可编程控制器LC基础讲义

第12章可编程控制器(PLC)

概述12.2可编程控制器的程序编制12.3可编程控制器应用举例12.1可编程控制器的结构和工作原理第12章可编程控制器(PLC)本章要求：1.了解可编程控制器的结构和工作原理。2.了解可编程控制器的几种基本编程方法。3.熟悉常用的编程指令。4.学会使用梯形图编制简单的程序。第12章可编程控制器（PLC）

概述1.定义：可编程控制器是一种数字运算的电子操作系统装置，专为工业现场应用而设计的，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，并通过数字式或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设备都应按易于与工业控制器系统联成一个整体和易于扩充其功能的原则进行设计2.可编程控制器的发展：它的起源可以追溯到60年代，美国通用汽车公司为了适应汽车型号不断翻新的需要，对生产线上的控制设备提出了新的要求，为此研制了第一台可编程控制器用于生产线上，通过改变存储在里面的指令的方法来改变生产线的控制流程，从而提供了继电器控制系统无法比拟的灵活性。但这一时期它主要是代替继电器系统完成顺序控制，虽然也采用了计算机的设计思想，实际只能进行逻辑运算，故称为可编程逻辑控制器简称PLC（ProgrammableLogicalController）。进入80年代，随着微电子技术和计算机技术的发展，可编程控制器的功能已远远超出逻辑控制、顺序控制的范围，可以进行模拟量控制、位置控制，特别是远程通讯功能的实现，易于实现柔性加工和制造系统，因此将其称为可编程控制器（ProgrammableController）简称PC,但为了与个人电脑PC相区别，仍将其称为PLC。PLC已被称为现代工业控制的三大支柱（PLC、机器人和CAD/CAM）之一。目前PLC已广泛应用于冶金、矿业、机械、轻工等领域，加速了机电一体化的进程。各种PLC的具体结构虽然多种多样，但其结构和工作原理大同小异，都是以微处理器为核心的电子电气系统。PLC各种功能的实现，不仅基于其硬件的作用，而且要靠其软件的支持。PLC内部主要由主机、输入/输出接口、电源、编程器、扩展接口和外部设备接口等几部分组成。12.1可编程控制器的结构和工作原理12.1.1可编程控制器的结构及各部分的作用模拟量输入行程开关继电器触点各种开关传感器CPUROM、RAM电源部件输出接口输入接口外设接口照明电磁装置执行机构采用光电隔离装置继电器、可控硅、晶体管电路编程器打印机计算机1.主机CPU是PLC的核心，一切逻辑运算及判断都是由其完成的，并控制所有其它部件的操作。它就是我们常说的电脑芯片。(1)运行用户程序。(2)监控输入/输出接口状态。(3)作出逻辑判断和进行数据处理主机部分包括中央处理器（CPU）、系统程序存储器和用户程序及数据存储器

系统程序存储器：主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序。系统程序已由厂家固定，用户不能更改。

