元器件和基本指令.doc

1、 输入继电器（X0-X177）FX2N系列可编程控制器输入继电器编号范围为X0X177(128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5.1所示。这些接点在PLC内可以自由使用。FX2N型PLC输入继电器采用八进制地址编号，最多可达128点(X0X177)。2. 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5.1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。3. 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M500M1023(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。4. 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，在步进控制的梯形图中使用。5. 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。 6. 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PLC的基本指令编程法 PLC是一套专用的微型计算机的控制系统， 该系统具有继电器、 定时器、 计数器或其他内部电子器件的功能， 低端用户不需要学习高级的计算机语言， 只要采用简单的类似于继电器电路的梯形图语言就可以编制控制程序， 指令系统容易掌握。 而将编程器或PC机与PLC主机相连， 又可方便地把梯形图送入PLC内存并进行运行状态监控， 所以操作使用也十分简便。 PLC在运行状态， 采用周期循环扫描方式执行用户程序， 一个用户程序的扫描周期由三个阶段构成： （1） 输入采样阶段。 本阶段检测每个输入触点的状态（通为“1”， 断为“0”）， 然后顺序存入输入映像寄存器。 （2） 程序执行阶段。 对用户梯形图程序按先左后右、 从上到下的顺序， 逐句执行指令， 包括从输入映像寄存器和各种内部寄存器中读取状态和数据， 完成程序要求的运算和把结果写入有关内部寄存器或输出继电器3） 输出刷新阶段。 将输出继电器状态输出至输出锁存器， 经隔离、 功放、 输出端子去驱动负载。 程序执行一次的时间称为扫描周期， 一个扫描周期可以分为上述输入采样、 程序执行、 输出刷新三个阶段， 小型PLC的扫描周期在十几毫秒至几十毫秒之间。 1 输入触点X的编程 工业控制系统输入电路中的选择开关、 按钮、 限位开关等在梯形图中以输入触点表示， 在编程时输入触点X可由常开 和常闭 两种指令来编程， 但梯形图中的常开或常闭指令与外电路中X实际接常开还是常闭触头并无对应关系， 无论外电路使用什么样的按钮、 旋钮、 限位开关， 无论使用的是这些开关的常开或常闭点， 当PLC处于RUN方式时， 扫描输入只遵循如下规则： (1） 梯形图中的常开触点 X与外电路中X的通断逻辑相一致。 如外接线中X5是导通的（无论其外部物理连接是常开点还是常闭点）， 程序中的 X5即处理为闭合（ON）。反之， 如外部X5连线断开， 则程序中的 X5就处理为断开（OFF）。 (2） 梯形图中的常闭触点 X与外电路中X的通断逻辑相反。 如外接线中X5是导通的（无论其外部物理连接是常开点还是常闭点）， 程序中的 X5处理为断开（OFF）。 反之， 如外部X5连线断开， 则程序中的 X5就处理为闭合（ON）。 梯形图中几个触点串联表示“与”操作， 几个触点并联表示“或”操作。 按上述规则， 将PLC应用于电机的起动停车控制， 外部按图5-6接线， 则采用图5-7所示梯形图即可实现按钮X0启动， 输出Y0得电并自锁， 按钮X1停车的控制逻辑。 用一个接触器KM控制电动机的主电路见第2章。 上述两个按钮接线时均使用了常开触点， 如果工程中需连接停车按钮的常闭触点， 则图7所示梯形图中将常闭X1换成常开X1， 仍能实现控制功能。 甚至可以将启停两个按钮都连接常闭点， 只要相应修改软件逻辑即可，充分体现了应用PLC控制的方便之处。 图5-6 PLC控制的起动停车电路接线图 图5-7 起动停车梯形图 2 输出继电器Y和内部继电器M的编程 继电器具有逻辑线圈及可以多次调用的常开触点、 常闭触点。输出继电器和普通内部继电器的简单程序如图5-8所示。 PC进入RUN方式时，输出线圈Y0通电， 相应的0#输出指示灯亮。 当接通输入触点X10后，内部线圈M100通电，M100的常闭触点断开，常开触点导通， 因此输出端Y0失电，0#灯熄灭，Y1得电，相应的1#灯亮。掉电保持型继电器M510的简单程序如图5-9所示。 图5-8 继电器简单程序 图5-9 掉电保持型继电器简单程序 初始状态(PC进入RUN后)输出线圈Y1和Y7不通电， 1#和7#输出信号灯不亮。 使输入端子X11接通一下， 梯形图中X11的常开点即闭合， 内部线圈M100通电， 常开触点M100通电闭合， 对线圈M100起自保作用。 另一个闭合的M100触点则接通输出线圈Y1， 使1#输出灯亮。 与上述动作同时， M510起类似M100的作用， 使7#输出灯亮， 这两者的差别在于如果将PC置于HALT（暂停）状态， 仍然再返回RUN方式， 或者使PC断电后再复电， 那么1#灯不会亮（因为输入端X11没有接通）， 但7#灯仍然亮， 这就表明了线圈M510的锁存作用。 图5-10 普通定时器的简单程序(a) 定时器梯形图；(b） 定时器时序图 初始状态时， 线圈Y0、 T0均不通电， 0#输出信号灯灭。 X0闭合时， 定时器T0的线圈通电， 并开始记时， K123表示计数值为常数123， 定时时间为100 ms123=12.3 s。 当T0线圈通电够12.3 s后， 定时器动作， 其常开触点T0闭合， 使Y0输出灯亮， 从定时器开始计时到定时器触点动作， 其间延迟时间由程序确定。 定时器在计时过程中， 如果线圈失电后再通电时， 定时器相当于自动复位， 重新从预置值开始计时。 4. 计数器C的编程 以16位向上计数的普通计数器C0为例。 图5-11(a)为C0定时器的梯形图， 5-11(b)为执行该程序的时序图。 图5-11普通计数器的简单程序(a) 计数器梯形图；(b） 计数器时序图 图5-11中， X001为计数脉冲输入端子， 计数线圈C0的计数值为常数5； X000为计数复位输入端子， 当X000为ON时， 计数线圈C0不允许计数且计数值被清零， 只有当X000为OFF时， 计数线圈C0才对X000的输入脉冲进行加1计数。 在允许计数期间， 如计数线圈C0计数够5个， 则C0动作， 常开触点闭合， Y0得电。 C0计满动作后如出现X000变为ON， 则C0的触点、 线圈均清零复位。 5. 上升或下降沿检测的编程 上升沿或下降沿检测指令用来将输入信号的上升或下降沿检出并通过线圈输出一个扫描周期的电信号。 