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FX三菱PLC


PLC概述
1、目的和要求: 1)PLC特点 2)PLC主要用途 3)PLC基本构成 4)PLC工作方式及过程(五个基本步骤 5)PLC技术指标 6)PLC编程语言(梯形图、指令表编程语言) 2、重点与难点: 1)PLC构成 2)PLC工作过程及注意点 3)编程语言 4)指令表编程语言 3、要求: 熟练理解和掌握PLC的工作过程、 基本熟悉PLC的常用 编程方法 4、教学方法设计: 讲授。

三 菱 PLC
A-PLC FR—E500 FR—S500

FX1N—1

FX2N—1

FX1S—1

第一节 PLC概说
一、可编程控制器的产生、定义和分类 1、可编程控制器定义 1)PLC——(Programmable Logic Controller)可 编程逻辑控制器,也称PC。为区别PC个人计算 机(personal computer)故称PLC。

2)PLC基本功能——现代工业控制三大支柱 之首(PLC、机器人、CAD/CAM)。具有 逻辑控制、顺序控制和模拟量输入/输出、 定位控制、旋转角度检测、高速计数、数 据处理、联网通讯等综合性功能。

6.1

3)PLC定义——IEC定义:可编程控制 器是一种把数字运算与控制操作为一体 的电子控制系统,专为在工业环境下应 用 设计,它采用可编程的存储器,用于 其内部存储程序,执行逻辑控制、顺序 控制、定时、计数和算术运算等操作指 令,并通过数字式输入/输出控制各种类 型的机械或生产过程。可编程控制器及 其有关的外部设备,都按易于与工业控 制系统联成一个整体,并易于扩充功能 的原则设计。

3、可编程控制器特点
? 适应工业现场恶劣环境——可靠性高、模块结构、 抗干扰、自检、自诊断、连锁、互锁等 ? 适应强,应用灵活——模块积木结构 、可组合和 扩展,满足各种规模、功能的控制系统。 ? PLC编程方便相对易学——梯形图及语句表编程 ? PLC使用方便,对使用者要求低 ——输入输出直 接相连、控制要求改变时可可程序以适应、PLC 输入、输出可与电压为交流220V、直流24V强电 相连,有较强带负载能力。 ? 具有各种接口外设,适应性广,功能完善——系 列化模块和标准接口 ? PLC体积小、重量轻、便于安装 ——标准导轨

6.1

5、PLC发展方向 及按容量及功能分类
1)PLC发展方向——一是向大型化、通用化发展, 以实现现代工业控制需要;二是向小型化、微 型化、专用化发展,适应产品更新换代及家电 控制要求。再就是体积小更高速(速度34ns), 与其它控制产品结合,结合个人计算机,采用 windows平台等。 2)世界上常见型号 ——数百家。美国TI(德州电 器公司)、GE(通用电气公司)、Gourd(歌 德公司)、DEC(数字设备公司)、日本 MITSBISHI(三菱)、HITACH(日立)、 OMRON(立石)、德国SIEMENS(西门子)、 荷兰PHILIP(飞利普)、瑞典GC(通用公司) 等等。20世纪80年代我国可自己设计制造PLC。

3) PLC按容量其他分类方式
按结构形式分——整体式(箱体式),如FX0N、FX2N,西 门子S系列S7—200, OMRON(立石)C系列、等; 模块式(积木式),如三菱A系列, 西门子S系列300等。 按PLC功能强弱分—— 低档、中档、高档

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PLC按容量及功能分类

I/O点 存储器容量 CPU 扫描速度 辅助继电器 定时器 计数器 智能I/O(特殊功能模 块) 连网能力(通信功能) 主要用途




256点以下 0.5—2KB




256—2048点 2—64KB




2048点以上 64KB以上



单CPU、8位微处理 器 10—60ms/千步 8—256个 8—64个 8—64个 少 有 逻辑运算、定时、计 数、简单算术运算、 比较、数制转换

双CPU、16位字处理器、32位 位处理器 10—60ms/千步 256—2048个 64—256个 64—256个 有 有 逻辑运算、定时、计数、寄存器 和触发器功能。算术运算、比较、 数制转换、三角函数、开方、乘 方、微分、积分、定时中断

多CPU、32位字处理器位处理器和 浮点处理器 1.5—5 ms/千步 2078—8192个 256—1024个 256—1024个 有 有 逻辑运算、定时、计数、寄存器和 触发器功能。算术运算、比较、数 制转换、三角函数、开方、乘方、 微分、积分、PID、定时中断、过 程监控、文件处理 梯形图、流程图、指令(语句)表、 图表语言、实时BASIC

编程语言

梯形图、指令(语句) 梯形图、流程图、指令(语句) 表 表

PLC性能参数
? 输入输出点数:外部输入输出端子数 ? 内部继电器种类和点数:含辅助继电器、特殊继电器、定 时器、计数器、位移寄存器等 ? 用户程序存储器:编入用户程序,K表示 ? 扫描时间:解读用户程序时间,以1000步,即1K来估算。 (一个二进制数称为一位,8位二进制数称为一个字节, 16位为一个字,在PLC中也称为步。 用户存储器容量的 大小,关系到用户程序的步长。目前常见扫描速度为 1.5—60ms/千步,最高0.48 ms/千步。 ? 编程语言和指令功能:常用四种语言 指令有差别,含义 相近。指令条数和功能:衡量PLC软件功能强弱的主要技 术指标,多则性能高。 ? 工作环境:适应工业环境 温度适度可燃可爆时注意 ? 可扩展性:只能扩展的模拟量、高速处理、温控、通讯、 伺服控制等

FX系列PLC技术指标

提示及建议
1、PLC功能强大,三大用途中,在机械工业中对开关量逻 辑控制应用最为广泛; 2、PLC系列多,分类方式也有多种,各厂家的型号不同, 编号也不同,以三菱、西门子在国内应用最多(占有量 40%、30 % ); 3、各种PLC原理相同,编程及应用相近,知其一,可触类 旁通; 4、PLC技术参数是选型的基本依据,一定注意; 5、国产仅生产中小型PLC——上海东屋电气CF系列、杭州 机床电气厂DKK及D系列;大连组合机床研究所S系列, 苏州电子计算机厂YZ系列等 6、国内外大量PLC的型号、规格可以通过《可编程控制器 选用手册》(宋家成、张春雷、机械工业出版社)查阅

6.1

二、可编程控制器基本结构
1、构成——结构和原理与微机相似。硬件由微处理 器、存储器、各种输入/输出接口。
手持式编程器或计算机

KM
中央处理器 SQ SB
开关、传感器
电源

YA 输 出 接 线 端 KM

输 入 接 线 端

输 入 单 元

系统程序存储器

输 出 单 元

其它输出
外电源

用户程序存储器

整体式PLC逻辑框图
编程装置 计算机 其他外设 输 入 部 件 外 设 接 口 ROM RAM 后备电池 I/O 扩 展 口 I/O 扩 展 单 元 驱动 受控元件

CPU 输 出 部 件

接受现场信号

电源

6.1

模块式PLC逻辑框图
总 线

通信模块

输入模块

输出模块

智能I/O模块

CPU模块

编码器

·· ·
上位机或 其他通信 设备

·· ·
现场工业过程

·· ·

·· ·
电源模块

·· ·

2、处理单元中央(CPU)

6.1

1)作用 :是PLC的核心。是运算、控制中心,用于实现逻辑运算、 算术运输,并对全机进行控制。 2)构成 :微处理器可采用单CPU、双CPU、多CPU,用8位、16 位、32位CPU芯片。如Z80A、8031、8085、8086、80286等芯 片。其性能代表信号处理能力与速度。 3)CPU功能 :接受并储存从编程器来的用户程序和数据,或计算 机的梯形图信息,并存入指令寄存器;用扫描方式接受现场输入 的状态和数据,存入输入状态寄存器或数据寄存器;显示自诊断、 电源、内部工作状态和编程的语法错误;PLC运行时,逐条读取 程序,执行指令,发出控制信号,启闭控制电路,执行数据存取、 传送、组合、比较、和转换,逻辑算术等运算;根据运算结果, 更新状态和或数据,实现输出控制、制表、打印或数据通信等; CPU接受I/O送来的中断请求,进行中断处理,再返回主程序, 顺序执行。

6.1

3、存储器
1)只读存储器(ROM)——PLC厂家写入 的系统程序,永久保存。 检测程序——PLC加电先检测各部件操作是 否正常,并显示检查结果; 翻译程序——用户键入控制程序变换成微机 指令组成的程序,然后执行; 监控程序——据需要调用编程器选定的相应 的内部工作程序。

6.1

2)随机存储器(RAM)——为读写存储器,即用户写入的程 序。写入信息覆盖原信息,读出时,RAM内容不破坏。断电 时锂电池供电使RAM中信息不变。 用户程序(软件)——PLC选择(STOP或PROGRAM)编程 工作方式时用手持编程器、计算机键盘输入的程序,经处理 后放入RAM低地址区; 功能存储器——用于存放逻辑变量,如输入、输出继电器、 内部辅助继电器、定时器、计数器、移位继电器等; 内部程序使用单元——不同型号PLC的存储器容量不同,如 输入输出继电器的 数量、保持继电器数量、定时器数量、计 数器数量以及拥护程序的字长等都不同;注:二进制16位为 一个字的单位,也称为步。用户存储器的ON/OFF状态、数值、 数据等;以上存储器构成了各种内部器件,也称软器件。 用 户存储器容量的大小,关系到用户程序的步长(FXON为 2000步)和内部器件多少,是PLC性能指标之一

6.1

4、 I/O输入/输出模块、单元
I/O模块是PLC与外界的接口。 1)输入模块——一类:按钮(SB)、选择开关 (SA)、行程开关(SQ)、继电器触点(KA)、 接近开关、光电开关、数字式拨码开关等数字式 开关量信号(通、断);另一类是电位器、测速 发电机和各种变送器等送来的连续变化的模拟量 信号。 为防止强电干扰采用光电耦合器与输入信号相连。 输入端发光二极管产生与输入电信号变化规律相 同光信号,经过耦合,光敏元件导通程度与信号 强弱线形相关。 输入接口电路(输入模块)由数据寄存器、选通电 路、中断逻辑电路构成,信号是耦合器送到输入 数据寄存器,再通过数据总线送给CPU。

6.1

输入光电耦合示意图

输入

3K 470K

接 口 电 路 光电隔离

24V

光电耦合隔离输入原理图

6.1

直流开关信号输入单元 配置直流开关信号输入电源12—24V,分8点和16点,16点一般为24V, 由PLC供电。

交/直流开关信号输入单元 可用于直流或交流,也氛围8点和16点形式,前者12—24V,后者24V。

交流开关信号单元 分8点16点,电压100—120V。还有8点输入达200—240V

2)开关量输出单元 由输出接口电路和功率放大电路组成。输出接口电路由输出 寄存器、选通电路、和中断请求电路组成, CPU经数据总 线把输出信号送到输出数据寄存器中,通过功率放大电路, 驱动PLC继电器、可控硅和晶体管的输出。 继电器输出:用于 交直流负载,须外 加电源。8点和12 点两种。继电器 输出2A/1点,响应 时间10ms。 晶体管输出:接直流 负载,外电源DC12—48V, 0.5A/1点,8点和12点两种, 响应时间﹤1ms 。 可控硅输出:用于交流负载, 0.3A/1点,响应时间﹤1ms ,8点和12点两种。

6.1

开关量输入输出单元接线
汇点式接线:输入或输出回路又一个公共端(汇集端)COM ,可以把全部输入或输出为一组,公用一个公共端和同一个 电源; 分隔式接线:每个输入或输出点单独用各自电源接入,没有公 共端汇点,有各自的COM端,每个输入或输出是隔离的。

接线说明

6.2

3)其它I/O模块:串/并行变换、数据传送、误 码校验、A/D、D/A变换器、各种通信模块、中 断输入模块、ASCII/BASIC模块、高速模块、 远程I/O控制模块,单轴伺服电机定位模块、两 轴步进电机数控模块 4)手持式编程器:由键盘和显示器组成。键 入用户的应用程序写入RAM中,含写入、读出、 插入、删除等操作,并对PLC进行编程、监控、 调试、编辑、信息显示、外部存储器进行存储 等。运行时不用它。 计算机也可编程软件和调试。

6.1

6.1

5、电源部件
CPU工作电压5V 接口信号电压直流24V、交流220V,采用开 关式稳压电源。 锂电池作停电的程序信息保护电源。

提示及建议
1、PLC结构和计算机相似,CPU、存储器、输入/ 输出、编程器等; 2、CPU、存储器、模块多少代表PLC的水平和功能; 模块选择根据实际需要决定。 3、关于步长(存储器容量)是个重要概念; 4、外电源的连接需要遵照具体产品的规格和说明; 5、手持编程器是个厂家通用设备,使用有要求的; 6、使用过程中对输入和输出内部具体电路略有了解 即可。

三、PLC的安装与接线 1、安装方法
1)安装——PLC各类单元底部有导轨安装杆,可将 PLC的控制单元、扩展单元、A/D转换单元、D/A 转换单元、I/O链接单元安装在宽35mm的DIN导 轨上。 2)安装环境——一般工业场所都行。但温度0— 55℃,相对湿度小于85%;通风散热,无腐蚀气 体、粉尘、金属屑;避免水溅、阳光直射;避免 强烈震动或冲击;远离干扰源等。 插图

6.1

6.1

6.1

2、PLC接线
1)输入端接线——输入开关可以是各种触头的机械开关, 也可以是无触头的电子开关。一般主机上配有输入端使用 的24V直流电源(注意:勿将外电源接到直流电源端子上, 如果该电源功率不够,还可以在输入端使用外接电源)。 输入线远离输出线,高压线及用电设备。

6.1

2)输出端接线——输出端接线分为独立输出端和公共输出端 两种。当负载使用不同电源时,可采用独立输出的方式,即 输出端各接地(COM)端均是独立的;若输出端没有独立的 接地,各负载必须使用相同电源,应将个COM端短接。

6.1

3、A/D、D/A转换单元接线
A/D转换单元接线 D/A转换单元接线

4、I/O链接 单元接线

6.1

5、PLC维护
项 目 检 查 要 点 注 意 事 项 交流型PLC工作电压为85—265V 直流型PLC工作电压20.4—26.4V 供电电源 测量PLC端子处的电压来 检测电源情况

环境条件 环境温度、环境湿度、有 环境温度0—55℃,相对湿度 无污物粉尘 35%—85%以下且不结露,无积 灰尘、异物 I/O端电 压 测量输入输出端子上的电 均应在工作要求的电压范围内 压

安装条件 各单元是否安装牢固,所 所有单元的安装螺钉必须紧固, 有螺钉是否拧紧,接线和 连接线及接线端子牢固,无短路 接线端子是否完好 或无氧化现象

寿命元件 备份电池是否定期更换等 备用电池每3—5年更换一次,继 更换 电器输出型的触头寿命约300万次

6.1

提示与建议
1.接线方式应查阅有关产品使用说明书; 2、PLC接线是学习和使用PLC的重要内容,必须把 外电路中:传感器、按钮、开关等以及输出线圈、 电磁铁、负载等回路通盘考虑,才能完成接线工 作; 3、外电路与PLC的I/O逻辑状态有联系,该逻辑关 系必须理清,否则产生逻辑混乱; 4.PLC的维护主要内容含:测量PLC端子处电压检 查电源、分析环境情况、测量输入输出的电压检 查I/O端电压、连接及紧固件是否牢固、备份电池 是否定期更换等。

6.1

四、可编程控制器的工作方式
PLC采用循环扫描方式,用户程序按顺序存 放,CPU从第一条指令开始执行直到结束 符号后返回第一条指令,如此循环。即在 系统软件控制下,顺序扫描各输入点状态, 按用户程序进行运算处理,然后顺序向输 出点发出相应控制信号。而微机采用的是 等待命令方式。

6.1

自诊断

检测PLC与 编程器、计算机 等的通信请求

输 入 采 样

执 行 程 序

输出 刷新 结果

PLC工作五个过程框图

PLC扫描过程

PLC工作过程
上 电 过 程
电源ON 内部处理 执行自诊断 输入处理 (输入传送、远程I/O) 扫 描 过 程 更新时钟、特殊寄存器 STOP CPU运行方式 RUN 执行程序 通信服务(外设、 CPU、总线服务) PLC正常 N 存放自诊断错误结果 输出处理

6.1

Y

N
致命错误 Y CPU强制为STOP

出 错 处 理

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1、扫描过程及周期
1)每次扫描首先执行自诊断程序——检查I/O部分、 存储器、CPU等,发现异常停机显示; 2)PLC检测是否有与编程器、计算机等的通信请求 ——如果有则须相应处理,如接受编程器程序、 命令、数据,并把状态、数据、出错信息送给编 程器或计算机显示;如有计算机通信请求,也在 这段时间内完成数据接受、发送、显示; 3)PLC对各输入端进行扫描——将输入端的状态送 到输入状态寄存器,即输入采样阶段;

6.1

4)CPU将指令逐条调出并执行——并对输入和原输 出状态(或数据)进行处理,按程序对数据进行逻辑、 算术运算,再将结果送到输出状态寄存器,即程序执 行阶段。 5)输出——当所有指令执行完后,集中把输出状态 寄存器的状态通过输出寄存器送到输出端,即输出刷 新阶段。 扫描周期——完成上述五个阶段的过程称为一个扫描 周期,是PLC重要指标。T=(读入一点时间×输入 点数)+(运算速度×程序步数)+(输出一点时间 ×输出点数)+自诊断时间 显然扫描时间重要取决于程序长短。一般每秒钟可扫 描数十次以上,对工业设备没有影响。但对快速系统, 要精确计算响应时间,合理安排指令和程序,减少扫 描周期造成的延时影响。