用户程序及数据存储器：主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据、中间结果。内部存储器有两类：一类是系统程序存储器，另一类是用户程序及数据存储器2.输入/输出(I/O)接口输入接口用于接收输入设备（如：按钮、行程开关、传感器等）的控制信号。输出接口用于将经主机处理过的结果通过输出电路去驱动输出设备（如:接触器、电磁阀、指示灯等）。3.电源电源指为CPU、存储器、I/O接口等内部电子电路工作所配备的直流开关稳压电源4.编程器编程器是PLC很重要的外部设备，它主要由键盘、显示器组成。编程器分简易型和智能型两类。小型PLC常用简易编程器，大、中型PLC多用智能编程器。编程器的作用是编制用户程序并送入PLC程序存储器。利用编程器可检查、修改、调试用户程序和在线监视PLC工作状况。现在许多PLC采用和计算机联接，并利用专用的工具软件进行编程或监控。6.外部设备接口I/O扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数扩展单元与基本单元（即主机）联接在一起。5.输入输出扩展接口此接口可将编程器、打印机、条形码扫描仪等外部设备与主机相连。12趣.1搜.2逮可稠编程救控制存器的粒工作截原理PL查C采区用“短顺序扣扫描尿、不边断循淋环”心的工嚼作方伐式，这个匪过程陕可分氏为输偶入采吴样，诉程序绸执行孝、输缴出刷呈新三讨个阶馒段，整与个过辨程扫果描并显执行亲一次馅所需掘的时梅间称构为扫祸描周献期。输入端子输入锁存器输入状态寄存器输出锁存器输出状态寄存器输出端子程序执行读读写输入领采样程序扫执行输出鸡刷新输入端子输入锁存器输入状态寄存器输出锁存器输出状态寄存器输出端子程序执行读读写一个皮扫描列周期12竹.1加.2装可堵编程天控制变器的礼工作悔原理PL语C采尿用“警顺序饶扫描妖、不腿断循君环”翠的工钉作方周式，这个青过程被可分灶为输塔入采血样，懒程序放执行既、输型出刷虾新三甩个阶皮段，整抄个过压程扫稻描并倒执行赌一次翼所需花的时尸间称亦为扫仙描周河期。1.冬输浴入采污样阶声段PL窜C在猪输入条采样调阶段托，以仓扫描颂方式猪顺序照读入橡所有势输入艰端的通/州断状态荷或输悄入数邀据，钻并将柔此状秋态存是入输闭入状旬态寄截存器勾，即销输入钉刷新从。接纱着转值入程劈燕序执押行阶司段。软在程治序执共行期窗间，鼠即使净输入认状态笔发生菜变化雷，输芽入状逼态寄稀存器鸟的内恼容也淹不会汉改变苗，只倡有在摊下一助个扫专描周成期的默输入誓处理问阶段窗才能抽被读可入。2.忍程签序执贪行阶流段PL穴C在待执行田阶段茧，按扣先左尖后右绵，先肃上后而下的期步序早，执把行程抱序指蚊令。耗其过湿程如腾下：壁从输单入状摊态寄密存器原和其互它元序件状蔽态寄闭存器朽中读蝴出有猪关元战件的弹通/祸断状匠态，港并根随据用兴户程服序进豆行逻汤辑运渐算，候运算豆结果狸再存盈入有街关的掏状态叛寄存以器中肃。3.蒜输鞋出刷祥新阶险段在所宵有指蓄令执踪蝶行完退毕后舞，将刷各物赞理继警电器歉对应不的输桨出状倦态寄缘瑞存器重的通午/断脊状态贷，在乳输出爆刷新雕阶段萍转存袋到输呆出寄享存器膝，去植控制退各物亡理继类电器串的通沟/断茶，这论才是倚PL贪C的伴实际脆输出堆。由P差LC阿的工招作过铜程可赴见，阅在击PL市C的确程序海执行领阶段仔，即侍使输耽入发钩生了材变化献，输宰入状停态寄暑存器糖的内玩容也堵不会挨立即揭改变灿，要菜等到窜下一冷个周栋期输务入处按理阶淘段才丽能改赤变。罪暂存它在输音出状谅态寄再存器凳中的铜输出宾信号策，等给到一介个循沉环周轮期结两束，平CP腔U集召中将量这些舞输出冒信号坏全部臭输出婆给输蜜出锁伍存器橡，这扭才成惩为实茅际的怒CP辛U输态出。灰因此岭全部钳输入亚、输卖出状翻态的原改变编就需邻要一浙个扫感描周也期，彩换言爆之，态输入钱、输弄出的胶状态霜保持递一个储扫描骑周期万。12肆.1幻玉.3凑可编戚程控申制器姓的主芦要技浸术性遇能1.I/O点数指PLC外部输入和输出端子数。2.脉用翠户程蜘序存够储容宫量用来怨衡量杆PL务C所类能存姥储用闭户程舱序的貌多少倚。3.翠扫急描速滴度指扫证描1蛾00任0步保用户陷程序求所需习的时谎间，筒以m尼s/白千步长为单供位。4.影指透令系忍统条摇数指P川LC丽具有签的基透本指道令和端高级卸指令虎的种崇类和耀数量挖。种音类数铁量越离多，沉软件娃功能钓越强项。5.啊编程营元件虫的种排类和刃数量编程冤元件块指：蜻输入药继电阴器、裁输出倦继电院器、青辅助屯继电监器、宵定时珍器、猴计数轮器、鞋通用凤“字社”寄易存器痕、数陕据寄石存器强及特拣殊功薪能继蚕电器内等。睁其种惕类和手数量闯是衡和量P殿LC握的一伶个指仗标。代表字母

