PLC 可变程序控制器

1、 张泽荣 l 1.1可编程序控制器的产生可编程序控制器的产生l 1.2可编程序控制器定义及特点可编程序控制器定义及特点n 世界上第一台世界上第一台PLC 1969年由美国数字设备公司（DEC）根据美国通用汽车公司（GM）的要求研制成功 n 背景：背景： 1968年美国通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺不断变化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它能做到尽可能减少重新设计和更换电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期。 n 设计思想设计思想： 吸取继电器和计算机两者的优点 继电器控制系统体积大、可靠性低、接线复杂、不易更改、查找和排除故障困难，对生

2、产工艺变化的适应性差，但简单易懂、价格便宜； 计算机功能强大、灵活（可编程）、通用性好，但编程困难； 采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”进行编程，使不熟悉计算机的人也能很快掌握使用。（梯形图）70年代初期： 仅有逻辑运算、定时、计数等顺序控制功能，只是用来取代传统的继电器控制,通常称为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）70年代中期： 微处理器技术应用到PLC中，使PLC不仅具有逻辑控制功能，还增加了算术运算、数据传送和数据处理等功能 80年代以后：随着大规模、超大规模集成电路等微电子技术的迅速发展，16位和32位微处理器应用于PLC中，使PLC

3、得到迅速发展。PLC不仅控制功能增强，同时可靠性提高，功耗、体积减小，成本降低，编程和故障检测更加灵活方便，而且具有通信和联网、数据处理和图象显示等功能。n 近年来PLC发展迅速 PLC集三电（电控、电仪、电传）为一体、性能价格比高、高可靠性的特点，已成为自动化工程的核心设备。 PLC成为具备计算机功能的一种通用工业控制装置，其使用量高居首位。 PLC成为现代工业自动化的三大技术支柱（PLC、机器人、CAD/CAM）之一。1.2 可编程序控制器定义及特点可编程序控制器定义及特点n 定义： 国际电工委员会（IEC）于1987年颁布了可编程控制器标准草案第三稿。在草案中对可编程控制器定义如下： “

4、可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计”。 1.2.1 可编程序控制器定义可编程序控制器定义1.2.2 PLC的特点的特点l 通用性强，使用方便 l 功能强，适应面广 l 可靠性高，抗干扰能力强l 控制程序可变具有很好的柔性l 编程方法简单，容易掌握 l PLC控制系统的设计、安装、调试和维修工作少.极为方便。控制程

5、序变化方便.具有很好的柔性。l 体积小、重量轻、功耗低 n PLC应用类型归纳为以下几个方面：应用类型归纳为以下几个方面：l 开关量逻辑控制 l 运动控制 l 过程控制（PID闭环控制 ）l 数据处理 l 通信联网（构成DCSDCS、FCSFCS系统系统） 可编程序控制器（可编程序控制器（ProgrammbleController）简称简称PC或或PLC 1.2.3 PLC的国内外现状及发展动向的国内外现状及发展动向 n 1969年美国数据设备公司（DEC）研制了第一台PLC，从此PLC发展迅猛。 我国改革开放后，美国AB、GE、MODICON、TI，日本OMRON、三菱、富士，德国西门子等厂

6、家的产品不断进入我国，并在各行各业的工控系统中占据重要地位。n PLCPLC三大流派三大流派从第一台PLC出现以后，日本、德国、法国等也相继开始研制PLC，并得到了迅速的发展。各国PLC都有自己的特色。l 欧洲：欧洲：西门子（Siemens）； 法国的（Telemecanique）l 美国：美国：A-B（Allen-Bradly）、GE（General Electric） l 日本：日本：三菱电机（Mitsubishi Electric）、 欧姆龙（OMRON）、 FUJI （日本主要发展中小型PLC，其小型机性能先进，结构紧凑，价格便宜） l 目前国内市场还有韩国、台湾等PLC产品43 自1

7、973年，我国开始研制顺序控制器，并取得不小的进展，现在市场上出现了系列化的国产PLC，其价格相对低廉，性价比较高。FX0NFX2NS7-400FX1S / FX1NSLC500第二章第二章 可编程序控制器基本原理可编程序控制器基本原理l2.1可编程序控制器基本控制原理可编程序控制器基本控制原理l2.2可编程序控制器内部硬件框图及各部分作用可编程序控制器内部硬件框图及各部分作用l2.3可编程控制器工作过程特点及主要性能指标可编程控制器工作过程特点及主要性能指标l2.4可编程序控制器分类可编程序控制器分类2.1 可编程序控制器基本控制原理可编程序控制器基本控制原理 2.1.1 PLC的组成的组成

8、l PLC由四部分组成 ：中央处理单元（CPU板）、输入输出（I/O）部件和电源部件PLC外观PLC应用于步进电机控制 n PLC的主要逻辑部件的主要逻辑部件1、继电器逻辑：输入继电器X、输出继电器Y、内部继电器（寄存器）R2、定时器逻辑T定时条件控制定时器操作；定时语句指定所使用的定时器，给出定时设定值；定时器的当前值记录定时时间（经过值）；定时继电器定时器达到设定的时间值时为ON，未开始定时或未达到设定值时为OFF。3、计数器逻辑C计数器的复位信号；计数器的计数信号；计数器设定值的记忆单元；计数器当前值（经过值）单元。4、触发器逻辑 5、移位寄存器6、数据寄存器 2.1.2 PLC的编程语

