三菱可编程控制器原理与应用课件第二章.ppt

第2章软电器与基本逻辑指令 主要内容 2 1编程资源2 2时序图与逻辑表达式2 3软电器的工作原理2 4基本逻辑指令 2 1编程资源 编制用户程序要求 1 选择需要的软电器2 把所选择的软电器组织到梯形图那么了解PLC中包含的各种软电器 编程资源 是非常必要的 本书中PLC的编程资源罗列在使用说明或技术手册中 见书P23 26 FX系列的PLC软继电器在梯形图中的表示符号有图形符号和文字符号 在表格中出现的编号都是文字符号 文字符号由类型号和数字编号两部分组成 类型号用英文字母表示 输入继电器 X输出继电器 Y辅助继电器 M定时器 T计数器 C状态继电器 S数据寄存器 D V跳转 调用指针 P中断指针 I嵌套指针 N十进制常数 K十六进制常数 H 输入 输出继电器的数字编号采用八进制除了输入 输出继电器外其他电器与外围设备不发生直接联系 既不接收输入信号也不输出信号区驱动负载 只在梯形图内使用 所以成为内部软电器 数字编号采用十进制 是PLC实现各种控制功能的主要软电器 FX系列的面板介绍 1 型号介绍 主机式 2 面板的组成由输入接线端 输出接线端 操作面板 状态指示栏组成 注意 PLC每一个输出端子 输出点 在内部都对应有一个完整的电路 如左图所示 电路中所用到的元器件都是集成的 所以每一个完整电路就是一个集成块 输入状态指示 运行状态指示 输出状态指示 电源 程序运行 有误指示 2 2时序图与逻辑表达式 除了了解PLC硬件的工作原理之外 了解PLC中软电器的工作原理也是十分重要的 描述PLC中软电器的工作原理主要有两种方式 时序图 分析梯形图时经常用到 用它可以看出各软电器之间的相互关系及影响 也可以看出控制电路的工作情况和过程 逻辑表达式 从等效电路上来考虑的话 也可以用逻辑表达式 2 2 1时序图 描述软电器线圈的通电时刻 断电时刻 通电状态持续时间 断电状态持续时间 描述软电器的触点的闭合时刻 断开时刻 闭合状态持续时间 断电状态持续时间 由水平线和竖线组成 水平线 低水平线 高水平线 竖线 线圈通电和断电时刻 触点的闭合和断开时刻 低水平线 线圈的断电状态 长短表示线圈断电状态持续时间的长短 触点的断开状态 长短表示触点断开状态持续时间的长短高水平线 线圈的通电状态 长短表示线圈通电状态持续时间的长短 触点的闭合状态 长短表示触点闭合状态持续时间的长短 上升沿 低水平线段右端或高水平线左端竖线 表示某种状态的开始状态 下降沿 低水平线段左端或高水平线右端的竖线 表示某种状态的结束开始 注意 有时时序图并非都是水平线和竖线构成 时序图用来描述定时器和计数器时 有时还会加上斜线表示时间值和数值的累加过程 也有可能出现台阶形的波形 表示计数值的变化过程 2 2 2逻辑表达式 PLC的大部分等效控制电路 都可以看成是逻辑控制电路 可用逻辑表达式来分析和确定编程顺序 由逻辑变量经过逻辑运算构成 逻辑变量对应于电路中的二值元件 只取逻辑值 1 或 0 0 断电 1 通电 表示方法 常开触点和线圈对象的逻辑变量用常开触点和线圈所属电器的文字表示常闭触点对应的逻辑变量也用常闭触点所属电器的文字表示 但用文字符号加上划线 逻辑表达式 并联用 或 关系 表达式用 逻辑加 串联用 与 关系 表达式用 逻辑乘 为了更清楚地表达电路中触点的连接关系 需要在逻辑表达式中加上 运算优先顺序 2 3软电器的工作原理 前面了解了PLC工作原理的表示方式之后 下面更应该来了解一下构成PLC等效控制电路的基本元件以及它们的特点和使用方法 2 3 1输入继电器 X 与输出继电器 Y 均由线圈和触点组成 触点的状态由其线圈的状态所决定 输入继电器和输出继电器的触点可以无限使用 输入继电器的线圈由连接到PLC输入模块上的真实电器控制 取决于外部的输入信号 不可能受用户程序的控制 因此梯形图中不能出现输入继电器的线圈 均采用八进制编号 2 3 2辅助继电器 M 软件实现的 不能接收外部的输入信号 不能直接驱动外部负载 相当于继电器控制系统的中间继电器 采用十进制编号 可分为 通用型 断电保持型 特殊型 通用型 上电时处于复位状态 上电后的状态由输入信号决定 断电后自动复位 M000 M499 断电保持型 断电时 保持断电前的状态 