6.1

2、自检操作
在每次扫描程序前都要对PLC及其系统作一 次自检,异常则显示灯亮(ERROR)。一 般故障仅报警而不停机,严重故障则停止 程序运行。

6.1

3、数据输入/输出操作
1)数据输入/输出操作即I/O口刷新。输入刷 新是对PLC的输入进行一次读取,输入端状 态读入PLC内部寄存器;输出刷新是将运算 结果送到PLC输出端。
输 入 信 号 输 入 端 子 输 入 缓 冲 器 输入 映像 存储 器 用户程序执行 扫描周期

输出 映像 存储 器

输 出 锁 存 器

输 出 端 子

受 控 部 件

输入采样

输出刷新

2)将输出寄存器称为软继电器——就是存储器中一位 触发器, 0、1对应继电器的通、断,通过用户程序来 控制这种继电器,也称为内部继电器。 3)输入操作实际上是输入采样信号,即刷新输入状态 寄存器;输出操作是送出处理后的结果,即按输出状 态寄存器的内容刷新输出电路。PLC每次扫描中回将 保存输入和输出状态的寄存器的内容进行一次更新。 4)信号的滞后现象——在本次I/O刷新之后,输入量才 变化,则本次扫描期间PLC的输出保持不变,只有下 一次扫描期间输出对输入产生响应。PLC根据用户程 序对当前输入状态进行处理,其结果放在映像存储器 中,在程序执行结束时,PLC才将输出状态存储器的 内容通过锁存器输出到端子上,刷新后的输出状态要 保持到下次刷新为止。这种循环扫描工作方式存在着 信号的滞后现象。

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6.1

4、用户程序执行操作
1)执行用户程序——每一扫描周期都按顺序从用户 程序的第一条指令开始,逐条地解释和执行(遇 跳转指令除外),直到执行到END指令才结束本 次扫描。 2)监视用户程序——PLC 有监视定时器ETD (watch-dog timer,看门狗),每次执行程序前 复位WDT并计时,正常时执行一次用户程序所需 时间不会超过某一值,若扫描失控或进入死循环, WDT报警并使程序重新开始执行。偶然故障系统 转入正常运行,不可恢复确定性故障,则停止程 序执行等待处理。

6.1

5、响应外设的请求命令
PLC每扫描周期内执行完用户程序,如遇外 设命令的请求操作就执行。操作完结束本 次扫描周期,开始下次扫描周期。

提示与建议

6.1

1.PLC循环扫描方式执行操作,输入/输出信号在逻辑关系上存 在原理上的滞后现象,扫描周期越长,滞后约严重; 2.对变化慢的控制过程,可认为输出信号的即时的;但对控制 要求严格、响应速度要求快的系统,就必须考虑滞后现象所 引起的响应延迟等不良影响。一般应按扫描周期的计算方法 加以计算,对找工艺技术要求,是否可行; 3.扫描周期中除用户程序时间外,还包括系统管理操作所占用 的时间。再加上I/O硬件电路的延时、PLC的响应滞后,会使 扫描滞后更大。一般采用分时、分批的程序设计方法减小滞 后。 4、整个程序执行的时间可根据指令多少及每条指令执行的时间 查表计算出来。 5、编程器等在程序正常执行时,和PLC 是断开的,因此一般 工作过程中不考虑第通讯时间。 6、外电路输入一次,将改变输入寄存器(继电器)的状态一 次;若外电路不发生状态(通断)的改变,则寄存器状态也 保持不变; 7、输出对输入的功能滞后,极限情况为两个扫描周期。

提示及建议
1、PLC的技术指标代表PLC的能力,也是选 择PLC的依据; 2、各类型PLC的指标都可以在相关资料中查 到,如《PLC选型手册》; 3、那些PLC是否可以配带模块要参阅资料; 4、本教材有FX系列PLC全部资料数据。

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五、可编程控制器的编程语言
IEC公布的可编程控制器标准(IEC1131)第 三部分为PLC语言标准,可分为梯形图 (LD)语言、指令(语句)表(IL)语言、 功能图编程(FBD)语言和计算机高级语 言四种。

编程语言的特点
图形式指令结构:指令由不同图形符号组成,程序用图形方 式表达,编程系统将工业控制中常见的相对独立的各种操 作功能对应于相应图形,按需要将图形组合,填入操作数、 参数,如输入/输出点即可。 运行中也采用图形或符号显示被监视对象。对复杂的算术运 算、定时、计数,指令也参照梯形图或逻辑元件图表示。 明确参数:图形符号相当于操作码,规定操作功能,参数则 是操作数,由编者填入。PLC的变量和常数及取值范围都 有明确规定,如X1、X0、K1、Y1等,使用较直接、方便 简化程序结构:程序结构简单,一般为模块式结构。不同模 块完成不同功能,逻辑清晰。 简化编译过程:只需编辑一个过程,其余由系统软件完成。 增强调试手段:使用编程器或计算机,利用专业软件编辑、 调试、诊断、监控。

PLC的编程方式
在线(联机)方式:编程器与PLC联机编程, 专用接口直接把用户程序直接写入PLC中。 离线(脱机)编程方式:先将程序存放在编 程器里,与PLC连接后把程序送入PLC用户 程序存储器。

6.1

1、梯形图(Ladder Diagram)编程语言
KM0 SB1 KM0 SB2 X1 Y0 X2 Y0

电气控制线路图 梯形图基本符号

PLC梯型图

符号名称 常开触点 常闭触点 线圈

继电器电路符号 梯型图符号

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1)特点 PLC梯形图是通过内部器件——就是存储器中 一位触发器, 0、1对应继电器的通、断,通过 用户程序来控制这种继电器,也称为内部继电 器。,如输入、输出、辅助继电器、定时器/计 数器等实现控制的 在梯形图中的图形符号表示,表明了PLC的输 入与输出的逻辑关系,是一种图形语言和程序。 梯形图通过电气控制电路转化而来,用软件实 现,可完成全部电气控制功能,且使用方便、 修改灵活、编程容易。

2)基本方法
梯形图语言以梯形结构表示信号流向,各指 令按从左至右、从上到下的顺序被扫描; 一行或一组指令(逻辑行,一个输出)中, 每条指令的输出信号作为其右边一条指令 是否执行的条件,直到最右侧,然后扫描 下一组指令; 如扫描出任何一条指令不满足,则不往右扫 描,原输出信号不变,立即转向下一组指 令执行。

6.1

例:梯形图编程举例
异步电机单向运行启—保—停
启动按纽SB1接于X000输入点,停车按纽SB2接于X001,交流接触器KM接于输 出点Y000输出点。
SB1 X000 X001 SB2 COM Y000 KM X000(启动) X001(停止) Y000

PLC
220V COM

Y000(自锁)

PLC接线图

单向控制运转体型图

梯形图的全部要素: 事件:每个梯形图支路都针对一个事件。事件用线圈或功能框表示(如Y000) 事件发生的条件:支路中除线圈外还有触点的组合,使线圈置1的条件即是事件 发生的条件(启动按钮,使X000置1); 事件得已延续的条件:触点中使线圈置1得以保持的条件是与X000并联的Y000 自锁触点闭合; 事件终止的条件:即触点组合中使线圈置1中断的条件(常闭触点X001断开)

6.1

3)梯形图语言编程注意事项
?扫描顺序从左至右、从上到下; ?对所使用的编程元件要进行编号,PLC按编号区别操作元件;梯形图中的

触点应画在水平支路上,不含触点的支路应放在垂直方向,易于识别触
点组合及对输出线圈的控制路径,使逻 辑关系清楚; ?与一个线圈相连的全部支路形成一个逻辑行,每一个逻辑行其 始于左母

线,终止于线圈或一个特殊指令或右母线(右母线 可省略);
?线圈不能直接接在左母线,如需要可接不动作的常闭触点连接线圈; ?线圈右边不允许接有触点;

?有几个电路块并联时,触点最多的支路放在最上面;几个串联支路串联
时,将并联支路多的尽量靠近左母线; ?遇到不可编程的图形,可根据信号流向对愿梯形图重新编排。

4)梯形图与电器原理图异同
? 继电接触器是以电磁开关为主体的低压电器元件, 用导线按规律得到继电接触控制系统,接线表达 各元件间关系;改变逻辑关系要改变线路线路; ? PLC是计算机,接口上有各种元器件,其逻辑关 系通过程序表达,主要重新编排程序可方便改变 原来的程序; ? PLC是替代继电接触控制的,在逻辑控制场合梯 形图和电气原理图相似。但在时序有根本不同。 继电器触点动作和线圈通断电同时发生,但PLC 中由于指令分时扫描,同一器件的线圈工作和它 的触点和它的各个触点动作并不同时发生。即前 者是并行工作,后者是串行工作。

6.1

2、指令(语句)表(Instruction List)
1)定义——类似计算机的汇编语言,以助记符指令 为基础机构,各种操作都由相应指令来管理,能 完成全部的控制、运算功能。适合于有计算机知 识技术人员。 2)基本结构——操作码+操作数或操作码+标识符+ 参数 操作码指要执行操作的信息,要求PLC用什么来执 行操作。例 上述梯形图表示为: X1 Y0 X2 LD XI OR Y0 Y0 ANI X2 PLC梯型图 OUT Y0

3)语句表程序编程规则
? 在许多场合需要把梯形图些成语句表程序,要根 据图上符号意义及符号间关系准确选择指令及正 确的表达顺序。 ? 用基本指令对梯形图编程时,必须按信号单方向 从左到右,从上而下的流向原则编写。 ? 在处理复杂的触点结构时,如触点块的串联并联 或堆栈相关指令,指令的表达顺序为:先写出参 与因素的内容,再表达参与因素的关系。

6.1

3、功能图
1)定义——以方框图形式表示操作功能,由数字电 子电路设计演变而来,以控制系统流程图一样 的功能图表达一个控制过程,适合于有一定站 业知识的系统设计人员。 2)基本结构——输入 功能方框 输出 3)基本方法——右侧作为操作结果输出,信号从左 向右流向,各功能框之间可以串联也可插入中 间信号;在每个最后输出的前面组合逻辑操作 框数有限,根据操作系统不同而不同;经过扩 展可表示复杂运算、控制功能。

6.1

4、高级语言
有的PLC已经引入BASIC、FORTRAN、C语 言进行编程设计,主要用于特殊功能模块 (如通信模块、操作站等)编程上。而这 些模块本身有微处理器,有较强的计算机 功能,采用高级语言比较方便,更好地发 挥组态作用。

提示及建议
1、PLC编程方法在各类系列产品中基本相同,只是语句形 式和少部分功能与差别; 2、工程上常用梯形图编程、语句表编程方式,一般要两者 的结合使用; 3、梯形图及语句表编程在多种资料中有大量的现成实例, 可以注意吸收掌握、或参考;梯形图、语句表编程也需要 一定的练习,方可熟练; 4、选择PLC编程语言时要便于使用和实现,依据解决问题 的类型,依据程序的主要特征,编程时注意程序运行的时 间; 5、计算机编程是主要的发展方向,可以将语句表或梯形图 直接转换成PLC内部指令,具有优越性。

6.1





1、PLC工作特点,是代替什么设计的? 2、PLC的基本组成? 3、PLC的工作过程? 4、PLC的主要外部性能指标有那些? 5、PLC的编程语言有那些,其特点? 6、为减少对PLC干扰,如何接线? 7、PLC对现场有何要求? 8、PLC的基本维护内容?

第十七课

FX2N系列PLC

1、目的和要求: 1) FX2N系列PLC编号方法 2)FX2N系列PLC参数 3) FX2N软元件及编号设定 4)输入输出模块 2、重点与难点: 1)软元件含义 2)软元件设定及对应功能 3、要求: 熟练掌握输入、输出、状态、辅助、 定时、计 数等软元件用途、功能、设定及相应附件查询。 4、教学方法设计: 讲授。

第二节 FX2N系列PLC 一、FX2N系列PLC特点
将很多功能凝结在超小机壳内的微型PLC。为箱体结构。 控制器内备有不同功能器件、如输入输出继电器、辅助继电 器、计数器、定时器等为电子电路和存储器组成,以完成 PLC控制功能; 系统配置灵活:FX2N系列PLC系统由基本单元(主机)和 扩展单元、扩展模块、适配器四部分构成。 通过基本单元与扩展单元、扩展模块的连接,可自由地选 择16—256个输入/输出点,可自由地扩展功能模块; EEPROM作为标准配置,最多可存储8000步程序、注释、 参数等,还可选用EPROM、EEPROM存储卡盒,使程序 的传输和复制更方便; FX2N系列PLC可与FX系列享用共同的外部设备,形成网络; 在配置FX2N适配器后,可在各种内置RS—233接口设备 进行通信。

6.2

二、FX2N系列PLC的系统配置
1、型号命名规则

6.2

FX2N系列PLC基本单元可独立使用,又可与扩 展单元、扩展模块组合使用。基本单元内置 电源、输入/输出电路、CPU、存储器等;扩 展单元是为扩展基本单元的输入/输出点数的 单元,内置电源;扩展模块也是扩展基本单 元的输入/输出点数,但须由基本单元和扩展 单元提供电源。 命名规则
系列名称 输入/输出总点数

单元区别

特殊品种的区别 输出形式

6.2

1)系列名称——如OS、ON、2N等; P17——P18 2)输入/输出总点数——16—256点 3)单元区别 M:基本单元 E:输入/输出混合扩展单元及扩展模块 EX:输入专用扩展模块 EY:输出专用扩展模块 4)输出形式(输入无专用标记) R:继电器输出(有干接点,交流主流负载两用) T:晶体管输出(直流负载用) S:可控硅(晶闸管)输出(交流负载用) 5)输入/输出形式 R:DC输入4点,继电器输出4点 X:输入专用 YR:继电器输出专用 YS:晶闸管输出专用 YT:晶体管输出专用

5)特殊品种区别——D:DC电源、DC输 入 A:AC电源、AC输出(AC100—120V) 或AC输入模块;H:大电流输出扩 展模 块(1A/1点);V:立式端子排扩展模块; C:接插口 输入/输出方式;F:输入滤 波器1ms的扩展模块;L:TTL输入型扩展 模块;S:独立端子(无公共端)扩展模块。 6)若特殊品种的区别无记号,指:AC电 源、DC输入、横式端子排;继电器输出 2A/1点;晶体管输出0.5/1点;可控硅输出 0.3A/1点——标准输出。

6.2

2、FX系列PLC系统构成
1)基本单元 2)编程器、计算机 3)I/O扩展单元(带电源) 4)I/O扩展模块(无电源) 5)特殊模块及相连的扩展口 6)输入/输出+24V辅助电源 7)适配器 8)存储器卡盒用插座等。

6.2

6.2

6.2

6.2

5)系统扩展举例
FX2N系列基本单元可单独使用,可选用扩展单元、扩 展模块,使输入/输出点数在16—258点范围内变化。 方法是:每个基本单元最多可连接2个扩展单元,每个 基本单元或扩展单元最多能连接2个扩展模块(包括特 殊功能模块);

输入/输出地址号:分别由基本单元按次序使用八进制 编号,由于存在占有点数与有限点数的差别(即有空 地址号),因此输入/输出 总点数要小于258点。

6.2

提示及建议
1、PLC的命名按照各自厂家的规定; 2、通过型号可以找到PLC的一切参数,如输 入输出点、输入输出电压、输出形式、扩 展模块情况、通讯方式及连线等; 3、模块的选择要根据实际工艺的需要,能利 用基本单元完成的任务,不一定用扩展模 块; 4、基本单元的扩展是极其实用的技术,要适 当注意掌握。

6.2

三、FX2N系列PLC软元件编号设定
软元件或内部继电器——用户使用的每一个输入/输 出端子及内部的每一个存储单元都称为软元件, 用于存放逻辑变量,如输入、输出继电器、内部 辅助继电器、定时器、计数器、移位继电器等, 都可以用于编程 。 软元件或内部继电器都有其固定的地址和各自的功 能。数量由监控程序规定,其多少确定了PLC系 统的大小及数据处理能力。 软元件的继电器概念——都有线圈和触点的特点, 有常开、常闭之分。当线圈接通,所有触点动作 ;线圈断开,所有触点回位。

6.2

1、输入/输出继电器(X、Y)
1)输入继电器(X)——输入端子接受外部开关信息,与输 入端子连接的输入继电器(X)是光电隔离的电子继电器, 状态与与PLC的输入输出状态相对应。其常开触点与常闭 触点在可编程控制器中无数次使用。输入继电器不能用程 序驱动。 2)输出继电器(Y)——输出端子向外部负载输出信息。输 出继电器的外部输出用触点,接到PLC的输出端子上,Y 受PLC驱动,输出继电器的常开触点与常闭触点在可编程 控制器中使用次数不限。 重要提示:在PLC的I/O状态表示的都是常来触点的状态,对 于常闭触点PLC是将其相应位的状态取反而获得。 重要结论:如果输入设备采用动断触点时,PLC编程时与继 电控制原理相反,为了习惯一致,PLC尽可能采用输入设 备的动合(常开)触点接输入端。

6.2

3)输入/输出继电器的地址号
——地址号是基本单元的固有地址号,扩展单元按照 与基本单元地址号相连的顺序分配地址号。 地址号采用8进制, I/O地址号: 如 :X000—X007 ,X000—X017;X010 —X027 , X030—X037等, 其中X000—X077(均可扩展) Y000—Y007,Y010 —Y027 ,Y030—Y037等。 其中Y000—Y077(均可扩展) 输入输出地址号中没有8、9字样。

