三菱FX系列PLC的基本指令系统

二 三菱FX系列PLC的基本指令系统 三菱FX系列PLC的基本指令系统 2 1FX系列PLC性能简介2 2FX系列PLC的编程元件2 3FX系列PLC的基本指令2 4PLC基本编程方法2 5梯形图经验设计法2 6继电器电路移植法 2 1FX系列PLC性能简介 三菱电机公司小型PLC的发展历史20世纪80年代推出F系列小型PLC 20世纪90年代初被F1系列和F2系列取代 其后的FX2系列的硬件 软件功能都有所提高 FX0 FX0S FX0N FX2N等实现了微型化和多品种化 可以满足不同用户的需要 F1和FX2系列早已被淘汰 目前FX系列仅有FX1S FX1N FX2N和FX2NC4个子系列 性能与价格上有明显提高 可编程控制器的技术性能指标 1 输入 输出点数输入 输出点数指的是外部输入 输出端子数量的总和 又称为主机的开关量输入 输出点数 它是描述可编程控制器大小的一个重要参数 2 存储容量可编程控制器存储容量通常指用户程序存储器和数据存储器容量之和 表征系统提供给用户的可用资源 是系统性能的一项重要技术指标 3 扫描速度可编程控制器采用循环扫描方式工作 完成一次扫描所需的时间叫做扫描周期 扫描速度与扫描周期成反比 4 指令系统指令系统是指可编程控制器所有指令的总和 可编程控制器的编程指令越多 软件功能就越强 但掌握应用也相对较复杂 5 可扩展性小型可编程控制器的基本单元 主机 多为开关量I O接口 模拟量处理 高速处理 温度控制 通信等智能扩展模块的多少及性能也已成为衡量可编程控制器产品水平的标志 6 通信功能可编程控制器的组网和通信能力也已成为可编程控制器产品水平的重要衡量指标之一 FX系列PLC的型号 子系列名 I O总点数 单元类型 电源和输入 输出类型等 输出类型 R 继电器输出T 晶体管输出S 晶闸管输出 M 基本单元E 输入输出混合扩展单元与扩展模块EX 输入专用扩展模块EY 输出专用扩展模块 FX D DS DC24VES ESS 交流UA1 AC电源 可编程控制器的系统配置 FX2N系列PLC的基本单元 FX2N系列PLC的扩展模块 FX2N系列PLC的扩展单元 2 2FX系列PLC的编程元件 基本数据结构位元件 bit X 输入继电器 存放外部输入电路的通断状态Y 输出继电器 从PLC直接输出物理信号M 辅助继电器 和S 状态继电器 PLC内部运算标志 ON 和 OFF 两种状态 分别用 1 和 0 表示字元件 Byte 1Byte 8bit 1Word 2Byte 1DoubleWord 2Word 定时器和计数器的当前值和设定值均为有符号的字 最高位为符号位 最大的正整数为32767 PLC编程元件的物理实质 电子电路及存储器 称 软继电器 X0 功能字母 数字 元件类型 元件编号 一 输入继电器 X 与输出继电器 Y 输入继电器 X 是PLC接收外部输入信号的窗口 PLC通过光耦合器 将外部信号的状态读入并存储在输入映像寄存器内 外部输入电路接通时对应的映像寄存器为ON 表示该输入继电器常开触点闭合 常闭触点断开 输入继电器的状态唯一地取决于外部输入信号 在梯形图中绝对不能出现输入继电器线圈 输入信号为ON或OFF的持续时间应大于PLC的扫描周期 输出继电器 Y 是PLC向外部负载发送信号的窗口 输出继电器用来将可编程序控制器的输出信号传送给输出模块 再由后者驱动外部负载 输出继电器的线圈只能由程序驱动 输入输出继电器的元件编号用八进制数表示 FX2N系列PLC的输入 输出继电器元件号 二 辅助继电器 M 辅助继电器 M 和PLC外部无任何直接联系 只能由PLC内部程序控制 每个辅助继电器有无数对常开 常闭触点 且可使用无限次 相当于中间继电器 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触点来驱动 除了输入 输出继电器的元件编号采用八进制外 其他编程元件的元件编号均采用十进制 辅助继电器元件号和功能 三 状态继电器 S 状态继电器 S 是编制顺序控制程序时的编程元件 与步进顺控指令配合使用 状态继电器的类型和编号 四 定时器 T 定时器 T 相当于继电器接触器控制系统中的时间继电器 包含一个设定定时时间的设定值寄存器 一个字长 一个对标准时钟脉冲计数的计数器 当前值寄存器 一个字长 