多位处理指令的所具有的功能，可大大提高程序的效率。这也是程序设计应追求的目标之一。只是在做这么处理前，I/O地址要做恰当地分配。

1.双按钮多位起、保、停逻辑

起、保、停逻辑即起动、保持及停车电路，是最常用的继电电路；也是PLC程序中最常见的一个组成部分。传统的起、保、停逻辑都是针对一个位进行操作。如果要对多个位操作，完全可以使用字操作指令，实现多位操作，使程序得以简化。

两个按钮操作的起、保、停逻辑的电路是，起动按钮与输出触点并联，然后再与停车按钮取反后，串联，以此作为输出线圈的输入条件。当用字操作时，也是按此思路处理，可以实现一个字（16位）的起、保、停逻辑。

图2-59所示为用字操作的起、保、停逻辑。图中p_On（及SM0.0、M8000）为常ON触点，保证这几条指令始终执行。QQ通道（或字，三菱无通道概念，为输出位，但前缀为K4，即指从YY0开始16个位，八进制编号，其他如TT0、MM0及YY0同此）的各个位与各个起动按钮相接，TT通道、字的各个位与各个停车按钮相接，YY通道、字的各个位与各个输出线圈相接。MM为中间继电器通道，以用作过渡。

图2-59 字起、保、停逻辑

从图2-59可知，QQ通道、字任一位ON，必可使YY通道、字的相应位ON，并将予以保持。而TT通道、字的任一位ON，则必使YY通道、字的相应位OFF。而且这里也是停止优先。即起、停按钮同时按时，为停止。

图2-59用了4条指令，即可使16路实现起、保、停控制。而用基本逻辑指令，每条起、保、停就需4条指令，16路起、保、停则需16×4=64条。4条代替常规的64条，程序的效率当然高多了。

2.非标准I/O分配处理

以上介绍的字逻辑操作都是针对16路的起、保、停逻辑，即标准I/O分配。但实际上可能不那么正好。如果少于16路怎么办？图2-60所示就是一种解决办法。

图2-60中引入YYX及ZCN通道、字作过渡。整个操作先对YYX进行。图中①是MOV指令，为对YYX进行逻辑处理准备。⑤是对YY（输出通道、字）的内容作屏蔽，保留不参与起、保、停逻辑操作位的状态，并存入ZCN通道、字中，以便于在起、保、停逻辑操作后，恢复这些位的状态。⑦为对YYX的内容作屏蔽。由于MMX的内容为ZCN的反，故它保留下来的为要参与起、保、停逻辑处理位的状态。⑧为或指令，正好把参与起、保、停逻辑的位与不参与的位，合成后赋予YY通道、字。这样，既可保证参与位，具有起、保、停功能。而不参与的又不受其干扰。

图2-60 非标准I/O分配字起、保、停逻辑处理程序

LJD为逻辑条件，可按实际不参与起、保、停位的状况设定。如本例LJD的值设为F，则QQ、TT通道、字的相应位仅能对YY通道的04～15位（西门子如QQ为QW0，则Q0.0～Q0.7及Q1.4～Q1.7；而三菱如QQ0为Y000，则Y004～Y007及Y010～Y017）做起、保、停控制。YY通道的00～03位（与以上假设相应，西门子为Q1.0～Q1.3；而三菱为Y000～Y003）可接受其他控制，不受此程序影响。

如果仅是个别位另有所用，也可先作字处理，而在此前后，对个别位作些处理。这时，尽管存在多输出，但仍可达到目的。因为PLC指令是一条条执行的，后执行的指令，可改变先执行指令的执行的结果，并以后执行的结果为准。

3.单按钮多位起、保、停逻辑

一个按钮实现起、保、停逻辑也可用字操作。图2-61所示的就是这个逻辑。这里AA通道（或字，三菱无通道概念，为输出位，但前缀为K4，即指从YY开始16个位，八进制编号，YY同此）各个位与各个“起停”按钮相接，YY通道的各个位与各个输出线圈相接。