6.2

2、辅助继电器(M)
PLC有很多辅助继电器,由PLC内的各种软 元件的触点驱动,其无数个常开、常闭触 点可任意使用,但不能直接驱动外部负载; 常作状态暂存、驱动运算、中间环节转换等, 数量比X、Y多得多。 辅助继电器中还有定时时钟、进/错位标志、 启动/停止、单步运行、通信状态、出错标 志等功能的特殊继电器。

6.2

1)通用辅助继电器M0—M499 (500 点)
通用继电器500点,元件按十进制编号。 提示:除输入/输出继电器X、Y为8进制外,其 余软元件都按十进制编号。
M100

例:通用继电器
M100 M100 常开触点 常闭触点

使用通用辅助继电器梯形图

6.2

2)保持辅助继电器M500—M1023(524点)
运行中停电时,输出继电器和辅助继电器全部断开状 态。对某些控制状态需要保持停电前状态,可用由后 备电池供电的停电保持辅助继电器; (停电)保持辅助继电器若作普通继电器用时,利用 RST、ZRST指令清除内容。
例:停电保持用辅助继 电器梯形图——X000ON、 M500动作并自锁,停电 使X000开路,但再运行时 M500仍然动作, 但在 运行时X001开路,M500 不再动作。
X000 X001 M500

M500

停电保持用梯形图

3)掉电保持专用辅助继电器 M 1024—M3071(2048点)
掉电保持专用辅助继电器具有专门功能的辅 助继电器。 一般不作辅助继电器用时,做数据保持继电 器用。

6.2

4)特殊辅助继电器M8000—M8255(256点)
PLC有很多特殊功能的特殊继电器,分为两类 其一:只读式利用其触点的特殊继电器,线圈经可编 程控制器自动驱动。如: M8000—运行监控(常开触点在运行时接通,通过Y 输出可监视运行); M8000 Y0 M8001为常闭,也可监视运行 M8002 M8002—初始化脉冲 M100 (仅在运行开始时瞬时接通 M100 一个扫描周期,常开); M8012 Y12 M8003为常闭。 M100 M8012—100ms时间脉冲; M8033 M8011为时间脉冲10ms; END M8013为时间脉冲1s。

其二:可驱动线圈型特殊辅助继电器,用 户将线圈驱动后,可编程控制器作特定运 行。如:
M8033—寄存器数据保持不变; M8034—禁止输出,即PLC没输出,可发 生故障切除输出; M8039—恒定扫描方式。 提示:用户不可使用未定义的特殊功能辅 助继电器。

6.2

3、状态软元件 (S)
状态软元件S是步进顺控编程中重要软元件,与步进顺控指 令STL组合使用。有四种类型: 1)初始状态S0—S9(10点) 初始状态 S2 2)回零状态S10—S19(10点) 3)通用状态S0—S499(500点) 启动X000 Y000 4)停电保护状态继电器 S20 下降 S500—899(400点) Y001 夹紧X002 5)报警用状态继电器保持状态 S21 夹紧 S900—S999(100点) 下降限位X001 说明:随动作状态移动, Y002 原来状态自动恢复; S22 上升 状态软件元S有无数常开、 上升限位X003 常闭触点,可随便使用; 在不用步进顺控指令时, 顺序步进型控制 可作辅助继电器在程序中使用。

6.2

4、定时器(T)(字,bit)

含义:相当于时间继电器,有一个设定寄 存器(字)、一个当前值寄存器(字) 以及无数个触点(bit)。
1)定时器的动作及软元件 定时器可以把1ms、10ms、100ms等时间脉冲 相加计算,当达到用户设定值时输出触点动 作,而线圈为ON(通)状态。 定时器可以把用户程序存储器内的常数K作为设 定值(十六位二进制数为十进制32767),也 可把数据寄存器(D)的内容作为设定值。

2)普通定时器(T0—T245) 100m的定时器 T0—T199共200点,设定值范 围0.1—3276.7s; 10ms定时器T200—T245(46点),设定值 0.01—327.67s 3)积算(保持)定时器(T246—T255 ) 1ms 积算定时器T246——T249(共4点), 每点设定值范围0.001—32.767s; 100ms积算定时器T250—T255(共6点),每 个设定值范围0.1—3276.7s。

例 X000 T30 K123 T30 X000 T30当前值 Y000

6.2

定时控制梯形图与波形图
12.3S

Y000

间接指定数据寄存器预先写入或数字开关输入方式(功能编号见附表) 功能框 X001 FNC MOV X002 T10 操作数 操作元件

K100

D5

D5

6.2

5、计数器(C)(字,bit) 计数器记录脉冲个数或根据个数设定某一时 间,计数器通过编程设定。 计数器 ——是在执行扫描操作时,对内部 元件X、Y、M、S、C等信号进行加计数的 计数器。 计数器工作过程——计数到,线圈为ON(接 通)触点动作。技术不到,线圈不接通, 触点不懂作;计数器清零时,线圈OFF (断开)即回位,触点回位。

6.2

1)16位加(计数器接通一次加1)计数器 (设定值:1—32767) 地址(C0—C199) 通用型:C0—C99为 X001 断电保护型:C100—C199。 RST C0
X000

如——X000为计数器输入, 每接通(ON)一次, 计数器C0当前值增加1, 第6次接通的上升沿使计数器C0的
C0

C0

K6

Y000

当前值增加为6时,计数器C0的
输出点Y000接通。当复位输入X001 接通时,执行RST指令,C0计数器

END

当前值复位为0,输出触点也断开
(OFF)。K值为常数,可设定。

2)32位双向计数器(可加可减计数) (32位二进制数值的设定值 -2147483648——2147483648)
通用型 C200—C219(32位,35点) 断电保护型 C220—C234(16位,15点) 当M8000为ON时,加或减的功能由内部辅助继电 器M8200—M8234设定,置一(ON,闭合)为减 计数,置零(OFF,断开)为加计数。 两相输入计数器输入A和B信号,决定于计数器是加 计数还是减计数(以A与B间波形对应逻辑关系绝 对相应计数器是加计数或减计数)。

6.2

3)高速计数器 P22表 高速计数器有21个均为32位加/减计数器。 *1相无启动/复位端高速计数器C235—C240 *1相带启动/复位端高速计数器C241—C245 *1相2输入(双向)高速计数器C246—C250 *2相输入(A—B相型)高速计数器C251—C255

6个 5个 5个 5个

U/D:增/减计数器输入(单相单输入) U:增计数器输入(单相双输入) D:减计数器输入(单相双输入) A:A相输入(双向输入) B:B相输入(双向输入) R:复位输入 S:启动输入

?高速计数器编号不能任意选择,相应输入端都有定义 ?X0、X2、X3输入最高频率10kz, ?X1、X4、X5为7kz; ?X6、X7为高速计数器输入。 ?输入端被占用不能用于其他高速输入或其它用途,同 时计数最多就6个高速输入计数。

6、常数计数器(K/H)
当作器件对待 十进制用K表示,如:K118 十六进制用H表示,H118 16位二进制最大数值 ±32767=H0000—FFFF 32位二进制数值 ±2147483648=H00000000—FFFFFFFF

7、数据寄存器

6.2

数据寄存器——存储数值数据的软元件,用于模拟量控制、 位置量控制、数据I/O存储参数及工作数据。地址号以十进制 寄存器都是16位(最高位为符号位),两个数据寄存器组合 可存储32位(最高位为符号位)。 1)通用数据寄存器D0—D199(200点) 只要不写入,PLC处于运行 状态,已写入的数据不变化。M8031闭合时,消除保存。 2)停电保持数据寄存器D200—D511(312点) 只有改写才改变数据。 停电不改变原有数据,PLC是否运行或停电,数据不变。 3)特殊数据寄存器D8000—D8255(256点)监控PLC各种元件的运行 方式,其内容在电源接通时置于初始值(例:全部先清零,然后利用 系统ROM安排写入初始值)。
4)文件寄存器D1000—D7999(7000点) 用于存储大量数据,如采集数据、 统计新数据、多组控制参数等。 存储量由CPU监控软件确定, 可用扩充卡增加数量。 如:用MOV指令将D8000中监视定时器 时间设定为250ms M8002 FNC12 K250 D8000 MOV
初始脉冲

FNC07 WDT

6.2

8、变址寄存器(V/Z)(字)

16点

V与Z是16位数据寄存器,可一样读写数据。进行32 位操作时可将V、Z组合使用,Z为低位。 而用V、Z的内容改变软元件的元件号,称为软元件 的变址。 如:V与Z位的设定(V=8,z=14,则D5V就是D13(5+8=13)) 利用变址寄存器可以修改的软元件有X、Y、M、S、 P、T、C、D、K、KnX等.
16bit 16bit
MOV D5V D10Z

用途:运算操 作数的修改

32bits V z

如果V=8,Z=14 5+8=13 10+14=24 D13——D24(传递)

6.2

9、指针
与应用指令一起使用。按用途分为分支和中 断用指针。 1)分支指令用指针P0—P63(64点) FNC00(CJ)条件跳转—— 以FNC00(CJ)指令 X001 FNC00 P0 跳转到指定的标号位置, CJ 跳过 执行随后程序。图
标号P0

6.2

FNC01(CALL)子程序调用——以FNC01(CALL)
128点(P0—P127) 执行指定标号位置 的子程序,以FNC02 (SRET)返回原位置。
标号P1 2)中断用指针I0××— FNC06 FEND 子程序 FNC02 SRET 返回 X001 FNC01 CALL P1 主 程 序

跳过

I8××(6输入点、3 定时器、6计数器)

子程序调用指针

提示及建议
1、每个软元件由监控程序规定的,都有自己的功能, 对应编号决定其类别和功能; 2、软元件越多,PLC功能越强,应能熟练应用常用的 软元件; 3、输入/输出编号与其他软元件编号进制不同; 4、PLC软元件的编号就是地址,选定编号的软元件, 就相当于选定了该软元件的功能;软元件功能特性 及性能指标在技术规格书中查到。 5、PLC应用的关键之一就是如何用好软元件; 6、各个厂家的软元件编号方法不同,功能大同小异; 7、对一般软元件需要掌握并记住功能,熟练应用。特 殊软元件理解含义,作到会查找和应用; 8、关于使用软元件时序问题,应有清楚的逻辑理解。

6.2

6.2

四、FX2N系列PLC特殊功能I/O模块 1、FXON—3A模拟量输入/输出模块 1)模拟量输入/输出模块 A/D、D/A含义——工业过程控制中,被测量 及控制参数很大部分是模拟量,如温度、 压力、位移、速度等,经传感器变送来的 电压或电流信号是连续的,必须经过A/D转 换才能送CPU;同时CPU运算输出的数字 信号又要采用D/A转换成能够控制外部执行 机构的模拟电压或电流信号。则A/D、D/A 转换的PC模块是模拟/输出模块。

6.2

现场 装置

滤波 电平 转换 滤波 电平 转换

模拟量输入电路
多路 转换 开关 锁 存 器 光电 隔离 总线 逻辑 数据 总线

A/D

现场 装置

模拟量输出电路
总线 数据锁存 地址译码 光电 隔离 D/A 多路 转换 开关 采样 保持

U0

I0
U0

采样 保持

I0

6.2

等级规格——模拟量的I/O模块的模拟量输入/输出信号 是电压或电流。电压或电流可以是单极性的,如0— 5V,0—10V、1—5V和4—20mA,;也可是双极性 的,如±5V、±10V、±50mA、±20 mA等。模块 一般可输出多种量程的电压或电流。 通道及分辨率——模拟量I/O模块可以有2、4、8、16 个通道,而混合模块既有输入通道又有输出通道。分 辨率代表A/D、D/A的精度,由数据位数表示。 2)FXON—3A技术规格——是PC的基本单元的外部 扩展单元,具有2通道输入和1通道输出的混合模 块。 技术规格表P36

6.2

2、FXON—232ADP和FXON— 455ADP通信模块
1)通信的基本概念及接口——计算机与外部的信息 交换称为通信。通信方式有串行通信(一位一位 地顺序传送,只需一条传输线,适合差距传送, 但速度较慢)和并行通信(数据个位同时传送, 速度较快,但每位需一根传输线,距离小于 10m)。PC通信模块中一般采用串行传输方式。 2)串行通信——数据在A、B两站双向传输。图中, 仅一条传输线,同时刻只能A—B或B—A发送为半 双工;两根传输线同时发送为完全双工。
A 半双工 B A 完全双工 B

6.2

停止位:高电平、可占一位、一位半或两位; 起始位 校验位 停止位 起始位:占一位、低电平有效; MARK 数据 数据位:起始位后就是5、6、7或8位 数据位。数据位为0为低电平,反之高电平; 奇偶效验位:检查传输中是否有错。可有可无,可奇可偶。 异步传输与外设间两项规定——字符数据格式:一个字符数据由10个为构成, 起始位一位、数据位7位、奇偶效验1位、停止1位,也可采用8位数据,无奇 偶效验格式。 异步通信传输速度(波特率):单位时间内传输二进制的位数。如数据传输 速度240字符/s,每字10位,波特率=240×10=2400bit/s=2400bps。每位传 输时间为波特率的倒数。 通信协议——为有效进行数据通信,通信双方就如何完成信息交换建立的统 一规定和过程。 异步串行通信接口——PLC之间、PLC与PC间进行通信联络的硬件。常用 RS—233C、RS—422、RS—485等标准通信接口。RS—233单端双极性电 源接口电路,波特率600—19200等,最远距离15m;RS—422、RS—485平 衡差分接受电路,最大通信距离1200m,波特率10Mbps,RS—422是全双工 型,RS—485是半双工型。 RS—233C、RS—422、RS—485可以相互转换。 3)FXON—232ADP和FXON—455ADP通信模块技术规格P38、39

6.2

提示和建议
1、模块多少反映PLC的水平; 2、模块的选用相对复杂, 3、由单元式和模块式结合构成叠装式结构。见前图; 4、单元式PLC一般用于规模小,输入/输出点固定, 不需要扩展场合; 5、模块式PLC一般用于规模较大,输入/输出点数 比例灵活场合; 6、叠装式PLC具有两者优点,前两者有后者组合代 替趋势。

6.2





1、FX2N系列有那些部件、单元组成?输出形式有 那几种? 2、说出FX2N—64M—001、FX2N—64MR—D含 义 3、什么时间软元件?FX2N系列软元件与数量有那 些? 4、设计:两台电机可分别启动、停止,并能够总停 止运行。包括PLC接线图、梯形图。 。 5、设计一台电机在两地分别启动运行、点动和停止, 包括PLC接线图、梯形图。

第十八课

PLC的基础指令

1、目的和要求: 1)FX2N系列PLC基础指令格式、指令说明 2)FX2N系列PLC基础指令格式应用特点、规则 2、重点与难点: 1)基础指令 2)基础指令应用 3、要求: 1)熟练掌握PLC基本指令,能解决实际问题; 2)能够应用基础指令编程。 4、教学方法设计: 讲授。

6.3

第三节 FX2N系列PLC的指令系统
重点:1、PLC基本指令 2、PLC步进顺控指令 难点:1、PLC基本指令运用规则 2、PLC步进顺控功能以运用 3、PLC功能指令及运用 要求:熟练掌握PLC基本指令,能解决实际 问题;掌握步进顺控指令及应用;了解 功能指令。

6.3

第三节 FX2N系列PLC的指令系统
各类PLC的梯形图、指令系统差不多,都包 含 逻辑指令 功能指令 三类 顺序(步进)指令

6.3

一、基本指令
1、LD和LDI指令
指令助记符 名 称 LD 取 指令助记符 名 称 LDI 取非 符号 功 能 程序步 常开触点与母线相连指令 1 功 能 程序步 常闭触点与母线相连指令 1

符号

指令说明:用于触点与左母线连接;还可用于 ANB、ORB指令配合,用于分支起点处 操作组件:X、Y、M、S、T、C等软元件

6.3

2、AND与ANI指令
指令助记符 AND 名称 与 符号 功 能 串联常开触点指令 程序步 1

指令助记符 名称 ANI 与非

符号

功 能 串联常闭触点指令

程序步 1

指令说明:为单个触点的串联指令,串联触点的数量不受限制

操作组件:X、Y、M、S、T、C等软元件

6.3

3、OR和ORI指令
指令助记符 名 称 OR 或 指令助记符 名 称 ORI 或非 符号 功 能 程序步 并联常开触点指令 1 功 能 程序步 并联常闭触点指令 1

符号

指令说明:为单个触点的并联指令;与LD、LDI指令 触点并联的触点要使用OR、ORI指令;并 联触点个数无限制(≤24) 操作组件:X、Y、M、S、T、C等软元件

6.3

4、OUT指令 指令助记符 名 称 OUT 输出

符号

功 能 程序步 输出一位线圈驱动指令 1

操作组件:Y、M(1-2)、S、T(3)、C(3-5)等 软元件 5、END指令 指令助记符 名 称 END 结束

符号
END

功 能 程序结束

程序步 1

指令说明: END作为任何程序最后指令;无END 指 令程序不执行;调试程序时按段插入,在确认前段 正确后,再删除。

6.3 例: X000 Y000 X000 X001 M0 X002 Y001 X001 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 LD OUT LDI AND OUT ANI OUT LDI ORI ORI OUT END X000 Y000 X000 X001 M0 X002 Y001 X001 X002 X003 Y002

