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為了使PLC在其基本邏輯功能、順序步進功能之外具有更進一步的特殊功能，以盡可能多地滿足PLC用戶的特殊要求，從20世紀(jì)80年代開始，PLC制造商就逐步地在小型PLC上加入一些功能指令(Functional Instruction)或稱為應(yīng)用指令(Applied Instruction)。這些功能指令實際上就是一個個功能不同的子程序，隨著芯片技術(shù)的進步，小型PLC的運算速度、存儲量不斷增加，其功能指令的功能也越來越強。許多技術(shù)人員夢寐以求甚至以前不敢想象的功能，通過功能指令就成為極容易實現(xiàn)的現(xiàn)實，從而大大提高了PLC的實用價值。

    一般來說功能指令可以分為以下幾類：

    ①程序流向控制    ②傳送與比較    ③算術(shù)與邏輯運算

    ④移位與循環(huán)移位    ⑤數(shù)據(jù)處理    ⑥高速處理

    ⑦便利指令    ⑧外部輸入輸出處理⑨外部設(shè)備通信

    熟練掌握基本邏輯指令、順序步進指令后，再掌握功能指令，編起程序來就變化無窮，得心應(yīng)手。

    目前，在大型PLC中以及新的小型PLC（如三菱FX2系列，20世紀(jì)90年代產(chǎn)品）中，功能指令采用了計算機通用的助記符形式，如圖5.1表示。

    圖5.1    功能指令舉例

    看到圖5.1后，稍具計算機和PLC知識的人馬上就可以聯(lián)想到：該指令為當(dāng)M100接通時，把十進制常數(shù)123送到數(shù)據(jù)寄存器D500中去。
運用狀態(tài)編程思想解決問題，當(dāng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖設(shè)計出后，發(fā)現(xiàn)有些狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖不單單是某一種分支、匯合流程，而是若干個或若干類分支、匯合流程的組合。如并行分支、匯合中，存在選擇性分支，只要嚴(yán)格按照分支、匯合的原則和方法，就能對其編程。但有些分支、匯合的組合流程不能直接編程，需轉(zhuǎn)換后才能進行編程。

    另外，還有一些分支、匯合組合的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，它們連續(xù)地直接從匯合線轉(zhuǎn)移到下一個分支線，而沒有中間狀態(tài)。這樣的流程組合既不能直接編程，又不能采用上述辦法先轉(zhuǎn)換后編程。這時就需要在匯合線到分支線之間插入一個狀態(tài)，以改變直接從匯合線到下一個分支線的狀態(tài)轉(zhuǎn)移。但在實際工藝中這種狀態(tài)并不存在，所以只能虛設(shè)，這種狀態(tài)稱為虛擬狀態(tài)。加入虛擬狀態(tài)之后的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖就可以進行編程了。

    1．狀態(tài)的三要素

    狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中的狀態(tài)有驅(qū)動負載、轉(zhuǎn)移目標(biāo)和轉(zhuǎn)移條件三個要素。其中轉(zhuǎn)移目標(biāo)和轉(zhuǎn)移條件是*的，而驅(qū)動負載則視具體情況而定，也可能不進行實際的負載驅(qū)動。狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖編程時，首*行負載驅(qū)動處理，然后進行狀態(tài)轉(zhuǎn)移處理。負載驅(qū)動處理及狀態(tài)轉(zhuǎn)移處理，首先要使用STL指令，這樣可以保證負載驅(qū)動和狀態(tài)轉(zhuǎn)移均是在子母線上進行。狀態(tài)的轉(zhuǎn)移使用SET指令，但若為向上游轉(zhuǎn)移、向非相連的下游轉(zhuǎn)移或向其他流程轉(zhuǎn)移，稱為順序非連續(xù)轉(zhuǎn)移，非連續(xù)轉(zhuǎn)移不能使用SET指令，而應(yīng)使用OUT指令。

    2．狀態(tài)的開啟與關(guān)閉及狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖執(zhí)行的特點

    STL指令的含義是提供一個步進接點，其對應(yīng)狀態(tài)的三個要素均在步進接點之后的子母線上實現(xiàn)。若對應(yīng)的狀態(tài)是開啟的（即“激活”），則負載驅(qū)動和狀態(tài)轉(zhuǎn)移才有可能實現(xiàn)。若對應(yīng)狀態(tài)是關(guān)閉的，則負載驅(qū)動和狀態(tài)轉(zhuǎn)移就不可能發(fā)生。因此，除初始狀態(tài)外，其他所有狀態(tài)只有在其前一個狀態(tài)處于激活且轉(zhuǎn)移條件成立時才能開啟，同時一旦下一個狀態(tài)被“激活”則自動關(guān)閉。從PLC程序的循環(huán)掃描執(zhí)行原理出發(fā)，在狀態(tài)編程程序段落中，所謂“激活”可以理解為該段程序被掃描執(zhí)行。而“關(guān)閉”則可以理解為該段程序被跳過，未能執(zhí)行掃描。這樣，狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的分析就變得條理十分清楚，無需考慮狀態(tài)間的繁雜連鎖關(guān)系，可以理解為：“只于自己需要干的事，無需考慮其他”。

