4.3 程序控制指令

本节将介绍PLC的程序流程控制指令

学习目标

掌握程序控制指令的类型
理解跳转和循环的实现
能够优化程序结构

1. 程序控制概述

1.1 什么是程序控制

程序控制指令用于改变程序的执行顺序，实现条件执行、循环、跳转等功能。

PLC程序执行方式：

正常执行：              有程序控制：
┌───────┐              ┌───────┐
│Network1│              │Network1│
├───────┤              ├───────┤
│Network2│              │Network2│──┐ 跳转
├───────┤              ├───────┤  │
│Network3│              │Network3│←─┤
├───────┤              ├───────┤  │
│Network4│              │Network4│──┘
├───────┤              ├───────┤
│ END    │              │ END    │
└───────┘              └───────┘
顺序执行                可跳过某些程序段

1.2 程序控制指令分类

程序控制指令类型：

┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│                  程序控制指令                        │
├────────────┬────────────┬────────────┬──────────────┤
│   跳转类    │   循环类    │   条件类   │   结束类     │
├────────────┼────────────┼────────────┼──────────────┤
│ · JMP跳转  │ · FOR循环  │ · IF-ELSE  │ · END结束   │
│ · LBL标号  │ · WHILE    │ · CASE选择 │ · RET返回   │
│ · CJ条件跳 │ · REPEAT   │ · MC/MCR   │ · STOP停止  │
└────────────┴────────────┴────────────┴──────────────┘

1.3 程序控制指令通用格式

功能	通用指令	说明
跳转	JMP/CJ	无条件/条件跳转
标号	LABEL/P	跳转目标位置
FOR循环	FOR/NEXT	已知次数循环
条件执行	IF/ELSE	分支执行
主控	MC/MCR	控制程序段执行

2. 跳转指令（JMP/CJ）

2.1 跳转原理

跳转指令工作原理：

       条件成立？
          │
          ▼
    ┌─────────────┐
    │ JMP 跳转    │──────────┐
    └─────────────┘          │
          │                  │
          ▼                  │
    ┌─────────────┐          │
    │  被跳过的    │          │ 跳转
    │  程序段      │          │
    └─────────────┘          │
          │                  │
          ▼                  │
    ┌─────────────┐          │
    │ 标号（目标）│←─────────┘
    └─────────────┘

跳转发生时，中间程序不执行

2.2 跳转指令梯形图

【梯形图】
              ┌──────────┐
   条件 ─────┤   JMP    │
              │          │
              │  标号1    │
              └──────────┘

   ... （被跳过的程序段）

   LABEL: 标号1
   ... （跳转目标）

【逻辑表达】
IF 条件 THEN
    GOTO 标号1;
END_IF;

// 程序段...

标号1:
// 继续执行

2.3 条件跳转示例

【梯形图】
       跳转条件
    ───┤├───────[CJ 标号10]───    // 条件跳转到标号10

// 中间程序（条件=ON时跳过）
       输入1
    ───┤├───────( 输出0 )───

       输入2
    ───┤├───────( 输出1 )───

[标号10]                           // 标号10
       输入3
    ───┤├───────( 输出2 )───

【说明】
· 跳转条件=ON时，跳转到标号10，跳过中间程序
· 跳转条件=OFF时，正常执行所有程序
· 可用于条件性地禁用某段程序

2.4 跳转注意事项

跳转使用注意事项：

【1. 输出状态保持】
被跳过的程序中的输出保持原状态
不会自动变为OFF

【2. 定时器/计数器】
被跳过时定时器停止计时
计数器保持当前值

【3. 不能向前跳转】
       X0
    ───┤├───────[CJ P5]───
    
[P10]
    ...
    
[P5]   // 必须在CJ之后

【4. 不能跳入FOR循环内部】
禁止从循环外部跳转到循环内部

3. 条件执行（MC/MCR）

3.1 主控指令概念

主控指令（Master Control）可以使一段程序在条件满足时执行，条件不满足时跳过。

主控指令原理：

       X0
    ───┤├───────[MC N0 M100]───  // 开启主控

       X1                         // 受主控影响
    ───┤├───────( Y0 )───

       X2                         // 受主控影响
    ───┤├───────( Y1 )───

    ────────────[MCR N0]───      // 关闭主控

X0=ON时：正常执行Y0、Y1程序
X0=OFF时：Y0、Y1强制OFF

3.2 主控指令梯形图

【梯形图】
       主控条件
    ───┤├───────[MC N0 主控继]───   // 主控开始

       输入1
    ───┤├───────( 输出0 )───

       输入2
    ───┤├───────( 输出1 )───

               [MCR N0]───        // 主控结束

【参数说明】
· N0：嵌套层号（N0-N7）
· 主控继：主控继电器

【嵌套使用】
       外层条件
    ───┤├───────[MC N0 主控0]───
    
       内层条件
    ───┤├───────[MC N1 主控1]───   // 嵌套
       
       输入
    ───┤├───────( 输出 )───

               [MCR N1]───        // 关闭N1
               
               [MCR N0]───        // 关闭N0

3.3 条件执行逻辑表达

条件执行逻辑表达：

【IF语句】
IF 条件 THEN
    // 条件为真时执行
    输出0 := TRUE;
ELSIF 其他条件 THEN
    // 其他条件
    输出1 := TRUE;
ELSE
    // 否则
    输出0 := FALSE;
    输出1 := FALSE;
END_IF;