9、言的编程语言 在PLC系统结构不断发展的同时，PLC的编程语言也越来越丰富，功能也不断提高。程序的表达方式基本有四种：梯形图、指令表、逻辑功能图和高级语言。梯形图是当前使用最广泛的一种编程方法。 除了的梯形图语言外，为了适应各种控制要求，出现了面向顺序控制的步进编程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的高级语言（BASIC、C语言等）等。多种编程语言的并存、互补与发展是PLC进步的一种趋势。理解梯形图的一个关键概念是理解梯形图的一个关键概念是“能流能流”，这仅是概念上的，这仅是概念上的“能流能流”。如图。如图2-7把左母线设想为电源把左母线设想为电源“火线火线”，右母线设，右母线设想为

10、想为“零线零线 2.2 可编程序控制器内部硬件框图及可编程序控制器内部硬件框图及各部分作用各部分作用2.2.1 PLC一般结构一般结构l PLC的基本组成与一般的微机系统类似：是一种特殊计算机l PLC的基本组成包括两部分中央处理器（CPU）、存储器、输入接口、输出接口、通信接口、电源等系统程序和用户程序PLC组成组成编程编程器器写入写入写入器器器电电 源源输入单元输入单元输出单元输出单元CPU通信接口通信接口扩展接口扩展接口存储器存储器2.2.2 PLC内部主要部件功能内部主要部件功能l PLCPLC中常采用的中常采用的CPUCPU有三类有三类： 1) （如Z80、8086、80286等）

11、2) （如8031、8096等） 3) (如AMD29W等)l 小型PLC：大多采用8位通用微处理器和单片微处理器， 中型PLC：大多采用16位通用微处理器或单片微处理器 大型PLC：大多采用高速位片式微处理器（32位） 小型PLC为中、大型PLC则大多为对于双CPU系统，一般一个为，一般采用8位、16位或32位处理器；另一个为，采用由各厂家设计制造的专用芯片。1. PLC中的中的CPU及作用uCPUCPU的作用：的作用：按系统程序赋予的功能，指挥PLC有条不紊地进行工作。归纳起来主要有以下五个方面：1）接收并存储编程器或其它外设输入的用户程序或数据2）诊断电源、PLC内部电路故障和编程中的语

12、法错误等3）接收并存储从输入单元（接口）得到现场输入状态或数据4）逐条读取并执行存储器中的用户程序，并将运算结果存入存储器中5）根据运算结果，更新有关标志位和输出内容，通过输出接口实现控制、制表打印或数据通讯等功能 在在PLC中，存储器主要用于中，存储器主要用于 可读/写操作的RAM ROM、PROM、EPROM、E2PROM2.系统程序存贮器系统程序存贮器u系统程序系统程序:是完成系统诊断、命令解释、功能子程序调用、管理、逻辑运算、通信及各种参数设定等功能。 由PLC的制造厂家编写的，在PLC使用过程中不会变动，它和PLC的硬件组成有关，它关系到PLC的性能。 由制造厂家直接固化在只读存储器

13、ROM、PROM或EPROM中，用户不能访问和修改。3. 用户存贮器用户存贮器 用户程序用户程序: :l 用户程序是用户根据控制对象生产工艺及控制的要求而编制的应用程序。它是由PLC控制对象的要求而定的，l 为了便于读出、检查和修改，用户程序一般存于CMOS静态RAM中，用锂电池作为后备电源，以保证掉电时不会丢失信息。为了防止干扰对RAM中程序的破坏，当用户程序经过运行正常，不需要改变，可将其固化在EPROM中。l 现在有许多PLC直接采用EEPROM作为用户存储器。4. 输入输入/输出接口（输出接口（I/O模块）模块）通常也称是PLC与工业生产现场之间的连接通道。可以检测被控对象的各种数据，

14、用这些数据作为PLC对被控制对象进行控制的依据将处理结果送给被控制对象，以实现控制目的PLC I/O处理示意图处理示意图l 电平转换功能：由于外部输入设备和输出设备所需的信号电平是多种多样的，而PLC内部CPU的处理的信号是标准电平信号。l 光电隔离和滤波功能，以提高PLC的抗干扰能力，通常还有状态指示，工作状况直观，便于维护l I / O 接口的类型： 开关量输入/输出接口 模拟量输入/输出接口5. PLC编程器编程器及作用及作用是编辑、调试、输入用户程序，也可在线监控PLC内部状态和参数，与PLC进行人机对话。它是开发、应用、维护PLC不可缺少的设备。 简易编程器l 智能编程器 6. PL

15、C中的电源中的电源及作用及作用PLC配有开关式稳压电源，以提供内部电路使用。 与普通电源相比，PLC电源的稳定性好、抗干扰能力强。因此，对于电网提供的电源稳定度要求不高，一般允许电源电压在其额定值15%的范围内波动。许多PLC还向外提供直流24V稳压电源，用于对外部传感 器供电。l 电源的容量7. PLC中的中的I/O输出接口输出接口及作用及作用 ：是指PLC的I/O接口所能接受的输入信号个数和输出信号个数的总和。l 是选择PLC的重要依据之一 当I/O点数不够时，可通过PLC的I/O扩展接口对系统进行扩展 l 与打印机连接，可将过程信息、系统参数等输出打印l 与监视器连接，可将控制过程图像显