图2-61 单按钮字起、保、停逻辑

图2-61中，p_On（及M8000、SM0.0）为常ON触点，使统计在通道中置ON的位数BCNT（或SUM功能同BCNT）及比较CMP指令（对西门子PLC做AA不等0比较），在每一扫描周期都得以执行。BCNT指令有三个操作数，对本例，第一个操作数，#1，为要统计的通道个数为1，第二个操作数为AA，要统计的开始通道为AA通道，第三个操作数为MM，统计的结果存于MM通道。对SUM仅2操作数，要对多少位做统计，由这里K后的指定数确定，K1为4位、2为8位，余类推。统计结果存于MM字存储器（即D存储器）中。

这时，若有一个按钮按下，统计结果的MM通道内容变为1，经比较（执行CMP指令），使相等标志P_EQ ON，进而使AA的内容与YY的内容进行异或逻辑操作，结果存于YY中。

这个异或操作，将使YY中，与按下按钮对应的位，改变状态，原为OFF的，将转为ON，原为ON的，将转为OFF，实现了单按钮起停。而其他位不变，因为0通道其他位为0，0与1或0异或，其结果不变。

提示：这里XORW（或WXOR）指令是微分执行是必要的。即指在按钮按下时，执行一次。不然，所控制的输出将出现交替变化。无法实现预定的要求。

4.多个开关控制一个输出电路

前已讨论3个开关控制一个灯的电路，但要有多个开关，如10个、20个怎么办？这里逻辑相当复杂，所用的触点数很多。以至于出现“组合爆炸”，而无法实现。但如用字或多字逻辑处理，就好办了。图2-62即为16个开关控制一个灯的逻辑。

从图2-62可知，它用AA通道、字（对三菱，如AA0为X000，则K4AA0指X000～X007及X010～X017）作16个开关的输入点，程序运行时，不断比较AA通道、字与AAB的内容。如两者不等，则把AA的内容传给AAB。同时，YY0改变状态。如两者相等，则YY0状态不变。显然，这个逻辑，任何一个输入点状态变化，都会引起YY0状态改变，可起到了所要求的用16个开关控制一个灯作用。

按此原理，如果为32个开关，再多作一次比较就是了。用多少开关都不受限制。

提示：这里用微分信号NEQP作控制，其原理与以前讨论的单按钮起、停的机理是相同的。再，从图2-62还可再次看出，多家PLC的比较指令比较结果标志是不同的。对欧姆龙，这里增加变量NEQ是绝对必要的。因它的PLC执行MOV指令，也将影响P-EQ标志的状态。

图2-62 多个开关控制一个灯电路

5.表决电路

前已讨论3个开关表决逻辑，如表决的参加者较多，电路也较复杂。但用图2-63的逻辑就比较简单。

图2-63 表决程序

图2-63a用了BCNT（对图2-63b用SUM、图2-63c用on_num）指令，它检测从AA通道开始，共1（这里第一操作数为常数1）个通道中，ON的位个数（对图2-63b，因这里K后的常数为4，如AA0为X000，则从X000～X007及从X010～X017）。结果存于AAJ中。然后把AAJ的内容与常数8比较，若有大于8，则产生输出，YY0 ON（对图2-63b为Y000），表示表决已超过半数，通过。

如果参加表决的位数比16多，那BCNT指令的第一个操作数可设得比1大。如设为#2，则为32个位，#3为48个位，等等（对图2-63b即K后的数改为8、12等）。这时，作比较的第二个操作数不应是8，也要作相应调整。

如果参加表决的位数比16少。可先对1作逻辑与运算，屏蔽掉不参与的位。比较指令中的常数不用8，再改为相应的数也就可以了。

显然，图2-63所示的表决逻辑比起用基本逻辑指令去编程，效率也是高得多的。

2.6.2 用子程序处理

逻辑关系是相同的，还可用子程序处理，而不必对每一个位都做雷同的编程。有两种子程序：带参数与不带参数。

1.带参数调用子程序

就是子程序有形式参数，调用时对参数要先赋值。

（1）西门子S7-200带参数子程序。如类似上述BCNT指令，西门子S7-200没有，但可自编子程序。实现上述BCNT指令类似功能。图2-64即为西门子PLC对应的表决程序。

