大学工厂电气与可编程序控制器应用技术-李雪梅-课件PPT
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大学工厂电气与可编程序控制器应用技术-李雪梅-课件PPT,大学,工厂,电气,程序,控制器,应用技术,李雪梅,课件,ppt
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44 梯形图的编程规则1梯形图的触点应画在水平线上，不能画在垂直分支上 2在串联电路相并联时，应将触点最多的那个串联回路放在梯形图最上面。 3梯形图中不能将触点画在线圈右边 4一般不应出现双线圈输出5所有的输出继电器都可用作内部辅助继电器，且触点使用次数也是无限的。 6注意触点组(块)的排列顺序，以简化程序 7注意梯级的先后顺序。 8遇到不可编程的梯形图时，可根据信号流向对原梯形图重新编排，以便于正确进行编程。 1梯形图的触点应画在水平线上，不能画在垂直分支上 2在串联电路相并联时，应将触点最多的那个串联回路放在梯形图最上面 3梯形图中不能将触点画在线圈右边 4一般不应出现双线圈输出5所有的输出继电器都可用作内部辅助继电器，且触点使用次数也是无限的 6注意触点组(块)的排列顺序，以简化程序 遇到不可编程的梯形图时，可根据信号流向对原梯形图重新编排，以便于正确进行编程 45 FX2N系列步进梯形指令及状态编程法4.5.1顺序功能图的组成1步2有向连线3转换条件4驱动处理452步进梯形指令 步进指令又称STL指令。在FX系列PLC中还有一条使STL复位的RET指令。利用这两条指令就可以很方便地对顺序控制系统的功能图进行编程 步进指令执行的过程是：当进入某一状态(例如S21)时，S21的STL接点接通，输出继电器线圈Y0接通，执行操作处理。如果转移条件满足(例如X1接通)，下一步的状态继电器S22被置位，则下一步的步进接点(S22)接通，转移到下一步状态，同时将自动复位原状态S21(即自动断开)。453状态转移图4.5.4状态转移图(SFC)的建立及其特点 1.了解控制要求 2. 建立SFC图3.SFC转换成状态梯形图(STL)、指令表程 序STL指令除具有的特点 (1)STL触点后直接相连的触点必须使用LD或LDI指令。使用STL指令相当于另设了一条子母线，连续使用STL指令后；最终必须使用使STL指令复位的RET指令使LD点回到原来的母线。这一点和MC、MCR指令颇为相似。正因为如此，STL触点驱动的电路块中，不能使用主控及主控复位指令。(2)因为可编程控制器只执行活动步对应的程序，所以不同的STL触点可以驱动同一个编程元件的线圈。也就是说，STL指令对应的梯形图是允许双线圈输出的。(3)中断程序以及子程序内，不能使用STL指令。因为过于复杂，STL触点后的电路中尽可能不要使用跳步指令。(4)在最后一步返回初始步时，既可以对初始状态器使用OUT指令，也可以使用SET指令。(5)在转换过程中，后续步和本步同时为一个周期，设计时应特别注意。台车自动往返控制的状态梯形图(STL图)和指令表4.5.5 多流程步进顺序控制简介 1.单流程结构程序2.选择性分支与汇合及其编程3.并行分支与汇合4.设计顺序功能图时应该注意的问题5.跳转、重复与循环结构(1)两个步之间必须有转换条件。 (2)从生产实际考虑，顺序功能图必须设置初始步 (3)完成生产工艺的一个全过程以后，最后一步必须有条件地返回到初始步 (4)要想能够正确地按顺序功能图顺序运行，必须用适当的方式将初始步置为活动步 (5)在个人计算机上使用支持SFC的编程软件进行编程时，顺序功能图可以自动生成梯形图或指令表 46 FX2N系列PLC的功能指令及编程4.6.1功能指令的基本格式1.表示形式2数据长度和指令类型3指令类型4指令的操作数5.变址寄存器V、Za) 基本格式 b) 数据传送类指令的使用 c) 脉冲执行方式d) V和Z变址寄存器的使用. FX2N系列PLC常用功能指令1条件跳转指令2中断指令(EIDI)3主程序结束指令(FEND)4比较和传送指令5警戒时钟指令(WDT)6循环指令FOR、NEXT7数制变换指令8.