【CASE语句】
CASE 选择值 OF
    1: 输出0 := TRUE;
    2: 输出1 := TRUE;
    3: 输出2 := TRUE;
ELSE
    // 默认
    输出7 := TRUE;
END_CASE;

4. FOR循环

4.1 FOR循环原理

FOR循环执行流程：

       ┌──────────────────────┐
       │  初始化循环变量      │
       │  i = 起始值          │
       └──────────────────────┘
                  │
                  ▼
       ┌──────────────────────┐
       │  i ≤ 结束值？        │──否──→ 退出循环
       └──────────────────────┘
                  │是
                  ▼
       ┌──────────────────────┐
       │  执行循环体          │
       └──────────────────────┘
                  │
                  ▼
       ┌──────────────────────┐
       │  i = i + 步长        │
       └──────────────────────┘
                  │
                  └─────────→ 返回判断

4.2 FOR循环逻辑表达

【逻辑表达】
FOR i := 1 TO 10 DO
    // 循环体
    数据[i] := i × 2;
END_FOR;

【带步长】
FOR i := 0 TO 100 BY 10 DO
    // i = 0, 10, 20, ... 100
    处理(i);
END_FOR;

【倒序循环】
FOR i := 10 TO 1 BY -1 DO
    // i = 10, 9, 8, ... 1
    数据[i] := 0;
END_FOR;

4.3 FOR循环梯形图

【梯形图】
       条件
    ───┤├───────[FOR 10]───     // 循环10次

// 循环体
       始终
    ───┤├───────[ADD 数据 1 数据]── // 数据累加

               [NEXT]───          // 循环结束

【说明】
· FOR 10：循环10次
· NEXT：返回for
· 循环变量自动管理

【嵌套循环】
       条件
    ───┤├───────[FOR 5]───      // 外层循环5次

               [FOR 10]───      // 内层循环10次
    
// 循环体（执行5×10=50次）

               [NEXT]───         // 内层结束
               [NEXT]───         // 外层结束

4.4 数组操作示例

示例：数组求和

【逻辑表达】
累加和 := 0;
FOR i := 0 TO 9 DO
    累加和 := 累加和 + 数据数组[i];
END_FOR;
平均值 := 累加和 / 10;

【梯形图】
// 初始化
       条件
    ───┤├───────[MOV 0 累加和]─── // 清零和
               [MOV 0 索引]───    // 清零变址

// 循环求和
       始终
    ───┤├───────[FOR 10]───
               [ADD 数据[索引] 累加和 累加和]── // 累加
               [INC 索引]───            // 变址+1
               [NEXT]───

// 求平均
       始终
    ───┤├───────[DIV 累加和 10 平均值]──

5. WHILE循环

5.1 WHILE循环原理

WHILE循环执行流程：

       ┌──────────────────────┐
       │   条件为真？         │──否──→ 退出循环
       └──────────────────────┘
                  │是
                  ▼
       ┌──────────────────────┐
       │   执行循环体         │
       └──────────────────────┘
                  │
                  └─────────→ 返回判断

特点：先判断，后执行
可能一次都不执行

5.2 WHILE循环逻辑表达

【逻辑表达】
// 查找第一个非零元素
i := 0;
WHILE (i < 10) AND (数据[i] = 0) DO
    i := i + 1;
END_WHILE;

// 此时i为第一个非零元素的索引
// 或i=10表示全为零

【注意事项】
· 必须确保循环能够结束
· 避免死循环
· 设置最大循环次数保护

5.3 REPEAT循环

REPEAT循环（后判断）：

REPEAT
    // 循环体
    i := i + 1;
UNTIL i >= 10;   // 直到条件为真退出
END_REPEAT;

特点：先执行，后判断
至少执行一次

6. 程序结束指令

6.1 END指令

END指令：结束程序扫描

【梯形图】
       始终
    ───┤├───────[END]───         // 程序结束

【条件END】
       条件
    ───┤├───────[FEND]───        // 条件结束

FEND后的程序不执行（用于子程序等）

6.2 STOP指令

STOP指令：停止PLC运行

【梯形图】
       紧急停止                        // 紧急停止按钮
    ───┤├───────[STOP]───

【注意】
· 使PLC进入STOP模式
· 需要手动重新启动
· 用于严重故障处理

6.3 看门狗刷新

看门狗（WDT）刷新：

用于长循环时防止看门狗超时

【梯形图】
       始终
    ───┤├───────[FOR 1000]───
               [WDT]───          // 刷新看门狗
    // 长时间处理
               [NEXT]───

【应用场景】
· 大量数据处理
· 复杂计算循环
· 通信等待

7. 应用实例

7.1 状态机实现

使用CASE实现状态机：

变量定义：
    当前状态 : 整数 := 0;

