PLC讲义第3章PLC基本指令.doc

3 PLC基本指令3.1 FX系列PLC硬件配置及性能指标 FX系列PLC是由三菱公司推出的高性能小型可编程控制器，以逐步替代三菱公司原F,F1,F2系列PLC产品。其中FX2是1991年推出的产品，FX0是在FX2之后推出的超小型PLC，近几年来又连续突出了具有众多功能的超小型FX0S,FX1S,FX0N,FX1N,FX2N和FX2NC等系列PLC，具有较高的性能价格比，应用广泛。3.1.1 FX系列PLC型号的说明系列名称输入输出总点数特殊品种单元类型输出方式FX系列名称：如0、2、0S、1S、0N、1N、2N、2NC。单元类型：M基本单元。E输入输出混合扩展单元。EX扩展输入模块。EY扩展输出模块。输出方式：R继电器输出。S晶闸管输出。T晶体管输出。特殊品种：DDC电源，DC输出。AAC电源，AC输入或AC输出模块。 H大电流输出扩展模块。V立式端子排的扩展模块。 C接插口输入输出方式。F输入滤波时间常数为1ms的扩展模块。 无符号默认为AC电源、DC输入、横式端子排、标准输出例如，FX2N-32MT-D表示FX2N系列，32个I/O点基本单位，晶体管输出，使用直流电源，24V直流输出型。FX系列PLC的硬件包括基本单元、扩展单元、扩展模块、模拟量输入/输出模块、各种特殊功能模块及外部设备等。其中基本单元是构成PLC系列的核心部件，内有CPU、存储器、I/O模块、通信接口和扩展接口等。以FX2N系列为例，其基本单元见表3-1。表3-1 FX2N系列的基本单元型号输入点数输出点数扩展模块可用点数继电器输出可控硅输出晶体管输出FX2n-16MR-001FX2n-16MSFX2n-16MT882432FX2n-32MR-001FX2n-32MSFX2n-32MT16162432FX2n-48MR-001FX2n-48MSFX2n-48MT24244864FX2n-64MR-001FX2n-64MSFX2n-64MT32324864FX2n-80MR-001FX2n-80MSFX2n-80MT40404864FX2n-128MR-001FX2n-128MT646448643.1.2 FX系列PLC的I/O扩展单元和扩展模块表3-2 FX2N子系列扩展单元型号总I/O数目输入输出数目电压类型数目类型FX2n-32ER321624V直流漏型16继电器FX2n-32ET321624V直流漏型16晶体管FX2n-48ER482424V直流漏型24继电器FX2n-48ET482424V直流漏型24晶体管FX2n-48ER-D482424V直流漏型24继电器（直流）FX2n-48ET-D482424V直流漏型24继电器（直流）表3-3 FX2N子系列扩展模块型号总I/O数目输入输出数目电压类型数目类型FX2n-16EX161624V直流漏型FX2n-16EYT1616晶体管FX2n-16EYR1616继电器3.2 可编程控制器的编程元件3.2.1 可编程控制器的编程元件概述可编程控制器内部有许多不同功能的器件，实际上这些器件是由电子电路和存储器组成的。例如输入继电器X是由输入电路和存储输入信号存储区的存储器组成的；输出继电器Y是由输出电路和存储输出信号存储区的存储器组成的；定时器T、计数器C、辅助继电器M、状态继电器S、数据寄存器D和变址寄存器V/Z等都是由存储器组成的。为了把它们和通常的硬器件区分开，通常把上面的器件称为软器件，并非实际的物理器件。从工作过程看，我们只注重器件的功能，按器件的功能给出名称。每个器件都有确定的地址编号。3.2.2 FX2N系列编程元件（1）输入继电器X输入继电器与PLC的输入端相连，是PLC接受外部开关信号的接口。与输入端子连接的输入继电器是光电隔离的电子继电器，其线圈、常开接点、常闭接点与传统硬继电器表示方法一样。可提供无数个常开接点、常闭接点供编程时使用。FX2N系列的输入继电器采用八进制地址编号，X0（X000）X267最多可达到184点。输入继电器电路如图3-1所示，编程时应注意，输入继电器只能由外部信号驱动，而不能在程序内部用指令驱动，其接点也不能直接输出带动负载。（2）输出继电器Y输出继电器的输出端是PLC向外部传送信号的接口。外部信号无法直接驱动输出继电器，它只能在程序内部由指令驱动。输出接点接到PLC的输出端子，输出接点的通和断取决于输出线圈的通和断状态。输出继电器的等效电路如图3-2所示。每个输出继电器有无数对常开和常闭接点供编程使用。输出继电器的地址编号也是八进制，Y0（Y000）Y267最多可达到184点。（3）辅助继电器MPLC内部有很多辅助继电器，和输出继电器一样，只能由程序驱动。每个辅助继电器也有无数对常开、常闭接点供编程使用。