16、示出来l 与 P L C 连接，组成多机系统或连成网络，实现更大规模控制l 与计算机连接，组成多级分布式控制系统，控制与管理相结合l 与人机界面（触摸屏）连接l 与智能接口模块连接。智能接口模块是一独立的计算机系统，它有自己的CPU、系统程序、存储器以及与PLC系统总线相连的接口 ，PLC的智能接口模块种类很多，如：高速计数模块、闭环控制模块、运动控制模块、中断控制模块等。 与编程器连接2.3 可编程控制器工作过程特点及可编程控制器工作过程特点及 主要性能指标主要性能指标 当当PLC运行时，需要进行众多的操作运行时，需要进行众多的操作而而 PLC的的CPU不可能同时去执行多个操作，不可能同时去

17、执行多个操作， 每一刻只每一刻只能执行一个操作能执行一个操作 。2.3.1 循环扫描工作方式循环扫描工作方式u 扫描工作方式扫描工作方式 解决的办法：解决的办法：采用分时操作原理采用分时操作原理 由于由于CPUCPU的运算处理速度很快，所以从宏观上来看，的运算处理速度很快，所以从宏观上来看， PLC PLC外部出现的结果似乎是同时完成的。外部出现的结果似乎是同时完成的。 这种分时操作的方法称为这种分时操作的方法称为 PLC采用采用“顺序扫描、不断循环顺序扫描、不断循环”的工作方式，的工作方式，整个过程扫描并执行一次所需的时间，整个过程扫描并执行一次所需的时间称为扫描周期。称为扫描周期。 2.3

18、.2 PLC的工作过程分自诊断、与编程器的工作过程分自诊断、与编程器或计算机等通信、输入采样、程序执行和输出刷或计算机等通信、输入采样、程序执行和输出刷新五个阶段。新五个阶段。 PLC执行程序的过程PLCPLC扫描工作方式的特点扫描工作方式的特点 集中采样：集中采样： 在一个扫描周期中，对输入状态的采样只在输入处理阶段进行。当PLC进入程序处理阶段后输入端将被封锁，直到下一个扫描周期的输入处理阶段才对输入状态进行重新采样。集中输出：集中输出： 在用户程序中如果对输出结果多次赋值，则最后一次有效。在一个扫描周期内，只在输出处理阶段才将输出状态从输出映象寄存器中输出，对输出接口进行刷新。在其它阶段

19、里输出状态一直保存在输出映象寄存器中。 提高了抗干扰能力，增强了系统可靠性提高了抗干扰能力，增强了系统可靠性 PLC工作时大多数时间与外部输入/输出设备隔离，从根本上提高了系统的抗干扰能力，增强了系统的可靠性。 2.3.3 PLC对输入对输入/输出的处理原则输出的处理原则 根据上述工作特点，归纳出PLC对输入/输出的处理原则如下所述。输入映像寄存器的数据取决于输入端子板上各输入点在上一个刷新期间的通/断状态。程序如何执行取决于用户所编程序和输入/输出映像寄存器的内容及各元件映像寄存器的内容。输出映像寄存器的数据,取决于输出指令的执行结果。输出锁存器中的数据，由上一次输出刷新期间输出映像寄存器中

20、的数据决定。输出端子的通/断状态,由输出锁存器决定。指指PLC外部输入和输出端子数。外部输入和输出端子数。 用来衡量用来衡量PLC所能存储用户程序的多少。所能存储用户程序的多少。 指扫描指扫描1000步用户程序所需的时间，以步用户程序所需的时间，以ms/千步为单位。千步为单位。 指指PLC具有的基本指令和高级指令的种类和数量。种类具有的基本指令和高级指令的种类和数量。种类数量越多，软件功能越强。数量越多，软件功能越强。2.3.4 PLC主要技术性能指标主要技术性能指标2.4 可编程序控制器分类可编程序控制器分类2.4.1 PLC PLC的分类（按结构形式分类）的分类（按结构形式分类）根据PLC

21、的结构形式，可将PLC分为整体式和模块式两类 1） 将电源、将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内，接口等部件都集中装在一个机箱内， 具有结构紧凑、体积小、价格低的特点。具有结构紧凑、体积小、价格低的特点。 整体式PLC由不同I/O点数的基本单元（又称主机）和扩展单元组成。基本单元内有CPU、I/O接口、与I/O扩展单元相连的扩展口，以及与编程器或EPROM写入器相连的接口等。扩展单元内只有I/O和电源等，没有CPU。基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。整体式PLC一般还可配备特殊功能单元，如模拟量单元、位置控制单元等，使其功能得以扩展。 小型PLC一般采用这种整体式结构。

22、2） 将将PLC各组成部分分别作成若干个单独的模块，各组成部分分别作成若干个单独的模块，如如CPU模块、模块、I/O模块、电源模块（有的含在模块、电源模块（有的含在CPU模块中）以及模块中）以及各种功能模块。各种功能模块。 模块式由框架或基板和各种模块组成。模块装在框架或基板的插座上。这种模块式PLC的特点是配置灵活，可根据需要选配不同模块组成一个系统，而且装配方便，便于扩展和维修。 大、中型PLC一般采用模块式结构。3） 还有一些还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来。将整体式和模块式的特点结合起来。 叠装式PLC其CPU、电源、I/O接口等也是各自独立的模块，但它们之间是靠电缆进行联