CASE 当前状态 OF
    0:  // 初始状态
        IF 启动按钮 THEN
            当前状态 := 1;
        END_IF;
        
    1:  // 运行状态
        电机 := TRUE;
        IF 传感器到达 THEN
            当前状态 := 2;
        END_IF;
        
    2:  // 完成状态
        电机 := FALSE;
        IF 复位按钮 THEN
            当前状态 := 0;
        END_IF;
        
ELSE
    当前状态 := 0;  // 异常恢复
END_CASE;

7.2 查表程序

根据输入值查找对应输出：

【梯形图】
// 表格数据在表格区[0..9]
// 输入为查找值，输出为查找结果

       始终
    ───┤├───────[MOV 0 索引]───   // 索引清零

       始终
    ───┤├───────[FOR 10]───

       [查找值==表格区[索引]]
    ──────┤├──────[MOV 索引 查找结果]── // 找到，存索引
                 [BREAK]───       // 退出循环

               [INC 索引]───
               [NEXT]───

7.3 模式切换

根据选择开关切换工作模式：

       手动选择
    ───┤├───────[CJ 手动模式]───      // 手动模式

       自动选择
    ───┤├───────[CJ 自动模式]───      // 自动模式

       回原点选择
    ───┤├───────[CJ 回原点]───        // 回原点

[手动模式] // 手动模式程序
       手动前进
    ───┤├───────( 电机前进 )───
       手动后退
    ───┤├───────( 电机后退 )───
       [CJ 结束点]───               // 跳到结束

[自动模式] // 自动模式程序
// 自动控制逻辑
       [CJ 结束点]───

[回原点] // 回原点程序
// 回原点逻辑

[结束点] // 程序结束点

本节小结

程序控制指令要点：

┌────────────────────────────────────────────────────┐
│  跳转指令                                          │
│  · JMP/CJ：条件跳转到指定标号                     │
│  · 被跳过的输出保持原状态                         │
│  · 不能向前跳转、不能跳入循环                     │
├────────────────────────────────────────────────────┤
│  主控指令                                          │
│  · MC/MCR：控制程序段执行                         │
│  · 可嵌套使用                                     │
│  · 便于条件控制大段程序                           │
├────────────────────────────────────────────────────┤
│  循环指令                                          │
│  · FOR：已知循环次数                              │
│  · WHILE：条件循环                                │
│  · 注意避免死循环和看门狗超时                     │
├────────────────────────────────────────────────────┤
│  结束指令                                          │
│  · END/FEND：程序结束                             │
│  · STOP：停止PLC运行                              │
│  · WDT：看门狗刷新                                │
└────────────────────────────────────────────────────┘

练习题

说明CJ跳转指令对被跳过程序段的影响。
编写FOR循环实现D0-D9清零。
使用MC/MCR实现运行模式选择控制。
设计一个3状态的状态机程序。

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4.3 程序控制指令 ​

学习目标 ​

1. 程序控制概述 ​

1.1 什么是程序控制 ​

1.2 程序控制指令分类 ​

1.3 程序控制指令通用格式 ​

2. 跳转指令（JMP/CJ） ​

2.1 跳转原理 ​

2.2 跳转指令梯形图 ​

2.3 条件跳转示例 ​

2.4 跳转注意事项 ​

3. 条件执行（MC/MCR） ​

3.1 主控指令概念 ​

3.2 主控指令梯形图 ​

3.3 条件执行逻辑表达 ​

4. FOR循环 ​

4.1 FOR循环原理 ​

4.2 FOR循环逻辑表达 ​

4.3 FOR循环梯形图 ​

4.4 数组操作示例 ​

5. WHILE循环 ​

5.1 WHILE循环原理 ​

5.2 WHILE循环逻辑表达 ​

5.3 REPEAT循环 ​

6. 程序结束指令 ​

6.1 END指令 ​

6.2 STOP指令 ​

6.3 看门狗刷新 ​

7. 应用实例 ​

7.1 状态机实现 ​

7.2 查表程序 ​

7.3 模式切换 ​

本节小结 ​

练习题 ​

4.3 程序控制指令

学习目标

1. 程序控制概述

1.1 什么是程序控制

1.2 程序控制指令分类

1.3 程序控制指令通用格式

2. 跳转指令（JMP/CJ）

2.1 跳转原理

2.2 跳转指令梯形图

2.3 条件跳转示例

2.4 跳转注意事项

3. 条件执行（MC/MCR）

3.1 主控指令概念

3.2 主控指令梯形图

3.3 条件执行逻辑表达

4. FOR循环

4.1 FOR循环原理

4.2 FOR循环逻辑表达

4.3 FOR循环梯形图

4.4 数组操作示例

5. WHILE循环

5.1 WHILE循环原理

5.2 WHILE循环逻辑表达

5.3 REPEAT循环

6. 程序结束指令

6.1 END指令

6.2 STOP指令

6.3 看门狗刷新

7. 应用实例

7.1 状态机实现

7.2 查表程序

7.3 模式切换

本节小结

练习题