指令表

Y002
X002 X003

说明:OUT指令后,可以通过触点对其他线 END 圈使用OUT指令——称为纵接输出或 连续 输出。只要顺序正确,可重复多次。

梯形图



简单PLC设计过程及需完成的内容
输入 输人 继电 器 输入 原件 作用功能 触点状态 输出 输出继 电器 输出 元件 作用

任务:三相异步电动机连续 运行 1、工艺分析:过程+要求+ 方法+ 2、地址分配: X0 3、梯形图设计 4、指令表语言编制 Y0 5、接线图
380V~ FU2 FR QS FU1 220V KM

X0
X1 X3

SB2
SB1 FR

启动按钮
停止按钮 热继电器

常开
常开 常开

KM

Y0

通断电机

X1

X3

SB2

Y0

X0 SB1 X1 KM Y0

END
SB1 SB1 LD X0 X0 Y0 KM 220V

OR Y0
ANI X1 KM SB2 FR KM ANI X3 OUT Y0 END

SB2
X1 FR

PLC
X3 FU COM COM





注意:1、输入触点为常开,则逻辑关系与继电接触控制相同;

M 3~

2、热继电器触点、停止按钮接入输入,但要安全性稍差; 3、FU0.5—1A

6、LDP、LDF指令
上升沿取指令LDP:在输入信号上升沿接通 一个扫描周期。 1步 下降沿取指令LDF:在输入信号下降沿接通 一个扫描周期。 1步
X1 Y1

LDP X1 OUT Y1
Y2

X1 T

Y1
X2 T Y2

X2

LDF X2 OUT Y2 END

时序图

END

7、ANDP、ANDF指令
上升沿进行逻辑操作指令ANDP:串联在其他 信号后,上升沿接通一个扫描周期。 1步 下降沿进行逻辑操作指令ANDF:串联在其他 信号后,下降沿接通一个扫描周期。 1步
M1 X1 Y1

LD M1
M1

ANDP X1 OUT Y1
X2 X3 Y2
X1 Y1 X2 X3 T

LD X2
ANDF X3

END

OUT Y2 END
Y2

T

8、ORP、ORF指令
上升沿的或逻辑操作指令ORP,并联情况下 上升沿接通一个扫描周期。1步 下降沿的或逻辑操作指令ORF,并联情况下 下降沿接通一个扫描周期。 1步
X0
M0

LDP X0
X1

ORP X1
Y0

OUT M0 LDF X4 ORF X5 OUT Y0

X4 X5

功能说明: M0仅在X0、 X1上升沿时 接通一个扫描 周期;Y0仅 在X4、X5下 降沿时接通一 个扫描周期。

END

END

6.3

9、ANB和ORB指令
指令助记符 名 称 ANB 电路块与 符号 功 能 程序步 两个触点组的串联指令 1

指令说明:并联电路块的串联,不带操作组件和地址的指令; 两个以上触点并联连接称并联电路块,将并联电路 块再串联连接时使用ANB指令; 分支开始用LD、LDI指令表示,并联电路块结束后 用ANB指令表示,表示与前面电路串联; 若多个并联电路块串联,ANB指令可以集中成批使 用,限制在8次内。 例: X001 X003 X005
Y000 X002 X004 X006 0 1 2 3 4 LD X001 OR X002 LD X003 OR X004 ANB 5 6 7 8 9

LD X005 OR X006 ANB OUT Y000 END

END

6.3

指令助记符 名 称 ORB 电路块或

符号

功 能 程序步 两个触点组的并联指令 1

指令说明:串联电路块的并联,不带操作组件和地址的指令; 两个以上触点串联连接称串联电路块,将串联电路 块再并联连接时使用ORB指令; 分支开始用LD、LDI指令表示,串联电路块结束后 用ORB指令表示,表示与前面电路并联; 若多个串联电路块并联,ORB指令可以集中成批使 用,限制在8次内。 例:
X002 X004 1 LD X002

Y001
X006 X012 X014 X016 END

2 AND X004
3 LDI 4 AND 5 ORB X006 X012

6 7 8 9 10

LD X014 AND X016 ORB OUT Y001 END

6.3

10、定时指令 指令助记符 符号 Tn T SV 指令说明:n是定时期的编号,数字标号0≤n≤255; SV可以是指定设定值,也可是数据寄存器间接指定 设定值。SV设定值的定时单位表,其K1—K32767 (十进制常数)范围有效。
T0—T199,以100ms为单位(200点),0——3276.7s(100ms×32767=3276.7s) T200—T245,以10ms为单(46点)位,0——3276.7s T246—T249,以1ms为单位(4点。保持型),0——32.767s T250—T255,以100ms为单位(6点。保持型),0——3276.7s

6.3

功能说明:接通定时器的指令;定时器开始定时, 时间从0开始不断加1,经过设定时间后,当前 值变成设定值,定时器为ON,;定时的输入为 OFF或停电,定时器复位,当前值为0。
例:延时接通
X000 T30 T30 K100 Y000 0 LD X000 X000 10s T30线圈 T30触点 Y000
X000

1 OUT T30 K100

4

LD

T30

5 OUT Y000 6 END
0
1 4

END 例:延时断开 X000 T30 K100 X000 T30 Y000 END

LD

OUT T30 K100 LD X000 T30

X000 10s T30 Y000 时 序 图 5S

5 ANI

6 OUT Y000
7 END

6.3

例:设计一脉冲为2s的方波电路
T30 T30 T30 Y001 Y001 K10

T30 T Y001 1s
说明:本电路称为自复位电路。也十分常用。

T30 Y001

END
指令表 0 1 4 5 6 7 8 9 10 LDI T30 OUT T30 K10 LD ANI LDI T30 Y001 T30

1、上电:T30 通,T30线圈接通,计时; T30 断,Y001 通; T30 通,Y001 断; Y001 无输出 2、延时1s到:T30 先扫过通,T30线圈ON,立即T30 断, T30 通,Y001 通;T30 断,Y001 断; Y001线圈接通ON;立即Y001 断,Y001 通;END 3 、再次扫描: T30 断,T30线圈复位;立即T30 复位通, T30 断,Y001 断;T30 ,通Y001 通 Y001线圈自锁继续接通 4 、再次扫描:T30 通,计时器计时1s;Y001有输出; 5、计时1s时间到,重复上述过程。

AND Y001 ORB OUT Y001 END

例 电机延时启动控制
1、控制工艺要求:按SB1则M1启动, 5S后M2启动,按SB2电机同时停止。 2、输入输出地址分配 3、电路接线及程序
输入
输人继 电器 X0 X1 X2 X3 输入 元件 SB2 SB1 FR1 FR2 功能 启动按钮 停止按钮 M1过载保护 M2过载保护

L1 L2 L3

QS
FU1

FR1
FR2

SB1

KM2

220V ~ KM1 FR1 SB2

KM1

KT

输出
输出继 电器 Y1 Y2 输出 元件 KM1 KM2 作用 FR2 M1接触器 M2接触器

KM1

KT

KM2

M1

M2 FU2

X0 SB2 X0 SB1 X1 FR1 X2 220V ~ FU Y1 KM1 Y1

X1

X2

X3 Y1 K50 T0

0 LD X0 1 OR Y1 2 ANI X1 3 ANI X2

6 9

OUT T0 K50 LD T0

10 OUT Y2 11 END

PLC
Y2

KM2
T0 Y2

4 ANI X3
5 OUT Y1

FR2

END

X3

注意:1.热继电器做输入 2.220V控制电压取决于实际需要; 3.对比外电路,逻辑部分由PLC完成; 4.Y2不自锁,因为Y1有自锁。

COM

COM

例 定时器做震荡电路
HL亮3S,灭2S。
SB X0 Y0 E COM COM
END X0 T1

K20
T0

HL

T0 Y0

K30
T1

PLC

X0
T0 T1 Y0

2S

3S

2S

3S

T

3S

2S

例 自复位方波电路
按2S周期进行方波震荡
T30 T30 T30 Y0 Y0 T30 Y0 Y0 1S 1S 1S K10 T30

END

自复位说明:T30 常闭触点在线圈前面,利用时间继 电器线圈计时间到、线圈复位同时,常 闭触点复位,再次接通线圈,重新计时间。

例 综合联系——生产线控制
工艺说明:两条传输带为防止物料堆 积,启动后2号传输带先运行5S后1 好传输带再运行,停机时1好传输 带先停止,10S后2好传输带才停。 地址分配: 接线图: 程序及波形图: X0
KM1 SB1 X0 Y0
T0 M0 T0 X1 Y0 K50

1号传输带
2号传输带

输入

输出

输人继 电器
X0 X1

输入元 件
SB1 SB2

功能
启动按 钮 停止按 钮

输出继电 器
Y0 Y1

输出元 件
KM1 KM2

功能
1号传输带 电机 2号传输带 电机

X1
M0

X0 X1

SB2

X1

PLC

Y1 KM2

FR1
T0

Y0

T1
M1 T0 T1 K100

M0
5S

COM

COM

FU

220V~

FR2
M0

M1

M1
10S

Y0
Y1 M1

说明:1.主要理由时间继电器触点进行控制 2.M0、M1辅助继电器起中间转换的作用。

Y1

END

6.3

11、计数指令
指令助记符 C 符号
RST Cn Cn

SV

指令说明:n是计数编号,数值在0≤n≤199,n=0—99是普通 型、n=100—199具有失电保护功能。SV可以是指定设定值, 也可是数据寄存器间接指定设定值,其设定值K1—K32767 (十进制常数)范围有效。 功能说明:C为予置计数器,完成加数操作;当计数器输入端由 OFF变成ON上升沿时,计数器当前值加1;当计数器当前值 增加到设定值时,计数器为ON,此时即使输入端有上升沿, 计数器当前值保持不变;当计数器复位端(RST)信号有一 上升沿时,计数器为OFF,当前值为0;当电源掉电时,保持 型计数器当前值保持不变。

例:加法计数器
X000 RST X001 C0 C0 Y000 END X000 X001 C0 0 1 2 LD RST LD OUT LD OUT END

指令表
X000 C0 X001 C0 C0 Y000 计数到,输出 K5 C0计数器计数5 C0计数器清0

6.3

K5

梯 形 图

3 6 7 8

5 4 3 2 1 1 0 0 2 3

C0当前值 C0动触点 Y000

时 序 图

例:设计一个5昼夜计时器
X000 T0 T0 X000 RST C0 K600

0 1 2 5 6

LD ANI OUT LDI OR

X000 T0 T0 K600 X000 C0

T+C、C+C电路计十时。C2小时计 数(分钟加1)、C4计昼夜(5) X000与X000互锁

6.3

T0计时 100ms×600=60s 并自复位

C0
T0 C0 X000 K60

7
8 9 12 13

RST
LD OUT LDI OR

C0
T0 C0 K60 X000 C2

C0清0,并自锁

1min×60=60min=1h

RST C2
C2 C0 C2 X000 RST C4 C4 C2 C4 C4 K5 K24

14
15 16 19 20 21 22 23 24 25 26

RST
LD OUT LDI OR RST LD OUT LD OUT END

C2
C0 C2 K24 X000 C4 C4 C2 C4 C4 Y000 K5

C2清0,并自锁

1h×24=24h=1天

C4清0 ,并自锁

1天×5=5天

Y000
END

计时器到时输出 X000非的作用?

6.3

12、MPS、MRD、MPP指令 指令助记符 名称 符号 MPS 进栈 MRD 读栈 MPS MPP 出栈 MRD
MPP

步 1 1 1

1
2

2
1

MPP MRD MPS

11

MPP

指令功能:在分支多重输出电路编程时,这组指令可将连接 点先储存,然后接后面的电路。PLC有11个用来存放中间结 果的存储器——堆栈存储器。每使用一次MPS,运算结果 送入堆栈第一段,再使用再进入第一段,原数据下移;使用 一次MPP各数据依次向上移动;MRD读最上段数据指令, 数据不发生移动。总体是——先进后出。这些指令不带继电 器编号的指令。 指令说明:这组进、读、出栈指令用于分支重复输出电路; 将连接点数据先储存起来,便于连接后面电路时读出或取出 数据;三条指令都不带软件组;MPS、MPP必须成对使用

例:一层堆栈电路应用
X000 X001 Y000 X002 MPS X003 X004 Y001 MRD X005 X006 X007 Y002 MPP X010 Y003 X011

6.3
0 LD X000

1
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

MPS
LD 0R ANB OUT Y000 MRD LD AND LD AND ORB ANB OUT MPP AND OUT LD OR ANB OUT END Y003 X007 Y002 X010 X011 Y001 X003 X004 X005 X006 X001 X002

将X000状态入栈

并联块后串联前面 X000

读栈 X000

串联块的并联 块操作后串联前面 X000

出栈 X000状态

END

19 20 21

块操作后串联前面的所有

L1 L2 L3

例 利用堆栈指令 控制电机正反转
一、工艺分析:两个接触器控制正反转 二、继电接触控制主电路和控制电路 三、地址分配 四、接线图 五、梯形图 输入 输入元件 功能 六、指令表 输入继电器
X0 X1 X2 X3 SB2 SB3 SB1 FR 正转启动 反转启动 停止 过载保护

FU2 QS SB1 FR1 SB2 KM1 220 ~ KM2 KM2 FR KM1 KM1

FR SB1 SB3 KM2

KM1 KM2

M 3~
输出 输出继电器 Y0 Y1 输出元件 KM1 KM2 功能 正转接触器 反转接触器

说明:1、程序设互锁 2、外电路设互锁 3、FR常开作输入 4、FR常闭设外电路

KM1

KM2

X2

X3

X0

Y1

SB2
SB1 SB3 FR

X0
X1

Y0
Y0 KM2 Y1 KM1 X1
220V ~

Y0

0 LDI X2 1 ANI X3

8 9

MPP LD X1

X2 X3 FU3

Y0 Y1

2 MPS 3 LD X0 4 OR Y0 5 ANB

10 OR Y1 11 ANB 12 ANI Y0 13 OUT Y1

Y1

COM

COM
END

6 ANI Y1
7 OUT Y0

14 END

6.3

13、MC、MCR指令 指令助记符 名称 MC 主控

符 号
MC N Y、M

功 能 步 公共串联触点的连接 3

MCR 主控复位

MCR

N

公共串联触点的清除 2

指令功能:执行MC指令就是执行从MC到MCR之间指令。即主 控MC指令后,母线(LD、LDI)移到主控点后,MCR为返回 母线的指令。 指令说明:MC主控指令用于公共串联点的连接,MCR为其复位 指令;解决多个线圈同时受一个或一组触点控制时,每控制线 路都串入同样触点而占用单元多问题;主控指令控制操作组件 的常开触点要与主控指令后的母线垂直串联连接,是控制一组 梯形图的总开关即常开闭合时激活所控制的梯形图组;MC指令 母线后所有起始点触点均以LD/LDI指令开始,由MCR返回MC 指令后母线,向下继续执行新程序;可用嵌套级号Ni编号,根 据Ni由小到大的地址编号,用MCR返回,从大嵌套级逐级返回

6.3

例:主控指令运用
X000 OFF X000 MC N0 M100 0 1 4 Y000 X002 5 6 LD MC LD X000 N0 X001 M100

N0

M100 X001

OUT Y000 LD X002

Y001
MCR N0

7 8 10

OUT Y001 MCR N0 END

说明:操作组件M中除开特殊辅助继电器; N0为嵌套,0为编号,即0级嵌套; M100为辅助继电器,是MC指令后程序的总开关; 当X000为OFF时或当执行MCR返回

指令后,程序执行母线后指令,即MCR下面的指令。

例 利用主控指令对电机Y—△启动控制
工艺要求:1、按下正转按钮SB1,电机以Y—△方式正向启动,5S秒后转换成△运行; 2、按下反转按钮SB2,电机以Y—△方式反向启动,5S秒后转换成△运行; 3、SB3为停止按钮。
L1 L2 L3
输入
输人继电 器 X0 输入元 件 SB1 功能

输出
输出继电器 输出元 件 KM1 功能

正向启动

Y0

正向运行

KM1 Y0

KM2 Y1

X1
X2

SB2
SB3

反向启动
停止

Y1
Y2 Y3

KM2
KM3 KM4

反向运行
Y形接触器 △形接触器

KM1

KM2 KM1

FR KM4 Y3
U1 V1 W1

220V ~ FU1

L

N
SB1 SB2
V2 U2

PLC

Y0 KM2 Y1 KM3 Y2 KM4

M 3~
W2

X0 正 X2 反 Y3 X3 停

KM4

KM3

FR

SB3

KM3
Y2

FU2

COM

COM

220V ~

堆栈指令和主令指令程序
1.
X0 Y0 Y0 X1 X0 X2 Y0 Y1 X1 Y1 Y0 T0 Y1 T0 T0 Y3 Y2 Y2 Y3 N0 Y1 MC N0 M100 K50 Y0 K50 T0 X0 X2 Y0 Y1 X1 X2 Y1 Y0

2.

