可编程序控制器原理及应用.PPT

1、第3章 基本逻辑指令,3.1 FX2系列可编程序控制器主要技术性能3.2 FX2系列可编程序控制器主要编程元件3.3 基本指令简介3.4 梯形图编程注意事项,3.1 FX2系列可编程序控制器主要技术性能,FX2系列可编程序控制器是日本三菱公司继F1、F2系列可编程序控制器之后推出的新产品。它采用整体式结构，按功能可分为基本单元、扩展单元、扩展模块及特殊适配器等四种类型产品。基本单元内有CPU、存储器、输入/输出(I/O)、电源等，是一个完整的PC机，可以单独使用。,基本单元型号表示方法如下：,FX2M 1 2,式中，1部分用两位数表示输入/输出(I/O)的总点数，有16、24、32、48、64

2、和80六种；2部分用字符表示输出类型：R表示继电器触点输出，T表示晶体管输出，S表示双向晶闸管输出。 例如，FX2-32MR表示是FX2系列的基本单元，输入/输出(I/O)总点数为32点，其中16点为直流24 V输入，16点为继电器输出。,表3.1 FX2系列PC机的主要技术性能,续表,续表,FX2系列输入类型为直流输入，采用直流(DC 24 V)供电。输出类型有继电器、晶体管、双向晶闸管三种输出形式。继电器输出可靠性高，价格低，适用电压范围广，既可控制交流负载又可控制直流负载，因而使用广泛；但因为有触点输出，尤其在感性负载时继电器触点寿命较短，动作响应时间较长(10 ms以下)，因而不适应要

3、求高速通断、快速响应的工作场合。晶体管输出是无触点输出，动作响应时间短(0.5 ms以下)，用于控制直流负载。双向晶闸管输出亦是无触点输出，动作响应时间较短，用于控制交流负载。晶体管和双向晶闸管输出过载、过压能力较差，价格高，因而适应于要求高速通断、快速响应的工作场合。,3.2 FX2系列可编程序控制器主要编程元件,PC是按照电气继电控制线路的设计思想，借助于大规模集成电路和计算机技术开发的一种新型工业控制器。使用者可以不必考虑PC内部元器件的具体组成线路，可以将PC看成是由各种功能元器件组成的工业控制器，利用编程语言对这些元器件线圈、触点进行编程以达到控制要求，为此使用者必须熟悉和掌握这些元

4、器件的功能、编号及其使用方法。每种元器件都用特定的字母来表示，如X表示输入继电器、Y表示输出继电器、M表示辅助继电器、T表示定时器、C表示计数器、S表示状态元件等，并对这些元器件给予规定的编号。,1. FX2编程元件的分类及编号 FX2系列PLC具有数十种编程元件，已在表8.1中列出。FX2系列PLC编程元件的编号分为两部分，第一部分是代表功能的字母，如输入继电器用“X”表示，输出继电器用“Y”表示；第二部分为数字，为该类器件的序号，FX2系列PLC中输入继电器及输出继电器的序号为八进制，其余器件的序号为十进制。,2. 输入继电器 FX2系列可编程控制器输入继电器编号范围为X0X177(128

5、点)。 输入继电器与PLC的输入端相连，是PLC接收外部开关信号的元件，如开关、传感器等输入信号，输入继电器必须由外部信号来驱动，不能用程序驱动。它可提供无数对常开接点、常闭接点，如图8.1所示。这些接点在PLC内可以自由使用。FX2型PLC输入继电器采用八进制地址编号，最多可达128点(X0X177)。,3. 输出继电器(Y0Y177) 输出继电器是PLC用来输送信号到外部负载的元件，输出继电器只能用程序指令驱动，如图8.1所示。每一个输出继电器有一个外部输出的常开触点。而内部的软接点，不管是常开还是常闭，都可以无限次地自由使用，输出继电器的地址是八进制，最多可达128点。,图3.1 输入、

6、输出继电器示意图,4. 辅助继电器(M) PLC内部有很多辅助继电器，辅助继电器与输出继电器一样只能用程序指令驱动，外部信号无法驱动它的常开常闭接点，在PLC内部编程时可以无限次地自由使用。但是这些接点不能直接驱动外部负载，外部负载必须由输出继电器的外部接点来驱动。 在逻辑运算中经常需要一些中间继电器作为辅助运算用，这些器件往往用作状态暂存、移位等运算。另外，辅助继电器还具有一些特殊功能。下面是几种常见的辅助继电器。,1) 通用辅助继电器M0M499(500点) 通用辅助继电器按十进制地址编号(在FX型PLC中除了输入/输出继电器外，其他所有器件都是十进制编号)。 2) 断电保持辅助继电器M5

