三菱PLC指令PPT版.ppt

第四章指令系统及编程第一节梯形图语言,PLC的主要编程语言：梯形图、指令表、顺序功能图、功能块图、结构文本。梯形图编程语言：在继电器控制线路的基础上简化了符号演变而来（图形编程）。梯形图具有形象、直观、实用、电气人员容易接受的特点，是目前用得最多的一种PLC编程语言。,（a）继电器原理图,（b）PLC接线图,（c）梯形图,输入端,输出端,二、梯形图编程规则及注意事项,（一）梯形图编程规则1、按从左到右（串联）、自上而下（并联）的顺序编制。每个继电器线圈为一逻辑行，每个逻辑行起于左母线，经过触点、线圈，止于右母线。注意：（a）左母线与线圈之间一定要有触点。（b）线圈与右母线之间不能有任何触点。（c）每个逻辑行最后都必须是继电器线圈。下图画法均不正确：2、触点串联块并联时，触点较多的块应放在上面，以减少存储单元。图（a）的画法不合理（但是允许的），应当改为图（b）的画法。,（不合理）,（合理）,（a）,（b）,（a）,（b）,5、输出线圈不能是输入继电器IR或特殊继电器SR。,第二节三菱FX2N系列PLC指令系统,指令系统概述一、指令分类1）FX系列PLC共有基本指令27条（逻辑控制、顺序控制）；2）FX2N系列PLC有步进指令2条（顺序控制）；3）FX系列PLC有功能指令一百多条。说明：基本指令在编程器上有对应指令输入键，功能指令在编程器上没有对应的输入键，这些指令必须通过功能键输入，如FUN（01），其中括号内的01表示功能号。二、指令组成PLC指令的组成：操作码、操作数操作码：用助记符表示，用来表明要执行的功能。（如LD表示取、OR表示或等）操作数：用来表示操作的对象。操作数一般是由标识符和参数组成。标识符表示操作数的类别，参数表明操作数的地址或设定一个预制值。如：LDX000，LD：指令（操作码）X000：编程元件（操作数）X：标识符0：参数。,不能使用连续输出的例子,说明：1）AND、ANDI指令用于触点的串联连接，串联触点个数不限，该指令可以重复使用。2）连续输出时注意输出顺序，否则要用分支电路指令MPS、MRD、MPP。3）图形编程器和打印机的功能有限制，建议尽量作到一行不超过10个触点和一个线圈，连续输出总共不超过24行。,说明：0R、ORI指令用于一个触点的并联连接，该指令可以重复使用，建议并联总共不超过24行，串联块的并联要用块或（ORB）指令。,1）ORB电路块或指令：将串联电路块并联（串联电路块：将两个以上的触点串联连接的电路块）,说明：左图和右图实现的逻辑控制功能相同，但右图的X000触点与X002触点既不是串连又不是并连，而是与X001形成一个串联电路块，故应使用ORB指令。,方法1：方法2：0LDX0000LDX0001ANIX0011ANIX0012LDIX0022LDIX0023ANDX0033ANDX0034ORB4LDIX0045LDIX0045ANDX0056ANDX0056ORB7ORB7ORB8OUTY0008OUTY000,说明：ORB指令可成批使用，但集中（连续）使用时必须少于8次（LD、LDI指令只能连续使用8次），如方法2；方法1中ORB的使用次数不限。,2）ANB电路块与指令：将并联电路块串联（并联电路块：将两个以上的触点并联连接的电路块）,说明：左图和右图实现的逻辑控制功能相同，但同理，X001与X002构成一个并联电路块，故应使用ANB指令与X000连接。,0LDX0005LDIX0041ORIX0026ORX0052LDIX0017ANB3ORX0038OUTY0004ANB,说明：ANB指令也可成批使用，集中（连续）使用时必须少于8次,说明：,1)NB和ORB指令是不带操作元件的指令。