四则运算指令9初始状态指令IST 1条件跳转指令1)指针允许重复使用，但标号不允许重复使用2)包含在跳过程序中的Y、M、S线圈，一旦被OUT、SET、RST指令驱动，即使在跳转过程中输入发生变化，但仍能保持跳转前的状态。若定时器、计数器在发生跳转时正在计时、计数，则立即中断工作，直至跳转结束后再继续进行计时、计数。但是正在工作的高速计数器不管有无跳转仍然工作。图4-45 CJ指令的使用3)在跳转指令之前的执行条件若用M8000时，则称为无条件跳转，因为PLC运行时M8000总是ON。2中断指令(EIDI)1)有关的特殊辅助继电器为ON状态，响应的中断子程序不能执行。2)一个中断程序执行时，其他中断被禁止。但是在中断程序中编人EI和DI指令时，可实现中断嵌套。多个中断信号产生的顺序，遵照中断指针号较低的有优先权的规定。图4-47 FEND指令的使用3)中断信号的脉宽必须大于200s(FX2N-40M型PLC的脉宽要求大于100s)。4)如果中断信号产生禁止中断区间(DIEI之 间)，这个中断信号被存储，并在EI指令后执行。3主程序结束指令(FEND)FEND指令表示主程序结束。程序执行到FEND时，进行输出处理、输入处理、监视定时器和计数器刷新，全部完成以后返回到程序的第00步。FEND主程序结束指令使用时应注意，子程序和中断子程序必须写在主程序结束指令FEND和END之间。 4比较和传送指令1)比较指令中的所有的源操作数据都按二进制数值处理。2)对于多个比较指令，其目标操作数D也可以指定为同一个元件；但每执行一次比较指令其D的内容随之而变化。3) MOV传送指令是将源操作数送到指定的目的操作数去，即SD。5警戒时钟指令(WDT)警戒时钟指令用于控制程序中的监视定时器刷新。在程序的执行过程中，如果扫描的时间(从第0步到END或FEND语句)超过了200ms，则PLC将停止运行。在这种情况下，使用WDT指令可以刷新监视定时器，使程序执行到END或FEND。6循环指令FOR、NEXT循环指令使用说明： 1)FX系列PLC的循环 指令最多允许5级嵌套。2)FOR、NEXT在成对使用。要求FOR在前， NEXT在后。3)NEXT指令不允许写在END、FEND指令的后面。7数制变换指令(1)BCD变换指令 BCD变换指令是将源地址中的二进制数转换成BCD码送到目标地址中去 .注意： BCD转换的结果超过09 999(16位运算)或099 999 999(32位运算)时，则出错；BCD变换指令用于将PLC中的二进制数据变换成BCD码输出，用于驱动七段显示。(2)BIN变换指令 BIN变换指令是将源地址中的BCD数据变换成二进制数据送到目标地址去BIN指令常用于将BCD数字开关串的设定值输入到PLC中。常数K不能作为本指令的操作元件，因为在任何处理之前它会被转换成二进制数。 8.四则运算指令加法指令使用说明：1)每个数据的最高位作为符号位，0表示为正，1表示为负。ADD为二进制代数法运算，例如，5+(-8)=-3，5-(-8)=13。2)当执行条件X000=OFF时，不执行运算，(D)中的内容不变。3)设有3个操作数标志：M8020为零标志；M8021为借位标志；M8022为进位标志。运算结果为0时，则零标志M8020闭合；如果运算结果超过32 767(十六进制运算)或2147483 647(32位运算)，则进位标志M8022闭合；如果运算结果小于-32767(十六进制运算)或-2147 483 647(32位运算)，则借位标志M8021闭合。 9初始状态指令IST 该指令的名称、助记符、指令代码和操作数 如下：44 梯形图的编程规则1梯形图的触点应画在水平线上，不能画在垂直分支上，如图 (a)所示的触点3，既难以正确识别它与其他触点的关系，也难于判断通过触点E对输出线图的控制方向。根据触点自左至右，自上而下流动的原则和输出线圈3的几种可能控制路径可画成图(b)形式。 