X0

X1

X2

Y1 Y0

LD OR

X0 Y0

ANI X1 ANI X2 ANI Y1 OUT Y0 LD OR X1 Y1

用 堆 栈 指 令

Y1

ANI X0 ANI X2 ANI Y0 Y3 Y2 OUT Y1 LD Y0 Y1

用 主 令 指 令

END
LD OR X0 Y0 LD OR Y0 Y1

M100 T0

T0

Y2 Y3

OR

OUT T0 K50 MCR N0 MC LDI END ANI N0 M100 T0 Y3

ANI X1 ANI X2 ANI Y1 OUT Y0 LD OR X1 Y1

OUT T0 K50 MPS ANI T0 ANI Y3 OUT Y2 MPP AND T0 ANI Y2

OUT Y2 LD ANI T0 Y2

ANI X0 ANI X2 ANI Y0 OUT Y1

OUT Y3 MCR N0 END

OUT Y3 END

14、取反指令INV
INV取反指令用于将运算结果取反,执行INV 指令时,之前的运算结果变为相反状态。 指令说明:为无操作数指令; 不能直接与主母线相连,不能单独使用。
X1 Y0 LD X1 INV OUT Y0 END Y0 X1

6.3

15、SET、RST指令 指令助记符 名 称 符 号 SET Y、M、S SET 置位
RST 复位
RST YMSTCDVZ

功能 步 动作保持Y、M 1 操作保持复位
S、特M 2 T、C 2 D、V、Z、特D 3

指令说明:SET为置位指令,使线圈接通并保持(置 1);RST为复位指令,使线圈断开而复位(置 0);同一软元件可以多次使用SET、RST指令, 但最后执行者有效;可以用RST指令对D、V、Z的 内容清零,也可用常数K0经传输指令清零。

6.3

例:SET/RST指令运用
X000 SET X001 RST SET RST SET Y000 Y000 M0 M0 S0

0

LD

X000

1
2 3 4 5 6 7 8 9 11 12

SET
LD RST LD SET LD RST LD SET LD RST LD RST

Y000
X001 Y000 X002 M0 X003 M0 X004 S0 X005 S0 X006 D0

X002
X003 X004 X005 X006 X000 X007

RST
RST T25 RST

S0
D0 K10 T25

说明:X000接通,Y000 置1,被驱动,此时 X000的ON/OFF与 Y000无关,即1保 持; X001一接通,Y000 不被驱动,此时 X001的 ON/OFF与 Y000无关; Y与M相同。

14 15

16

LD
OUT LD

X000
T25 K10 X007

X000 X001 Y000

17 20 21

RST T25

例:利用SET置位、RST复位指令 对电机连续运行控制
一、工艺分析:启保停控制 二、地址分配 三、接线图
SB1 输入 输入继电器 X0 X1 输入元件 SB1 SB2 功能 启动按钮 停止按钮 输出 输出继电器 Y0 输出元件 KM 功能 接通电机

KM
X0 SB2 Y0

X0 SET X1 Y0

LD

X0

SET Y0
FR FU 220~

PLC X1
COM COM

RST

Y0

LD

X1

RST Y0
END

END

注意:1、FR接输出回路,安全,但PLC并不知道过载的发生;
2、SET指令只能用RST复位。 3、SET指令代替自锁,程序步长可以减少。

6.3

16、PLS、PLF指令 指令助记符 名 称 PLS 上沿脉冲
PLF 下沿脉冲

符 号
PLS Y、M

功 能 步 上升沿微分输出 2 下降沿微分输出 2

PLF

Y、M

指令功能:使用PLS指令,输入脉冲前沿使指定继电器接通 一个扫描周期后复位;使用PLS指令,输入脉冲后沿使 指定继电器接通一个扫描周期后复位;操作仅元件Y、M 指令说明:PLS指令使操作组件在输入信号上升沿时,产生 一个扫描周期的脉冲输出;PLF为输入信号下降沿时产 生一个扫描周期的脉冲输出;PLS、PLF可将输入组件 脉宽较宽的输入信号变成脉宽等于PLC扫描周期的触发 脉冲信号,相当于对输入信号进行微分。

6.3
例:PLS/PLF指令运用
X000 PLS M0 SET X001 PLF M1 RST END X000 X001 M0 M1 Y000 Y000 M1 Y000 M0 0 1 3 4 5 6 8 9 LD PLS LD SET LD PLF LD RST X000 M0 M0 Y000 X001 M1 M1 Y000

说 明
M0、M1的扫 描宽度为扫描 周期T; 即X000及 X001宽脉冲 可转化成M0、 M1的扫描周 期脉冲 LDP、LDF指 令提供后面组 合接通一个扫 描周期。

10 END

6.3

17、NOP指令 指令助记符 名称 符 号 NOP 空指令 无

功 能 无动作

指令说明:在程序中先插入空操作指令,改动或追加 程序时,可以减少程序号的改变;当LD、LDI、 ANB、ORB等指令时,电路结构将有较大变 化,执行清屏操作后,全部指令都NOP。

6.3

提示和建议
1、基本指令是PLC编程和应用的基础,必须熟记。实际工 作中,建议一般梯形图和指令表同时采用; 2、每条基本指令的指令说明是应用基本指令的关键,要注 意掌握; 3、基本指令的步长可以查表得到; 4、在许多场合需要把梯形图些成语句表程序,要根据图上 符号意义及符号间关系准确选择指令及正确的表达顺序。 5、用基本指令对梯形图编程时,必须按信号单方向从左到 右,从上而下的流向原则编写。 6、在处理复杂的触点结构时,如触点块的串联并联或堆栈 相关指令,指令的表达顺序为:先写出参与因素的内容, 再表达参与因素的关系。 7、总之,在用指令编程时要掌握编程有关规则。

6.3

例:两台电机延时启动控制
一台启动10s后启动第二台,运行后同时停止 分析:两台电机供电的接触器占用两个输出口;由 于是电机只是延时启动,同时停车,用一个启动 按钮和一个停止按钮就够了;延时需要定时器。 设计顺序:先绘制两台电机的启保停电路;第一台 使用启动按钮;第二台电机使用定时器的常开触 点延时启动;两电机同时用停止按钮;对延时启 动,应从第一台启动记时,因此定时线圈要并接 在第一台电机的输出线圈上。 外部线路:

6.3 SB1 KM2 X000 Y001 KM1 KM1 Y002 KM2 220V
24V

FR

SB2

X002

接 线 图

COM

COM 0 1 2 3 4 7 8 9 10 11 LD X000 OR Y001 ANI X002 OUT Y001 OUT TI K100 LD TI OR Y002 ANI X002 OUT Y002 END

X000启动 X002停止 Y001

Y001
T1 TI X002停止 Y002 K100

Y002

6.3

例:基本指令实例——三台风机监控
对风机选择运转装置进行监视。如果三台风 机中有两台在工作,信号灯持续发亮;如 只有一台风机工作,信号灯以0.5Hz的频率 闪光;如三台风机都不工作,信号灯以2Hz 频率闪光;如果选择运转装置不运行,信 号灯熄灭。 分析:条件信号有三个:三台风机中至少有 两台在运行,这时有三种逻辑组合关系; 只有一台风机运行;没有风机运行。 见下页逻辑图

6.3

地址表(I/O清单)
输入条件 输出器 其它机内器件 件 X000:风机1(接触 Y004: M100:至少两台风 器辅助常开触点) 信号灯 机运行,信号为1 X001:风机2(接触 器辅助常开触点) M101:当无风机运 行时,其信号为1

X002:风机3(接触 器辅助常开触点)
X003:运转选择开 关

T150:2Hz脉冲发生 器
T151:0.5Hz脉冲发 生器。

6.3
风机1 风机2 X000 X001

M100
风机1 风机3 X000 X002

M100

风机2 风机3

两台以上运行

X001

X002

X000 M100 M101 T151

X001

X002

M101 Y004
M100 X003

一台运行
风机1 风机2 风机3

Y004
M101 T150

M101 没有运行

M100 M101 T151

T150

T150
T151

K0.5 T151

风机运行控制逻辑

K2
风机监视梯形图

编程原则
一、梯形图原则 1、基本方法——梯形图语言以梯形结构表示 信号流向,各指令按从左至右、从上到下 的顺序被扫描,一行或一组指令(逻辑行, 一个输出)中,每条指令的输出信号作为 其右边一条指令是否执行的条件,直到最 右侧,然后扫描下一组指令;如扫描出任 何一条指令不满足,则不往右扫描,原输 出信号不变,立即转向下一组指令执行。

一、梯形图原则
2、特别说明 1)对所使用的编程元件要进行编号,PLC按编号区别操作 元件;梯形图中的 触点应画在水平支路上,不含触点的 支路应放在垂直方向,易于识别触 点组合及对输出线圈 的控制路径,使逻 辑关系清楚; 2)与一个线圈相连的全部支路形成一个逻辑行,每一个逻 辑行其 始于左母 线,终止于线圈或一个特殊指令或右 母线(右母线 可省略); 3)线圈不能直接接在左母线,如需要可接不动作的常闭触 点连接线圈; 4)线圈右边不允许接有触点; 5)有几个电路块并联时,触点最多的支路放在最上面;几 个串联支路串联时,将并联支路多的尽量靠近左母线; 6)遇到不可编程的图形,可根据信号流向对愿梯形图重新 编排。

二、用户程序的I/O分析法
根据用户程序执行过程,模拟实际系统中出 现的输入信号顺序,以及I/O暂存点和梯形 图中的逻辑关系,对用户程序的执行进行 分析,可得到I/O暂存器中各个输出点在不 同扫描周期内的状态变化情况。 P38 图2.32

三、扫描时间和最高频率的确定
1、用户程序执行时间占主要比例: 欧姆隆例子:执行1k字时间1—10ms,内 部处理时间1.26ms,等待通讯外设1—2ms, 输入输出时间1ms。 2、输出对输入有滞后现象; 3、输入ON/OFF时间必须比PLC扫描周期要 长,以避免PLC没有检测到。

6.3
1、画出语句表对应梯形图 0 LD X000 1 AND X001 2 LD X002 3 ANI X003 4 ORB 5 LD X004 6 AND X005 7 LD X006 8 AND X007 9 ORB 10 ANB 11 LD M100 12 AND M101 13 ORB 14 AND M102 15 OUT Y005 16 END



业 P100
2、根据梯形图写出程序。
X001
X000 M100

Y000
Y000 X010 X011 M101

Y001
M102 Y001

Y002
X012 X013

Y003
Y002

3、一台电机按下启动按钮运行10s, 停5s,重复8次后,电机自行停止。 画出梯形图,写出指令表

第十九课

PLC的基础指令实验

一、实验目的 1、了解PLC系统构成;2、熟悉实验设备; 3、熟悉PLC手持编程器功能使用。 二、实验内容 1、熟悉实验设备及用品,PLC连线; 2、熟悉手持编程器的组成、按键、功能、连线、编程前的 工作等;3、编程练习 三、实验过程要求 1、预习——P122—P131 2、手持编程器连线 3、演习手持编程器操作(电源、置位、方式选择、读出写 入、插入、删除 4、模拟运行——P124表 5、检测功能运用 四、按老师布置,输入一个完整的程序。 五、实验报告 包含上述全部内容。

二十三课

PLC的系统设计

1、目的和要求: 1)了解PLC功能指令格式、指令说明 2)理解常用PLC功能指令应用特点、规则 2、重点与难点: 功能指令应用 3、要求: 1)了解PLC功能指令,能解决实际问题; 2)能够应用常用指令编程。 4、教学方法设计: 讲授。

6.4

第四节

PLC应用系统设计

PLC系统设计特殊性:由于PLC综合了微电 子、数控、计算机、电气、电路、电机、 检测、通信等技术一体,则在设计方法、 步骤、运用实用性上有特点。 PLC基本特点:可靠性高、控制功能强、编 程容易、环境要求低、抗干扰能力强等。 PLC系统设计:利用PLC结合实际控制系统 中,进行工艺分析、控制方案确定、软件 程序设计、施工设计、总装调试等工作。 设计工作核心:对现场工艺的掌握。

6.4

一、系统设计的方法和步骤 1、系统设计原则
1)系统设计原则: 对于被控对象和任务,要有优良的性价比(单片机 控制、继电接触控制、计算机控制、数控系统控 制等); 选用的主机、扩展模块、配置、功能必须满足被控 对象的工艺要求; 尽量选用新产品、机型(西门子、三菱较大份额), 考虑工艺变化后的扩展; 确保系统安全可靠。

6.4

2)最适合PLC控制的系统
采用大量开关量和少量模拟量的控制系统; 小型PLC用于单机自动化,大型PLC用于自动生产线 和核心控制部件; 用于技术改造,替换原有的继电器接触控制系统(原 系统越复杂系统,越有利于PLC运用); 要求系统在恶劣环境下,有高可靠性、稳定性、先进 性。特别是用于多机控制的冗余系统; 控制系统适用于有扩充或工艺变化很大的可能性场合

6.4

2、系统设计内容
1)选择开关、传感器等输入设备;继电器、接触器、 信号灯等输出设备;由输出设备驱动的控制对象, 如电机、电磁铁等; 2)选择PLC机型、容量、I/O模块、电源模块及其 他模块类型及数量; 3)分配I/O口,绘制I/O连接图,建立表格; 4)设计PLC控制程序,包括梯形图、指令表 5)按需要设计操作台、电气柜、显示盘等; 6)编制文件、设计说明书、使用说明书、电气图、 元器件明细表等。

6.4

3、系统设计步骤和方法
1)工艺分析及控制方案确定——被控对象工 艺工程、工作特点、功能的进行分析;输 入输出两分析;构成完整的功能表达图和 控制流程图(方式自己确定);确定PLC控 制方案。 2)系统硬件配置—— 机型:按控制系统需要合理选择,功能含盖 使用要求,避免大马小车,品牌、价格、 服务等因素都要考虑。

6.4

I/O点:确定I/O点数、选用相应模块。I/O点要合理分
配并留有余地,予留工艺改变后的需要。一般为 60%。 设计电气原理图:对输出控制信号频率要求低,电压 要求高——继电器输出接口的PLC;对输出控制信 号频率要求高、输出电流较小时,采用晶体管和晶 闸管输出接口的PLC。输出模块同时接通点数的电 流之和小于公共端允许通过的电流,输出模块要考 虑同时接通的点数,一般同时接通的点数限制在总 点数的60%。

6.4

3)软件程序设计——以PLC指令为基础,按工艺过程
和控制要求,利用PLC软元件编号建立 相应控制程 序,画出梯形图(或状态转移), 写出程序清单。 经验设计法:系统简单、设计经验丰富者,设计 过程 复杂,反复多。初学不宜 翻译法:直接翻译继电接触电路图。掌握原控制系统工 作原理,确定PLC的分配,画出PLC外 部接线图, 梯形图中的辅助继电器和定时器等元件一一对应取代 继电接触电路的中间继电器和时间继电器,再统一画

出梯形图。

6.4

顺序控制设计法:按步进顺序控制方式进行设计,按
照PLC提供的通用和专用编程指令,可提高效率, 适合初学者。值得推荐。 逻辑设计法:根据控制技术要求,得到逻辑表达式八 电路中各触点的变化按控制要求列出逻辑表达式体 型图仿效设计出复杂关系控制程序。难度很大。 计算机辅助设计:PLC都可与微机相连,有相应的编 程软件,可在线和远程编程。提倡

6.4

4)施工设计
画出电气安装及PLC系统接线工艺图、电气柜结 构及柜内电器布置图;

PLC输入电路一般由内部提供电源,输出电路需 要根据负载额定电压外接电源。在端子接线时, 注意输出电路端子容量及公共端(COM)的容量, COM端加保险;
5)系统总装调试

模拟调试:编程器及软件编程输入PLC存储器, 模拟实验,观察指示灯等变化是否符合工艺要求; 现场调试参数和整定传感器等;开机试验,固化 程序。整理全部资料。

6.4

二、程序设计的基本方法和编程原则 1、基本方法和步骤
1)按工艺要求画出控制流程图,表达准确、清楚, 必要的作分解、简化; 2)将所有输入信号(按键、行程开关、压力开关、 压力、速度、时间等传感器),输出信号(接触 器、电磁阀、指示灯等)分别列出,按被采纳的 PLC型号内部元件编号范围,对I/O端子作分配和 安排; 3)分配和利用PLC内部单元,构成相应电路; 4)以梯形图描述控制要求;
5)按原则编写程序清单

6.4

2、编程基本原则
1)所有软件元(地址)必须在该机型有效范围内; 2)每个输入或输出继电器对外电路仅提供一个信号 接点。以便信号输入或驱动外部负载。 3)梯形图中同一编号的线圈只能一次输出。多次输 出称多线圈输出,易出错,应避免; 4)采用状态流程图时按规则使用状态元件; 5)基本指令和功能指令须针对具体机型的要求; 6)适当安排川、并联触点位置,减少程序步数: 串联多的支路尽量放在上部;并联电路尽量靠近 母线;重新安排不能编程的桥式电路和其他复杂 电路。P——81、82

6.4

7)改造继电接触电路,只须把控制电路部分翻译成
梯形图,有非继电器组成的电路(如开启电机的接

触器电路),可不进入PLC电路;
8)注意PLC外部所接输入信号的触点状态与梯形图 所采用的内部输入触点的对应关系。

6.4

重要提示:设备输入状态在程序中的表 示方法方法
设计用户程序时,须特别注意输入设备状态及在程序中的表 示方法,避免逻辑混乱。 1、现场设备中操作设备、触点开关、传感器等不直接参加 内部电路的逻辑运算,是通过输入继电器状态完成控制的。 即PLC不能区分外设是常开(动合)或常闭(动断)触点 的,只能识别输入继电器状态是1或0; 2、如果输入端是常开(动合)触点,对应输入回路不通, 输入继电器断开,这时输入继电器动合接点为0,动断接 点状态为1。 3、如果输入设备是动断(常闭)触点,即未动作时触点接 通,使相应输入回路闭合,输入继电器对应的动合接点状 态为1,动断接点状态为0。