和一个用来存储输出触点状态的映像寄存器 位寄存器 这三个存储单元使用同一元件号 设定值可以用常数K进行设定 也可以用数据寄存器 D 的内容来设定 定时器的类型和编号 常规定时器没有保持功能 在输入电路断开或停电时自动复位 清零 积算定时器具有断电保持功能 在输入电路断开或停电时保持当前值 当输入再接通或者重新通电时 在原计时当前值的基础上继续累计 常规定时器的动作过程 积算定时器的动作过程图 五 计数器 C 计数器的种类和编号 内部计数器 对内部信号X Y M S T C进行计数 要求输入信号ON或OFF的时间应大于PLC的扫描周期 16位加计数器 32位加 减计数器设定值 常数K或者数据寄存器D 如指定寄存器为D0 则设定值存放于D1和D0中 32位加 减计数器的计数方式通过特殊辅助继电器M8200 M8234设定 当特殊辅助继电器M82 为ON时 对应的计数器C2 为减计数 反之则为加计数 高速计数器 对外部高频信号进行计数 均为32位加 减计数器 其加 减计数方式的选择取决于所需计数器的类型及高速输入端子 高速计数器表 P18 高速计数器输入 高速计数器按照中断原则运行 独立于扫描周期 严禁使用高速计数器输入端作计数器线圈驱动触点 计数器C246应用 高速计数器C240应用 高速计数器C245应用 计数器C249应用 计数器C251应用梯形图 b 正转加计数 c 反转减计数 六 指针 P I 分支用指针 P 跳转指令 CJ 的跳转目标和子程序调用指令 CALL 的子程序入口地址 P0 P127共128点 中断用指针 I 中断源的中断程序入口标号 执行到IRET 中断返回 返回主程序 Ixxx共15点 输入中断 I100 定时器中断 I660 计数器中断 用于PLC内置的高速计数器 根据高速计数器的计数当前值与计数设定值的关系来确定是否执行相应的中断服务子程序 七 数据寄存器 D 在复杂的PLC控制系统中有大量的工作参数和数据 这些参数和数据都存储在数据寄存器中 FX2N系列PLC提供的数据寄存器的长度为双字节 16位 也可以将两个寄存器合并起来存放一个4个字节 32位 的数据 数据寄存器的种类和编号 八 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 如18表示为K18 十六进制常数用H表示 如18表示为H12 2 3FX系列PLC的基本指令 FX系列PLC共有27条基本逻辑指令一 逻辑取及线圈驱动指令 操作元件 X Y M S T C 操作元件 Y M S T C 取 取反指令 将指定操作元件中的内容取出并送入操作器 输出指令 不能直接从左母线输出 应用步进指令控制除外 不能串联使用 在梯形图中位于逻辑行末尾紧靠右母线 可以连续使用 相当于并联输出 如未特别设置 同名输出继电器的线圈只能使用一次 驱动定时器和计数器线圈时 输出指令后必须设置常数K或指定数据寄存器的地址号 二 触点的串并联指令 单个触点 三 回路块串并联指令 多触点 例 已知X1的波形 画出M0的波形 四 边沿检测触点指令 操作元件 X Y M S T C 对应的触点仅在指定位元件波形的上升沿或下降沿时接通一个扫描周期 五 边沿脉冲指令PLS 上升沿脉冲输出指令PLF 下降沿脉冲输出指令 操作元件 Y M在输入信号接通或断开时只接通一个扫描周期 边沿检测指令的功能与脉冲指令相同 使用功能指令编程时 也可以使用边沿检测指令实现 六 栈操作指令MPS 进栈指令 将运算结果 数据 压入栈存储器MRD 读栈指令 将栈存储器的第一层内容读出MPP 出栈指令 将栈存储器的第一层内容弹出 先进后出 一段栈编程 具有回路块的一段栈编程 二段栈编程 多段栈编程 在使用栈操作指令编程时 MPS和MPP必须成对使用 FX系列提供了11个栈存储器 因此MPS和MPP连续使用的次数不得超过11次 七 主控和主控复位指令多个输出线圈同时受一个触点或触点组控制 如果每个线圈的控制程序中都串联同样的触点 将会占用很多存储单元 在同一主控程序中再次使用主控指令时称为嵌套 主控指令必须有条件 当条件具备时 执行该主控段内的程序 条件不具备时 该主控段内的程序不执行 使用MC指令后 相当于母线移到主控触点之后 再由MCR指令使母线返回原来状态 在主控程序中 如果无嵌套结构 通常使用N0编程 且N0的使用次数不限 