2在串联电路相并联时，应将触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，应将触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，如图所示。 3梯形图中不能将触点画在线圈右边 因为梯形图的每个梯级都是从左母线开始，以继电器线圈或功能指令结束。也就是说，在继电器线圈与右母线之间不能再接任何继电器的触点。 4如果在同一个程序中，同一元件的线圈使用了两次或多次，称为双线圈输出。这时前面的输出无效，最后一次输出才是有效的如图 (a)。一般不应出现双线圈输出，可改为图(b)。 5所有的输出继电器都可用作内部辅助继电器，且触点使用次数也是无限的。但输入继电器不能作为内部辅助继电器使用。如图所示，因为00100是输入继电器线圈，其状态不能由程序写入，只能由输入电器决定，应改用内部辅助继电器线圈01600。 6注意触点组(块)的排列顺序，以简化程序。 7注意梯级的先后顺序。由于PLC的程序是按从上到下、从左到右的顺序执行的，所以在设计梯形图程序时，最好应考虑梯级的先后顺序，以缩短I/O响应时间 8遇到不可编程的梯形图时，可根据信号流向对原梯形图重新编排，以便于正确进行编程。图中举了几个实例，将不可编程梯形图重新编排成了可编程的梯形图。45 FX2N系列步进梯形指令及状态编程法451顺序功能图的组成452步进梯形指令 453状态转移图454状态转移图(SFC)的建立及其特点455 多流程步进顺序控制简介 4.5.1顺序功能图的组成顺序功能图用来设计执行机构自动有顺序工作的控制系统，此类系统的动作是循环的动作。这种图形语言将一个动作周期按动作的不同及顺序划分为若干相连的阶段，每个阶段称为一步，用状态器S或辅助继电器M表示。动作的顺序进行对语言来说意味着状态的顺序 转移，故顺序功能图又习惯上叫作状态转移图。顺序功能图主要由步、有向连线、转换条件和所驱动的负载几部分组成。452步进梯形指令步进指令又称STL指令。在FX系列PLC中还有一条使STL复位的RET指令。利用这两条指令就可以很方便地对顺序控制系统的功能图进行编程。步进指令执行的过程是：当进入某一状态(例如S21)时，S21的STL接点接通，输出继电器线圈Y0接通，执行操作处理。如果转移条件满足(例如X1接通)，下一步的状态继电器S22被置位，则下一步的步进接点(S22)接通，转移到下一步状态，同时将自动复位原状态S21(即自动断开)。453状态转移图 状态转移图SFC(SegUential FUnction Chart)也叫功能图。一个控制过程可以分为若干个阶段，这些阶段称为状态。状态与状态之间由转换分隔。 4.5.4状态转移图(SFC)的建立及其特点状态转移图是状态编程法的重要工具。状态编程的一般设计思想是：将一个复杂的控制过程分解为若干个工作状态，弄清各工作状态的工作细节(状态功能、转移条件和转移方向)，再依据总的控制顺序要求，将这些工作状态联系起来，就构成了状态转移图，简称为SFC图。SFC图可以在备有A7PHPHGP等图示图像外围设备和与其对应编程软件的个人计算机上编程。根据SFC图进而可以编绘出状态梯形图。 .了解控制要求如图所示，台车自动往返一个工作周期的控制工艺要求如下。 (1)按下启动钮SB，电机M正转，台车前进，碰到限位开关SQl后，电机M反转，台车后退。 (2)台车后退碰到限位开关SQ2后，台车电机M停转，台车停车5s后，第二次前进，碰到限位开关SQ3，再次后退。(3)当后退再次碰到限位开关SQ2时，台车停止 2. 建立SFC图（1）整个过程按工序要求分解，由PLC的输出点Y021控制电机M正转驱动台车(前进)，反转(后退)由Y023控制。为了解决延时5s，选用定时器T0。将启动按钮SB及限位开关SQl、SQ2、SQ3分别接于X000、X011、X012、X013。分析其一个工作周期的控制要求，有五个工序要顺序控制， 2）对每个工序分配状态元件，说明每个状态的， 采用步进指令进行程序设计时，首先要设计系统的功能图，然后再将功能图转换成梯形图，写出相应的指令表程序。