具有记忆功能 重新上电 可重现断电前的状态 但是重新上电后 辅助继电器能否继续保持下去与电路设计有关 M500 M1023及M1024 M3071 X001 M500 断电 1个扫描周期 上电 M500 X001 X002 M500 X001 M500 X002 断电 上电 通过软件设置 可以把通用型转化为断电保持型 特殊辅助继电器M8000 8025 常用 厂家已定义好用途或工作方式的辅助继电器 用来表示PLC的某些状态 提供时钟脉冲和标志 设定PLC的运行方式 或者用于步进顺控 禁止中断 设定计数器类型等 有两种 触点利用型线圈驱动型 触点利用型线圈由PLC自由驱动 用户只可以利用其触点 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 线圈驱动型用户激励线圈后 PLC作特定动作 例如 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 M8000 运行监视继电器 可编程控制器开机运行时 M8000自动接通 M8001 运行监视继电器 可编程控制器开机运行时 M8001自动断电 M8002 初始脉冲继电器 可编程控制器开机运行后 M8002自动接通一个扫描周期 M8003 初始脉冲继电器 可编程控制器开机运行后 M8003自动断开一个扫描周期 M8011 内部时钟继电器 可编程控制器上电后 不论是否运行 自动产生周期为10ms的方波 M8012 内部时钟继电器 可编程控制器上电后 不论是否运行 自动产生周期为100ms的方波 M8013 内部时钟继电器 可编程控制器上电后 不论是否运行 自动产生周期为1s的方波 M8014 内部时钟继电器 可编程控制器上电后 不论是否运行 自动产生周期为1min的方波 2 3 3定时器 T 相当于时间继电器 由设定值寄存器 当前值寄存器和定时器触点组成 PLC中只有通电延时性定时器 触点都是延时触点 定时原理 通过对PLC内的方波信号的计数来实现计时 定时器累计PLC内的时钟脉冲 当达到所定的设定值时 输出触点动作 定时器分类 根据方波信号的周期时间的长短 可分为 1ms定时器 10ms定时器 100ms定时器 定时精度分别为1ms 10ms 100ms 根据定时器定时时间是否可以累加 可分为 非积算型定时器和积算型定时器 非积算型定时器线圈通电时 定时器开始计时 系统或线圈断电时停止计时并复位 线圈再通电时重新开始计时 积算型定时器线圈通电时 定时器开始计时 线圈断电时 定时器停止计时 但不复位 等线圈再通电时 定时器在上次通电时的计时结果上继续累加时间 注意 积算型定时器必须使用复位指令进行复位 系统断电也不会让积算型定时器复位 如何使用定时器选择定时器类型定时精度设置定时时间定时时间 计数次数 定时精度 非积算型定时器 积算型定时器 定时器数据存储及基本工作原理每个定时器的触点状态占一个 位 一个16位存储定时器的定时时间设定值 设定值存储器 一个16位存储定时当前值 当前值寄存器 当定时器的计时条件具备时 当前值寄存器中的数值开始累加 直到当前值寄存器中的数值与设定值寄存器中的数值相等时 定时器的触点就动作 PLC的软电器的状态保存在PLC内的存储单元 每个输入继电器 输出继电器 辅助继电器的状态存储占用一个 位 设定值可用常数 K 或者数据寄存器 D 2 3 4计数器 C 由计数装置和触电组成 计数装置用来改变触点的状态 当计数装置计数到设定值时 计数器触点动作 FX系列计数器的分类按计数器信号的来源高速计数器低速计数器 普通计数器 低速计数器计数信号由PLC的软电器或外部电器产生 计数频率最大为扫描周期的倒数 在几十赫兹至几百赫兹之间 用一个存储位存储触点状态 占用两个寄存器存储其设定值和当前值 设定值通过常数K或者数据寄存器D间接制定 按位数分为 16位增计数器和32位增 减双向计数器 均有断电保持型和非断电保持型 低速16位增计数器设定值寄存器和当前值寄存器都是16位寄存器 设定值有效范围是1 32767 只能做加法计数 C0 C99共100点为通用型 C100 C199共100点为保持型 低速16位增计数器 低速32位增 减双向计数器 设定值寄存器和当前值寄存器是32位寄存器设定有效范围为 