6.4

4、当输入状态动作时,其状态与上述相反,在输入为动断 (常闭)触点时尤其要注意。
5、输入设备状态在程序中的表示法

输入设备
属 性 动合 (常开) 触点 动断 (常闭) 触点 状 态 动作

PLC 输入继电器
状态 接通 动合(常开) 动断(常 触点 闭)触点 1 0

不动作
动作

断开
断开

0
0

1
1

不动作

接通

1

0

6.4

例:电机启、保、停控制
启动按纽SB1接于X000输入点,停车按钮SB2接于X002, 交流接触器KM接于输出点Y000输出点。
SB1 X000 X001 SB2 COM Y000 KM X000(启动) X001(停止) Y000

PLC
220V COM

Y000(自锁)

单向控制运转体型图 图中:SB1动作接通,输入继电器接通为状态为1,常开触点X000为接通1状态; SB2不动作为断开,输入继电器断开状态为1,常闭触点X001为接通1状态。 结论:按钮的触点状态和继电接触控制逻辑一致。 按继电接触控制传统方法:SB2一般为常闭触点,在其它不变的情况下,SB1按 下而接通,但SB2本身闭合不动作,则输入继电器为接通状态,但X001为常闭 触点,则不通为逻辑0,电机无法启动。否则X001要改成常开。而X001常开与 继电接触控制逻辑相反。

PLC接线图

结论:如果输入设备采用动断触点时,PLC编程时与继电控制原理相反, 为了习惯一致,PLC尽可能采用输入设备的动合(常开)触点接输入端。

6.4

例:根据以上原则将电机正反转继电接触控制用PLC 控制的几个具体问题 1、输入输出问题——I/O点分配:
序 号 1 2 3 4 5 6 7 名称 地址编 号 X0 X1 X2 X3 Y0 Y1 信号来源 电压等 级 信号性 质 开关量 开关量 开关量 开关量 110V 110V 开关量 开关量 外电路状 态表 常闭 常开 常开 常开 继电器触 点状态 常闭 常开 常开 常闭 电机正转 电机反转 操作对象

停止 SB2 SB3 FR 正转线圈 反转线圈

人工按钮 人工按钮 人工按钮 热继电器触点 输出继电器 输出继电器

停止电机 电机正转 电机反转

说明:KM1、KM2线圈及互锁触点为外电路内容,输入回路电压等级应注意PLC说明书,本例由于按钮串如控 制回路,因此要用外电源。公共端须加保险。

FU KM1 SB1 SB2 KM2 KM1 FR

SB3 KM1 KM2

KM2

继 电 接 触 控 制 电 路 图

6.4

SB1 Y0 X0 SB2 X1 SB3 X2 FR X3 COM0 Y1 COM2

KM1 KM2

KM1

KM2

FR

电 机 正 反 转 接 线 图

PLC

电源 FU 电源

FU

注意:对应输入输出接点的关系 外电路与PLC内部分工的划分

6.4 2、继电接触控制与PLC控制的输入信号相同、输出控制功能相同; 梯形图中PLC内部器件,如辅助继电器、计数器、定时器等不是电器元件,但 具有相同功能(两个状态等),常开、常必触点可使用无数次,而线圈只能使 用一次;

输入Xi,Yi不是物理接点,而是输入、输出状态表中的输入、输出的状态;
3、电气图左右母线为电源线,两端加电压;梯形图左右母线为界限,没电压; 4、电气图各支路同时加上电压并行工作;PLC是采用不断循环、顺序扫描方式工

作。虽然扫描时间短,对这种串行处理与并行处理的差别要注意,如对在程序
执行阶段还要随时对输入状态进行刷新操作的PLC,防止误动作; 5、设计PLC梯形图时要考虑执行触点通断的实际情况。如例中,正转运行时,按 下SB3(2)?电机反转,PLC使正转输出Y0线圈断开(KM1),常开触点使反 转输出继电器Y1(KM2)接通;然而PLC内Y0与Y1几乎同时完成,若无外电路 KM1与KM2辅助互锁触点互锁,就会使正转接触器触点断开电弧未灭时反转接 触 器已经接通,造成电源短时短路。解决方法有二:一是外电路设互锁,二是 延时切换。

X1 Y0

X0

X2

Y1

X3 Y0

X1

X0

X2

X3

M1 Y1

T0
Y0

M1 X2 X0

K10 T0

X1

Y0

X3
Y1

Y1

X2
M2

X0

M2 X1 X3 Y0 T1 Y1 K10 T1

无延时电机正反转控制梯形图

有 延 时 电 机 正 反 转 控 制 梯 形 图

6.4

说明:延时的时间需要经验;K10代表1s; 中间辅助继电器起自锁控制作用; 继电接触控制中切换不产生瞬时短路现象, 因为反转启动按钮的常闭触点先断开(正转 接触器跳开),经短延迟常开按钮才接通; 再加上正转接触器常闭触点的确已闭合 (开至闭延迟),此时反转线圈才会接通,而 反转接触线圈通电到处触点闭合还有延迟, 就不会瞬间短路。

提示及建议
1、PLC系统内容和构建方式可以按教材内容步骤执行。但 PLC系统构建的难点是外电路的设计,而关键是I/O地址分 配; 2、PLC系统设计要全面考虑系统问题,尤其外电路(输入和 输出)是我们的弱点,而编程往往是最简单的内容; 3、外电路运用好及熟练的核心是其他专业课知识的融会贯通; 4、PLC系统构建时,应对多种型号PLC进行选择,找出性价 比合适的PLC; 5、对控制箱、显示、指示、安装等设计没特别规定,以满足 操作需要为前提; 6、技术文件可参考产品开发设计文件的格式; 7、基本电路编程和继电接触控制基本电路一样,是把最常见 和基础的环节编程控制方法进行展示,其方法可以作为标准 参考电路,在实际运用中直接引用; 8、基本电路编程出本教材介绍外,其他教材或参考书还有一 些其他类型,注意借鉴;

第二十四课 PLC控制系统的组建、 连线,编程 实验 一、实验目的
1、了解PLC系统构成;2、熟悉PLC系统组建; 3、熟悉PLC手外接电路。 二、实验内容 1、进一步熟悉实验设备及用品,PLC连线; 2、熟悉手持编程器的组成、按键、功能、连线、编程前的 工作等;3、编程练习 三、实验过程要求 1、预习——前节讲述内容 2、手持编程器连线 3、演习手持编程器操作、 4、模拟运行——P124表 5、检测功能运用 四、按老师布置,输入一个完整的程序。 五、实验报告 包含上述全部内容。

二十五课

PLC的典型应用

1、目的和要求: 1)了解PLC典型电路及实际电路; 2)掌握PLC常用典型电路的适用特点; 3)其他PLC介绍 2、重点与难点: PLC典型控制应用 3、要求: 1)了解PLC常见典型应用; 2)能够应用典型电路于实际中。 4、教学方法设计: 讲授。

6.4

三、基本电路编程
1、启动和停止控制电路
X0是Y0输出启动输入触点,X2是Y1输出的启动输入触点,X1是总统治按钮, X3、X4分别为Y0、Y1的点动输入触点,M0、M1辅助继电器是把自锁控制和 点动控制分开,电路中设互锁。 0 LD X0
X0 启动 自锁 启动 自锁 M1 M0 X3 点动 点动 M1 X4 Y0 Y1 Y1 Y0 M0 X2 X1 M0 X3 X4 M1 X1 M1 X3 X4 M0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 OR ANI ANI ANI ANI OUT LD OR ANI ANI ANI ANI OUT LD OR ANI OUT LD OR ANI OUT END M0 X1 M1 X3 X4 M0 X2 M1 X1 M0 X3 X4 M1 M0 X3 Y1 Y0 M1 X4 Y0 Y1

END

6.4

例:多地控制电路 X0—Xn组成多点启动输入,X10—X12等组成停止输入,用 自保持SET指令省略自锁电路
X0 SET X1 X2 Y0 0 1 2 LD OR OR X0 X1 X2

··· ···
8 9 10 RST Y0 11 SET LD LD LD ··· ··· Y0 X10 X11 X12

X10

X11

X12

··· ··· ··· ··· END

18 RST Y0 19 END

6.4 例:顺序控制电路 Y0启动后,Y1才启动,Y0、Y1都启动后,Y2才启动··· ···
X0 X1 停止 Y0 Y0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 LD OR ANI OUT LD OR ANI AND OUT LD OR ANI AND AND OUT X0 Y0 X1 Y0 X2 Y1 X1 Y0 Y1 X3 Y2 X1 Y0 Y1 Y2

X2

X1 Y0 顺控 Y1

Y1

X3

X1 Y0 Y1 顺控 Y2

·· ·

Y2 26

END

·· ·
END

6.4

例:时间顺序控制——延时断开定时器
X0 T0 Y0 Y0 X0 T0 K100 END 0 1 2 3 4 5 6 LD X0 OR Y0 ANI T0 OUT Y0 ANI X0 OUT T0 K100 END

说明:X0脉宽为按键时间; X0按下为ON,X0F非为OFF ; X0断开回位后才开始延时10s。 X0

Y0 10s

例:时间顺序控制——震荡电路
X0 X0 T1 T0 K10 0 1 2 T1 Y0 K10 3 LD ANI X0 T1 Y0 1S 1S

T0

OUT T0 K10 LD T0

4
5

OUT
OUT END

T1 K10
Y0 说明:当X0为ON,Y0输出时间间 隔1s的震荡脉冲。

END

6

6.4

例:定时步进电路
当X0合上,Y0输出10s后Y1才有输出,Y0输出20s后停止输出;Y1输出10s 后Y2才有输出,Y1输出30s后停止工作;Y2输出50s后停止工作;X1为总停 触点。
X0 X1 T1 Y0 Y0 T0 T1 T0 K100 K200 O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 LD OR ANI ANI OUT OUT OUT LD OR ANI ANI OUT OUT OUT LD OR ANI ANI OUT OUT END X0 Y0 X1 T1 Y0 T0 K100 T1 K200 T0 Y1 X1 T3 Y1 T2 K100 T3 K300 T2 Y2 X1 T5 Y2 T5 K500 X0

Y0

20s
Y1 10s Y2 10s 50s

X1

T3
Y1

Y1

T2 X1 T5 T3 Y2

K100 K300

T2

Y2 T5 K500

END

6.4 例:计数电路 当X0合上,Y0有输出;Y1的输出状态是合上1s,关断1s,连续计数10次后, Y0、Y1停止输出;Y2在第10个脉冲时合上1s后关断。
X0 C0 Y0 Y0 Y0 T1 T0 T0 K10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 LD X0 OR Y0 ANI C0 OUT Y0 LD Y0 ANI T1 OUT T0 K10 ANI T0 OUT Y1 LD T0 OUT T1 K10 LDI Y0 RST C0 LD T0 OUT C0 K10 LD C0 OUT Y2 END

Y1
T0 T1 K10

说明:从4—10为震荡电路, 输出周期为2s脉冲; 计数次数通过改变计数 器K值调整; Y1输出脉冲周期由T0、 T1、K值确定。 Y1再10个上升沿脉冲后 刚好延时1秒,作为题意 要求的Y2接通1秒,只是 多1个扫描周期。

Y0
RST T0 C0 C0 Y2 K10 C0

Y0 Y1 Y2

1

2

T

10

END

例:设计一个5昼夜计时器
X000 T0 T0 X000 RST C0 K600

0 1 2 5 6

LD ANI OUT LDI OR

X000 T0 T0 K600 X000 C0

T+C、C+C电路计十时。C2小时计 数(分钟加1)、C4计昼夜(5) X000与X000互锁

6.3

T0计时 100ms×600=60s 并自复位

C0
T0 C0 X000 K60

7
8 9 12 13

RST
LD OUT LDI OR

C0
T0 C0 K60 X000 C2

C0清0,并自锁

1min×60=60min=1h

RST C2
C2 C0 C2 X000 RST C4 C4 C2 C4 C4 K5 K24

14
15 16 19 20 21 22 23 24 25 26

RST
LD OUT LDI OR RST LD OUT LD OUT END

C2
C0 C2 K24 X000 C4 C4 C2 C4 C4 Y000 K5

C2清0,并自锁

1h×24=24h=1天

C4清0 ,并自锁

1天×5=5天

Y000
END

计时器到时输出 X000非的作用?

例:时间优先电路—— 接收到第一个信号, 哪个就优先

X0

Y1

Y2

Y3 Y0

Y0

X1

Y2

Y3 Y1

Y0

Y1

X2

Y3 Y2

Y0

Y1

Y2

X3 Y3

END

例:位置优先电路—— 多个位置输入,根据位置

X0

Y1

Y2

Y3 Y0

X1

Y2

Y3 Y1

不同优先
图中优先顺序 X3、X2、X1、X0

X2

Y3 Y2

X3 Y3

END

例:声光报警电路——X0为散光或长亮加声报警,X1为灯长 亮报警,X2为声报警允许控制信号;Y0为灯光输出,Y1为声 报警蜂鸣器。
M8013 X0

Y0
M0 0 1 2 X1 3 4 LD M8013 OR M0 AND X0 OR X1 OUT Y0 报警信号闪烁 报警信号输出时X0为ON 周期1秒震荡

5
X2 X0 M0 M0 6 7 8 9

LD X2
OR M0 AND X0 OUT M0 LD X0

X2为ON时,蜂鸣器不输出信号

10 ANI M0 X0 M0 Y1

11 OUT Y1
12 END

报警蜂鸣器输出信号

END

可以自主设计很多类型的 报警功能

6.4

四、PLC应用实例
—— P91多段传输带: 1、工作流程可按方框流程图 2、输入地址分配表
序 名称 号 1
2

电路 信号 信号 元件 电压 PL地 代号 来源 性质 说明 等级 址安排 K1
C1

与输入信号 对应状态 ON OFF

工艺操 作说明 总开关
物料送 出

启动按 钮
1#传感 器

人工 开关 按钮 量
传感 器 开关 量 光电 开关

X000
X001

3
4 5

2#传感 器
3#传感 器 停止按 钮

C2
C3 K2

传感 开关 光电 器 量 开关
传感 器 人工 开关 量 开关 量 光电 开关 按钮

X002
X003 X004

物料二 段送出
物料一 段送出 总停

6.4 3、输出地址分配表

序 输出地址 输出状态 号 ON OFF
1 Y001

对应元件

电压等级

工艺操作说明

电机1接触 器线圈 电机2接触 器线圈

驱动电机1 运行

2

Y002

驱动电机2 运行

3

Y003

电机3接触 器线圈

驱动电机3 运行

第二十课 PLC状态转移图及步进指令
1、目的和要求: 1)理解状态转移图含义; 2)状态转移图编程格式; 3)PLC步进指令格式应用特点、规则 2、重点与难点: 1)状态转移编程方法 3、要求: 1)熟练步进指令,能够应用状态转移方法编程; 2)能应用步进指令及状态转移方法解决实际问题。 4、教学方法设计: 讲授。

6.3

二、步进顺序指令
为读懂内部连锁、互动的复杂关系的顺序控 制系统,采用IEC标准的SFC语言简化, FXON系列有两条步进顺控指令,并设有大 量状态元,可以用SFC语言的顺序功能图 或状态转移图方式编辑。 FX2N系列PLC共有1000个点,分5类。
初始状态继 电器 S0—S9 共10点 回零状态继 电器 S10—S19 共10点 普通状态继 电器 S20—S499 共480点 保持状态继 电器 报警状态继 电器

S500—S899 S900—S999 共400点 共100点

6.3

1、状态转移图(功能表图、状态图或流程图)
是一种描述控制系统的控制过程、 功能和特征的图解方法,是一种 通用技术语言。 1)步的概念——GB6988.6—86 规定:状态转移图主要由步、转移、 转移条件、有向连线和动作(命令) 组成。 步——用顺序控制法设计梯形图时, 随着系统输出量的变化,将系统的 一个工作循环的过程分解成若干个 顺序相连的稳定阶段,就是步。 步用矩形框表示,框中数字是编号, 编程时用用编程元件代表各步。
启动

S0
T20 S20 X001 S21 T21 S30 X003

装料
T20

右行

卸料 T21 左行

送料小车状态转移图

6.3

初始步——系统初始状态的对应步,一般处于启动前 的静止状态,用双线框表示,每顺序功能图至少 一个初始步。 动作——控制系统分成被控和施控系统,把施控系统 发出的命令(command)和被控系统要完成动作 (action)统称“动作”。 动作表示——动作用矩形框中的文字或符号表示,并 与相应符号相 连,某一步可并行几个动作。 活动步——当系统处于某些所在的工作,则该步处于 “激活”状态,称活动步。

6.3

2)转换与有向连接 在状态图中控制过程按有向连线方向规定的路线要 发生步的活动状态的进展,进展是转换来实现的。 有向连线把步方框连接起来(进展方向应从左至右 或从上至下,此时箭头可省略。否则须肩头标明进 展方向)。 转移用与有向连线垂直的短线表示。 转换条件是与转换相关的逻辑命题,可用文字语言、 布尔代数、转换条件X和X表示二进制逻辑信号,当 X为“1”状态和“0”状态时,转换实现。符号↑X和 ↓X表示为X从0→1转移和从1→0转移,转换实现。

6.3

如果某级步是活动的,并满足往后级转换的条件, 则转换实现。所有的与有向连线及相应转换符号 相连的后续步都变为活动的,前极步就变成不活 动的。如果转移的前级步或后级步不止一个,转 换的实现为同步实现,为强调同步实现,有向连 接的水平部分用双线表示。
S20 S21