图5-12(a)为上升、 下降沿检出的梯形图， 图5-12(b)为执行该程序的时序图图5-12上升、 下降沿检出的简单程序 (a) 梯形图；(b) 时序图 程序中， X000为外部信号输入端子， PLS表示取上升沿， X000信号由OFF变ON时， 内部继电器M0得电一个扫描周期； X001为另一路外部信号输入端子， PLF表示取下降沿， X001信号由ON变OFF时， 内部继电器M1得电一个扫描周期； 程序中M0与M1两个触点的任务分别是将内部继电器M50置位与复位； END为程序结束符， 用于所有主程序结束。 FX2N系列PLC的程序指令除了梯形图格式之外， 还有语句表格式， 除了上述基本指令编程法之外， 还有其他更复杂的指令编程法， 本节仅介绍PLC编程的初步知识。 基本逻辑指令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。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6-2所示。这两条指令的目标元件为X、Y、M、S、T、C。图6-2 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。并联的次数无限制。OR、ORI指令的使用说明如图6-3所示。图6-3 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6-4所示。图6-4 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6-5(b)所示语句表；另一种是集中使用ORB指令，详见图6-5(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6-5 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，是一个程序步指令。 ANB指令的使用说明如图6-6所示。图6-6 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。图6-7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6-7 ORB、ANB指令的使用说明6. 多重输出指令MPS、MPD、MPP MPS为进栈指令，MRD为读栈指令，MPP为出栈指令。 PLC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6-8、图6-9、图6-10和图6-11所示。图6-9是简单电路，即一层栈电路。图6-8 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6-9 一层栈电路图6-10 二层栈电路图6-11 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。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6-12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6-12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6-13图6-12 MC、MCR指令的使用说明(a) 梯形图；(b) 语句表图6-13 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6-14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6-14 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6-15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M8200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6-15 RST指令用于T、C的使用说明(a) 梯形图；(b) 语句表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6-16所示。使用PLS指令，元件Y、M仅在驱动输入接通后的一个扫描周期内动作(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6-16 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。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6-17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6-17 梯形图画法之一(a) 不正确；(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6-18所示。图6-18 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6-19所示。图6-19 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6-20所示。一般不应出现双线圈输出。图6-20 双线圈输出基本逻辑指令的应用和编程实例1 电动机的Y-起动电路 将电动机三相绕组接成星形起动时， 起动电流是直接起动的1/3， 在达到规定转速后， 再切换为三角形运转。 这种减小电流的起动方法适合于容量大、 起动时间长的电动机， 或者是因容量限制， 避免起动时造成电源电压下降的电动机使用。 图6-21(a）为电动机主电路， 接触器KM1、 KM2同时接通时， 电动机工作在星形起动状态； 而当接触器KM2、 KM3同时接通时， 电动机就转入三角形接法正常工作状态。 图6-21 (b）是PLC的输入、 输出外接电路， 其中X1接起动按钮， X2为停止按钮， HL为电动机运行状态指示灯。 此外， 在输出回路中KM1、 KM3利用辅助触点实现互锁。 电动机的Y-起动电路梯形图如图6-22(a)所示。 定时器T1确定起动时间， 其预置值（TS）应与电机相配。 当电动机绕组由星形切换到三角形时， 在继电器控制电路中利用常闭点断开在先而常开点的闭合在后这种机械动作的延时， 保证KM1完全断开后， KM3再接通， 从而达到防止短路的目的。 但PLC内部切换时间很短， 为了达到上述效果， 必须使KM1断开和KM3接通之间有一个锁定时间TA， 这是靠定时器T2来实现的。 图6-22(b)为工作时序图。 图6-21 电动机Y-起动电路 (a) 主电路； (b) 控制电路 图6-22 Y-起动梯形图和时序图(a) 梯形图； (b） 时序图 2 电动机的正反转控制 异步电动机由正转到反转， 或由反转到正转切换时， 使用两个接触器KM1、 KM2去切换三相电源中的任何两相即可， 在设计控制电路时， 必须防止由于电源换相引起的短路事故。 例如， 由正向运转切换到反向运转， 当发出使KM1断电的指令时， 断开的主回路触点由于短时间内产生电弧， 这个触点仍处于接通状态， 如果这时立即使KM2通电， KM2触点闭合， 就会造成电源故障， 必