23、接，并且各模块可以一层层地叠装。这样，不但系统可以灵活配置，还可做得体积小巧。2.4.2 PLCPLC的分类（按的分类（按I/OI/O点数分类）点数分类）根据PLC的I/O点数，PLC分为小型、中型和大型三类。1） I/O点数为256点以下点以下的为小型PLC （其中I/O点数小于64点的为超小型或微型PLC）2） I/O点数为256点以上、点以上、2048点以下点以下的为中型PLC3） I/O点数为2048以上以上的为大型PLC （其中I/O点数超过8192点的为超大型PLC）这个分类界限不是固定不变的，它随PLC的发展而变化。2.4.3 PLC PLC的分类的分类（按功能分类）按功能分类）

24、 具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量模拟量输入输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机系统 具有低档PLC功能外，具有较强的模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。有些还增设中断、PID控制等功能 具有中档机功能外，增加带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数运算、制表及表格传送等。高档PLC机具有更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，实现工厂自动化。 第一节 可编程序控制器FP1系列顺序指令 第二节 常用

25、高级指令，常用特殊继电器的功能 第三节 基本功能指令 第四节 控制指令 第四章 习题 第四章第四章 FP1 系列指令系统系列指令系统 第五节 步进控制功能图及步进梯形图ST：常开触点与母线连接，开始一逻辑运算。也叫初始加常开触点与母线连接，开始一逻辑运算。也叫初始加载指令。载指令。ST X1ST/ X1ST/：常闭触点与母线连接，开始一逻辑运算。也叫初始加常闭触点与母线连接，开始一逻辑运算。也叫初始加载非指令。载非指令。X1 X1 OT：线圈驱动指令，将运算结果输出到指定接点线圈驱动指令，将运算结果输出到指定接点OT Y1Y1 4.1 基本顺序指令基本顺序指令基本顺序指令是以位为单位的逻辑操作

26、，是构成继电器控制电路的基础。4.1.1 ST、ST/、和、和OT指令：指令： 例例: 梯形图 指令表 0 ST X0 1 OT Y0 2 ST/ X1 3 OT Y1 4 OT Y21、解释：1）X0接通时，Y0接通。2）X1断开时，Y1接通，X1接通时，Y1断开。2、时序图：X0Y0X1Y1Y2 ST、ST/：适用于适用于X、Y、R、T、C。OT：适用于适用于Y、R。可以多次并联使用。可以多次并联使用。4.1.2 “/”“/”非指令非指令指令功能：将该指令处的运算结果取反。例例: 指令表 0 ST X0 1 AN X1 2 OT Y0 3 / 4 OT Y11、解释：X0、X1都接通时，Y

27、0通，但Y1断。即“/”指令将A点的运算结果求反后作用于Y1。2、时序图： AN：串联常开触点指令，把原保存在结果寄存器中的逻辑操作结果与指令的继电器内容相“与”并把该逻辑操作结果存入结果寄存器。AN/：串联常闭触点指令，把被指定的继电器内容取反，然后与结果寄存器的内容相“与”，操作结果存入结果寄存器。AN X1X1X 4.1.3 AN和和AN/指令指令AN/ X1 X1X 指令表 0 ST X0 1 AN X1 2 AN/ X2 3 OT Y0 例例:1、解释：当X0、X1均接通且X2断开时，Y0接通。AN、AN/指令可连续使用多次。2、时序图 操作数：AN、AN/：X、Y、R、T、C。4.

28、1.4 OR、OR/指令指令OR：并联常开触点指令，把结果寄存器的内容与指定继电器的内容进行逻辑“或”，其结果存入结果寄存器。OR/：并联常闭触点指令，把指定继电器的内容取反后与结果寄存器的内容相“或”，其结果存入结果寄存器。 指令表 1 ST X0 2 OR X1 3 OR/ X2 4 OT Y0例例:1、解释：当X0或X1接通或X2断开时，Y0均接通。2、时序图： X0 X1 X2 Y0 操作数： OR、OR/：X、Y、R、T、C。 练习：练习：根据如图所示的时序图设计梯形图。 X0X1X2X3 Y0Y1Y24.1.5 ANS指令：指令：指令功能：实现多个指令块的“与”运算。 指令表 0

29、ST X0 1 OR X1 块1 2 ST X2 3 OR X3 块2 4 ANS 5 OT Y0例例:2、时序图1、例题解释：X0或X1接通，且X2或X3也接通时，Y0接通。 X0X1X2X3Y0 指令使用说明：指令使用说明： 组与指令（ANS）是用来串联指令块的。每一指令块以ST或ST/指令开始。可以多个指令块串联。如图右所示。块块1块块2块块3块块4块块54.1.6 ORSORS指令指令：指令功能：实现多个指令块的“或”运算。 指令表 0 ST X0 1 AN X1 块1 2 ST X2 3 AN X3 块2 4 ORS 5 OT Y0 例例: 指令表指令表 ST X0 块块1 AN X

30、1 块块4 ST X2 块块5 块块2 AN X3 ORS 每一指令块由ST指令开始 ST X4 块块3 AN X5 ORS OT Y0 X0X1X2X3Y0指令块指令块1指令块指令块2指令块指令块1指令块指令块2 ST X0 OR X2 ST X2 OR/ X3 ANS OT Y0 ST X0 AN X2 ST X2 AN/ X3 ORS OT Y0 X0X1X2X3Y04.1.7 指令功能：PSHS：存贮该指令的运算结果。RDS：读出由PSHS指令存贮的运算结果。POPS：读出并清除由PSHS指令存贮的运算结果。用于压入堆栈，用于压入堆栈，用于读出堆栈，用于读出堆栈，用于弹出堆栈。用于弹出