图2-64 西门子PLC表决程序

图2-64b为所用形式参数，也即局部变量表。其中LAA（LW0）、NUM（LW2）作输入（IN）变量，BCUT（LW2）作为输出变量，TMP（LW4）、IND（LW6）作为临时（TEMP）变量。

图2-64a为在指定字中，统计ON个数的子程序（SBR-1，在图中未标注）。子程序开始，先初始化，把要统计ON位，所在字的地址传给临时工作字#TMP（子程序局部变量，见图2-64b，下同），并把存储统计结果字#BCNT清零。然后进入FOX-NEXT循环执行，而循环次数由#NUM决定。在循环中，先看L6.7（局部变量LW的最左位）ON否？ON，则#BCNT加1，否则不加。然后，把LW6左移位（即局部变量#TMP），原L6.6的状态移给L6.7，L6.5的状态移给L6.6，L7.7的状态移给L6.0，L7.6的状态移给L7.7，等等。显然，这里如执行16次，则LW6的值即为在#TM中ON的所统计的，ON的位数。

图2-64c为主程序，它用常ON特殊继电器SM0.0调。调时变量AA、16分别输入给局部变量#LAA、#NUM，调后局部变量#BCNT得到的值，输出传给AAJ。进而判断AAJ是否大或等于9？是，则过半数，表决成功。不足的是，本程序只能处理一个字。

（2）三菱Q系列等中、大型机的带参数子程序。但它的形式参数数量有限制。因为它的形式参数必须用专用的内部器件，即功能软元件FX（位输入）、FY（位输出）、FD（4字寄存器）等，而这些器件数量不多。图2-65所示为Q型机子程序及带参数调用。图中SM400是Q型机的常ON特殊继电器。

图2-65 Q型机子程序及带参数调用

图2-65a调子程序P0，有3个参数。都是位（开关量）。这里，X0（位置排列在参数的首位）对应FX0（编号0），Y2（位置排列在参数的第2位）对应FX1（编号1）先作为输入参数；Y2（位置排列在参数的第3位）对应FY2（编号3）后作为输出参数。由于没有既用作输入又用作输出的参数，所以，只好这么做。只有这样，才能实现用X0单按钮起、停Y 2作用。

图2-65b调子程序P1，有5个参数。4个字，一个位。当X0（位置排列在参数的第5位，对应FX4，编号4）ON时，可实现D0（位置排列在参数的第1位，对应FD0，编号0）与D1（位置排列在参数的第2位，对应FD1，编号1）相加，并把结果存于D1中。同时，D3（位置排列在参数的第2位，对应FD3，编号3）被D2（位置排列在参数的第3位，对应FD2，编号2）减，结果存于D3中。

2.不带参数调用子程序处理

欧姆龙PLC及三菱的FX系列PLC的子程序无法带参数调用。但可作适当处理，达到带参数调用的目的。实际上也只有带参数调用子程序，才能在逻辑关系相同问题的处理时，简化编程。所以，这样的处理是常要用到的。

图2-66所示为子程序体。其使用的地址有AA、YY、BB三个。AA为输入信号，在程序中不产生输出。YY与YY产生输出，而且其触点还作为输入的一部分，起到反馈作用。

该子程序的功能是，AA ON、OFF一次，YY ON，再ON、OFF一次，YY OFF。当然，这只是一个例子。其实，子程序的内容不同，可实现的功能也将不同。

显然，如不是带参数调用子程序，那只是对YY的处理，对别的地址就不起作用。如要想对雷同的逻辑都用它处理，就要带参数调用它。

这里用的参数就是AA、YY、BB。AA为输入参数，YY、BB既有输入，又有输出，为输入、输出参数。因为AA、YY、BB地址只是在子程序中引用，不是实际要处理的地址，故又称之为形式参数（地址）。

要带参数调用，就要在调用子程序前，先对形式参数赋值，把要处理的地址，即实际参数值赋给形式参数。在调子程序之后，则要做相反的赋值，把形式参数赋给实际参数。那样，即可用一个子程序，处理多个逻辑关系雷同，但地址不同问题。