其作用相当于继电器控制线路中的中间继电器。辅助继电器的接点在PLC内部编程时可以任意使用，但它不能直接驱动负载，外部负载必须由输出继电器的输出接点来驱动。 图3-1 输入继电器示意图 图3-2 输出继电器示意图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和移位等运算。另外，辅助继电器还具有一些特殊功能。下面是几种常用的辅助继电器。l 通用辅助继电器通用辅助继电器按十进制地址编号，M0M499，共500点（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码）。l 断电保持辅助继电器PLC在运行中如发生断电，输出继电器和通用辅助继电器全变成为断开状态。上电后，除了PLC运行时与外部输入信号接通以外，其他仍断开。不少控制系统要求保持断电瞬间的继电器状态，断电保持辅助继电器就是用于此种场合。断电保持是由PLC内装锂电池支持的。FX2N系列PLC由M500M1023共524个断电保持辅助继电器，此外还有M1024M3071共2048个断电保持专用辅助继电器，它与断电保持辅助继电器的区别在于，断电保持辅助继电器可用参数设定，是可变更非断电保持区域，而断电保持专用辅助继电关于断电保持的特性无法用参数改变。l 特殊辅助继电器FX2N系列PLC有M8000M8255共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。 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脉冲特殊辅助继电器。M8012为产生100ms时钟脉冲的辅助继电器。 可驱动线圈型特殊辅助继电器。用户激励线圈后，PLC做特定动作。例如M8030为锂电池电压指示灯特殊辅助继电器，当锂电池电压降低时，M8030动作，指示灯亮，提醒PLC维修人员需要赶快调换锂电池。M8033为PLC停止时输出保持特殊辅助继电器。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不可在用户程序中使用。辅助继电器的常开和常闭接点在PLC内部可无限次的自由使用。（4）状态器S状态器S是构成状态转移图的重要软元件，它与后续的步进梯形指令配合使用。通常状态继电器软元件有5种类型。l 初始状态继电器S0S9共10点。l 回零状态继电器S10S19共10点。l 通用状态继电器S20S499共480点。l 停电保持继电器S500S899共400点。l 报警用状态继电器S900S999共100点。状态继电器的常开和常闭接点在PLC内可以自由使用，且使用次数不限。不用步进梯形指令时，状态继电器S可作为辅助继电器M在程序中使用。（5）定时器T定时器在PLC中的作用相当于一个时间继电器。它有一个设定值寄存器（一个字长），一个当前寄存器（一个字长），以及无限个接点（千个位）。对于每一个定时器，这3个量使用同一地址编号名称，但使用场合不一样，其所指也不一样。通常在一个PLC中有几十至数百个定时器T。定时器累计PLC内的1ms、10ms和100ms等的时钟脉冲，当达到设定值时输出接点动作。定时器可以使用用户程序存储器内的常数K作为设定值，也可以用后述的数据寄存器D的内容作为设定值。这里的数据寄存器应有断电保持功能。定时器的地址编号、设定值规定如下。l 常规定时器T0T245100ms定时器T0T199共200点，每个设定值范围为0.13276.7s。10ms定时器T200T245共46点，每个设定值范围为0.01327.67s。如图3-3（a）所示，当驱动输入X0接通时，T200用当前计数器累计10ms的时钟脉冲。如果该值等于设定值K123时，定时器的输出接点动作。即输出接点是在驱动线圈后的1230.01s=1.23s时动作。驱动输入X0断开或发生断电时，计数器复位，输出接点也复位。l 积算定时器T246T2551ms积算定时器T246T249共4点，每点设定值范围0. 00132.767s。100ms积算定时器T250T255共6点，每点设定值范围0. 13276.7s。如图3-3（b）所示，当定时器线圈T250的驱动输入X1接通时，T250用当前值计数器累计100ms的时钟脉冲个数。当该值与设定值K123相等时，定时器的输出接点输出。当计数中间驱动输入X1断开或停电时，当前值可保持。输入X1再接通或复电时，计数继续进行，当累计时间为1230.1s=12.3s时，输出接点动作。积算定时器只有当复位信号X2接通时，计数器和输出接点才复位。 