图中的双矩形块表示初始步，即初始状态S0要用双框，初始步的激活是由循环最后一步完成后激活，但是，在刚开始工作时初始步的激活是在开始时加一个短信号，专门激活初始步。 3.SFC转换成状态梯形图 STL指令具有以下几个特点：1)STL触点后直接相连的触点必须使用LD或LDI指令。(2)因为可编程控制器只执行活动步对应的程序，所以不同的STL触点可以驱动同一个编程元件的线圈。(5)在转换过程中，后续步和本步同时为一个周期，设计时应特别注意。(4)在最后一步返回初始步时，既可以对初始状态器使用OUT指令，也可以使用SET指令。(3)中断程序以及子程序内，不能使用STL指令。因为过于复杂，STL触点后的电路中尽可能不要使用跳步指令。4.5.5 多流程步进顺序控制简介 1.单流程结构程序所谓单流程结构，就是由一系列相继执行的工步组成的单条流程。其特点是：每一个工步的后面只能有一个转移的条件，且转向仅有一个工步；状态不必按顺序编号，其他流程的状态也可以作为状态转移的条件。上节中讨论的台车自动往返控制SFC就是这类结构。 2.选择性分支与汇合及其编程如果某一步的转换条件需要超过一个，每个转换条件都有自己的后续步，而转换条件每时每刻只能有一个满足，这就存在选择的问题了，从多个分支流程中根据条件选择某一分支，状态转移到该分支执行，其他分支的转移条件不能同时满足，即每次只满足一个分支转移条件，称为选择性分支。选择的开始称为分支，选择的结束称为合并。分支、合并处的转换条件应该标在分支序列上。 图中有三个分支流程顺序。选择性分支SFC图对应的状态梯形图S20为分支状态。根据不同的条件(X000、X010、X020)，选择执行其中的一个分支流程。当X000为ON时执行第一分支流程；X010为ON时执行第二分支流程；X020为ON时执行第三分支流程。X000，X010，X020不能同时为ON。S50为汇合状态，可由S22、S32、S42任一状态驱动。3.并行分支与汇合（1）并行分支状态转移图及其特点当满足某个条件后使多个流程分支同时被激活，也就是说需要几个状态同时工作，这就是并行分支状态转移了。在并行序列的开始处(亦称为分支)，几个分支序列的首步是同时被置为活动步的，为了强调转换的同步实现，水平连线用双线表示，转换条件应该标注在双线之上，并且只允许有一个条件。 如图所示。图中当X000接通时，状态同时转移，使S21、S31和S41同时置位，三个分支同时运行，S30为汇合状态。只有在S22、S32和S42三个状态都运行结束后，若X002接通，才能使S30置位，并使S22、S32和S42同时复位。这种汇合，又叫排队汇合（即先执行完的流程保持动作，直到全部流程执行完成，汇合才结束）。为了表示同步实现，合并处也用水平双线表示。4.设计顺序功能图时应该注意的问题(1)两个步之间必须有转换条件。如果没有，则应该将这两步合为一步处理。(2)从生产实际考虑，顺序功能图必须设置初始步，否则，系统没有停止状态。(3)完成生产工艺的一个全过程以后，最后一步必须有条件地返回到初始步，这是单周期工作方式，也是一种回原点式的停止。如果系统还具有连续工作方式，还应该将最后一步有条件地返回到第一步。总之，顺序功能图应该是一个或两个由方框和有向线段组成的闭环。(4)要想能够正确地按顺序功能图顺序运行，必须用适当的方式将初始步置为活动步。一般用初始化脉冲M8002的常开触点作为转换条件，将初始步置为活动步。在手动工作方式转入自动工作方式时，也应该用一个适当的信号将初始步置为活动步。(5)在个人计算机上使用支持SFC的编程软件进行编程时，顺序功能图可以自动生成梯形图或指令表。如果编程软件不支持SFC语言，则需要将设计好的顺序功能图转化为梯形图程序，然后再写入可编程控制器。5.跳转、重复与循环结构在实际系统中经常使用跳步、重复和循环序列。这些序列实际上都是选择序列的特殊形式。如图a所示为跳步序列。当步3为活动步时，若转换条件X005成立，则跳过步4和步5直接进入步6。图b所示为重复序列。当步6为活动步时，若转换条件X004不成立而X005成立， 则重新返回步5，重复执行步5和步6。