LC的基础知识3PLC的软元.ppt

电气控制与PLC应用技术 第4章 PLC的基础知识 *1 Kunming University of Science & Technology 本章主要内容 n 4.1 PLC综述 n 4.2 PLC的硬件组成 n 4.3 PLC的软件组成 n 4.4 PLC的工作原理 n 4.5 编程调试设备 n 4.6 PLC的编程语言及编程规则 n 4.7 PLC的软元件 n 4.8 指令常数及软元件的使用方法 n 4.9 FX3U/FX3UC系列PLC的基本逻辑指令 n 4.10 基本指令编程举例 2 2 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology 4.7 PLC的软元件 n 软元件（简称“元件”）是PLC内部具有一定功能的器件，这 些器件都具有传统继电器的功能，但没有传统继电器的机械 触点和线圈，它们实际上是一些电子线路及存储单元等。 比如，输入继电器由输入电路和输入映像寄存器组成， 输出继电器由输出电路和输出映像寄存器组成，定时器和计 数器由特定功能的寄存器组成等。为了把它们与传统继电器 区分开来，我们称之为软元件。编程时所使用的输入继电器 、输出继电器、辅助继电器、寄存器、定时器、计数器等都 是软元件。 n 各种元件具有其不同的功能和固定的地址。每一种机型的 元件数量和元件种类也是固定的，其数量的多少决定了PLC 整个系统的规模和数据的处理能力。编程时，只需记住其地 址，每个元件的触点在程序中可以无数次的使用。 n FX3U PLC的软元件种类及数量，如表4.2所示。 3 3 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology 1. 输入、输出继电器（X、Y） 输入、输出继电器（X、Y）用于PLC的CPU和外部用户设备 之间的数据传送。 输入继电器和输出继电器的地址是按八进制数进行编号。 比如，对于型号为FX3U-32M的PLC，其输入和输出各占16点 ，输入继电器的编号为X0X7、X10X17，输出继电器的编 号为Y0Y7、Y10Y17。 当基本单元的输入/输出点数不够用时，可增加扩展单元或 扩展模块，扩展单元或扩展模块的输入/输出地址编号，从与 之相连的基本单元的地址编号之后顺序采用八进制编号。比 如，在上述的FX3U-32M基本单元之旁，再配接一个FX3U- 32E扩展单元，则该扩展单元的输入/输出继电器的地址编号 分别为：X20X27、X30X37，Y20Y27、Y30Y37。 4 4 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology （1） 输入继电器（X） n 输入继电器是PLC与外部用户设备连接的接口，用来接 受用户输入设备（例如按钮、选择开关、限位开关等） 发来的输入信号。 n 输入继电器的线圈与PLC的输入端子相连。从用户输入 设备送到输入端的数据，使输入继电器的线圈（软线圈 ）处于ON/OFF状态，输入继电器的触点（常开和常闭 ）供编程使用。 5 5 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology （2） 输出继电器（Y） 输出继电器用于将程序运算的结果经过输出端送到用户输 出设备（如接触器、电磁阀、指示灯等）。 输出继电器的线圈由程序执行结果所驱动。每个输出继电 器只有一个外部输出用的触点可用来直接驱动负载。这个外 部触点的状态对应于输出刷新阶段的输出锁存器中的输出状 态。 每个Y还有无数对 常开触点和常闭触点 （内部触点）供编程 使用。这些内部触点 的状态对应于输出映 像寄存器中该元件的 状态。 6 6 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology 2. 辅助继电器(M) 中间继电器 n 辅助继电器的线圈只能由程序驱动。每个辅助 继电器也有无数对常开触点和常闭触点，但这些 触点只能在PLC内部供编程使用，不能直接输出 驱动外部负载，外部负载应由输出继电器驱动。 辅助继电器分为普通型、停电保持型和特殊型三 种。其地址采用十进制数进行编号（除了输入/ 输出继电器采用八进制数编号外，其余元件都采 用十进制数进行编号）。 7 7 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology 2. 辅助继电器(M) （1）普通型辅助继电器 ：500点： M0M499 PLC断电，M的状态就复位（无断电保持功能）。 （2）保持型辅助继电器 ： 7180点：M500M7679 PLC断电时，M靠PLC内部锂电池保持原来的状态。 8 8 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology 普通型和保持型辅助继电器的区别举例 例：如图，当X3接通后，M700的线圈得电并保持 ，此后即使PLC断电，M700仍然保持接通。