元件名称

编号范围

输入继电器

输出继电器

辅助继电器

定时器

计数器

通用“字”寄存器

XYRTCWRX0～XF共16点Y0～Y7共8点R0～R62F共1008点T0～T99共100点C100～C143共44点WR0～WR62共63个FP斧1－腔C2效4编士程元辨件的状表示仅形式库及编容号范圈围12背.1盟.4颠可编互程控食制器昂的主斥要功伙能和冻特点1.驰主要遇功能（1周）开嫂关逻昏辑控脆制（2悲）定斩时/华计数末控制（3览）步惊进控旧制（4迅）数熟据处驳理（5险）过裤程控鸭制（6挎）运书动控非制（7堤）通举信联衰网（8喊）监淘控（9防）数杨字量希与模商拟量千的转称换2.摧P护LC的主团要特粪点(1屠)涨可靠勤性高崖，抗注干扰锅能力报强。由于宾采用竞大规裤模集森成电肠路和以微处姨理器怀，使翻系统笼器件短数大亿大减挨少，依并且终在硬耐件的或设计松和制直造的餐过程茶中采厦取了箱一系量列隔浩离和伸抗干惠扰措零施，炒使它仆能适蹈应恶俭劣的叔工作夫环境市，具愤有很誓高的鄙可靠栗性。(2斥)葵编程苍简单优，使赖用方添便。(3迈)驱通用抹性好移，具雅有在料线修辜改能干力。PL颠C硬屠件采日用模逮块化塘结构站，可拐以灵誓活地醋组态星以适璃应不括同的灭控制外对象晶，控彼制规追模和鸭控制驻功能拍的要棵求。翠且可救通过农修改释软件纺，来渐实现究在线酒修改军的能亿力，见因此马其功绿能易陷于扩艺展，摩具有嘉广泛冲的工级业通胳用性浇。(4胸)鸡缩短哨设计免、施编工、湿投产位的周起期，陆维护欢容量晓。目前探PL落C产厨品朝散着系锐列化沈、标造准化暑方向弊发展丘，只懒需根蚂据控绞制系辈统的伯要求废，选歌用相拖应的抗模块简进行内组合振设计影，同浊时用撒软件改编程枪代替照了继森电控洒制的重硬连望线，粪大大绣减轻逝了接殖线工饼作，孤同时裂PL扭C还男具有品故障桶检测党和显乞示功坊能，立使故耀障处裤理时荐间缩摊短。(5轻)馆体积写小，纱易于乘实现虚机电绢一体第化。12给.2可编燥程控坛制器俗的程前序编钩制12配.2购.1蚁可域编程皮控制薯器的橡编程拉语言同其歼它电策脑装剃置一句样，穿PL厦C的猴操作屡是依驼其程阁序操割作进怨行的炼，而朋程序怒是用济程序烟语言特表达堪的，置并且闯表达展的方时式多蛾种多孩样，皆不同赖的生裤产厂凤家，率不同养的机分种，充采用眯的表歇达方伍式不屈同，克但基胖本上秀可归兄纳为给：梯形图语言语句表语言布尔代数语言流程图语言目前常用1.驼梯形茄图是在果继电币控制倍系统名电气群原理饼图基难础上牌开发狸出来能的一掩种图射形语壶言。疑它继张承了赶继电摧器接买点、策线圈刺、串盗联、冤并联次等术检语和携类似矿的图歇形符概号，具有剩形象株、直服观、浑实用叛的特坝点，不况需学铲习计晕算机徒专业引知识纺，电影气技豆术人馋员使缴用最挪方便匹。例：用P窑LC删组成驶电机忌起停副控制杠电路继电处接触傅控制谢图SB1KMSB2FRKMFRKMFUQ3~M..X0X1X2COM...+SB0SB1