7、00M1023(524点) PLC在运行时若发生停电，输出继电器和通用辅助继电器全部成为断开状态。上电后，除了PLC运行时被外部输入信号接通的以外，其它仍断开。不少控制系统要求保持断电瞬间状态。断电保持辅助继电器就是用于此场合的，断电保持是由PLC内装锂电池支持的。,3) 特殊辅助继电器M8000M8255(256点) PLC内有256个特殊辅助继电器，这些特殊辅助继电器各自具有特定的功能。通常分为下面两大类。 (1) 只能利用其接点的特殊辅助继电器。线圈由PLC自动驱动，用户只可以利用其接点。例如： M8000为运行监控用，PLC运行时M8000接通。 M8002为仅在运行开始瞬间接通的初始

8、脉冲特殊辅助继电器。 M8012为产生100 ms时钟脉冲的特殊辅助继电器。,(2) 可驱动线圈型特殊辅助继电器。用户激励线圈后，PLC作特定动作。例如： M8030为锂电池电压指示灯特殊辅助继电器，当锂电池电压跌落时，M8030动作，指示灯亮，提醒PLC维修人员赶快调换锂电池。 M8033为PLC停止时输出保持辅助继电器。 M8034为禁止全部输出特殊辅助继电器。 M8039为定时扫描特殊辅助继电器。 需要说明的是，未定义的特殊辅助继电器可在用户程序中使用。辅助继电器的常开常闭接点在PLC内可无限次地使用。,5. 状态器(S) 状态器(S)是构成状态转移图的重要器件，它与后述的步进顺控指令配

9、合使用。通常，状态器软件有下面五种类型： (1) 初始状态器S0S9，共10点。 (2) 回零状态器S10S19，共10点。 (3) 通用状态器S20S499，共480点。 (4) 保持状态器S500S899，共400点。 (5) 报警用状态器S900S999，共100点。这100个状态器器件可用作外部故障诊断输出。,S0S499没有断电保持功能，但是用程序可以将它们设定为有断点保持功能的状态。状态器的常开常闭接点在PLC内可以使用，且使用次数不限。不用步进顺控指令时，状态器S可以作辅助继电器M在程序中使用。此外，每一个状态继电器还提供一个步进触点，称为STL触点，用符号 表示，在步进控制的梯

10、形图中使用。,6. 定时器(T) PC中定时器T相当于继电器控制系统中的延时继电器，它可提供无限对常开延时触点、常闭延时触点供编程使用。定时器元件号按十进制编号，设定时间由编程时设定系数K决定。T0T199为0.1 s定时器，设定值范围为0.13276.7 s，最小单位为0.1 s。T200T245为0.01 s定时器，设定值范围为0.01327.67 s。除此之外，还有积算型定时器等。,7. 计数器(C) 计数器元件号按十进制编号，计数器计数次数由编程时设定的系数K决定。它可提供无限对常开触点、常闭触点供编程使用。C0C99为通用加计数器，计数范围为132 767。C100C199为停电保持

11、加计数器，计数范围为132 767。除此之外，还有可逆、加、减计数器等。,3.3 基本指令简介,1. 逻辑取指令LD、LDI及线圈驱动指令OUT LD，取指令，表示读入一个与母线相连的常开接点指令，即常开接点逻辑运算起始。 LDI，取反指令，表示读入一个与母线相连的常闭接点指令，即常闭接点逻辑运算起始。 OUT，线圈驱动指令，也叫输出指令。,图3.2 LD、LDI、OUT指令的使用说明,LD、LDI两条指令的目标元件是X、Y、M、S、T、C，用于将接点接到母线上。也可以与后述的ANB、ORB指令配合，用于分支起点。 OUT是驱动线圈的输出指令，它的目标元件是Y、M、S、T、C。对输入继电器X不

12、能使用。OUT指令可以连续使用多次。 对定时器的定时线圈使用OUT指令后，必须设定常数K，图中K为10，对应的延时时间为1 s。因为T0T199为0.1 s(100 ms)定时器，设定值范围为0.13276.7 s，定时最小单位为0.1 s，K=10，则对应定时时间为100.1 s；如K改为100，则对应定时时间为1000.1 s。 对计数器的计数线圈使用OUT指令后，也必须设定常数K，K表示计数器设定次数。,2. 接点串联指令AND、ANI AND，与指令，用于单个常开接点的串联。 ANI，与非指令，用于单个常闭接点的串联。 AND与ANI都是一个程序步指令，它们串联接点的个数没有限制，也就

13、是说，这两条指令可以多次重复使用。AND、ANI指令的使用说明如图8.3所示。这两条指令的目标元件为X、Y、M、S、T、C。,图3.3 AND、ANI指令的使用说明,3. 接点并联指令OR、ORI OR，或指令，用于单个常开接点的并联。 ORI，或非指令，用于单个常闭接点的并联。 OR与ORI指令都是一个程序步指令，它们的目标元件是X、Y、M、S、T、C。对这两种指令的使用作如下说明： (1) OR、ORI指令用于单个触点的并联连接指令。 (2) 两个以上接点串联连接电路块并联连接时，要用后述的ORB指令。 OR、ORI是从该指令的当前步开始，对前面的LD、LDI指令并联连接的。并联的次数无限