因此当 PLC断电后再次上电时，M700仍保持断电前的接通状 态（无需再接通X3），直至X4接通（X4的常闭触点断 开）时，M700才断开。 9 9 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology 普通型和保持型辅助继电器的区别举例 若将图中的M700换成普通型的辅助继电器 （比如M100），则当X3接通时，M100接通并自 保。但若PLC突然断电，则M100立即断开，当 PLC的电源恢复后重新运行时，必须再将X3接通 ，M100才会接通。可见，普通辅助继电器不具 备断电保持功能。 若要将断电保持型作为普通型辅助继电器 使用，可在程序的开头用ZRST指令进行区间清 零即可 1010 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology （3）特殊辅助继电器：512点： M8000M8511 这些特殊辅助继电器各自具有特定的功能，可分成触 点利用型和线圈驱动型两类。 1）触点利用型 ： 其线圈由PLC自动驱动，用户只可利用其触点。 M8000、M8001：运行监视继电器 当PLC运行时，M8000接通、M8001断开，如图所示。 1111 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology 1）触点利用型： M8002、M8003：初始脉冲继电器 在PLC投入运行时，M8002接通一个扫描周期、 M8003断开一个扫描周期，如图所示。通常用M8002 来作为初始信号，比如计数器清零、步进控制中的初 始脉冲信号等。 1212 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology 1）触点利用型： M8005：锂电池电压过低继电器 当锂电池电压过低时，M8005接通，用来提示锂 电池即将失效（需要更换锂电池）。使用时，可用 M8005的一个常开触点去驱动一个输出继电器（比如 Y20），再用Y20去驱动一个喇叭或指示灯，根据喇 叭是否响或指示灯是否点亮，即可知道锂电池是否失 效。如图所示 1313 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology 1）触点利用型： M8011M8014：内部时钟脉冲 当PLC通电时，M8011M8014便产生周期分别 为10毫秒（接通和断开各5毫秒）、100毫秒、1秒、1 分钟的脉冲信号，这些时钟脉冲与PLC是否投入运行 无关，如图所示。 1414 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology 1）触点利用型： M8020M8022：运算结果标志 在算术运算中， 当加减运算结果等于零时，M8020接通； 当减法运算有借位时，M8021接通； 当加法运算结果发生进位时，M8022接通。 1515 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology 2）线圈驱动型（可驱动线圈型的特殊辅助继电器） 线圈驱动型特殊辅助继电器：用户驱动线圈后，PLC作特定动作。 M8034：全部输出禁止继电器 当M8034接通时，全部输出继电器均为断开状态 （禁止输出），PLC的外部输出接点均为OFF状态。 例如，在下图中，当出现紧急情况时，合上急停 开关X5，M8034的线圈接通，此时关闭全部输出。 1616 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology 2）线圈驱动型 M8040：禁止状态转移 在步进控制中，当M8040接通时，即使状态转移条件满足 ，也不能实现状态间的转移。 M8033：停止时保持输出继电器 当M8033接通时，若PLC由RUN切换到STOP时，存储器 中的内容保持为RUN时的状态）。 M8030：电池灭灯 当M8030接通时，即使锂电池的电压降低，PLC面板上的 指示灯也不会亮。 M8039：恒定扫描 当M8039接通时，PLC以D8039中的内容为扫描周期运行程序。 1717 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology 3.状态继电器(S) 在步进顺控程序中，状态继电器（简称“状态”）S是重要 的编程元件。通常情况下，将它与后述的步进指令STL配合使 用，完成某一工序的步进控制。当状态S不用于步进控制时， 可当作辅助继电器使用。状态S有以下两大类型： 普通型 S0S499，共500点，其中S0S9（10点）供初始状态使 用，S10S19（10点）供返回原点使用。当电源断开时，它 们都变成OFF状态，即不具备断电保持功能。 断电保持型 S500S4095，共3596点。其中S900S999（100点）作信 号报警器用。