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Y2

Y1...~220VKM24VPLC(1懒)集P收LC系统抗图起动旬按钮停止都按钮如：融接通桃SB惰0，登则X驴0存附储单蹲元对玻应的辫位为愚“1盈”,剂反之料则为粗“0条”。常闭枕接点(2跨)略利腾用梯灭形图裹编制唉控制掌程序Y0X0X1如：欺按S畏B0池，则受X0戏存储列单元做为“配1”圆则其烂常开因接点绘闭合燃，线早圈通客电，唇电机述转动订。注意钥：这些汁接点歇或线欺圈并侵不是近真实铺的物霸理继咐电器耗接点背或线刻圈，脾而是幼在软补件编坐程中凳使用穴的编唤程元劣件，喊每个烧编程港元件求与存杀储器摇中的拜一个烘存储意单元副相对祝应，订该存祥储单驶元为“1盏”则稳表示俘梯形何图中哨常开脖闭合碌,芝常闭皂断开锯，线扰圈通通电。[奖]Y0状态取决于按钮是否动作如：厉按S止B1陪，则支X1己存储御单元折为“效1”蔑则其傅常闭未接点酸断开拣，线阿圈断懒电，龟电机晴停车浅。输出劈燕继电器(槐线圈向)常开俘接点2.嫌语句锯表语父言这种虾编程踩语言慢与汇崭编语演言类络似，吓不同扫的厂捧家其洗语句寸表有待所不傅同，蔑这里禾以日需本松岸下可薄编程器控制振器为鼻例，撑对上版述电厉机起在、停息控制隙进行葡编程趋（即罪将梯平形图逆转换吗成语荣句表贺语言叶）。STX0ORY0AN/X1OTY0注意约：按任梯形相图从臭左到炸右，照从上拨到下停的顺太序编重程。梯形趣图和针助记离符语趋言是狸PL勉C中驰最常煤用的刘编程膀语言晓，学匹习中旁应注杯意以饼下概金念：(1胜)梯服形图烦中的堪继电瘦器并膊不一聪定是处物理折继电苗器，什每个弦继电造器或蜓输入僚接点俭各为欺存储酸器中姿的一配位，涨相应升位为旷“1苍”态遣，表做示继贴电器利线圈卵通电教或常蔽开触响头闭趴合，坏或常秃闭触胶头断它开。(2洪)梯款形图变中流副过的锈电流弱不是棉物理钟电流堆，而坛是概检念电盗流，言是程途序执发行的宇形象训表示齿方式尾。(3荷)梯序形图胡中的柄继电杠器接悠点在抽编写吧用户闯程序类时（路即作钉为逻颈辑接雨点）唱可根缴据需释要在溪梯形保图中肃反复推使用茄，没到有数行量限男制，扰既可捏用常风开也仅可用症常闭喜。(4详)只腊有P刃LC弦中的矿物理坊继电永器才夫能驱疲动实道际负汗载，籍其它攻继电悼器只级能作兔为一宾种逻从辑来律使用槐，故续称为异“软队继电茄器”脸。12运.2消.2徒可编陡程控挡制器勉的编肥程原蒸则和抵方法1.崭编程生原则（1换）P泳LC恳编程狡元件仔的触萌点在谢编程灶过程特中可勺以无绣限次使用葬，每修个继迅电器敞的线仓圈在削梯形皂图中遍只能段出现圆一次友，它的袜触点脉可以兆使用漠无数汇次。（2黄）梯也形图挽的每贼一逻茄辑行姑皆起岸始于圈左母酱线，怕终止郑于右紫母线丽。线怀圈总晕是处帜于最烈右边缠，且当不能觉直接乳与左免边母逢线相挣连。[][][][]（3厌）编彩制梯谈形图熊时，乘应尽育量做捕到“虹上重微下轻偶、左尤重右搜轻”称。[]不合庆理合理[]（4锤）两谈个或俱两个爪以上粉的线腥圈可却以并苹联，暑但不律可以滋串联通。[][]X0X0Y12.平编程帅方法(1华)确坑定I欺/O铺点数钱及分狗配(2旗)编辰制梯千形图岭和指浴令语关句表(5句)程死序以殖EN店D指济令结狸束，落程序诸的执平行是击从第钉一个虾地址期到E劫ND避指令堤结束拴，在樱调试远的时啄候，茧可以废利用狡这个购特点细将程覆序分抖成若伙干个解块，角进行野分块恶调试哀，直丽至程寒序全市部调孝试成遵功。12榴.2云.3可编尖程控唱制器纸的指悬令系亿统ST加载ST/加载非OT输出指令可使用区域XYRTC1.联起始痕指令虑ST芳，S肺T/银与输政出指烧令O选T功能稻：读入芦指定窜常开扁接点咬（X锻1）蹦的ON旷/O舱FF信息杯。在咽每一总条逻接辑线笼或一殿个程宗序段机的开助始都宝要使额用S忙T指存令或农ST捞/指以令。STX1ST/X1功能世：读入散指定身常闭隐接点巧（X蛛1）爽的ON杨/O始FF信息靠。X1[]X1[]功能技：把输花出指吧令之继前的灵运算吧结果奶输出同到指汗定的采接点鞋，输出喜指令宋可并貌列使词用。OTY1Y1[]例：谦当输爽入接返点X顶0ON时，曾使输接出继市电器毅Y0远、Y坑1动帅作，症当接乡丰点X学1OF强F时，哨使继蔑电器突Y2舅动作科。梯形霜图对搞应的助记蛛符程写序STX0OTY0OTY1ST/X1OTY2[][]Y0X0[]Y2X1梯形图程序Y1ANX1功能揉：该指湖令是爱接点肿串联席连接仪指令钓。到忙此为博止的非运算厌结果姿与指姑定的勤接点X1什的O疾N/去OF赠F信息轻进行欣与运社算。2.衫触点荐串联位指令赏AN充，A躁N/骂与触厦点并暂联指氧令O励R，喉OR服/AN与AN/与非OR或指令可使用区域XYRTCOR/或非X1X[]例：讽当输鞠入条扣件R0和R1及R2同时核为ON时Y3被输号出的抛程序住。助记符程序STR0ANR1ANR2OTY3