X002

S22

S23

转 移 的 同 步 实 现

6.3

3)流程转移图的基本形式 单一顺序——动作一个接一个相继完成,完成一步仅连接一 个转移,每个转移仅连一个步。 选择顺序——指某一步后有若干单一顺序等待选择,称为分 支。一般允许选择进入一个顺序,转换条件只能标在水平 线下。选择顺序结束称为合并,其水平线下不允许再有转 移直接跟作。 并行顺序——指在某一转移条件下,同时启动若干个顺序。 开始和结束时用双水平线表示。 注意:单一、选择、并行顺序基本形式往往混合在一起使用
S23 S20 X001 S21 X002 S22 S27 单一顺序 选择顺序 X007 X004 S24 X010 X005 S25 S26 X011 X005 并行顺序 S34 X006 S31 S32 S33 X003 S30

例 如何画状态图
工艺过程:组合机床液压动力滑台有原位、快进、工进、快 退四步,设行程限位开关SQ1、SQ2、SQ3和电磁阀Y1、 Y2、Y3控制液压缸动作,KP为压力继电器,在滑台到终 点时动作。 X0 启动
快进——Y1 SQ3—X3 0

工进——Y3
原位 SQ1—X1 SQ2—X2 快退——Y2 KP—X4 终点 X3 1 X2 2 Y3 X4 3 KP Y2 SQ2 Y1 SQ3 Y1

说明:1、X0为启动按钮,启动后转入0步运行; 2、 启动方式可以多种; 3、X1为ON,返回到了初始步,并激活S0;
X1

SQ1

例 如何画状态转移图
小车在A、B两地间送料,可正向或反向启动,两处均装有行程开关,B 出停车10S装料。正向启动,循环工作。
输入信号 前进启动按钮 延时10S T0 X4 X3 后退启动按钮 停止按钮 前限位行程开关 后限位行程开关 M8002 M8002 0 初始 X0 X0 前进 X3 延时 T0 后退 X4 Y1 T0 T0 Y0 X3 K100 2 T0 K100 X2 1 Y0 X1 X0 X1 X2 X3 X4 输出信号 前进 后退 Y0 Y1

说明:1.左图为单一顺序,右图 为选择顺序; 2.右图功能更加完善。 3.功能图——状态转移程 序——梯形图—— 指令表。

X4
X2

3

Y1

6.3

2、使用步进顺序指令的编程方式
FX2N系列的两条顺序指令分别是步进开始指 令STL和步进结束指令RET。 使用STL指令且与母线连接的状态寄存器的 常开触点为STL触点,STL常用符号 表 示,STL触点的驱动有驱动负载、指定转移 方向以及指定转移条件三个功能。 STL触点可以驱动Y、M、T等继电器。同一 状态寄存器的STL触点只能使用一次。 一系列STL指令的后面必须写入RET指令。

6.3

指令说明:步进触点在状态梯形图中,与左母线相连,且有 主控功能,STL右侧产生的新母线上的接点要用LD、LDI指 令开始;RET指令可在一系列STL指令最后安排返回,也 可在一系列STL指令中需要中断返回主控程序逻辑使用; 当步进接点接通时,其后面的电路才能按逻辑动作,如果

步进逻辑断开,后面的电路全部断开,相当于该段程序跳
过,如要保持输出结果,可用SET和RST指令;可以在步 进接点内处理的的主要顺控指令有LD/LDI、AND/ANI、 OR/ORI、OUT、SET/RST、PLS/PLF、而ANB/ORB、 MPS/MRD/MPP除转移处理外一般可用,MC/MCR不可

用;允许同一元件的线圈在不同的STL接点后面多次使用

6.3

例:步进指令表示方法
图中每个状态的内母线提供驱动负载(OUT、Yi)、指定转移条件(LD/LDI Xi)、指定转 移目标(SET Si),为状态三要素,后两者必有; 执行过程:当进入某一状态(S20),S20的STL接点接通,Y010接通,执行操作处理;

如果转移条件满足)(如X001接通),下一步的状态继电器S21被置位,下步的步进接
点(S21)接通,转移到下一状态,同时将自动复位原状态S20(即自动断开)。 步进设计方法:应先设计状态转移图,再转换成状态梯形图。转移图中每个状态表示顺控 中每步工作操作常用于时间或位移等顺序控制。 特点:简单直观表示顺控流程,易设计多流程控制,减少程序条数,易于理解程序。
S20

0

STL S20 OUT Y010 LD X001

S20

Y010 X001 转移条件
S21

Y010 SET S21 Y011

1 2

X001
S21

3
4 5

SET S21
STL S21 OUT Y011

指 令 表

Y011 转移目标

··· ··· 状态梯形图
9 RET
10 END

状态转移图

步进顺序指令的编程方式 功能图——梯形图——指令表 单一顺序
M8002

0 1 2

LD M8002

SET
M8002 S0 X0 SET S20 S0 X0 S20 X1 S21 X2 Y1 Y0 S21 X1 SET

S0

SET S0 STL S0 LD X0

S20

3 4

SET S20 STL S20

Y0 S21

5 6 7 8

OUT Y0 LD X1

SET S21 STL S21

Y1 X2 SET S0

9 10 11
RET

OUT Y1 LD X2

12 13

SET S0 RET END

END

14

步进顺序指令的编程方 功能图——梯形图—— 指令表
S21 Y1

选择顺序
S22 S21 Y1

0 1 2

STL S21 OUT LD SET LD SET STL OUT LD SET STL OUT LD SET STL OUT LD SET Y1 X1 S22 X4 S24 S22 Y2 X2 S23 S23 Y3 X3 S26 S24 Y4 X5 S25

18 19 20 21 22 23 24

STL OUT LD SET STL OUT LD

S25 Y5 X6 S26 S26 Y6 X7

X1 SET X4 SET S24 Y2 X2 SET S23 S22

3 4 5 6 7 8

X1 S22 X2 S23 X3 X2 Y3 S25 Y2 S24

X4 Y4 X5

S23

Y3
X3 SET S24 S26 Y4 X5 SET S25 Y5

……

9 10 11 12 13 14

Y5 X6

S26 X7

S25

X6 SET S26 Y6 X7 S26

15 16 17

步进顺序指令的编程方法 功能图——梯 形图——指令表
S21 Y1

并行顺序
S22 S21 X1 Y1 S23

X1 SET SET S22 S24 Y2 X2 SET S23

0 1 2 3 4 5 6 7 8

STL S21 OUT LD SET SET STL OUT LD SET STL OUT STL OUT LD SET Y1 X1 S22 S24 S22 Y2 X2 S23 S23 Y3 S24 Y4 X3 S25

15 16 17 ? ? ? ? ? ?

STL OUT STL STL LD SET STL OUT LD

S25 Y5 S23 S25 X4 S26 S26 Y6 X5

Y3
S22 X2 S23 Y3 S25 Y2 S24 X3 Y5 S25 X4 S23 S26 X5 Y6 S26 Y6 S25 X4 SET S26 Y5 X3 SET S25 Y4 S24 Y4

9 10 11 12 13 14

……

X5

工程实例——单向顺序
工艺过程分析:1.小车原处后端,后限位行程开关X0压下为ON;2.若启动X3(按 钮开关)则小车前行;3.碰前限位行程开关X1为ON,电磁阀Y1打开,延时10S 装料;4.小车自动后行,至后限位压下X0,电磁阀Y3打开延时6S卸料。如此循 环运行,直到停止。 输入信号 输出信号
输入继电器 X0 输入元件 启动开关 (停止开关) 前行程开关 功能 前行 (停止) 前限位 输出继电器 Y0 Y1 Y2 输出元件 前进接触器 后退接触器 进料电磁阀 控制 KM1 KM2 YA1

Y0前进 开启底门Y3 Y2后退 小车 开启斗门Y2

(X1) X2

X3

后行程开关

后限位

Y3

放料电磁阀

YA2

M8002 后限位X3 前限位X2 S0 FU1 ~ 220V 后限位 前限位(停止) 启动 S20 X2 COM X3 X2 X1 X0 COM FU2 FR Y3 YA2 Y2 YA1 Y1 Y0 S22 KM2 KM1 KM1 KM2 S23 T1 X3 Y3 T1 Y1 S21 T0 Y2 T0 K100 X0 X3 Y0

K60

M8002

0

LD

8002

ZRST

S0 S23

1

ZRST S0
S23

ZRST——区间复位指令
SET S0 M8002 X0 X3 SET S20 S0 2 3 4 5 Y0 SET S0 X0 X3 S21 Y2 S0 X2 SET S21 SET STL LD

S0 S0 X0

ZRST S0 S23

S20

AND X3

6
7 8 9 10

SET
STL

S20
S20

OUT Y0 LD X2

SET S21 STL S21 OUT Y2 OUT T0 K100 LD T0

S20
X2 S21 T0 S22 X3

Y0
T0 T0 Y2 K100 T0 Y1 K60 S23 Y3 S22 Y1 X3 SET Y3 T1 T1 S23 SET S22

k100

11 12 13 16 17 18 19 20 21

SET S22 STL S22 OUT Y1 LD X3

S23

SET S23 STL S23 OUT T1 K60 LD T1

k60 T1 T1 SET RET END S0

22 23 26 27 28 29

SET S0 RET END

工程实例——选择顺序
小车在左边可装运三种物料中一种,右行自动选择对应A、B、C处卸料。 X1、X2检测信号组合可决定何处卸料。 其中:X0、X1=11,A处; X0、X1=01,B处; X0、X1=10,C处。 卸料时间20S后,小车返回原位待命(左限位开关X3为ON)。
M8022 X3 Y0前进 Y1后退 小车 X4 X5 X6 S0 X2 A B C X0 X1 Y0 X5 S40 X6 Y0

X0 X1

X0 X1 Y0 S30

输入信号

输出信号

输人继电器
X0 x1 X2

输入元件
SB1 SB2 SB3

作用功能
选择开关 选择开关 启动按钮

输出继电器
Y0 Y1

输出元件
接触器KM1 接触器KM2

控制
右行 左行

S20 X4

X3
X4 X5

SQ1
SQ2 SQ3

左限位
A处位置 B处位置

S50 T0 S51 X3

T0

K200

x6

SQ4

C处位置

Y1

M8002 S0 STL X2

SET

S0 X1 X1 X1 X0 X0 X0 SET SET SET S20 S30 S40

初始状态 X0、X1状态ON选择S20 X1、状态ON选择S30 X0、状态ON选择S30 右行
SET S50

LD SET STL LD MPS LD

M8002 S0 S0 X2

S20

STL X4

Y0

X4为ON,进入S50 右行

S30

STL X5

Y0
SET S50

X1

X5为ON,进入S50
右行

AND X0
ANB SET S20

S40

STL X6

Y0
SET k200 S50

X6为ON,进入S50 延时20S

STL OUT LD SET STL OUT LD SET STL OUT LD SET

S20 Y0 X4 S50 S30 Y0 X5 S50 S40 Y0 X6 S50

S50

STL T0

T0
SET S51

STL 50 OUT TO K200

MRD
延时时间到,进入S51 左行
SET S0

LD

X1

LD

T0

S51

STL X3

Y1

ANI
ANB SET MPP LDI

X0

SET S51 STL S51

X3为ON,初始状态 步进返回 结束

RET END

S30

OUT Y1 LD X3 S0

X1

L ~220V N N FU2

FU1

SQ4

SQ3

SQ2

SQ1

SB3

SB2

SB1

SET RET END

AND X0
ANB SET S40

L

COM COM

X6

X5

X4

X3 Y1

X2

X1

X0 Y0

共48步

PLC
KM2 FR KM1

KM1 KM2

工程实例——并行顺序
北 交通灯一个周期120S,南北和东西同时工作。 0——50S, 南北绿、东西红; 50——60S, 南北黄、东西红; 60——110S,南北红、东西绿; 110—120S, 南北红、东西黄。
南 北 信 号 黄 灯 红 红 东 西 信 号 绿 灯 黄 绿
Y0

东 西



Y1

输入 输入继 电器 输入 元件 功能作用

输出 输出继 电器 输出元 件 控制对 象

Y2

X0
Y3

SB1

运行开关

Y0
Y1 Y2

HL0
HL1 HL2 HL3 HL4 HL5

南北绿
南北黄 南北红 东西红 东西绿 东西黄

Y4

Y3 Y4

Y5
50S 10S 50S 10S

Y5

0 SB1 ~220V N FU1 L COM X0 9 3 S0

M8002 X0
STL

SET S0 SET S20 SET S30

初始化 并行分支

FU2

S20
STL

Y0 T0 K500 T0

南北绿灯

COM

Y5

Y4 HL5

Y3

Y2

Y1

Y0 HL0

14 17 S30
STL

SET S21

Y3

东西红灯 K600

HL4

HL3

HL2

HL1

T3
22 25 S21
STL

T3

SET S31



绿







绿 30 33 S31

Y1 T1 T1 K100

南北黄灯

东 西
M8002

南 北

SET S22

STL

Y4

S0
38 X0 41 绿 S20 T0 S21 T1 S22 Y0 K500 T0 黄 Y1 K100 T1 红 Y2 K600 T2 T2 T5 T5 S32 Y5 K100 T4 S31 Y4 K500 T4 黄 T3 S30 Y3 K600 T3 绿 红 46 S32
STL

T4
T4 S22
STL

K500

东西绿灯

SET S32

Y2 T2 Y5 T5 T2 T5 K100 K600

南北红灯

东西黄灯

S22

S32
STL

51
57 58

STL

SET S0
RET

并行汇合
返回 结束

END

1、顺序状态转移用置位指令SET,不连续 转移时,可用OUT指令进行状态转移; 2、用SET Y指令,则Y的结果就要保持。 因此Y用OUT指令。

6.3

例:三工位钻床状态转移图P54

说明:

编制SFC注意事项
1、状态编程时必须用STL指令,程序最后用步进返回指令 RET,返回主母线; 2、初始状态软元件用S0—S9,用双框表示;中间状态软元 件用单框; 3、状态编程顺序为:先进行驱动,再进行转移,不能颠倒; 4、当同一负载需要来连续多个状态驱动时,可使用多重输 出; 5、负载驱动和状态转移条件可能为多个元件的逻辑组合, 按具体串、并联关系处理; 6、顺序状态转移用置位指令SET,不连续转移时,可用 OUT指令进行状态转移; 7、STL与RET之间不得用MC、MCR指令; 8、初始状态可用其它状态驱动,但运行开始必须用其他方 法预先做好驱动,否则状态流程不向下进行。

提示及建议
1、状态转移图是一种标准编程方法; 2、状态转移图编程为解决复杂的自锁、互锁、 连锁关系,有重要实用价值; 3、三种结构方式可以混合使用,解决大多数 实际问题; 4、状态转移图要经过梯形图的转换,才好写 出指令表来; 5、步进指令的应用,要熟练掌握。

作 业
第六章 11、12

第二一十、二十二课

PLC的功能指令

1、目的和要求: 1)了解PLC功能指令格式、指令说明 2)理解常用PLC功能指令应用特点、规则 2、重点与难点: 1功能指令应用 3、要求: 1)了解PLC功能指令,能解决实际问题; 2)能够应用常用指令编程。 4、教学方法设计: 讲授。

6.3

功 能 指 令
PLC具有很多特殊功能,称为功能指令 (Functionnal Instruction)或应用指令 (Applied Instruction),实质是功能不同 的子程序。 分类——程序流指令;传输与比较;算术与 逻辑运算;移位与循环移位;数据处理; 高速处理;方便命令外部输入输出处理; 外部设备通信等。

6.3

1、功能指令的基本格式
助记符
X0 助记符 FNC45 MEAN [S.] [D.] D0 D10 n K3 MEAN FNC45 (P) (16) n=1—64 [D.]