31、堆栈。语句表指令语句表指令 ST X0 PSHS AN X1 OT Y0 RDS AN X2 OT Y1 POPS AN/ X3 OT Y2 X1X2 X3 Y1 Y0 Y2X0 当X0接通时，则有： 1）存贮PSHS指令处的运算结果，当X1接通时，Y0输出（为ON）。2）RDS指令读出存贮结果，当X2接通时，Y1输出。由POPS指令读出存贮结果，当X3断开时，Y2输出。且PSHS指令存贮的结果被清除。 例例:时序图：时序图：X0X1Y0X2Y1X3Y2指令使用说明：指令使用说明：重复使用RDS指令，可多次使用同一运算结果，当使用完毕时，一定要用POPS指令。如图所示： 4.1.8 DF 功能

32、功能当输入条件由当输入条件由时，指定接点仅在时，指定接点仅在PLC的的1次次扫描周期内为扫描周期内为ON，其它时间为其它时间为OFF。该指令产生的输出是一个该指令产生的输出是一个脉冲，其宽度为一个扫描周期。脉冲，其宽度为一个扫描周期。 ( DF )DF/ 功能：当输入条件由功能：当输入条件由时，指定接点仅在时，指定接点仅在PLC的的1次次扫描周期内为扫描周期内为ON，其它时间为其它时间为OFF。该指令产生的输出是一个该指令产生的输出是一个脉冲，其宽度为一个扫描周期。脉冲，其宽度为一个扫描周期。 ( DF/ ) 指令表：指令表： 0 ST X01 DF 2 OT Y0 3 ST X1 4 DF/

33、 5 OT Y1X0X1Y0Y1 一个扫描周期一个扫描周期 一个扫描周期一个扫描周期时序图：时序图：程序举例练习：程序举例练习：例1：梯形图如图411所示，试画出其时序图。 X0 X1 R0 Y0 X0 X1 R0 Y0 b)无微分指令的程序和时序图 图411 自保持电路a)有微分指令的程序和时序图1个扫个扫描周期描周期虚线部虚线部分为自分为自锁产生锁产生的输出的输出例2：利用一个开关信号X0控制输出Y0，即X0第一次接通Y0输出，X0第二次接通，Y 0断开。依次类推。如图所示：X0R0R1R2R3 Y0 保持和释放交替变化的电路时序图 保持和释放交替变化的电路梯形图SET 功能：功能：当输入

34、条件变为当输入条件变为ON时，使指定输出接点时，使指定输出接点保持保持此后即使输入变为此后即使输入变为，该输出该输出仍保持仍保持。RST功能：功能：当输入条件变为当输入条件变为时，使指定输出接点保时，使指定输出接点保持持，此后即使输入变为，此后即使输入变为，该输出仍该输出仍保持保持。Y0 Y04.1.9 SET、RST指令：指令：解释：1）当触发信号X0接通时，执行SET指令，使Y0=ON，而后不管X0如何变化，输出Y0均保持其接通状态，直至执行RST Y0指令。2）当触发信号X1接通时，执行RST指令，使已接通的Y0=OFF而后不管触发信号X1如何变化Y0均保持断开状态。例例:3）SET、R

35、ST操作数：Y、R4）对继电器Y和R可以使用相同编号的SET、RST指令次数不限。 5）当使用SET和RST指令时，输出的内容随运行过程中每一段的执行结果而变化。X0X1Y0指令功能：相当于一个锁存继电器，当置位输入为ON时，使输出接通并保持。 指令表 0 ST X0 1 ST X1 2 KP Y0 X0：置位信号。 X1：复位信号。 Y0中的“0”：输出地址。4.1.10 KP指令：指令：例例:解释：当X0接通（ON）时Y0接通（ON）并保持；当X1接通（ON）Y0断开（OFF）。 X0 X1 Y0 时序图：时序图：4.1.11 NOP Y0R0NOP指令的使用对程序运行的结果没有任何影响，

36、指令的使用对程序运行的结果没有任何影响，一般为了方便阅读。一般为了方便阅读。（1）PLC编程元件的触点在编程过程中可以无限次使用，每个继电器的线圈在梯形图中只能出现一次，它的触点可以使用无数次。（2）梯形图的每一逻辑行皆起始于左母线，终止于右母线。线圈总是处于最右边，且不能直接与左边母线相连。 （3）编制梯形图时，应尽量做到“上重下轻、左重右轻”。 不合理不合理合理合理 （4）两个或两个以上的线圈可以并联，但不可以串联。 X0 X0 Y1 (5)程序以END指令结束，程序的执行是从第一个地址到END指令结束，在调试的时候，可以利用这个特点将程序分成若干个块，进行分块调试，直至程序全部调试成功。

37、（6）在梯形图中串联接点、并联接点的使用次数没有限制，可无限次地使用 无限次使用无限次使用无无限限次次使使用用（7）两个或两个以上的线圈可以并联输出 4.2 基本功能指令基本功能指令4.2.1 定时器指令（定时器指令（TMR、TMX和和TMY指令）指令） 1.TM指令格式指令格式 定时器设置值定时器序号（用十进制表示默认0-99）定时器类型（分三类用R、X、Y表示） TMX 50 2 X0T2Y0 ST X0 TMX 2 K 50 ST T2 OT Y0t例例:举例 X0 TM X 30 指令表 5 0 ST X0 5 OT Y0 1 TM X5 6 ST/ T5 T5 Y0 k 30 7 O