当电源断开时，它们能保持停电前一时刻的 ON/OFF状态，即具有断电保持功能（通过PLC内置的锂电池保持 ）。 1818 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology 4. 定时器(T)相当于时间继电器 当定时器的线圈被驱动时，定时器以增计数 方式对PLC内的时钟脉冲（1ms、10ms、100ms ）进行累积计时（即通过对时钟脉冲进行计数来 实现计时），当计时的当前值与定时器的设定值 相等时，其触点动作（常开触点闭合、常闭触点 断开）；当定时器的线圈失电时，其触点立即复 位。 定时器既可以用十进制常数K作设定值，也 可以用数据寄存器（D）的内容作设定值。一台 PLC拥有几十至几百个定时器，每个定时器具有 无数个常开和常闭触点可供编程使用。 1919 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology （1）普通定时器 100ms普通定时器： 200点 T0T199（其中T192T199用于子程序或中断子程 序），定时范围为0.13276.7秒。 10ms普通定时器 ：46点 T200T245，定时范围为0.01327.67秒。 普通定时器 ：分为100ms、10ms、 1ms普通定时器3种 1ms普通定时器 ：256点 T256T511，定时范围为0.00132.767秒。 2020 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology （1）普通定时器 100ms普通定时器工作过程举例： 2121 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology （2）积算定时器 ：分为1ms、100ms积算定时器两种 1ms积算定时器： 4点 T246T249，定时范围为0.00132.767秒。 1ms积 算定时器 工作过程 举例： 100ms积算定时器 ：6点 T250T255，定时范围为0.13276.7秒。 2222 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology 5. 计数器(C)：分为内部计数器和高速计数器两类 （1）内部信号计数器：是对内部元件（如X、Y 、M、S、T、C）的信号进行计数的计数器。 16位增计数器 计数设定范围为132767（十进制常数），有两种： 普通型：C0C99 （100点） 断电保持型：C100C199 （100点） 在计数过程中，当PLC电源切断时，普通型计数器的计 数当前值立即被清除，计数器触点状态复位；而停电保持型计 数器的计数当前值和触点的状态均被保持。当PLC再通电时， 停电保持型计数器的计数值从停电前的计数当前值开始增计数 ，触点为停电前的状态，直到计数当前值等于设定值。 2323 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology 普通型16位增计数器应用举例 例：普通型计数器C5的计数工作过程，如图所示。 2424 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology 32位增/减计数器 n 普通型： C200C219 （20点） ； n 停电保持型：C220C234 （15点）。 n 计数设定范围都为-2147483648+2147483647 （十进制常数），其设定值可由常数K设定，也可通 过两个相邻的数据寄存器间接设定。 n 它们用特殊辅助继电器M8200M8234指定增/减计 数方式，当M82*（“*”表示0034之间的数）为 ON时，对应的计数器C2*按减计数方式计数；当 M82*为OFF时，对应的计数器C2*按增计数方式 计数。 2525 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology 32位增/减计数器 n 其计数当前值在-2147483648 +2147483647 间循环变化。即从 -2147483648变化到 +2147483647，当+2147483647再进行加计数 时，当前值就变成-2147483648，同样当- 2147483648再进行减计数时，当前值就变成 +2147483647。当计数当前值等于设定值时，计 数器的触点动作（增计数时置位，减计数时复位） ，但计数器仍在计数，计数当前值仍在变化，直到 执行了复位指令时，计数当前值才为0。换句话说， 计数器当前值的增/减与其触点的动作无关。 2626 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology 32位增/减计数器应用举例 例：32位增/减计数器C205的计数工作过程，如图所示。 