,2)NB、ORB指令可以重复使用，但集中（连续）使用时必须少于8次。,注意：单个触点与前面电路并联或串联时不能用电路块指令。,5、堆栈（多重输出）指令（MPS、MRD、MPP）,说明：1）MPS/MRD/MPP指令的功能是将连接点的结果（位）按堆栈的形式存储。MPS进栈指令：将MPS指令前的运算结果送入栈中MRD读栈指令：读出栈的最上层数据MPP进栈指令：读出栈的最上层数据，并清除,b、每执行一次MPP，将原有数据按顺序上移一层，原先最上层数据被覆盖掉。c、执行MRD，数据不作移动。,a、每执行一次MPS，将原有数据按顺序下移一层，留出最上层存放新的数据。,2）堆栈的深度为11个3）用于带分支的多路输出电路。4）MPS和MPP必须成对使用，且连续使用次数应少于11次。5）进栈和出栈指令遵循先进后出、后进先出的次序。,0LDX01OUTY02LDX23MPS4ANDX35OUTY16MRD7ANDX108OUTM09MPP10ANDX411OUTY212LDX513ANIX614OUTY3,说明：1）使用栈指令母线没有移动，故栈指令后的触点不能用LD。2）MPS与MPP可以嵌套使用，但应11层；同时MPS与MPP应成对出现。,例2：单个分支程序（一层栈电路）,0LDX01MPS2ANDX13MPS4ANDX25OUTY06MPP7ANDX38OUTY19MPP10ANDX1011MPS12LDX413ORX1114ANB15OUTM016MPP17ANDX1218OUTY219LDX520ANIX620OUTY3,说明：用软件生成梯形图再转换成指令表时，编程软件会自动加入MPS、MRD、MPP指令。写入指令表时，必须由用户来写入MPS、MRD、MPP指令,6、主控触点指令与主控复位指令（MC/MCR）,MC主控指令：母线转移，MC指令只能用于输出继电器Y和辅助继电器M（不包括特殊辅助继电器）。MCR主控复位指令：母线复位，主控区结束。MC/MCR指令：用于许多线圈同时受一个或一组触点控制，以节省存储单元。主控触点在梯形图中与一般触点垂直。,说明：1）MCN0M100指令中N表示母线的第几次转移，M用来存储母线转移前触点的运算结果，在这里M0=X000。若母线转移时用了M100，则在程序中就不允许再出现M0线圈，否则可能导致双线圈输出。输入X000为ON时，执行从MC到MCR的指令，当输入X000为OFF时(Y001和Y002均断开)。a)积算式定时器、计数器、用SET/RST指令驱动的元件，在MC触点断开后可以保持断开前状态不变。b)非积算式定时器，用OUT驱动的元件全为0FF。2）MC指令后，母线移到MC触点之后，主控指令MC后面的任何指令均以LD或LDI指令开始，MCR指令使母线返回。3)通过更改M的地址号，MC、MCR指令可嵌套使用，最多可嵌套8层（N0N7），N0为最高层，N7为最低层，返回指令MCR低层开始复位。,7、置位、复位指令（SET、RST）,D：数据寄存器V、Z：变址寄存器SET置位指令：保持线圈得电RST复位指令：保持线圈失电,注：X000一接通Y000得电，即使再断开，Y000仍继续保持得电。同理X002一接通即使再断开，Y000也将保持失电。说明：1）对同一元件可以多次使用SET、RST指令，最后一次执行的指令决定当前的状态。2）RST指令可以用来复位积算定时器T246T255和计数器。如不希望计数器和积算定时器具有断电保持功能，可在用户程序开始运行时用初始化脉冲M8002复位。3）任何情况下，RST指令都优先执行。,8、上升沿微分、下降沿微分指令（PLS、PLF）,说明：PLS上沿脉冲指令：仅在驱动输入的，使线圈得电一个扫描周期。