    另外，這也方便程序的閱讀和理解，使程序的試運行、調(diào)試、故障檢查與排除變得非常容易，這就是運用狀態(tài)編程思想解決順控問題的優(yōu)點。

    3．步進梯形圖

    使用步進接點指令和步進返回指令梯形圖的形式將狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖以梯形圖的形式表述出來，就得到了步進梯形圖。使用步進指令時，用狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖設(shè)計步進梯形圖，如圖4.7所示。狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中的每個狀態(tài)表示順序工作的一個操作，因此步進指令常用于控制時間和位移等順序的操作過程。使用步進指令不但可以直觀地表示順序操作的流程，而且可以減少指令程序的條數(shù)且容易被人們理解。步進接點只有常開接點，而沒有常閉接點。指令用STL表示，連接步進接點的其他繼電器接點用LD或LDI指令表示，如圖4.7(c)所示。

    圖4.7    步進梯形圖

    4．步進梯形圖編程注意事項

    1)狀態(tài)編程順序為*行驅(qū)動再進行轉(zhuǎn)移，不能顛倒。

    2)對狀態(tài)處理，編程時必須使用步進接點指令STL。

    3)程序的后必須使用步進返回指令RFT，返回主母線。

    4)驅(qū)動負載使用OUT指令。當(dāng)同一負載需要連續(xù)多個狀態(tài)驅(qū)動，可使用多重輸出，也可使用SET指令將負載置位，等到負載不需要驅(qū)動時用RST指令將其復(fù)位。在狀態(tài)程序中，不同時“激活”的“雙線圈”是允許的。另外，相鄰狀態(tài)使用的T、C元件，編號不能相同。

    5)負載的驅(qū)動、狀態(tài)轉(zhuǎn)移條件可能為多個元件的邏輯組合，應(yīng)視具體情況，按串、并聯(lián)關(guān)系處理，不能遺漏。

    6)若為順序不連續(xù)轉(zhuǎn)移，不能使用SET指令進行狀態(tài)轉(zhuǎn)移，應(yīng)改用OUT指令進行狀態(tài)轉(zhuǎn)移。

    7)在STL與RET指令之間不能使用MC、MCR指令。

    8)初始狀態(tài)可由其他狀態(tài)驅(qū)動，但運行開始必須用其他方法預(yù)先作好驅(qū)動，否則狀態(tài)流程不可能向下進行。一般用系統(tǒng)的初始條件，若無初始條件，可用M8002(PLC從STOP→RUN切換時的初始脈沖)進行驅(qū)動。

    9)需在停電恢復(fù)后繼續(xù)原狀態(tài)運行時，可使用S500～S899停電保持狀態(tài)元件。

    步進指令如表4.2所示。

    表4.2    步進指令

    1．指令功能說明

    步進階梯指令(STL)是利用內(nèi)部軟元件在順控程序上面進行工序步進式控制的指令。STL指令的意義為激活某個狀態(tài)，在梯形圖上體現(xiàn)為從主母線上引出的狀態(tài)接點。STL指令有建立子母線的功能，以使該狀態(tài)的所有操作均在子母線上進行。

    返回(RET)是指狀態(tài)(S)流程結(jié)束，用于返回主程序（母線），使步進順控程序執(zhí)行完畢時，非狀態(tài)程序的操作在主母線上完成，防止出現(xiàn)邏輯錯誤。狀態(tài)轉(zhuǎn)移程序的結(jié)尾必須使用RET指令。

    2．使用步進指令的說明

    1)步進接點須與梯形圖左母線連接。使用STL指令后，LD或LDI指令點則被右移，所以當(dāng)把LD或LDI點返回母線時，需要使用步進返回指令RET。也就是說，凡是以步進接點為主體的程序，后必須用RET指令返回母線。步進返回指令的用法如圖4.5所示。由此可見，步進指令具有主控功能。

    2)使用STL指令后的狀態(tài)繼電器（有時亦稱步進繼電器），才具有步進控制功能。這時除了提供步進常開接點外，還可提供普通的常開接點與常閉接點，如圖4.5所示，但STL指令只適用于步進接點。

    3)只有步進接點接通時，它后面的電路才能動作。如果步進接點斷開，則其后面的電路將全部斷開。當(dāng)需保持輸出結(jié)果時，可用SET和RST指令來實現(xiàn)，如圖4.6所示。圖中只有S40接通時，Y20才斷開，即從S30接通開始到S40接通為止，這段時間為Y20持續(xù)接通時間

    圖4.6    步進指令用法之二

    4)使?fàn)顟B(tài)繼電器復(fù)位的方法。當(dāng)使用S500～S899狀態(tài)繼電器時，具有斷電保護功能，即斷電后再次通電，動作從斷電時的狀態(tài)開始。但在某些情況下需要從初始狀態(tài)開始執(zhí)行動作，這時需要復(fù)位所有的狀態(tài)。此時應(yīng)使用功能指令區(qū)間復(fù)位指令ZRST實現(xiàn)狀態(tài)復(fù)位操作。實際應(yīng)用時，區(qū)間復(fù)位的起始值為設(shè)定復(fù)位開始器件的編號，區(qū)間復(fù)位的終止值為設(shè)定復(fù)位結(jié)束器件的編號。

    5)如果不用STL步進接點時，狀態(tài)繼電器可作為普通輔助（中間）繼電器M使用，這時其功能與M相同。

    6)步進指令后面可以使用CJP/EJP指令，但不能使用MC／MCR指令。

    7)在時間順序步進控制電路中，只要不是相鄰步進工序，同一個定時器可在這些步進工序中使用，這樣可節(jié)省定時器。

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