2727 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology （2）高速计数器：C235C255 （共21点） n 高速计数器也是32位停电保持型增/减计数器，其 计数范围为-2147483648+2147483647（十 进制常数），但它们只对特定的输入端子（X0X5 ）的脉冲进行计数。也就是说，高速计数器的计数 输入只能从X0X5这6个输入端接入，因此，最多 可同时接入6个高速计数信号，即最多可同时使用6 个高速计数器。一个特定输入端子不能同时被两个 高速计数器使用。 n 高速计数器采用中断方式进行处理，与扫描周期无 关。X6和X7只能用作计数启动输入信号，不能用于 高速计数输入。 n 根据增/减计数切换方法的不同，可分为三种类型 ，如表4.3 所示。 2828 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology 2929 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology 单相单计数输入高速计数器 n 地址编号为：C235C245，共11点。其中，C235 C240无启动/复位输入端，C241C245带启动/复位 输入端。其增/减计数方式由特殊辅助继电器M8235 M8245的状态决定，当M82*为ON时，对应的计数 器C2*按减计数方式计数；当M82*为OFF时，对应 的计数器C2*按增计数方式计数。 n 下面以C245为例，说明其工作过程，如图4.28所示。 在图中，当X10接通时，计数方向标志M8245为ON，C245 按减计数方式计数；当X10断开时，计数方向标志M8245 为OFF，C245按增计数方式计数。 3030 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology 单相单计数输入高速计数器应用举例 当X12为ON时，且X7也为ON时，则立即开始对接在计数输 入端（X2）的高速脉冲信号进行计数，其计数过程与普通 32位增/减计数器相同。 当X11接通时，执行RST指令使C245复位（程序复位）。由 于C245还可由外部输入X3复位。当X3接通时，即使X11为 OFF，C245也立即复位（不受扫描周期的影响，通过中断 方式对C245进行复位）。因此，对于这种自身带有复位输 入的高速计数器，可以省略复位程序。 3131 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology n 注意：不能用计数输入端作高速计数器线圈的驱 动触点。比如，不能像下图那样，用接有高速计 数输入的X0、X1去驱动高速计数器线圈C244、 C236。 3232 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology 单相双计数输入高速计数器 n 地址编号为C246C250，共5点。有两个计数输 入端，一个用于增计数输入，另一个用于减计数输 入。有的还具有复位和启动输入。通过M8246 M8250可监视增/减计数方式。比如，当C246做增 计数时，M8246为OFF状态。 n 下面以C246为例，说明其工作过程，如图4.30所示 。 3333 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology 单相双计数输入高速计数器应用举例 当X11接通时，执行RST指令使C246复位。当X12接通 时，如果计数脉冲从X0端接入时，计数器做增计数，此时 M8246为OFF状态，Y20断开；如果计数脉冲从X1端接入时， 计数器做减计数，此时M8246为ON状态，Y20接通。 3434 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology 双相双计数输入高速计数器 n 地址编号为C251C255，共5点。有A、B两个计数 输入，A、B两相输入成90度相位差。A、B两相输入 信号决定了增/减计数方向，当A相输入为ON时，若 B相输入从OFF变到ON（上升沿），则为增计数（正 转）；若B相从ON变到OFF（下降沿），则为减计数 （反转）。通过M8251M8255，可监视计数器 C251C255的增/减计数状态。 n 下面以C254为例，说明其工作过程，如图4.31所示。 u 在图（a）中，当X11接通时，执行RST指令使C254复位（ 通过顺控程序复位，对C254可以省略）。由于C254还可通过 外部输入X2复位，当X2接通时，即使X11为OFF，C254也立 即复位（不受扫描周期的影响）。 3535 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology 双相双计数输入高速计数器应用举例 u 当X12为ON时，若X6（C254的启动输入）也为ON，C254 就立即开始对输入X0（A相）、X1（B相）的动作计数。