图2-67所示主程序就是一个带参数调用例子。

图2-66 带参数调用子程序体

图2-67 带参数调子程序

图2-67a中p_On及图2-67b中M8000为常为ON的触点，说明在它之后的所有指令，在每扫描周期都将执行。在这些指令中，先是三组简单的赋值逻辑，图2-67a把0.00、“工作”、201.00的值（图2-67b把X000、“工作”、M0）分别赋值给AA、YY、BB；图2-67b把X000、“工作”、M201的值分别赋值给AA、YY、BB。其目的是把实际参数赋值给形式参数，使调子程序时，将按实际值处理。

接着为调子程序。子程序执行之后，又有两组简单的赋值逻辑，图2-67a把YY赋值给“工作”、BB赋值给201.00；图2-67b把YY赋值给“工作”、BB赋值给M201）。其目的是把形式参数赋值给实际参数，完成调子程序，完成用0.00或X000控制“工作”的目的。

为了简化调用时赋值的处理，也可用字传送指令，在实际参数与形式参数之间进行成批的数据交换。而在子程序中，当然要做数据转换的处理。

这样，如图2-67所示的主程序，它调两次子程序，第一次调前，先把实际参数1赋值给形式参数，调子程序后再把形式参数赋值给实际参数1。第二次调制前，先把实际参数2赋值给形式参数，调子程序后再把形式参数赋值给实际参数2。由于在这两次调之前，对实际参数不同，其结果也将是不同的。在子程序中，怎样增加数据传送处理，在此略。

2.6.3 用宏处理

逻辑关系是相同的，除了用子程序，还可用宏处理。

1.欧姆龙PLC宏

OMRON PLC有宏指令MCRO（99）。也是用以实现带参数的子程序调用。图2-68所示即为这宏指令MCRO梯形图符号。

图2-68 欧姆龙宏指令梯形图符号

指令块中99，为本指令的功能码。N为将调用的子程序号。I1为输入首地址，O1输出首地址。这里的I1、O1即为形式参数。

I1为输入，从通道I1开始有四个通道，I1、I1+1、I1+2、I1+3，可做输入实际参数，从O1为输出，从通道O1开始也有四个通道，O1、O1+1、O1+2、O1+3，可做输出实际参数。子程序中的对应地址为形式参数。只是不同机型，形式参数地址也不同。如CPM机与I对应的地址为232～235，与O对应的为236～239。CQM1与I对应的地址为96～99，与O对应的为196～199。C200HS、E、G、X机的I和O分别为290～293及294～297……

至于可使用的子程序号，不同的机型也不同。对CPM1为0～49，对C200HS为0～99，对CQM1、C200HX等为0～255。

当逻辑条件满足，执行本指令；否则不执行。本指令可正常执行；也可微分执行，即只在逻辑条件满足的第一周期执行。

本指令执行前，先把I1～I4的内容传送给子程序的形式参数，如为CPM机，232～235。然后执行子程序N。

执行完子程序后，再把235～239的内容传送给O1～O3。

图2-69a示出宏的调用简图。当然，子程序中形式参数地址没有使用时，相应的实参内容也不会改变。

图2-69 欧姆龙PLC宏及其调用

图2-69b、c为运用宏指令的实例。图2-68c为子程序。它的输入只用一个位，232.00。输出用了两个位，236.00、236.08。图2-68b为主程序，这里作了两次调用。

第一次调用时，实际参数为0通道及10通道，0.00对应于232.00，10.00对应于236.00，10.08对应于236.08。这可实现用0.00对10.00起停控制。

第二次调用时，实际参数为1通道及11通道，1.00对应于232.00，11.00对应于236.00，11.08对应于236.08。这可实现用1.00对11.00起停控制。

用宏虽可较方便地实现带参数调用，但其结构是触点的串、并，而且其地址也要严格对应。否则不能用，或在用时要作适当处理。

2.三菱Q系列PLC宏

与OMRON的宏不完全相同。它的宏的功能可任意确定，其具体程序也可用任意指令编写。指令的操作数先用任意内存变量，而在进行宏的登记时，再改用宏指令变量软元件（VX0、VY0、VD0等）。所登记的宏，可在任何程序中多次使用。但在使用时，要先指定宏存储的路径。而且路经可以有多个。