图3-3 定时器的动作过程 图3-4 递加计数器的动作过程（6）计数器C0C255l 内部信号计数器内部信号计数器是在执行扫描操作时对内部器件（如X、Y、S、T和C）的信号进行计数的计数器，其接通时间和断开时间应比PLC的扫描周期稍长。 16位递加计数器。设定值为132767，其中，C0C99共100点是通用型，C100C199共100点是断电保持型。递加计数器的动作过程如图3-4所示。图左边是梯形图，右边是时序表。X11是计数输入，每当X11接通一次，计数器当前值加1。当计数器的当前值为8时（计数输入达到第8次时），计数器C0的接点接通。之后即使输入X11再接通，计数器的当前值也保持不变。当复位输入X10接通时，执行RST复位指令，计数器当前值复位为0，输出接点也断开。计数器的设定值，除了可由常数K设定外，还可通过指定数据寄存器来间接设定。 32位双向计数器。设定值为-2147483648+2147483647，其中，C200C219共20点是通用型，C220C234共15点为断电保持型计数器。32位双向计数器是递加型计数器还是递减型计数器将由特殊辅助继电器M8200M8234设定。特殊辅助继电器接通时为递减型，断开时为递加型。与16位计数器一样，可直接用常数K或间接用数据寄存器D的内容作为设定值。间接设定时，要用器件号紧连在一起的两个数据寄存器。如图3-5所示，用X14作为计数输入，驱动C200计数器线圈进行计数操作。当计数器的当前值由-4变为-3时，其接点接通；当由-3变为-4时，其接点断开。当复位输入X13接通时，计数器的当前值为0，输出接点也复位。使用断电保持型计数器，其当前值和输出接点均能保持断电时的状态。图3-5 32位双向计数器的动作过程l 高速计数器高速计数器C235C255共21点，共用PLC的8个高速计数器输入端X0X7。这21个计数器均为32位加/减计数器。l 计数频率计数器的最高频率受两个因素限制。一是各个输入端的响应速度，主要是受硬件的限制，其中X0、X2、X3的最高频率为10kHz。二是全部高速计数器的处理时间，这是高速计数器频率受限制的主要因素。（7）数据寄存器D在进行输入输出处理、模拟量控制、位置控制时，需要许多数据寄存器存储数据和参数。数据寄存器为16位，最高位为符号位。也可由两个数据寄存器合并起来存放32位数据，最高位仍为符号位。l 通用数据寄存器D0D199（共200点）：一旦在数据寄存器中写入数据，只要不再写入其他数据，就不会变化。当PLC由运行转到停止或断电时，该类数据寄存器的数据被清除为0。但若特殊辅助继电器M8033置1，PLC由运行转到停止时，数据可以保持。l 断电保持/锁存寄存器D200D7999（共7800点）：断电保持/锁存寄存器有断电保持功能，PLC从运行状态进入到停止状态时，断电保持寄存器的值不变。设定参数，可改变断电保持的数据寄存器的范围。l 特殊数据寄存器D8000D8255（共256点）：这些特殊数据寄存器供监视PLC中器件运行方式用。其内容在电源接通时，写入初始值（先全部清0，然后由系统ROM安排写入初始值）。例如，D8000所存的警戒监视时钟的时间由系统ROM设定。若有改变时，用传送指令将目的时间送入D8000.该值在PLC由运行状态到停止状态保持不变。对于未定义的特殊数据寄存器，用户不能用。l 文件数据寄存器D1000D7999（共7000点）：文件寄存器是以500点为一个单位，可被外部设备存取。文件寄存器实际上被设置为PLC的参数区。文件寄存器与锁存寄存器是重叠的。（8）变址寄存器V/Z变址寄存器除了和普通的数据寄存器有相同的使用方法外，还常用于修改器件的地址编号。V，Z都是16位的寄存器，可进行数据的读写。当进行32操作时，将V，Z合并使用，指定Z为低位。（9）常数K/H常数也作为器件对待，它在存储器中占有一定的空间。十进制常数用K表示，十六进制常数用H表示。3.3 FX系列可编程控制器的编程语言不同厂家，不同型号的PLC的编程语言只能适应自己的产品。IEC的PLC编程语言标准有5种：顺序功能图编程语言、梯形图编程语言、功能块图编程语言、指令语句表编程语言和结构文本编程语言。（1） 顺序功能图编程语言这是一种位于其他编程语言之上的图形语言，用来编制顺序控制程序。顺序功能图提供了一种组织程序的图形方法，在顺序功能图中可以用别的语言嵌套编程。步、转移和动作是顺序功能图的3种主要元件，如图3-6所示。 图3-6 顺序功能图 3-7 梯形图画法（2） 梯形图编程语言梯形图沿袭了继电器控制电路的形式。是在电气控制系统中常用的继电器、接触器逻辑控制基础上简化了符号演变而来的。它形象、直观、实用，电气技术人员容易接受，是目前用的最多的一种PLC编程语言，如图3-7所示。梯形图左右两端的母线是不接任何电源的。梯形图中并没有真实的物理电流流动，而仅仅