当计 数当前值不低于设定值（D3，D2）时，Y10接通；当计数当 前值低于设定值时，Y10断开。增计数时，M8254为OFF， Y11断开；减计数时，M8254为ON，Y11接通。 3636 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology 6.数据寄存器(D)、变址寄存器(V、Z) （1）数据寄存器（D） D是PLC中用来存储数值数据的软元件，用于存储模拟量控 制、位置控制、数据I/O时的参数及工作数据。每个数据寄存 器都是16位（最高位b15为符号位），将两个地址相邻的数据 寄存器（建议低位采用偶数地址编号）组合起来可存储32位数 值数据（最高位b31为符号位）。 普通型：D0D199（200点） 不具备断电保持功能，当PLC停止运行或停电时，所有数 据即被清0（但当特殊辅助继电器M8033为ON时，则可保持） 。通过参数设定，可将这类数据寄存器变为停电保持型。 3737 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology 停电保持型数据寄存器：D200D7999（7800点） n 具有断电保持功能，即当PLC停止运行或停电时，数据寄存 器中的数据保持不变（通过后备电池保持）。其中，D1000 以后的数据寄存器可通过参数设定，以500点为单位用作文 件寄存器。 n 文件寄存器是一类专用的数据寄存器，用于存储大量的数据 ，比如采样数据、统计计算数据、多组控制参数等。它占用 用户程序存储器（RAM、EEPROM、EPROM）内的一个存储 区，以500点为单位，通过参数设定，最多可设置7000点。 用编程器可进行写入操作。当PLC上电和从STOP到RUN时， 在存储器中设定的文件寄存器区域会被一并传送到系统RAM 的数据内存区域中（数据初始化）。 3838 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology 特殊型数据寄存器：D8000D8511（512点） 这种数据寄存器供监控PLC中各种元件的运 行方式之用。其内容在电源接通时全部先清零 ，再写入初始值。 比如，在D8000中存放的是由系统ROM设定 的警戒时钟定时器的时间。需要改变时，再利 用传送指令写入所要求的时间。当PLC停止运行 时，该值保持不变。 3939 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology 特殊型数据寄存器应用举例 n 看门狗(警戒时钟)定时器用来监视PLC的扫描周期 ，在规定的时间内没有完成时，系统会出错。下 图表示在PLC投入运行时，通过MOV指令将看门 狗定时器的时间修改为300ms，并通过WDT指令 立即刷新有效。若不用WDT指令，则需等到处理 END时，对D8000的修改才有效。 FNC 07 WDT FNC 12 MOV D8000 M8002 K300 看门狗定时器刷新，若没有此句 ，则在处理END时D8000才被刷 新 看门狗定时器时间被 设定为300ms 4040 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology （2）变址寄存器（V、Z) n V和Z也是16位的数据寄存器，其地址编号为V7 V0、Z7Z0，共16点。 当要进行32位数据运算时，需将V、Z组合起来 使用，且规定用Z存放低16位数据。比如（V0，Z0 ），（V1，Z1）等。 n 可用变址寄存器修改的软元件有X、Y、M、S、P、T 、C、D、R、K、H、KnX、KnY、KnM、KnS。但不能修 改V、Z本身以及指定位数用的Kn本身。 例如，不能用Z0M10来修改Z的地址，但可用 M10Z0来修改M的地址。例如，若Z0=K8，则M10Z0表 示M18（即“10+8=18”），而X10Z0则表示X20（即 “10+8=18”，18对应的八进制数为20）。 4141 Kunming University of Science & TechnologyKunming University of Science & Technology 7.指针（P、I） 在执行PLC程序的过程中，当某条件满足时，需要 跳过一段不需要执行的程序或者调用一个子程序或者执 行指定的中断程序，这时需要用一“操作标记”来标明所 操作的程序段，这一“操作标记”就是指针。 （1）分支用指针（P） 分支用指针编号是：P0 62， P644095，共 4095点。（P63为结束跳转用，即跳转至END位置， 故一般不用） 当分支指针P用于跳转指令（CJ）时，用来指定 跳转的起始位置；当分支指针P用于子程序调用指令 （CALL）时，用来指定被调用的子程序和子程序的 位置，如图4.33、图4.34所示。 4242 Kunming University of Science & TechnologyKunming Un