图2-70a所示为宏程序体。其功能是D0与D1比较，大者存于D2，小者存于D3（也可为其他功能）。编写实现此功能的程序后，用鼠标拖放选定（选定部分呈蓝色）。然后，再用鼠标点击“工程”→“宏”→“宏登记”菜单项。点击后将弹出图2-70b所示对话框。在其上选D0为VD0、D1为VD1、D2为VD2、D3为VD3。“宏驱动器/路径名”为C：\MELSEC\GPPW（也可为其他合法的驱动器/路径名）。“宏名”为hhh1（也可为其他）。最后用鼠标点击“执行”键，则完成了登记。登记后，此宏（文件）将登记在C：\MELSEC\GPPW目录下的“MAC”文件夹中，文件（宏）名为hhh1.gpq。

图2-70c为宏调用。从图可知，它用的宏指令是M.HHH，操作数为D10、D11、D20、D21。图2-70d为宏替换（展开）后的实际程序。其功能是D10与D11比较，然后大者存于D20，小者存于D21。可见，它的功能与图2-70a相同，只是操作数做了替换，与图2-70a不同。

图2-70 三菱PLC宏登记及其调用

图2-70c用宏编写程序，经变换，将自动替换为图2-70d展开的形式。但在“读出模式”下，可选通过“显示”→“宏命令形式显示”菜单项，选定为用或不用宏命令显示。

图2-70e是选定为用宏命令显示，并用于进行在线监视。这里5次调用宏HHH1，目的是对D10、D11、D12及D13进行排序，其结果存于D0（最大）～D3（最小）中。

可见，把经常使用的程序登记为宏，再使用宏编程，可大大减少编程的工作量。而且进行程序在线监视也比较简明、方便。

2.6.4 用功能块处理

逻辑关系是相同的，除了用子程序、宏，还可用函数或功能块处理。

1.用函数、功能块（FB）处理

西门子公司的PLC S7-300、400系列PLC无子程序，但可自编功能块（FC）或函数块（FB）。这些块可设形式参数，调前、调后都可要赋值。用其实现对多位逻辑的处理，与上述调子程序的方法一样方便。

三菱Q系列PLC等高档机也可用（功能块）FB处理。图2-71所示为Q系列PLC FB程序及带其调用。

图2-71a为FB1的梯形图程序。要在FB中编写。写后命名为“单钮起停”（FB1）。该程序用的是局部符号地址。此地址的设定如图2-71b。从图可知，xx为输入（位）变量，而yy、mm为既输入又输出变量。图2-71c为在主程序中调用FB1。

这类程序已做过多次讨论，其功能就是，当X0 ON-OFF一次，则使Y0 ON；而再ON-OFF一次，则Y0 OFF。如果更改调用时的地址用X1、Y1、M1，则可实现X1对Y1的控制。

2.欧姆龙PLC功能块

欧姆龙新型机也有类似的功能块编辑及调用功能。图2-72所示为FB程序及其调用。此程序也是用于单按钮起、停控制。

图2-71 Q型机FB及其调用

图2-72 欧姆龙新型机FB程序及其调用

图2-72b为FB程序。其所用的变量在图2-72a中定义。由于它只能定义输入、输出、外部及内部4种类型。不能定义既输入，又输出类型，故在FB程序中，增加内部变量mm。在FB程序中，bb赋值给mm。在调用时，而bb是由10.02赋值的。而10.02则是上一次调用FB的YY2输出。有此关系，其功能就是，当0.00 ON-OFF一次，则使10.01 ON；而再ON-OFF一次，则10.01 OFF。如果更改调用时的地址用0.01、11.1、11.2，则可实现01.1对11.1的控制。

提示：图2-72程序，在调用FB块时，要为其指定一个合法的变量名（本例用S），同时，在键入输入、输入参数时，须用“新功能块参数（New Function Parameter）”图标指定输入、输出的位置。