PLF下沿脉冲指令：仅在驱动输入的，使线圈得电一个扫描周期。,注意：OUT、SET和RST、PLS和PLF指令在执行结果上的不同。,说明：1）PLS、PLF指令只能用于输出继电器Y和辅助继电器M（不包括特殊辅助继电器）。2）PLC从RUN到STOP，再从STOP到RUN时，PLSM0指令将输出一个脉冲，如果用的是断电保持型的辅助继电器则不会输出脉冲。,LDX0ANDX1INVLDX2INVOUTY0,说明：1）INV指令是将INV电路之前的运算结果取反；2）能编制AND、ANI指令步的位置可使用INV；3）LD、LDI、OR、ORI指令步的位置不能使用INV；4）在含有ORB、ANB指令的电路中，INV是将执行INV之前的运算结果取反。,11、程序结束指令（END）,END为程序结束指令。用户在编程时，可在程序段中插入END指令进行分段调试，等各段程序调试通过后删除程序中间的END指令，只保留程序最后一条END指令。每个PLC程序结束时必须用END指令，若整个程序没有END指令，则编程软件在进行语法检查时会显示语法错误。,第三节常用的PLC单元程序,梯形图的基本设计一、电动机起停控制线路根据异步电动机直接起停控制线路，用PLC程序设计相应的梯形图程序。PLC的接线图，如图（b）所示，梯形图如图（c）所示。SB100000（X0）为停止按钮SB200001（X1）为起动按钮,（a）主电路,（b）继电接触器控制,（b）PLC接线图,（c）梯形图,（d）FX2N的SET/RST指令编程,(e)利用辅助继电器,(a)主电路,(b)继电接触器控制,(c)PLC控制,1、互锁问题Y0、Y1软件互锁：Y0、Y1不能同时为ON，确保KM1、KM2线圈不能同时得电。X1、X2机械联锁：正、反转切换方便。问题：1）正、反转切换时PLC高速，而机械触点动作低速（短弧），造成瞬间短路；2）当接触器发生熔焊而粘结时，发生相间短路。解决办法：KM1、KM2硬件互锁：机械响应速度较慢，动作时间往往大于程序执行的一个扫描周期。,2、过载保护问题1）手动复位热继电器按C图接线，可以节约PLC的一个输入点。,2）自动复位热继电器常闭触点不能接在PLC的输出回路，必须接在输入回路（常闭或常开触点）。,自动复位热继电器的接线,3、常闭触点输入信号的处理,说明:输入触点即可以接常开,也可以接常闭,如上图所示输入继电器与输入触点的对应关系为X0=SBX1=SB1,建议使用常开触点作为PLC的入信号。,按钮：松开后复位，必须使用辅助继电器及自锁电路，使定时器线圈能保持通电,1）,延时5秒接通程序,时序图,2、按下起动开关X0，延时5s后输出Y0接通；当按下停止按钮X1后，输出Y0断开，试设计PLC程序。,延时断开程序,时序图,五、延时接通延时断开程序,X0控制Y1，要求在X0变为ON后延时9S后Y1才变为ON，X0变为OFF再过7S才变为OFF。,延时接通延时时断开程序,时序图,说明：利用定时器的组合，可以实现大于3276.7s的定时，但很长的几万秒甚至更长的定时，需用定时器与计数器的组合来实现。2、定时器与计数器的组合为当X0接通后，延时20000s，输出Y0接通；当X0断开后，输出Y0断开。,延时5000s程序,定时器加计数器实现的延时20000s程序,3、两个计数器组合PLC内部的特殊辅助继电器提供了四种时钟脉冲：10ms（8011）、100ms（8012）、1s（8013、1min（8014），可利用计数器对这些时钟脉冲的计数达到延时的作用。若将M8011的10ms脉冲送给计数器，则计数常数：K=（36006）0.01=2160000而一个计数器的K32767，故应将两个计数器进行组合，才能达到6小时的延时。