2147483648 2147483647可做加法计数器和减法计数 计数方式用特殊辅助继电器M8200 M8234来设定 当辅助继电器置1时 对应的双向计数器按减法计数方式计数 置0时 对应的双向计数器按加法计数方式计数 做增计数时 当计数值达到设定值时 触点动作并保持 做减计数时 小于设定值复位 低速32位增 减双向计数器 只要满足计数条件 低速32位增 减双向计数器的当前值会一直增加或减少 当前值的增减与计数器触点是否动作无关 32位增 减双向计数器是循环计数器 若当前值已为 2147483647时 再计一次数 则当前值变为 2147483648 同样 若当前值已为 2147483648时 再计一次数 则当前值变为 2147483647 高速计数器计数信号来自PLC外部的信号 计数频率可达几万赫兹 一般为32位增 减双向计数器 可分为 单相单输入高速计数器 单相双输入高速计数器 双相双输入高速计数器 2 3 5状态继电器 S 主要用来实现顺序控制 结构与辅助继电器相同 若不用于顺序控制 可当成一般的辅助继电器来使用 是构成状态转移图的重要软元件 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下面四种类型初始状态继电器 S0 S9通用状态继电器 S10 S499回零状态寄存器 S10 S19一般通用状态寄存器 S20 S499停电保持状态继电器 S500 S899报警用状态继电器 S900 S999 2 3 6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b15为符号位 0表示正数 1表示负数 b0 b14为数值位 可用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 低位数据寄存器的编号可以用奇数或偶数 但一般采用偶数 一般高级程序完成数据寄存器的读写 不使用的计数器及定时器可做数据寄存器 b15 b14 b13 b12 b11 b10 b9 b8 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 数据寄存器可分为 通用数据寄存器 D0 D7999 特殊用数据寄存器 D8000 D8255 变址用数据寄存器 V0 V7 Z0 Z7 文件寄存器 D1000 D7999 通用数据寄存器 D0 D7999 非断电保持型内容根据控制要求由程序设定 一旦写入数据后 只要这些数据不被覆盖 数据就保持不变 但当PLC由运行到停止或断电时 该类数据寄存器的数据被清0 但是当特殊辅助继电器M8033置1 PLC由运行转向停止时 数据保持 断电保持型有断电保持功能 PLC从RUN状态进入STOP状态时 断电保持型的值保持不变 利用参数设定 可改变断电保持的数据寄存器的范围 若断电保持型用于普通用途 要在程序开始时应用RST或ZRST指令清0 特殊用数据寄存器D8000 D8255用于记录PLC的状态信息等 监视PLC中器件运行方式用 例如 D8010 扫描时间的当前值D8011 扫描时间的最小值D8012 扫描时间的最大值 变址用数据寄存器 V0 V7 Z0 Z7 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位操作时 将V Z合并使用 规定Z为低位 例 若 V0 5 D5V0表示D10注意 可以修改的软电器有X Y M S P T C D K H等 但不能修改自身 文件寄存器 D1000 D7999 以500点为一个单位 最多可设置为2000点 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 与锁存寄存器是重叠的 可保证数据不会丢失 用于存储大量的数据 数量由CPU的监控软件决定 但可以通过扩充存储卡的方法加以扩充 在PLC运行时 用BMOV指令可以将文件寄存器中数据读到通用数据寄存器 但不能用指令将数据写入文件寄存器 2 3 7指针 用来记录程序转移时的入口地址按在程序中不同的位置可分为 分支指针 P 中断指针 I 输入中断指针定时器中断指针计数器中断指针FX0N系列只有分支指针和输入中断指针 