有嵌套的主控程序中 嵌套级数N的编号依次由小到大 即N0 N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 总共可有八级嵌套 所以使用嵌套时不能超越级数限制 嵌套程序复位时 由大到小依次复位 八 置位和复位指令SET 置位指令 使其操作对象置 1 并保持 操作元件 Y S M 特殊M除外 RST 复位指令 使其操作对象置 0 或复位 即清除动作保持 当前值及寄存器清零 操作元件 Y M S T C D V Z 对Y M S置位复位时 可以无限次使用 且没有顺序限制 RST指令可用于数据寄存器 D 变址寄存器 V Z 的内容清零 RST指令也可用于积算定时器T和计数器C的当前值和触点的复位 九 取反转指令将反转指令执行之前的运行结果反转 反转指令只能是用在可以使用常开 常闭触点及边沿脉冲的位置 不能直接连接母线 也不能单独使用 在包含有逻辑块的程序中使用反转指令时 其功能是仅对以开关量开始到本身之前的运算结果取反转 十 空操作和结束指令1 空操作 无动作PLC执行程序全部清除后 所有内容均变成空操作 编程时适当插入空操作指令 可以减少程序更改时指令表中步序号的变化 2 结束指令END 表示程序结束 返回起始地址在调试程序时 可以在程序中间任何位置插入END指令 实现分段调试 RUN运行是从END指令开始 同时执行END时刷新监视定时器 在程序的最后必须编写END指令 十一 定时器和计数器指令用输出指令实现输出 用RST指令对积算定时器和计数器复位 1 常规定时器 输入信号断开自动复位 2 积算定时器 具有保持功能 必须使用RST指令对其复位 3 内部计数器 分为16位加计数器和32位加 减计数器 4 高速计数器 对频率高的外部信号进行计数 2 4PLC基本编程方法 一 编程内容明确控制系统要求 确定控制任务是建立PLC控制系统的首要环节 I O分配 设计梯形图 将梯形图转换为助记符 编制指令表 利用编程器等将程序输入到PLC中 检查程序并纠正错误 模拟调试 现场调试 并将调试好的程序备份到EEPROM 二 编程方法经验法解析法 根据组合逻辑或时序逻辑理论 进行逻辑关系求解 依解编制程序 图解法 梯形图是最基本方法 时序图适合于时间控制 流程图法适合于步进指令编程 技巧法 多种方法综合应用 计算机辅助设计 三 编程原则水平不垂直左大右小 上大下小线圈右边无接点双线圈输出不可用不能从母线直接输出输出线圈可并不可串T C不能直接产生外部输出信号程序应以END指令结束 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 左大右小 上大下小 有串联电路并联时 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 将触点点最多的并联回路放在梯形图的最左边 线圈右边无触点 不能将接点画在线圈右边 只能在接点的右边接线圈 双线圈输出不可用 如果在同一程序中同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 一般不应出现双线圈输出 2 5梯形图经验设计法 经验设计方法也叫试凑法 经验设计方法需要设计者掌握大量的典型电路 在掌握这些典型电路的基础上 充分理解实际的控制问题 将实际控制问题分解成典型控制电路 然后用典型电路或修改的典型电路进行拼凑梯形图 梯形图经验设计法的步骤分解梯形图程序输入信号逻辑组合使用辅助元件和辅助触点使用定时器和计数器使用功能指令画互锁条件画保护条件 一 起保停电路直接用启动 停止实现置位复位指令实现 计数器实现 二 优先控制在一些控制系统中 例如抢答器 有多个输入信号 先接通者即获得优先权 而后到者无效 三 比较控制该系统是预先设定好输出条件 然后对多个输入信号进行比较 以比较的结果来决定输出状态 四 分频控制利用PLC可以实现输入信号的任意分频 五 延时控制通电延时接通控制 通电延时断开控制 断电延时断开控制 断电延时接通控制通电延时接通断电延时断开控制 P52 长时间延时控制控制系统有时需要较长的延时 一般可以采用定时器串联 PLC内部的计数器或者定时器计数器组合来实现 定时器串联 长时间延时控制控制系统有时需要较长的延时 一般可以采用定时器串联 PLC内部的计数器或者定时器计数器组合