注意：每次C0计满后应及时复位，否则C1只能得到一个脉冲。控制要求为当X0接通后，延时50000s，输出Y0接通；当X0断开后，输出Y0断开,七、顺序延时接通程序当X0接通后，输出端Y0、Y1、Y2按顺序每隔10s输出接通。用三个定时器T0、T1、T2设置不同的定时时间，可实现按顺序先后接通，当X0断开后同时停止。,九、脉冲发生电路1、试设计频率为10Hz等脉冲发生器。等脉冲即占空比为1，即输入信号X0接通后，输出Y0产生0.05s接通、0.05s断开的方波，选择精度为0.01s的定时器。,1）,2）,2、设计周期为50s的脉冲发生器，其中断开30s，接通20s。占空比不为1的脉冲，接通和断开时间不相等，由于定时时间较长，可用0.1s的定时器，因此只要改变时间常数就可实现。,1）,2）,由于PLC程序是按顺序执行的，所以当X0的上升沿到来时，M0接通一个扫描周期，此时M1线圈不会接通，Y0线圈接通并自锁，而当下一个扫描周期时，虽然Y0是接通的，但此时M0已经断开，所以M1也不会接通，直到下一个X0的上升沿到来时，M1才会接通，并把Y0断开，从而实现二分频。,1、分析控制要求，确定输入、输出设备，绘制I/O接线图：1）要实现小车的左右往复运动，只要对小车的拖动电动机实现正反转控制即可。这里用两个接触器分别控制小车左行（KM2）右行（KM1）。2）系统的起动（左SB2、右SB1）、停止（SB3）需要三个按钮，起点和终点处的两个行程开关是用来自动控制小车的往复运动的，也应作为输入设备,3、修改、完善以满足控制要求：1）小车在两处装料、卸料需要延时，应增加定时器。2）延时结束，小车要能自动继续左行或右行，应在Y2和Y3线圈前加入定时器的延时触点。,3）小车到达SQ1或SQ2处要能自动停下，应在Y2和Y3线圈前加入相应行程开关的常闭触点。,4）若小车停在SQ1或SQ2处，就算曾经按下停止按钮，小车仍然会自行起动。解决方法：增加辅助继电器记忆起动信号。,二、两处卸料的小车控制系统的梯形图设计：要求：运料小车第一次右行在SQ3处卸料；第二次右行在SQ2处卸料。,1、分析控制要求，确定输入、输出设备，绘制I/O接线图：与上例比较可知，要实现两处卸料，增加了行程开关SQ3，故只要在上例I/0图的基础上将SQ3连接到PLC的输入端X5。2、修改、完善以满足控制要求：1）要实现两处卸料，重要的是判断小车右行时在SQ3处是否需要停。可增加一个辅助继电器（M1）来记忆小车是否到过SQ3（M1+），或SQ2（M1）。2）小车到达SQ2处，回头左行时会压下SQ3，使M1+，导致小车第三次右行压下SQ3时不停。,3）小车左行或第二次右行经过SQ3时会使T1瞬间得电，非控制要求。4）若小车停在SQ1或SQ2处，就算曾经按下停止按钮，小车仍然会自行起动。,解决方法：增加辅助继电器记忆起动信号,设计法的缺点：易漏掉某些环节，设计出的梯形图可读性差，只适用来设计一些简单的程序。,顺序控制设计法在工业领域中，许多的控制对象（过程）都属于顺序控制，其特点是整个控制过程可划分为几个工步，每个工步按顺序轮流工作，而且任何时候都只有一个工步在工作。根据这种控制特点，开发了专门供编制顺序控制程序用的功能表图，这种先进的设计方法已成为PLC程序设计的最主要方法。,二、顺序控制设计法状态流程（转移）图：描述控制系统的控制过程、功能和特性，又称状态图、流程图、功能图。状态转移图的特点：具有直观、简单，是设计PLC顺序控制程序的一种有力工具。,（一）顺序控制设计基本概念,1、步步：根据系统输出量的变化，将系统的一个工作循环过程分解成若干个顺序相连的阶段。,“步”在状态流程图中用方框来表示。编程时一般用PLC内部的软继电器表示各步，如或。