直到转换条件X004成立，重复结束，转入步7。 图c所示为循环序列，即在序列结束后，用重复的方式直接返回初始步0，形成序列的循环。 46 FX2N系列PLC的功能指令及编程FX2N系列PLC除了有27条基本指令、2条步进指令外，还有丰富的功能指令。功能指令实际上就是许多功能不同的子程序调用，既能简化程序设计，又能完成复杂的数据处理、数值运算、提升控制功能和信息化处理能力。FX2N系列PLC的功能指令已达128条，通过不同组合最多可用298功能指令。这100多条功能指令可分为程序流向控制、数据传送与比较、算术与逻辑运算、数据移位与循环、数据处理、高速处理、方便指令、外部设备通信(IO模块、功能模块等)、浮点运算、定位运算、时钟运算、触点比较等几大类。4.6.1功能指令的基本格式功能指令和基本逻辑指令的形式不同，基本逻辑指令用助记符或逻辑操作符表示，其梯形图就是继电器触点、线圈的连接图，直观易懂。功能指令用功能符号表示，FX2N系列PLC功能指令用功能编号FNC00FNC口口口指定。各指令给出表示其内容的符号(助记符)。1.表示形式图4-43 功能指令举例FX2N系列PLC功能指令格式采用梯形图和指令助记符相结合的形式。如图所示，这是一条传送功能指令。K125是源操作数，D20是目标操作数，X0是执行条件，MOV是指令助记符。当X0满足条件(接通)时，MOV指令执行，就把常数K125送到数据寄存器D20中去。功能指令的基本形式a) 基本格式 b) 数据传送类指令的使用 c) 脉冲执行方式d) V和Z变址寄存器的使用功能指令的基本形式如图所示。图中的前一部分表示指令的代码和助记符，后一部分(S)表示源操作数，当源操作数不止一个时，可以用(S1)、(S2)表示；(D)表示目的操作数，当目的操作数不止一个时，可以用(D1)、(D2)表示。2数据长度和指令类型功能指令可以处理16位数据和32位数据。例如上图为数据传送指令的使用，图中MOV为指令的助记符，表示数据传送功能指令，指令的代码是12(用编程器编程时输人代码“12”而非“MOV”)。功能指令中有符号(D)表示处理32位数据。处理32位数据时，用元件号相邻的两个元件组成元件对。元件对的首位地址用奇数、偶数均可以(建议元件对首位地址统一用偶数编号)。3指令类型FX系列PLC的功能指令有连续执行型和脉冲执行型两种形式 4指令的操作数有些功能指令要求在助记符的后面提供14个操作数，这些操作数的形式如下：1)位元件X、Y、M和S；2)常数K、H或指针P；3)字元件T、C、D、V、Z(T、C分别表示定时器和计数器的当前值寄存器)；4)由位元件X、Y、M和S的位指定组成字元件。5.变址寄存器V、Z变址寄存器在传送、比较指令中用来修改操作对象的元件号，其操作方式与普通数据寄存器一样。 4.5.2 FX2N系列PLC常用功能指令1条件跳转指令 CJ和CJ(P)为条件跳转指令，在某种条件下需要跳过一部分程序时，采用跳转指令，这样可以减少扫描时间，提高程序执行速度。CJ条件跳转指令使用说明：1)指针允许重复使用，但标号不允许重复使用，两次都可以跳到相同处，但是在程序中不允许使用标号P9，若出现多于一次的使用，则程序执行会出错。2)包含在跳过程序中的Y、M、S线圈，一旦被OUT、SET、RST指令驱动，即使在跳转过程中输入发生变化，但仍能保持跳转前的状态。若定时器、计数器在发生跳转时正在计时、计数，则立即中断工作，直至跳转结束后再继续进行计时、计数。但是正在工作的高速计数器不管有无跳转仍然工作。3)在跳转指令之前的执行条件若用M8000时，则称为无条件跳转，因为PLC运行时M8000总是ON。 2中断指令(EIDI)允许中断指令EI与禁止中断指令DI之间的程序段为允许中断区间。当程序处理到允许中断的区间，出现中断信号时，则停止执行主程序，去执行相应的中断子程序。处理到中断返回指令IRET时再返回断点，继续执行主程序。图中断指令的使用EIDI中断指令的使用如图所示，图中程序处理到允许中断区间时，出现X000或X001为ON状态，则转而处理相应的中断子程序(1)或(2)。