FX2N系列指针类型及编号分支指针 P0 P127 分支指令用P0 P62 P64 127 P0 P62 P64 127用来指定条件跳转 子程序调用等分支指令的跳转目标 P63为结束跳转用 中断指针输入中断指针I00 I10 I20 I30 I40 I50 I00 输入继电器的编号 中断发出类型 0下降沿中断 1上升沿中断 定时器中断指针计数器中断指针I010 I020 I030 I040 I050 I060注意 每个指针编号只能使用一次 不能重复使用 I6 I7 I8 定时器中断号 指定中间间隔 取值为10ms 99ms 中断指针是否有效 受特殊辅助继电器M8050 M8059的控制 这些继电器被接通时 相应的中断指针功能被禁止 断开时 允许实现中断功能 59 2 3 8软电器的字长 PLC中的软电器的状态都要用存储单元或存储位来记录 按照软电器占用的存储资源 软电器分为 位元件 占用一个二进制存储状态 只有ON OFF状态 如输入继电器 X 辅助继电器 M 字元件 占用2B存储状态 例如定时器 16位计数器 双字元件 由两个字元件组合而成 占用4B 如32位数据寄存器 位组合元件 用位元件组成字长可变化的软元件 可用于位组合元件的软电器有X Y M S 通常用KnX KnY KnM KnS表示 Kn表示有n组位元件 每组位元件包含4个位元件 例如 K1X000表示X000 X001 X002 X003四个位元件组合而成 备注 利用位组合元件 可实现一些特殊的数据处理 常数 K H 常数也作为器件对待 在存储器中占有一定的空间 十进制常数用K表示 18表示为K18 十六进制常数用H表示 18表示为H12 小结 PLC内部有许多具有不同功能的器件 输入继电器X 输出继电器Y 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 变址寄存器V Z等都是由存储器组成的 特殊辅助继电器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 M8011 M8014为10ms 100ms 1s 1min时钟脉冲的辅助继电器 常规定时器T0 T245 积算定时器T246 T255计数器C0 C255 低速计数器 高速计数器 2 4基本逻辑指令 编程方法软件编程计算机上画出梯形图 然后梯形图编译并下载到PLC中 即可运行程序 用图形编程器直接画出梯形图 经编译后输入到PLC 即可运行程序 使用字符编程器手工绘制梯形图 利用PLC的指令 把梯形图翻译成字符程序 在利用字符编程器 把字符程序输入到PLC中 才可运行程序 2 4 1电路之路开始标记指令和输出指令 支路开始标记指令LD 用于常开触点LDI 用于常闭触点应用范围每条电路的第一个触点 每个电路块中的第一条支路的第一个触点 由两个或两个以上的触点串联成的支路的第一个触点 适用于X Y M S T C电器 逻辑表达式 X000 Y000程序 0LDX0001OUTY000 输出指令OUT作用 驱动线圈适用范围 Y M S T C电器可并联适用 逻辑表达式 程序 0LDIM1101OUTM1202OUTM121 2 4 2触点的简单连接指令 触点串联AND 用于串联常开触点ANI 用于串联常闭触点适用范围 X Y M S T C电器触点并联OR 用于并联常开触点ORI 用于并联常闭触点适用范围 X Y M S T C电器 逻辑表达式 X010 M110 Y002X011 M210程序 0LDX0101ANDM1102OUTY0023LDX0114ANIM2005OUTM210 逻辑表达式 X000 M101 M120程序 0LDX0001ORM1012OUTM1203LDIX0004ORIM102OUTY010 逻辑表达式 0LDX0007ANIM1211ANDX0018OUTT02ORM1019K503ANIM12010ANIM1234OUTM12111OUTM1225LDX0036ORIM150 2 4 3电路块指令 块并联指令ORB块串联指令ANB 并联块不超过8个 适用范围 若干条支路并联后再串联 或并联支路上的触点个数超过1个时 逻辑表达式 X001 M1 M2 M3 M4 Y000 程序 