14、制。OR、ORI指令的使用说明如图8.4所示。,图3.4 OR、ORI指令的使用说明,4. 串联电路块的并联连接指令ORB 两个或两个以上的接点串联连接的电路叫串联电路块。对串联电路块并联连接时，有如下的说明： (1) 分支开始用LD、LDI指令，分支终点用ORB指令。 (2) ORB指令为无目标元件指令，为一个程序步；它不表示触点，可以看成电路块之间的一段连接线。 ORB有时也简称或块指令。ORB指令的使用说明如图8.5所示。,图3.5 ORB指令的使用说明之一,ORB指令的使用方法有两种：一种是在要并联的每个串联电路块后加ORB指令，详见图8.6(b)所示语句表；另一种是集中使用ORB指令

15、，详见图8.6(c)所示语句表。对于前者分散使用ORB指令时，并联电路的个数没有限制，但对于后者集中使用ORB指令时，这种电路块并联的个数不能超过8个(即重复使用LD、LDI指令的次数限制在8次以下)。,图3.6 ORB指令的使用说明之二(a) 梯形图；(b) 语句表一；(c) 语句表二,5. 并联电路块的串联连接指令ANB 两个或两个以上接点并联的电路称为并联电路块，分支电路并联电路块与前面电路串联连接时，应使用ANB指令。在使用时应注意： (1) 分支的起点用LD、LDI指令，并联电路块结束后，使用ANB指令与前面电路串联。 (2) ANB指令也简称与块指令，ANB也是无操作目标元件，是一

16、个程序步指令。 ANB指令的使用说明如图3.7所示。,图3.7 ANB指令的使用说明(a) 梯形图；(b) 语句表,(3) 当并联的串联电路块大于等于3时，有两种编程方法，但最好采用图3.7(a)所示编程方法。对串联电路块逐块连接，对每一电路块使用ANB指令，ANB使用次数无限制。采用图3.7(b)所示编程方法时ANB指令虽然也可连续使用，但重复使用LD、LDI指令的次数限制在8次以下，这点请注意。图3.8是ORB和ANB指令的编程实例。编程时，首先要找出并联电路块和串联电路块，然后正确使用这两条指令。,图3.8 ORB、ANB指令的使用说明,6. 多重输出指令MPS、MPD、MPP MPS为

17、进栈指令，MRD为读栈指令，MPP为出栈指令。 PC中有11个存储运算中间结果的存储器，称之为栈存储器。进栈MPS指令就是将运算中间结果存入栈存储器，使用一次MPS指令，该时刻的运算结果就压入栈存储器第一级，再使用一次MPS指令时，当时的运算结果压入栈的第一级，先压入的数据依次向栈的下一级推移。 使用出栈MPP指令就是将存入栈存储器的各数据依次上移，最上级数据读出后就从栈内消失。,读栈MRD指令是存入栈存储器的最上级的最新数据的读出专用指令，栈内的数据不发生上、下移。 这组指令都是没有数据(操作元件号)的指令，可将触点先存储，因此用于多重输出电路。MPS、MRD、MPP指令的使用说明如图3.9

18、、图3.10、图3.11和图3.12所示。图3.9是简单电路，即一层栈电路。,图3.9 栈存储器与多重输出指令(a) 栈存储器；(b) 多重输出梯形图；(c) 语句表,图3.10 一层栈电路,图3.11 二层栈电路,图3.12 四层栈电路,MPS、MRD、MPP指令在使用中应注意： (1) MPS、MRD、MPP指令用于多重输出电路。 (2) MPS与MPP必须配对使用。 (3) MPS与MPP连续使用必须少于11次。,7. 主控及主控复位指令MC、MCR MC为主控指令，用于公共串联接点的连接。MCR叫主控复位指令，即MC的复位指令。在编程时，经常遇到多个线圈同时受一个或一组接点控制的情况。

19、如果在每个线圈的控制电路中都串入同样的接点，则将多占用存储单元，应用主控指令可以解决这一问题。使用主控指令的接点称为主控接点，它在梯形图中与一般的接点垂直。它们是与母线相连的常开接点，是控制一组电路的总开关。MC、MCR指令的使用说明如图8.13所示。,MC指令是3程序步，MCR指令是2程序步，两条指令的操作目标元件是Y、M，但不允许使用特殊辅助继电器M。 当图3.13中的X0接通时，执行MC与MCR之间的指令；当输入条件断开时，不执行MC与MCR之间的指令。非积算定时器和用OUT指令驱动的元件复位，积算定时器、计数器、用SET/RST指令驱动的元件保持当前的状态。使用MC指令后，母线移到主控