38、T Y1 4 ST T5XO接通3S后（0.1S30=3S），定时器接点（T5）接通（ON），这时y0接通，T5断开,y1断开。时序图：时序图： X0 T5 T5 Y0 Y1 3s 3s 说明：说明：定时器指令编号默认值为0-99(1百个)，若个数不够用，可通过改变系统寄存器NO.5的设置来增加其个数。预置值的范围：K0K32767（十进制数）TM指令是一减计数型预置定时器。定时器的预置时间为：单位预置值，例如TMX5 K30 （0.130=3S）当预定值用十进制常数设定时的步骤为：（其过程如图331所示）a.当PLC的工作方式设置为“RUN”，则十进制常数“K30”传递到预置值区“SV5”。

39、b.当检测到“XO”上升沿时（OFFON）时,K30由”SV5”传送到经过值区”EV5”。c. 当XO为接通状态(ON)时,每次扫描,经过的时间从“EV5”中减去。d.当经过值“EV5”的数据为0时，定时器T5的接点工作常开闭合，常闭断开。两个或多个定时器，可串联也可并联但其工作原理有所不同，如图所示： X0 T0 T1 Y0 Y1 3S 2S 4.4.2 计数器指令（计数器指令（CT） 计数器序号（十进制数表示） 计数器设置值 计数输入控制逻辑行（CP） 复位控制逻辑行（R）1.CT指令格式指令格式说明：CP端每来一个上升沿（由OFFON状态变化）计数器就做减1 计数。FP1-C40型PLC

40、默认44个计数器，序号为C100C143。同一程序中相同序号的CT只能使用一次，与定时器一样设置值范围为K132767中的任意十进制整数。计数器的设置值与经过值自动存放在与计数器同一序号的SV和EV中。计数器工作原理计数器工作原理l K20送入预置值寄存器SV100中。l 检测到一个X0的上升沿（OFFON的状态变化），EV100中的数值减1计数。l EV100中的值减至“0”时C100的触点动作，即常开触点闭合，常闭触点断开。l 检测到X1的上升沿（即OFFON）时C100的各触点复位。l 在计数过程中，若复位行发生OFFON状态变化则EV100被复位为“0”，但C100的触点不动作。直到复

41、位行由ONOFF时刻，SV100中的数值K20再次送到EV100中。X0 X1 C100 Y0 Y110次次5次次10次次计数器被复位（X1=ON）或在X1=OFF的计数过程中当前值未达到“0”时，上图中的Y0=OFF；Y1=ON。在X1=OFF的条件下若连续检测到10次X0的上升沿，即当前值为“0”，计数器C100=ON，即常开触点C100闭合，常闭触点C100断开，Y0=ON，Y1=OFF，其状态一直保持到复位信号X1=ON，各触点及继电器复位 4.2.3 左移寄存器指令（左移寄存器指令（SR）指令格式：指令格式：SR指令的运行指令的运行l移位触发信号X1由OFFON（上升沿）时WR3中的

42、数据左移一位。lWR3中的数据左移一位后，最低位R30中的数据取决于移位脉冲触发时刻数据输入行的ON/OFF状态。l任何时刻，一旦复位逻辑行X2=ON（上升沿）指定寄存器WR3中的内容全部清零，在X2=ON期间移位脉冲不起作用。复位输入比移位输入具有优先权。 l如果在此时刻X0=ON 则R30中输入的新数据为“1”，若此时刻X0=OFF 则R30中输入的新数据为“0”。X1X2R901CY0Y1Y2Y31s 思考题：思考题：在不改变控制工艺的前提下，对本题梯形图进行修改。去掉对X0信号的操作限制，使之在X0接通后只能在R901C第一个上升沿到来时接收一次。下一个脉冲到来时，即使X0仍旧接通R4

43、0中输入的数据也是“0”。例题例题:现代工业生产广泛采用流水作业，排除残次品是必需的工序。在流水线上，成品或半成品往往要经过若干项检查，符合要求者得以通过，随着流水线进入下一道生产工序。不合格产品必需在某处集中排除，不得进入下一生产环节。因此，成品/半成品随传送带递进过程中所进行的检验结果也必需同步地向前移动，这样当不合格产品移到规定的地点时才能正确地加以排除从而实现质检与分检。用PLC提供的移位寄存器指令可以很方便地做到这一点。 0 1 2 3 4 5 6 7SLSPH1废品正品YVPH2当X0=ON时，执行该功能指令。在编程时，如果多个高级指令连续使一触发信号。如图417所示： 图417后

44、两个X0触发信号可省略。不必每一次使用时都写出该触发信号，第二、三个指令的X0可以省略。如果指令只在触发信号的上升沿执行一次，可使用微分指令（DF）。如图418所示： 图418 二、高级指令的类型：1数据传输指令：这些指令可对16位或32位数据进行传输、拷贝、交换。2BIN（二时制）算术运算指令：这些指令可对16位或32位数据进行加、减、乘、除运算。3BCD算术运算指令：这些指令可对BCD码数进行加、减、乘、除运算。4数据比较指令：这些指令可对16位或32位数据进行比较。5逻辑运算指令：这些指令可实现逻辑（与、或、异或、同或）运算。6数据转换指令：将16位或32位数据按指定格式转换。7数据移位