,注意：步是根据PLC的输出量是否发生变化来划分的，只要系统的输出量状态发生变化，系统就从原来的步进入新的步。,液压工作台的整个工作过程可划分为：原位（SB1）、快进（SQ2）、工进（SQ3）和快退（SQ1）四步；各步电磁阀YA1、YA2、YA3的状态如图所示。（1）液压工作台初始状态：停在原位（压合SQ1）YA1-、YA2-、YA3-（输出）。（2）按SB：快进YA1+、YA2-、YA3+（输出）。（3）压合SQ2：工进YA1+、YA2-、YA3-（输出）。（4）压合SQ3：快退，快退回原位停止YA1-、YA2+、YA3-（输出）。,结论：PLC输出量发生变化时产生新的一步。,步的绘制,转换条件和动作的绘制,PLC接线图,状态转移图的改画,初始条件的确定,4）初始条件的确定。当PLC刚进入程序运行状态时，由于M0的前步M3还未曾得电，虽然SQ1已满足，故M0无法得电，其所有的后续步均无法工作。因此刚开始时应该给初始步一个激活信号，且此信号在激活初始步以后就不能再出现，否则会同时出现两活动步。初始激活信号可以用M8002，或其它满足要求的脉冲信号。,基本逻辑指令顺序程序的编写：利用PLC基本逻辑指令按状态转移编写程序。,编程步骤：第一步：画出控制每一步激活的电路激活下一步的两个条件：前一步为活动步。满足转换条件。例如：假定当前步为m，下一步为m+1，从步m到步m+1的转换条件为a，则有布尔表达式m+1=m*a。A、将前一步的辅助继电器和转换条件串联作为激活下一步的条件。B、将下一步的辅助继电器常闭触点串入前一步的激活电路中，作为步结束的条件。注意：激活条件必须加自锁。第二步：每一步对应的辅助继电器控制相应的动作。注意：要避免双线圈输出。若出现双线圈现象，则要将其合并，合并的办法是将驱动同一线圈前面的触点并联，如图M1、M2。用基本逻辑指令编程时可以按下图梯形图套用格式：,其中：Ri-1前一步继电器Ri当前步继电器Ri+1下一步继电器CiRi步的转换条件Ci+1Ri+1步的转换条件,例：“液体混合装置”的工艺要求如下：按下启动按钮SB后，电磁阀YV1得电，液体A流入；当液位达到传感器S1的高度，S1发出信号，关断YV1按通YV2，液体B流入；当液位达到传感器S2的高度，关断YV2，按通搅拌机M；搅拌5分钟后，停止搅拌，同时打开出口电磁阀YV3，排出液体；液体排完（定时2分钟）后，关断YV3，一个工作循环结束。,1、确定系统的输入输出设备，绘制I/O接线图。说明：电动机的起停由接触器控制，但接触器一般用交流电源，电磁阀用直流电源，这两种设备应接在PLC的不同COM端的输出点上。,2.功能表图中步的确定与绘制（输出量是否变化）。如左图3.转换条件和动作的绘制。如右图,解决方法：增设一步小延时。,注：T32的定时常数可取K=1（M8028=1）,一、状态寄存器FX2N共有1000个状态寄存器，其编号及用途见下表。,说明：1）状态的编号必须在规定的范围内选用。2）各状态元件的触点，在PLC内部可以无数次使用。3）不使用步进指令时，状态元件可以作为辅助继电器使用。4）通过参数设置，可改变一般状态元件和掉电保持状态元件的地址分配。,二、步进顺控指令FX2N系列PLC的步进指令：步进接点指令STL步进返回指令RET。,2、步进返回指令RET说明：1）梯形图符号：2）功能：返回主母线。步进顺序控制程序的结尾必须使用RET指令。,三、状态转移图的梯形图和写指令表1、状态的三要素状态转移图中的状态有驱动负载、指定转移目标和指定转移条件三个要素。图中Y5：驱动的负载S21：转移目标X3：转移条件。,2、状态转移图的编程方法步进顺控的编程原则：先进行负载驱动处理，然后进行状态转移处理。