20、接点的后面，与主控接点相连的接点必须用LD或LDI指令。MCR使母线回到原来的位置。在MC指令区内使用MC指令称为嵌套，嵌套级N的编号(07)顺次增大，返回时用MCR指令，从大的嵌套级开始解除，见图3.14。,图3.13 MC、MCR指令的使用说明(a) 梯形图；(b) 语句表,图3.14 多重嵌套主控指令,8. 置位与复位指令SET、RST SET为置位指令，其功能是使元件置位，并保持直至复位为止。RST为复位指令，使元件复位并保持，直至置位为止。SET、RST指令的使用说明如图8.15所示。由波形图可见，X0接通后，即使再变成断开，Y0也保持接通。X1接通后，即使再变成断开，Y0也将保持断

21、开。SET指令的操作目标元件为Y、M、S。而RST指令的操作元件为Y、M、S、D、V、Z、T、C。对同一编程元件，如例中Y0、M0、S0等，SET、RST指令可以多次使用，且不限制使用顺序，以最后执行者有效。,图3.15 SET、RST指令的使用说明,RST指令可以对定时器、计数器、数据寄存器、变址寄存器的内容清零，还可用来复位积算定时器T246T255和计数器。现举一个RST复位指令用于计算器、定时器的例子，如图8.16所示。当X0接通时，输出接点T246复位，定时器的当前值也成为0。输入X1接通期间，T246接收1 ms时钟脉冲并计数，计到1234时Y0就动作。32位计数器C200根据M8

22、200的开、关状态进行递加或递减计数，它对X4接点的开关数计数。输出接点的置位或复位取决于计数方向及是否达到D1、D0中所存的设定值。输入X3接通后，输出接点复位，计数器C200当前值清零。,图3.16 RST指令用于T、C的使用说明(a) 梯形图；(b) 语句表(a) 梯形图；(b) 语句表；(c) 波形图,9. 脉冲输出指令PLS、PLF PLS指令在输入信号上升沿产生脉冲输出，而PLF在输入信号下降沿产生脉冲输出，这两条指令都是2程序步，它们的目标元件是Y和M，但特殊辅助继电器不能作目标元件。 PLS、PLF指令的使用说明如图8.17所示。使用PLS指令，元件Y、M仅在驱动输入接通后的一

23、个扫描周期内动作(置1)，即PLS指令使M0产生一个扫描周期脉冲，而使用PLF指令，元件Y、M仅在驱动输入断开后的一个扫描周期内动作；PLF指令使元件M1产生一个扫描周期脉冲。,图3.17 PLS、PLF指令的使用说明(a) 梯形图；(b) 语句表；(c) 时序图,10. 空操作指令NOP NOP指令是一条无动作、无目标的程序步指令。可编程序控制器的编程器一般都有指令的插入和删除功能，在程序中一般很少使用NOP指令。执行完清除用户存储器的操作后，用户存储器的内容全部变为空操作指令。,11. 程序结束指令END END是一条无目标元件的程序步指令。PLC反复进行输入处理、程序运算、输出处理，若在

24、程序最后写入END指令，则END以后的程序不再执行，直接进行输出处理。在程序调试过程中，按段插入END指令，可以顺序扩大对各程序段动作的检查。采用END指令将程序划分为若干段，在确认处于前面电路块的动作正确无误之后，依次删去END指令。要注意的是，在执行END指令时，也刷新监视时钟。,3.4 梯形图编程注意事项,1. 水平不垂直 梯形图的接点应画在水平线上，不能画在垂直分支上，如图3.18所示，图(a)中触点3被画在垂直线上，就很难正确识别它与其他触点的关系，及对输出线圈的控制方向。因此，根据自上而下、自左至右的原则，应将图(a)改画成图(b)的形式。,图3.18 梯形图画法之一(a) 不正确

25、；(b) 正确,2. 多上串右 有串联电路相并联时，应将接点最多的那个串联回路放在梯形图最上面。有并联电路相串联时，应将接点最多的并联回路放在梯形图的最左边。这种安排程序简洁、语句也少，如图3.19所示。,图3.19 梯形图画法之二(a) 串联多的电路尽量放上部；(b) 并联多的电路尽量靠近母线,3. 线图右边无接点 不能将接点画在线圈右边，只能在接点的右边接线圈，如图3.20所示。,图3.20 梯形图画法之三(a) 不正确；(b) 正确,4. 双线圈输出不可用 如果在同一程序中一元件的线圈使用两次或多次，则称为双线圈输出。这时前面的输出无效，只有最后一次才有效，如图3.21所示。一般不应出现双线圈输出。,图3.21 双线圈输出,