中断标号的含义：中断指令使用说明：1)有关的特殊辅助继电器为ON状态，响应的中断子程序不能执行。 2)一个中断程序执行时，其他中断被禁止。但是在中断程序中编人EI和DI指令时，可实现中断嵌套。 3)中断信号的脉宽必须大于200s(FX2N-40M型PLC的脉宽要求大于100s)。4)如果中断信号产生禁止中断区间(DIEI之间)，这个中断信号被存储，并在EI指令后执行。3主程序结束指令(FEND)(1)比较指令(CMP) 比较指令是将源操作数S1、S2的数据，按照代数规则进行大小比较，并将比较结果送到目的操作数D中.它的使用如图所示5警戒时钟指令(WDT)警戒时钟指令用于控制程序中的监视定时器刷新。在程序的执行过程中，如果扫描的时间(从第0步到END或FEND语句)超过了200ms，则PLC将停止运行。在这种情况下，使用WDT指令可以刷新监视定时器，使程序执行到END或FEND。 6循环指令FOR、NEXTFOR、NEXT为循环开始和循环结束指令。循环指令的使用如图所示，在程序运行时，位于FORNEXT之间的程序可循环执行n次后，再执行NEXT指令后的程序。循环次数n由操作数指定，循环次数设定范围为132 767。图4-50 FOR、NEXT指令的使用FOR、NEXT指令内允许加嵌套使用。循环指令使用说明： 1)FX系列PLC的循环 指令最多允许5级嵌套。2)FOR、NEXT在成对使用。要求FOR在前， NEXT在后。3)NEXT指令不允许写在END、FEND指令的后面 7数制变换指令(1)BCD变换指令 BCD变换指令是将源地址中的二进制数转换成BCD码送到目标地址中去。BCD变换指令的使用如图所示，X000是指令的执行条件。当X000=ON时，源地址D12中的二进制数转换成BCD码送到Y000Y007的目标地址去；X000=OFF的指令不执行。BCD指令使用说明：BCD转换的结果超过09 999(16位运算)或099 999 999(32位运算)时，则出错；BCD变换指令用于将PLC中的二进制数据变换成BCD码输出，用于驱动七段显示。(2)BIN变换指令 BIN变换指令是将源地址中的BCD数据变换成二进制数据送到目标地址去。BIN变换指令的作用如图所示，图中的X000是执行条件。当X000=ON时，将D12中的BCD数据变换成二进制数据，送到Y000Y007目标地址去。图 数值变换指令的使用a)BCD指令 b)BIN指令BIN指令常用于将BCD数字开关串的设定值输入到PLC中。常数K不能作为本指令的操作元件，因为在任何处理之前它会被转换成二进制数。8.四则运算指令(1)加法指令ADD ADD加法指令是将指定源地址中的二进制数相加，结果送到指定目的地址去。 加法指令使用说明：1)每个数据的最高位作为符号位，0表示为正，1表示为负。3)设有3个操作数标志：M8020为零标志；M8021为借位标志；M8022为进位标志。2)当执行条件X000=OFF时，不执行运算，(D)中的内容不变。(2)减法指令SUB SUB减法指令有两个源操作数，当执行条件X000=ON时，SUB指令执行，将(S1)指定的源地址中的数减去(S2)指定的源地址中数，结果送到(D)指定的目的地址中去。 SUB指令是执行二进制代数法运算，例如5-(-8)=13。SUB减法指令的操作标志和加法指令的操作标志的说明相同，这里不再叙述 (3)乘法指令MUL 16位乘法运算如图所示，X000为乘法执行条件，满足执行条件则将两个源地址(S1)、(S2)中的数相乘，并以32位的形式送到指定目标数据寄存器(D)。32位数据结果的低16位存放在指定目的地址(134)，高16位存放在相连的下一个目标元件(D5)中。若(DO)=5， (D2)=7，则相乘的结果35存人(D5，D4)，最高位是符号位(0表示正、1表示负)。(4)除法运算DIV 16位除法运算如图所示，X000为除
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