操作元件
[S.] K、H KnX KnY KnM KnS T C D V、Z

格式——助记符后跟1—4个操作数
[S]表示源(Source)操作数 [D]表示目标(Destination)操作数,操作数多,可加数字予区别, [S1]和 [D1]等。如若使用变址功能,则表示[S· ]和[D· ]。 n和m表示其它操作数,表示常数或补充说明。 助记符后面的P为脉冲操作指令,条件满足时仅执行一个扫描周期,即执行 一次。助记符前面有“D”字样,表示32位指令,一般为16位指令。 2、功能指令的操作数 位软元件——只具有接通(ON或1)或断开(OFF或0)两种状态的软元件, 如X、Y、M和S,它是只处理ON/OFF状态。 位元件只能逐个操作,如取X0—X7状态,需要用8次LD指令,相对比较繁琐。 常数K、H或指针P;

字软元件——T、C、D、V、Z ,可以处理数字数 据(T、C表示定时器、计数器的当前值寄存器) 字软元件由位软元件有序的集合。最少4位,最32位 组成。
符号 KnX KnY KnM KnS T C 表示内容 输入继电器位元件组合的字元件,即输入位组件 输出继电器位元件组合的字元件,即输出位组件 辅助继电器位元件组合的字元件,即辅助位组件 状态继电器位元件组合的字元件,即状态位组件 定时器T的当前寄存值 计数器C的当前寄存值

D
V、Z

数据寄存器
变址寄存器

位组件字元件
多个元件按一定规律组合称位组件字元件。如KnY0,K表示十进制,n表示组 数,取值为1—8,每组有4个位元件。 如:
指令适用范围 N取值1—8 适用32位指 令 N取值 1—4 适用32 位指令 KnY0 K1Y0 K2Y0 K3Y0 K4Y0 包含位元件最高—最低位(Y为8进制) Y3——Y0 Y7——Y0 Y13——Y0 Y17——Y0 位元件个数 4 8 12 16

N取值 1—8 只能使 用32位 指令

K5Y0
K6Y0 K7Y0 K8Y0

Y23——Y0
Y27——Y0 Y33——Y0 Y37——Y0

20
24 28 32

例:K1X000:表示X003—X000的四位数据,X000为最低位; K4M10: 表示M25—M10的16位数据,M10为最低位; K8M100:表示M131—M100组成的32数据,M100为最低位 位指定:K1—K4为16位运算有效,K1—K8为32位运算有效 [S]表示源(Source)操作数、[D]表示目标(Destination)操作数。若使用 变址功能,则表示[S· ]和[D· ]。P55

功能指令的格式
指令与操作数——功能指令编号为FNC00— FNC246(有对应的助记符),用指令语言与助 记符表示。电脑编程可用助记符,手持编程器用 FNC× × × 。 多数功能指令在助记符后跟1—4个操作数:[S]表示 源(Source)操作数 [D]表示目标(Destination)操作数,操作数多, 可加数字予区别, [S1]和[D1]等。如若使用变址 功能,则表示[S· ]和[D· ]。 n和m表示其它操作数,表示常数或补充说明。

6.3

2)数据长度与指令执行方式——按数据位长分 为16位和32位。不标符号是16位,[D]符号表 示 32位(指定其地址号的软元件及下一个地址 软元件组合使用;高速计数器C235—C255本身 32位,不能使用16位指令的操作数)。 3)不同数据长度之间的传送——字软件元件与 位指令元件之间的数据传送,因数据长度不 同,规定:长→短传送,目的位元件数据的高 位保持不变;短→长,数据的高位全部为零。 4)变址寄存器V与Z的处理——为16位数据寄 存器,可组合进行32位运算,V为高位。操作 方法与普通寄存器一样。

功能指令格式说明
M8002 FUC012 MOV K123 K2M0 M8002 RST M7 SET M6 END SET M5 SET M4 M8002 SET M3 MOV K123 K2M0

例:

RST M2
END SET M1 SET M0 END

M7 0

M6 1

M5 M4 1 1

M3 1

M2 0

M1 1

M0

说明:MOV为16位操作指令,如是32位免责前面加【D】
1

= K123

左图表示不同,含义一致 FUC12,即MOV指令

位组件字元件

M0—M7等8位位元件组合成位组件字元件,如左图

用功能指令 大大简化于右图基本逻辑指令。

6.3

第一类:程序流向控制指令
1)条件跳转指令
CJ(P) FNC00 条件跳转 操作元件:指针P0—P63(允许 变址修改)P63相当于END 程序参数:CJ和CJ(P)···3步 ··· 标号P××····2步 ····

功能与操作:当CJ指令的驱动输入X000为ON时,程序跳转到CJ指
令指定的标号处,之间的程序被跳过,不执行;若驱动输入为OFF,则 执行紧接到CJ指令的程序。
X000 FNC00 P0 CJ X000 ON跳转 P0 P9 X020FNC00 P9 CJ X021 FNC00 P9 CJ X022 P20 X030 X031 FNC00 P20 CJ
LD CJ LD X030 P20 X031

Y010
X032 Y011

OUT Y010 P20 LD X032

Y0
P63表示程序转移到END; 条件若是M8000,则无条件跳转。

OUT Y011

说明:同一程序指针标号只能使用一次;

条件跳转指令实例
设备有手动和电动两种操作,由SB3选择开关控制,断开时为手动操作, 接通时为电动。手动操作时按SB2电机运行,SB1为停止;自动操作按 SB2 启动电机,1min后自动停止,按SB1电机停止。
L1 L2 L3 0 QS FU1 KM N 4 FU2 Y0 KM L N COM Y0 9 P0 M 3~ COM X3 FNC00 CJ X1 X0 T0 P1 X2 X1 X0 Y0 手动 X3 FNC00 CJ P0

FR

FX2N—16MR
X3 X2 X1 X0

13

X2

Y0 K600 T0

自动 延时

Y0 P1

SB3

SB2 启动

SB1 停止

FR 过载保护

23

END

程序执行过程:

选择

手动方式——SB3断开,X3常开断开,不执行”CJ P0”,顺序需执行4—8步;因X3常闭闭合, 执行“CP P1”,跳过自动操作到结束指令;

自动方式——SB3接通,X3常开闭合,执行”CJ P0”,跳过4—12步,执行13—22步自动程 序,然后顺序执行到结束指令语句。

6.2

2)调用子程序指令FNC01(CALL)
128点(P0—P127)
X001

FNC01执行指定标号位置
的子程序,以FNC02

FNC01 CALL

P1

主 程 序

跳过

(SRET)返回原CALL 下一条指令位置。 子程序写在主程序后面, 即FEND之后。 子程序可以嵌套,最多5层。
标号 P1

FNC06 FEND 子程序 FNC02 SRET 返回

子程序调用指针

子程序调用举例
液体储罐要求液位介于A、B点之间。 低于B点泵电机正转加液, 高于A点电机反转出液。
泵 A X1 B A (X1) 额定液位 Y1

程 序 说 明

1、程序的关键在 于,不管液位如 何变化,必将使 液位保持在A、B 两点之间。 2、右边程序表明 A、B两点高度差 应该很接近。
KM2

X1
0 X1 4 X2 6 CALL X2 10 RST Y2 P2 RST Y1 CALL P1

KM1

PLC
X2 Y2

KM2

KM1 12 FU P1 M8000 FEND

B (X2) COM COM
220V ~

13 FR 16 SRET M8000

Y1

输入 输人继 电器 X1 X2 输入元 件 液位传 感器 液位传 感器 作用功 能 A点定 位 B点定 位

输出 输出继 电器 Y1 Y2 输出元 件 KM1 KM2 作用功 能 正转接 触器 反转接 触器

P2 17

Y2
SRET

20

21

END

3)中断返回 IRET、允许中断EI、禁止中断DI 中断指针 I(9个中断源,6外部输入点、3个内部中断) 中断——是CPU和外设之间进行数据传递的方式。响应中断 请求后,CPU保护现场、执行中断程序,再返回主程序。 外部中断——信号从输入端子输入,用于机外突发随即事件 引起的中断; 内部中断——由定时器时间到引起。 中断指针设定方法
I
中断指针

0
1:上升沿中断
0:下降沿中断 0:常设为0 0—5; 对应输入 X0—X5

I
10—99: 中断指针 中断请求信号时 间间隔为10— 99ms 6—8; 对应三个内 部中断 每隔设定时间中 断一次

6.3

2)中断返回、允许中断、禁止中断指令 格式: 指令符 名 称 符 号 FNC03 FNC03 IRET 中断返回 IRET FNC04 FNC04 EI 允许中断 EI FNC05 FNC05 DI 禁止中断 DI 目标元件:三条指令均无
I001 FNC04 EI

说明:在开中断 范围,程序将响 应这段请求而中 断; 中断信号须大于 200μs; M80050— M8058为中断屏 蔽,为ON对应 中断源被屏蔽 中断程序1

功 能 与 操 作

X010 FNC05 DI FNC04 EI

开中断范围 I101 关中断范围 开中断范围

FNC03 IRED

中断程序2 FNC03 IRED END

FNC06 FEND

中断功能说明

6.3

3)主程序结束指令 格式: 指令符 名称 符号 FNC06 FNC06 主程序结束 FEND FEND 目标元件:无 功能与操作:FEND表示一个主程序结束子程序开始。 与END一样程序结束后返回0条指令;使用多条FEND 指令时,中断程序写在最后FEND和END指令之间。 4)监视定时器指令 格式: 指令符 名称 符号 FNC07 FNC07 监视定时器 WDT WDT 目标元件:无 功能与操作:按PLC设定循环执行的扫描周期,时间 到未能循环完成则报出错。

6.3

5)循环指令 循环开始指令格式: 指令符 名称 符 号 FNC08 FNC08 循环开始 S· 3步(循环区起点) FOR FOR [S· ] 目标元件: K,H Kn X Kn Y Kn M Kn S T C D V、Z

循环结束指令格式 指令符 名称 符 号 FNC09 循环结束 1步(循环区终点) NEXT FNC09 NEXT S· 目标元件:无 功能与操作:某种操作的反复进行 编程方便,提高程 序功能。FOR、NEXT两条指令总是成对出现。最高 可以5级嵌套。

循环指令运用实例
求1+2+3+4···100的和,结果存入D0。 ···
X0 0 X1 ZRST D0 D1 对循环变量清零

7 X0 10

FOR

K100

循环开始,循环次数n为 100次

INC

D1

循环变量加一计算

ADD

D0

D1

D0

变量D0加D1计算,和存入D0中

21

NEXT

循环结束

22

END

说明:1、X0为计算控制端,X1为清零端; 2、7步到21步为100次循环;

3、循环指令前需要对相应继承权清零
4、本程序为局部程序事例,X0启动后即停,否则就成了死循环。

第二类:传送和比较指令
1) 传送指令MOV指令 格式: 指令符 符号 名称 . . FNC12 数据传送 源地址元件:S. 可以为所有数据 目标元件:D. 可以为KnY、 KnM 、 KnS 、T 、C 、 D 、V 、Z 功能与操作:将源地址中的数据送到目的地 址中。
MOV S D

传输指令实例
星—三角降压启动过程10S,考虑主触点同时接通而产生电弧, KM2与KM3动作延时时间1S。
L1 L2 L3 QS N 0 △ FU2 Y 电源 启动、 报警 8 FU1 KM1 KH L U1 V1 W1 M 3~ W2 U2 V2 SB2 SB1 KH 40 END KM3 COM X2 X1 X0 34 28 X1 X0 停止 过载 MOV K1 K1Y0 MOV K0 K1Y0 N COM Y3 Y2 Y1 Y0 22 T1 KM2 KM3 HL 13 T0 MOVP K3 K1Y0 K10 Y断开 延时 1S MOVP K10 K1Y0 Y1 Y3 X2启动 Y3连锁 MOV K7 K1Y0 K100 Y启动 延时 10S

T0

KM3 KM2 KM1

T1

△运行
停止 过载 报警 结束

KM2

操作 元件 SB2





输入端口 Y3/KM3

输出端口/负载 Y2/KM2 1 0 0 0 0 Y1/KM1 1 1 1 0 0 Y0/HL 1 1 0 0 1 K7 K3 K10 K0 K1

传输数据

Y启动、T0延时10S T0延时到,T1延时1S T1延时到,△运行

X2

0 0 1

四位 二进制表示为 0111 四位 二进制表示为 0011 四位 二进制表示为 1010 四位 二进制表示为 0000 四位 二进制表示为 0001

SB1 KH

停止 过载保护

X1 X0

0 0

MOVP的P为 脉冲操作指 令,条件满 足时仅执行 一个扫描周 期,即执行 一次。

2)移位传输指令SMOV FNC13 [S.] m1 m2 [D.] n 功能:进行十进制的传输,将[S.] 第m1位开 始的m2个数移位到[D.] 的第n位开始的m2个 位置。 m1 、m2 、n的取值为1—4 3)取反传送指令CML 4)块传送指令BMOV 5)多点传送指令FMOV 6)数据交换指令XCH

6.3

7 )比较指令CMP 8)区间比较指令ZCP
格式:指令符 名称 FNC10 比较 CMP FNC11 区间比较 ZCP 目标元件:
K、H Kn X KnY KnM

目标元件 S1· D· S2·

符号
FNC10 S1· S2·D· CMP

S1· S·D· S2·

FNC10 S1· S2·S·D· ZCP

[S1· [S2·] [S· ] ]
KnS T C D V、Z

其中:[D· 对Y、M、S,除开X ]

功能:比较两个源操作数代数值大小(带符号比 较),比较结果送目标操作数。

第三类 算术运算与逻辑运算指令
1)加法指令ADD 2)减法指令SUB 3)乘法指令MUL 4)除法指令DIV 5)加一指令INC FNC24 INC [D.] 6)减一指令DEC FNC25 DEC [D.] 7)字逻辑与指令WAND 8)字逻辑或指令WOR 9)字逻辑异或指令WXOR

第四类 循环移位与移位指令
1)循环右移位指令ROR 2)循环左移位指令ROL 3)带进位右移位指令RCR 4)带进位左移位指令RCR 5)位右移位指令SFTR 6)位左移位指令SFTL 7)字右移位指令WSFR 8)字左移位指令WSFL

移位指令实例
0

M8002

SET

S0

开机进 入S0 按X1输 出禁止 按X0进 入左移 工步S21

广告牌22灯,按下启动按钮X0, 灯以正序、反序每0.1S间隔轮流 点亮;按下X1则停止。 输出速度快,采用晶闸管型PLC, 流水灯两个输入,22输出端。
输 入
输入 继电 器

X1 3 S0 X0

M8034

6

STL

SET

S21

10

S21

STL

DMOVP H00000001 M8012

K8Y0

Y0=1



出 控制对象 HL7—HL1 HL15—HL8 HL22—HL16

20 Y27 M8012

DROL

K8Y0

K1

每0.1S左 移一次 Y27=1进 入右移工 步S22

元件 SB1 SB2

功 输出继电 能 器 启 Y7—Y1 动 停 Y17—Y10 止 Y26—Y20

34

SET

S22

X0 X1

34

S22

STL X1

DROR

K8Y0

K1

每0.1S右 移一次 按X1跳 转S0 Y0=1进入 左移工步 S21 步进返回 结束

46

SET Y0

S0

49

SET

S21

说明:32位字位组建只用22个输出,不用的输出可以跳过; 按下X1返回初始工步S0,则M8034禁止输出;

52 53 END

RET

H00000001为16进制数,对应Y的字组件从Y0——Y27共4组16位;
20步—34步须使Y27为1后,才可激活S22工步。其后Y0为1后激活S21步。

第五类 数据处理指令
1)区间复位指令ZRST FNC40 ZRST [D1.] [D2.] 将[D1.] 到 [D2.]范围内T、C、D全部复位 2)平均值指令MEAN FNC45 [S.] [D.] n 计算n个源操作数[S.]平均值结果送[D.] 3)解码指令DECO 4)编码指令ENCO

第六类 报警器置位复位指令
1)报警器置位指令ANS 2)报警器复位指令ANR

第七类 高速处理指令
1)高速计数器置位指令HSCS 2)高速计数器复位指令HSCR 3)高速计数器区间比较指令HSZ 4)脉冲输出指令PLSY 5)脉宽调制指令PWM

第八类 方便指令
1)置位初始状态指令IST 2)交替输出指令ALT 3)斜坡信号输出指令RAMP

第九类

外部设备指令

1)串行通讯指令RS 2)并行数据传送指令PRUN 3)比例积分微分指令PID

6.3

提示及建议
1、功能指令用于解决复杂程序的处理; 2、对于输入信号、及输出信号之间有严格逻 辑关系的情况,多采用功能指令; 3、功能指令的技术数据、分类及汇总等可以 查表; 4、功能指令不含表达体型图符号件间相互关 系的成分,而直接表达本指令要做什么。

作 业
第六章 13、14 、15、16

特殊功能模块及其应用
常用模块有通讯模块、模拟量模块和点位控 制模块。

6.5

第五节 其他常用PLC介绍
西门子公司——S7—200系列 1、以大中型PLC为主,近年是S7系列为主。其中:S7—200系列(小型)、S7—— 300(中型),S7—400(大型)。 2、覆盖所有与自动检测、自动化控制有关的工业和民用领域,包括:机床、机械、电 力、民用、建筑、环保等。 3、 S7—200系列有多种型号CPU,如常见的是CPU221、CPU222、CPU224、 CPU226。其性能见相关资料(李向东P114、115)。 4、 S7—200系列内部存储器配置:容量6K——13K。所对应的内部寄存器同样意义对 应寻址。如输入I(I0.0—I15.7)可以:按位(Ix、y)、字节(IBx)、字(IWx)、双字 (IDx)寻址; (见李P146)输出Q(Q0.0—Q15.7);模拟量A(AIW x、AIWy), 通 用辅助寄存器M(M0.0—M32.7),定时器T(T0—T255),计数器C(C0—C255)等 等; 5、内部寄存器的编址和寻址方法: ——A T x ·y A:区域表示符(如用I、Q分别表示数字量输入输出寄存器) T:寻址类型(分别用B、W、D表示字节、字、双字寻址,位寻址没该项) x:字节地址 y:位地址 ·字节与位地址之间的分隔符。 6、内部寄存器配置:数字量输入I(128点)、数字量输出Q(128点)、模拟输入输出 按型号从0——28/7;通用寄存器数量众多(M0.0—32.7),定时器有接通延时 TON、有记忆的接通延时TONR和断开延时TOF256个定时器;计数器9增、减、增 减计数器256个),还有顺序控制器、累加器AC等等。

6.5

6.5

6.5

指令系统:基本逻辑指令(逻辑控制、置位复位、堆栈操作、定时器、计数比较等)、 程序控制指令(结束、暂停、跳转、子程序、循环、顺控指令等)、功能指令(传输、 位移、填充、算术运算、逻辑运算、数据转换、通信、PID指令等)。
例:
I0.0

I0.1

I0.4

Q0.0

I0.2 I0.3 T370 Q0.0 IN 30 T37 PT Q0.1

LDN I0.0 A I0.1 LD I0.2 AN I0.3 OLD A I0.4 = Q0.0 LD Q0.0 TON T37,30 LD T37 = Q0.1

二十六课

PLC系统实例及编程实验

1、目的和要求: 1)了解PLC系统及实际电路; 2)掌握PLC系统编程。 2、重点与难点: PLC系统集成及设计 3、要求: 1) 能够PLC系统集成及设计; 4、教学方法设计: 讲解配合实验。

作 业
第六章17、18


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