,3、注意事项1)程序执行完某一步要进入到下一步时，要用SET指令进行状态转移，激活下一步，并把前一步复位。2)状态不连续转移时，用OUT指令，如图为非连续状态流程图：,非连续状态流程图,例：液压工作台的步进指令编程，状态转移图、梯形图、指令表如图所示。,1、PLC接线图,2、将整个过程按任务要求分解为各状态，并分配状态元件：注意：S20与S23，S21与S24虽然功能相同，但是不同状态，故编号也不同。3、弄清每个状态的功能、作用。S0PLC上电作好工作准备S20前进（输出Y1，驱动电动机M正转）S21后退（输出Y2，驱动电动机M反转）S22延时5s（定时器T0，设定为5s，延时到T0动作）S23同S20S24同S21说明：各状态的输出可由状态元件直接驱动，也可由其他软元件触点的逻辑组合驱动。,4、转态转移图及梯形图,分类：选择性分支和并行性分支,一、选择序列结构：从多个流程中按条件选择执行其中的一个流程。,1、选择性分支的状态转移图,1）S20为分支状态根据不同的条件（X0,X10,X20）,选择执行其中的一个流程。若满足转换条件a1，则转换到21步；若满足b1，则转换到31步；若满足c1，则转换到41步。2）S50为汇合状态（可由S22、S32、S42任一状态驱动）分支结束时，无论哪条分支的最后一步为活动步时，只要相应的转换条件成立，都能转换到50步。,3、用基本指令实现选择序列,用基本指令编制的梯形图,4、用置位/复位指令实现选择序列,（a）分支（b）合并,用置位/复位指令编写的梯形图程序、,5、用布进指令实现选择序列,举例：分捡小球大球的机械装置的控制，工作顺序是向下，吸抓住球，向上，向右运行，向下，释放，向上和向左运行至左上点（原点），抓球和释放球的时间均为1秒。动作顺序：1）左上为原点，机械臂下降（当碰铁压着的是大球时，限位开SQ2断开，而压着的是小球时SQ2接通）。,2）左、右移由Y4、Y3控制，上升、下降由Y2、Y0控制，将球吸住由Y1控制。,输出点：Y0是机械臂下降KM0；Y2是机械臂上升KM2；Y1是吸球口KM1；Y3是机械臂右移KM3；Y4是机械臂左移KM4；Y5是机械臂停在原点的指示灯。,2、状态转移图根据工艺要求，根据SQ2的状态（即对应大、小球）有两个分支，为选择性分支。分支在机械臂下降之后根据SQ2的通断，分别将球吸住、上升、右行到SQ4或SQ5处下降，此处应为汇合点。然后再释放、上升、左移到原点。状态转移图为：,指令表,并行序列结构,编程原则：集中进行并行分之处理，,图4.84并行序列结构,图4.84所示即为并行序列。与选择序列一样，并行序列也有分支与合并，它与选择序列的区别在于：,图4.85用基本指令编制的梯形图,当20为活动步，而且转换条件a=1成立，则同时激活多个后续步21、31、41，此时21、31、41步同时变为活动步，而选择序列只能有一个后续步为活动步。并行序列合并时，只有当双线上的所有前级步22、32、42都为活动步时，且转换条件d=1成立，才能实现转换，使步50变为活动步，而双线以上的步变为不活动步。并行序列的分支转换条件如a必须画在双线之上，合并的转换条件如d必须画在双线之下。并行序列在编程时也可用多种编程指令，图4.85为用基本指令编制的梯形图。图中在分支开始时，线圈20的断开触点可用21或31或41，选其中之一即可，如图4.85（I）所示；而在分支合并时，由于要满足前级步全部为活动步，并且对应的转换条件成立这个条件，因此要将所有分支的最后一步触点与转换条件串联才能作为激活步50的条件，如图4.85（II）所示，只要分支中有一个分支还没有执行到最后一步，都不能实现合并。由以上分析可总结出并行序列用通用逻辑指令的编程规则：（1）如果某一步Ri的后面有一个由n