0LDX0011ANIX0022LDM13ANDM2ORB5LDM36ANDM47ORB8OUTY000 程序 0LDX0105ORX01510ORIM1051ANDX0116LDM10211ANIM1062LDM1007ORIM10312OUTY0013ANIM1018ORM104ORB9ANB 逻辑表达式 X010 X011 M100 X015 M102 M104 Y001 2 4 4置位和复位指令 置位指令SET使操作对象置1 适用于Y M S电器 复位指令RST使操作对象置0 适用于Y M S T C D V Z电器 程序 0LDX0001SETY0002LDX0013RSTY000 2 4 5微分脉冲输出指令PLS 上升沿微分脉冲输出指令 使操作对象在电路由OFF ON 上升沿 时接通一个扫描周期的时间 PLF 下降沿微分脉冲输出指令 使操作对象在电路由ON OFF 下降沿 时接通一个扫描周期的时间 操作对象 Y M电器 但特殊辅助继电器除外 程序 0LDX0054LDM101PLSM105ORY0002LDX0066ANIM113PLFM117OUTY000 2 4 6触点状态变化边沿检测指令LDP指令 ANDP指令 ORP指令检测触点状态变化的上升沿 当上升沿到来时 使其操作对象接通一个扫描周期 LDF指令 ANDF指令 ORF指令检测触点状态变化的下降沿 当下降沿到来时 使其操作对象接通一个扫描周期 适用于X Y M S T C电器 0LDPX0053LDM1001ORPX0064ANDPX0072OUTM105OUTM11 0LDFX0053LDM1001ORFX0064ANDFX0072OUTM105OUTM11 当M2900 1后 只有触点 动作 而 不动作 当M10 1后 M10所有触点都动作 注意 将触点状态变化边沿检测指令用于辅助继电器时 M0 M2799和M2800 M3071两组的动作有差异 2 4 7堆栈指令堆栈是PLC中按 后进先出 先进后出 的原则组织数据的 FX系列有11个堆栈单元 123 456 789 1011 RAM 栈顶 栈底 MPPMRD MPS MPP MPP 取出堆栈结果并清除MRD 只用来读取栈顶的数据 把中间运算结果存入堆栈 MPS 把中间运算结果送入堆栈的第一个堆栈单元 同时让堆栈中原有的数据顺序下移一个堆栈单元 MPP 弹出堆栈中第一个堆栈单元的数据 同时第一个堆栈单元至栈底的所有数据顺序上移一个单位 原第二个堆栈单元的数据进入栈顶 MRD 仅仅读出栈顶的数据 该指令完成后 堆栈中的数据维持原状 可多次连续重复使用 但不能超过24次 MPS和MPP要成对使用 连续使用时不能超过11次 电路中一组支路有公共触点 又各自拥有专用出点时 可用堆栈指令 M20 M20 M21 M22 M23 Y000 Y001 Y002 Y004 X000 X001 X002 X003 X004 X005 X006 M10 M11 M12 M13 0LDX0001ANDX001MPSANDM10OUTM20MPPOUTM21LDX002MPSANDX003OUTM22MPPANDM11OUTM23LDX004MPSANDX005OUTY000MRDANDM12 20OUTY00121MRD22ANDM1323OUTY00224MPP25ANDX00626OUTY004 Y000 Y001 Y003 X010 X011 X012 X013 X014 X015 M10 M11 M12 M13 0LDX010MPSLDM10ANIM11ORM12ANBOUTY000MRDLDX011ANDX012 LDX013ANDM13ORBANBOUTY001MPPLDX014ORX015ANBOUTY003 2 4 8主控指令程序中会出现多个线圈受一个或多个触点控制 要是每个线圈的控制电路中都要串入同样的触点 将占用多个存储单元 可以应用主控指令来编程 MC为主控开始指令 用来标记Button影响范围的起点 MCR为主控结束指令 用来标记终点 MC与MCR必须配对使用 MC Ni Y M Ni MCR Button Ni Y M 支路1 支路n 当Button为ON时 MC和MCR之间的程序被执行 当Button为OFF时 不被执行 根据当前