45、指令：8可逆计数和左/右移位寄存器指令：9数据左/右循环移位指令：10位操作指令：该指令以位为单位处理数据。11高速计数器特殊指令：等等在此重点讲解几个常用高级指令。其它在此不作详细讲解只以表格形式列出，今后使用中可参阅产品手册。三、高级指令举例：（一）F0（MV）16位数据传输指令：1指令功能：将16（bit）数据从一个16位数据区传到另一个16 位区。2程序举例，如图419所示： 指令表 ST X01 F0 （MV） S D WX 0 WR 0 S（源区）16位常数或存放常数的16位区。 D（目的区）16位区。 S D 例题解释：当触发信号X0接通时外部输入的字继电器WX0中的内容传送到内

46、部字继 电器WR0中。如图420所示： 源区S：HACAE 15 14 13 12 11 10 9 87 6 5 4 3 2 1 01 0 1 0 1 1 0 01 0 1 0 1 1 1 0位址WX015 14 13 12 11 10 9 87 6 5 4 3 2 1 01 0 1 0 1 1 0 01 0 1 0 1 1 1 0位址WR0 目的区D：HACAE1操作数：S：WX、WY、WR、SV、EV、DT、K、H、IX、IY。D：WY、WR、SV、EV、DT、IX、IY。练习：设计一梯形图，将拨盘数据寄存器DT9040中的数据传送到WR20中，并上机监控。 X0 T0 T1 Y0 Y1

47、2S 3S 三、UDC（F118）加/减计数器指令1、功能：作为加减计数器使用。2、程序举例， 指令表 50 ST X0 58 ST R9010 51 ST X1 59 F60 （CMP） 52 ST X2 k 50 53 F118 （UDC） DT 0 WR 0 64 ST R900B DT 0 65 OT R0S：预置值区 其回标元素可以是WX，WY，WR，SV，EV，DT，K，H。D：经过值区 其回标元素可以是WY，WR，SV，EV，DT。X0=ON：加计数，X0=OFF减计数。该计数器是计X1由OFFON（上升沿）的个数，复位信号X2由OFFON（下降沿）计数器复位。即将经过值区的D变

48、为零。当X2由ONOFF时预置值区S的值传送给D。即只有x2=OFF时才对X1计数。1、例题解释： 当 检 测 到 复 位 触 发 信 号 X 2 的 上 升 沿（OFFON）时，“0”的传送到经过值字寄存器的DTO中。当检测到的下降沿（ONOFF），内部预置值区的字寄存器WR0中的数据传送到DT0中。如图439所示：当X0=ON且X2=OFF时检测到X1的上升沿DT0加1。当X0=OFF X2=OFF时，当检测到X1的上升沿DT0减1。X2 K50 X1DT0 0 50 49 48 47 48 49 50 减 加X0R900B（DT0=K50）R0 图439使用F60（CMP）指令即十六位数

49、据比较指令，将DT0中的数据与K50进行比较。如果DT0=K50，特殊内部继电器R900B（=标志）接通随之内部继 电器R0接通。预置值范围：K-32768K32767 当计算结果超出16位数的范围（上道或下溢）时，立即接通。16位数据的范围：K-3276832768（3）应注意的问题。使用R900B和R9009作为这条指令的标志时，切记将R900B或R9009紧跟在指令后面编程。只有当复位触发信号的下降沿被检出时，S中的值被传到D。在电源接通时，如果需将计数器复位，可用特殊内部继电器90B编写一个程序。（R900B是一个PLC运行单脉冲继电器，即当PLC开始运行的瞬间R90B只接通一个扫描周

50、期可利用R90B对程序进行初始化）当复位触发信号，计数触发信号同时被检测到时，优先执行复位信号。可编程控制器可编程控制器教学演示片教学演示片4.4 步步进进控制及步进梯形图控制及步进梯形图 采用前面所讲的继电器逻辑来编制程序，最大的优点是电路工作原理比较直观，但这种程序方式对步进控制的设计就很困难，电路工作原理不易理解。功能图就是针对这一问题而产生的。下面举例来说明功能图，功能梯形图及步进指令。 步步 进进 过过 程程 控控 制制步步 进进 功功 能能 图图 及及 步步 进进 梯梯 形形 图图顺序控制选择分支过程控制并行分支及合并控制过程循环控制过程综合应用习题4.4.1 顺顺 序序 控控 制

51、制 机械手的控制 下限位X1手夹紧X2手向下Y1=ON手夹紧Y2=ON手向上Y3=ON 工件工件功能叙述流程图梯形图上限位X3返回 定义：定义：X0启动开关，X1下限位开关，X2机械手夹紧检测，X3上限位开关。 手向下时 Y1ON 手夹紧时 Y2ON 手向上时 Y3ON工序为： 启动手向下至下限位夹紧检测是否夹紧手向上运行至上限位停止。其工作过程为步进过程，即第一步工序结束就是第二步的开始，或者说第二步的开始信号也就是第一步的结束信号，其功能流程图如图450所示。工作过程一步一步顺序进行，即步进工作控制过程。步进控制又可分为顺序过程控制、选择分支过程控制、并行分支及合并过程控制等几种类型。返回

52、X3接通自动关闭过程2同时将整个步进过程结束X1接通自动关闭过程0，同时启动过程1X0接通自动启动过程0 功能流程图 （顺序控制）过程0 Y！（手向下）X0 X1 过程1Y2（手夹紧）过程2 Y3（手向上） X2 X3 结束X2接通自动关闭过程1，同时启动过程2返回 步 进 梯 形 图 过程0过程1过程2开始一个步进过程（X0上升沿触发）进入步进过程开始一个步进过程（X1=1 触发）复位指定的步进过程关闭步进程序区并返回一般梯形图程序返回NSTP：当检测到该触发信号的上升沿时，执行 NSTP指令，即开始执行步进过程，并将包括指令本身在内的整个步进过程复位。SSTP：表示进入步进程序，当有一个与