时序勒图R0R1R2Y3[]R1R0R2Y3梯形轨图程饲序AN/X1功能：该指令是接点串联连接指令。到此为止的运算结果与指定的接点X1的ON/OFF信息进行与运算。[]X1X例：绸当输淘入条叙件R0为ON，R1和R2为OF币F时Y3被输弱出程钟序。梯形图程序[]R1R0R2Y3例：迹当输耍入条赶件R0为ON喜，R1和R2为OF赞F时Y3被输轧出程芝序。时序图R0R1R2Y3助记符程序STR0AN/R1AN/R2OTY3

梯形图程序[]R1R0R2Y3例：蓄当输缩慧入条月件R0或R1或R2为ON时Y3被输辜出程盟序。ORX1功能：该指令是接点并联连接指令。到此为止的运算结果与指定的接点X1的ON/OFF信息进行或运算。[]X1X助记符程序STR0ORR1ORR3OTY3

梯形盾图程愚序时序图R0R1R2Y3[]R1R0R2Y3例：吉当输花入条视件R0为ON羊，或R1或R2为OF跑F时Y3被输白出程扮序。OR/X1功能：该指令是接点并联连接指令。到此为止的运算结果与指定的接点X1的ON/OFF信息进行或运算。[]X1X助记符程序STR0OR/R1OR/R2OTY3

时序图R0R1R2Y3梯形摊图程大序[]R1R0R2Y3例1燥:利用益PL膏C实芬现正鸭反转鱼控制1.籍要求僚：SB露1按沫钮为纸正转均按钮拨，S蚀B2爹为反蝇转按散钮，筑SB搬0为旋停止咬按钮街。2.系统图SB0SB1SB2~KMFKMRPLCX0X1X2COM...COMY0Y1...3.熄梯形谦图程贱序互锁接点自锁接点助记符程序STX1ORY0AN/X0AN/Y1OTY0STX2AN/X0AN/Y0OTY1ORY1正转反转Y0X1X0Y1[]Y1X2X0Y0Y1[]Y03.刻块班串联内指令牺AN庄S与盏块并晓联指更令O搜RS[]X0X1X2X3Y0指令录块1指令妻块2指令方块1指令哈块2语句暑表指蜻令ST脏X0坏O界R群X2毛S狭T残X瓜2乳OR底/覆X扛3越AN泡S身O例T默Y0语句骡表指豪令ST拜X0昏A鞭N惜X依2燥ST慌X姥2原AN幅/伍X3饺O锐RS悔O鸽T黑Y腊0[]X0X1X2X3Y04.西置印位、傍复位贱指令四SE就T，府RS鱼TSET功能语：当输等入条承件变木为ON时，编使指走定输待出接里点保完持ON公状态级，此后值即使谷输入菌变为OF哭F，该援输出顷仍保浆持ON边状态。RST功能劈燕：当输蹈入条玩件变祖为ON时，茂使指拆定输益出接帝点保测持OF新F状数态，此径后即积使输败入变燃为OF梅F，该弹输出弯仍保好持OF抗F状计态。<S>Y0<R>Y0例：<S><R>R0R1Y0Y0STR0SETY0STR1RSTY0语句表指令时序图R0R1Y05.竭定时粗器指宿令T词M[]TMX50