53、该指令编 号相同的NSTL的受激时，这个过程即开 始。NSTL：当触发信号接通（ON）时，执行NPSL指令。即开始执行步进过程，并将包括该指令本身在内的整个步进过程复位。CSTP：复位指定的步进过程，即清除与该指令编号相同的过程。STPE：关闭与步进和序区，并返回一般梯形图程序，即步时过程结束。返回继续4.4.2 步进控制指令步进控制指令指令说明在步进程序中，识别一个过程是从一个SSTP指令开始到下一个SSTP指令，或一个SSTP指令到STPE指令。NSTL（NSTP）：执行该程序时，步进过程应从NSTL编号相同的过程开始。在步进过程中，当执行NSTL时，先将这个NSTL所在的过程清除，再将与

54、NSTL编号相同的过程打开。使用NSTL、NSTP指令时应注意二者的区别。返回继续标志的状态：R9015：在刚刚打开一个步进过程的第上扫描期间R9015只接通一瞬间。用它编程可作为步进过程显示如图所示：用R9015作为该指令的标志时，一定要将标志编写在步进过程的开头。注意：顺序控制可不必按过程编号的顺序执行，在影响当前的状态时，也可用NPSL指令触发前一个过程。返回继续4.4.3 顺序过程控制梯形图顺序过程控制梯形图CSTP 2过程0过程1过程2图4-75 顺序控制步进过程时序图X0X1X2X3Y1Y2Y34.4.4 选择分支过程控制：选择分支过程控制：根据特定过程的运行结果和动作需要有选择的

55、切换到下一个过程，每一个过程循环执行直到任务完成。 在一个过程进行时，可用两个或多个NSTL指令分别触发不同的过程，那一个过程被触发，取决于过程执行的情况（条件满足者即被触发）。梯形图流程图返回 选选 择择 分分 支支 过过 程程 控控 制制过程0Y1过程1过程2过程3X0X2X1X3X4Y3Y2Y4X5 结 束分支1分支2在过程0进行中X1闭合选择分支1执行在过程0进行中X2闭合选择分支2执行返回选择分支过程控制梯形图返回4.4.5 并行分支及合并控制过程并行分支及合并控制过程 一个过程同时可触发多个过程，每个分支过程都完成了各自的任务后，又重新合并在一起转换到下一个过程。流程图返回梯形图并

56、行分支及合并控制过程并行分支及合并控制过程过程0过程3过程4过程2过程1X0Y1 X1Y2Y3Y4X3Y5 X2X4结 束分支1分支2X1接通分支1、2同时被启动，并行运行X3接通同时关闭过程2、3关启动过程4返回并行分支及合并控制过程梯形图并行分支及合并控制过程梯形图返回过程0过程3过程4过程2过程1X0Y1 X1Y2Y3Y4X3Y5X2X4返回梯形图4.4.6 循环控制过程循环控制过程返回与图与图4-804-80相比相比只有这一条指只有这一条指令不同令不同步步 进进 过过 程程 实实 训训 课课 题题小车后限位X2前限位X1车向前 Y0=ON车向后 Y2=ON小车门漏斗门小车启动按钮X0返

57、回功能叙述手动控制运动包括以下几种情况：手动操作按钮X14接通并且小车底门关半闭时，小车向前运动并停止在最前端位置，前限位开关X1接通；手动操作按钮X16接通，翻门打开，货物通过漏斗装车，7S后自动关闭漏斗的翻门；手动按钮X15接通，小车向后运动直至后限位开关X2接通；手动操作按钮X17 接通，底门打开将小车中货物卸下。小车运动，分手动、自动控制。小车运动，分手动、自动控制。自动控制又分单循环和自动循环运行。自动控制又分单循环和自动循环运行。工作方式选择开关返回 手动功能控制工作方式选择开关工作方式选择开关自动功能叙述返回手动操作按钮功能X14 小车向前X15 小车向后X16 漏斗翻门开X17

58、 小车底门打开单 循 环X12自 动 循 环X13手动X11工作方式选择开关示意图小车的单循环运行是指，小车处于最后端位置，即后限位开关X2接通，启动按钮接通，并且小车底门已关闭，小车将向前运动，直至前限位开关X1接通。继而翻斗门打开7S，货物装入小车中。小车向后运动直至后限位开关X2接通，最后小车底门打开5S卸下货物。由此完成一个循环运动。 自动循环过程与单循环过程不同之处不仅仅是完成一个循环而是将连续自动循环。 返回流程图手动操作开关X14 小车向前X15 小车向后X16 漏斗翻门打开X17 小车底门 打开返回图4-92 手动控制梯形图返回继续功能图中每一个状态表明一个动作工步。R9013是一个特殊功能继电器。PLC一但运行R9013就输出一个单脉冲信号驱动R0作为初始状态。当启动按钮接通并且满足迹输入条件即底门关闭及小车处于最后端位置，过程1受激，工作状态将从初始状态转移到小车向前运行状态，直至X1接通过程2受激，小车向前运行状态结束漏斗翻门打开，同时，时间继电器T1线圈受激。T1线圈受激7S后T1触点接通，过程3受激，过程2结束。 继续返回小车向后运动直至后限位开关X2接