2[]X0T2Y0设置果值定时圣器号语句肺表指库令ST荐X烤0趁T块MX左2宴K程50围ST浴T叼2层O应T采Y0t通电延时时间=50*定时单位输入信号X0定时器接点输出信号T26.间计痕数器居指令蹲CT[]RCCT4100X1X0C100[]Y0设置愈值计数钞器号语句读表指菊令ST鬼X土0数S碧T刃X1束CT自1淘00梢K畏4围ST角C亿10杏0胃O录T惭Y0X0X1Y07.均微扁分指智令D渴F，泄DF笨/DF例：功能针：当输毛入条曲件由OF尼F推转为远ON时，碍指定筝接点慌仅在鹅PL躺C的1次举扫描晓周期博内为潜ON，其胞它时吧间为OF边F。该剃指令菠产生凶的输呼出是樱一个巡寿脉冲博，其言宽度头为一屿个扫粱描周肌期。[](DF)[]X0R0Y0Y0[](DF)R0[]X0R0Y0Y0[](DF)R01个扫描周期X0时序图R0Y0虚线部分为自锁产生的输出DF/功能：当带输入阿条件骂由ON晒转为夏OF灭F时，薪指定灶接点奥仅在馋PL让C的1次涝扫描暖周期方内为喝ON，其贡它时龙间为OF嘴F。该生指令皂产生敲的输多出是溉一个萌脉冲辩，其菠宽度甜为一寇个扫喜描周案期。[](DF/)[]X0R0Y0Y0[](DF/)R0例：X0R0Y01个扫描周期虚线部分为自锁产生的输出[]X0R0Y0Y0[](DF/)R0例：时序迎图8.组空向操作蓝指令颤NO猾P[]NOP

•Y0R0语句糖表指甘令ST祥R亡1悟N短OP苦OT倘Y0NO照P指亡令的堡使用耗对程步序运罪行的旦结果须没有推任何多影响呆，一脚般为弄了方被便阅状读。9.旋移绵位指屋令S篮RX0X1X2SRWR2INCCLR语句队表指逮令ST亩X菠0喷S葡T棍X1映ST巴X奔2弓S谋R屯WR册210棵.员堆栈绸指令起PS比HS悉、R准DS镜、P扯OP父SPS叮HS用于咽压入院堆栈专，RD命S用于泡读出摊堆栈核，PO浓PS用于倚弹出项堆栈总。[]X1X2X3Y1[]Y0[]Y2X0PS蔬HSRD引SPO尿PS语句状表指乱令ST浓X趋0误P属SH答S赵A愤N剧X1棕OT拦Y查0余R跳DS筑AN眠X2滚OT捡Y1韵PO捷PS辜AN留X记3哭O貌T务Y212刊.3可编泊程控竹制器蚁应用常举例分析控制对象确定控制内容选择铲PL部C类帖型硬件涝设计软件愈设计系统你总装程统调符合设计要求投入肌运行调整硬件否调整软件否是12.3.1利用PLC实现电动机的Y-

起动1.冬要求SB1按钮为起动按钮，SB0按钮为停止按钮KM1为电动机电源接触器，KM2为三角形运行接触器，KM3为星形启动接触器KM1KM3KM2X1X4X3X2...SB1SB2Y1Y4Y3Y2...程序KM3(Y)接触器KM1接触器KM2()接触器2.埋系统间图3.迹梯形环图程帮序Y1键接通增电源展、Y宪2没△曲形连些接、些Y3严星形择连接[][][]TMX50

0[]R0T0Y3[]TMX10