第3章基本指令的应用

第3章基本指令的应用3.1单接点指令的应用3.2连接导线指令的应用3.3逻辑线圈指令的应用3.4定时器与计数器的应用3.5本章技能检验3.1单接点指令的应用3.1.1项目案例——三相异步电动机的点动、连续运行【学习目标】1.掌握LD、LDI、AND、OR、OUT、END指令。2.掌握辅助继电器(M)的用法。3.掌握三相异步电动机起动、保持、停止的基本编程方法。【技能目标】1.能利用所掌握的基本指令编程实现简单的PLC控制。2.会把PLC与外围设备接线连接。3.会用辅助继电器(M)设计梯形图程序。3.1.1项目案例——三相异步电动机的点动、连续运行【项目描述】

在生产实践中，经常需要在一个控制电路中同时实现电动机的连续运行与点动控制。图3-1为三相异步电动机的点动和连续运行的继电器—接触器控制电路图。3.1.1项目案例——三相异步电动机的点动、连续运行其控制功能如下：合上空气开关Q1，接通三相电源，电动机M不运转。按下SB2（连续运行启动按钮），KM1线圈得电，主触点闭合，电动机M得电运行。由于与SB2并联的KM1常开辅助触点同时闭合，因此松开SB2后KM1线圈也可以通过SB3常闭触点和KM1常开辅助触点所在的支路（自锁支路）得电，电动机M得以连续运行。按下SB1（停止按钮），KM1线圈失电，电动机M停止运行。同时，KM1常开辅助触点断开（自锁支路断开），松开SB1后KM1线圈无法得电。按下SB3（点动按钮），KM1线圈得电，主触点闭合，电动机M运行；同时，SB3按钮的常闭触点断开（SB3的常开和常闭触点联动），KM1无法自锁。松开SB3后，KM1线圈断电，主触点断开，电动机M停止运行。当主电路中的电流过大使热继电器FR的常闭触头断开时，控制电路断电，电动机停止运行。7/27/2023【相关知识】1.基本指令的格式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：LDX000LD为操作码，表示取操作；X000为操作数，X表示输入继电器，000表示第0个元件。2.取、取反、输出指令（LD、LDI、OUT指令）取、取反、输出指令的梯形图符号、功能及操作元件如表3-1所示。表3-1取、取反、输出指令的梯形图符号、功能及操作元件（1）LD(取)指令功能：用于将单个常开接点连接到左母线上，或连接电路块中的第一个常开接点。（2）LDI（取反）指令功能：用于将单个常闭接点连接到左母线上，或连接电路块中的第一个常闭接点。LD、LDI指令只能用于每条支路（或电路块）的第一个触点。因此，在程序中遇到LD（LDI）指令时，我们就可以认为是一条支路的开始。所谓电路块是指由2个以上的触点串联或并联连接的支路。LD、LDI指令的应用如图3-2所示。图3-2中ORB指令为块并联指令，其使用方法将在后续章节中讲解。（3）OUT（输出）指令图1-1PLC的组成（a）梯形图（b）指令表（a）梯形图（b）指令表图3-2LD、LDI指令在电路块中的应用（3）OUT（输出）指令

功能：用于驱动输出继电器（Y）、辅助继电器（M）、状态继电器（S）、定时器（T）、计数器（C）的线圈。OUT指令不能驱动输入继电器（X）。所谓驱动就是根据前端触点状态的逻辑运算结果决定指定线圈的状态（得电或失电）。在并联输出的支路中OUT指令可以并列连续使用，如图3-3中的第3步和第4步指令。图3-3为LD、LDI、OUT指令的应用示例。（a）梯形图（b）指令表图3-3LD、LDI、OUT指令的应用示例3.串联接点指令（AND、ANI指令）

串联接点指令的梯形符号、功能及操作元件如表3-2所示。表3-2串联接点指令的梯形图符号、功能及操作元件AND（与）指令：用于将单个常开触点串联连接到支路中。ANI（与非）指令：用于将单个常闭触点串联连接到支路中。在一条支路中触点串联的次数没有限制，AND指令与ANI指令可以连续使用。

图3-4为AND、ANI指令的应用示例。（a）梯形图（b）指令表图3-4AND、ANI指令的应用示例4.并联接点指令（OR、ORI指令）并联接点指令的梯形图符号、功能及操作元件如表3-3所示。表3-3并联接点指令的梯形图符号、功能及操作元件OR（或）指令：用于将单个常开触点并联连接到支路中。ORI（或非）指令：用于将单个常闭触点并联连接到支路中。OR、ORI指令可以连接使用，并联连接的次数不受限制。图3-5为OR、ORI指令的应用示例。5.程序结束指令（END指令）程序结束指令的梯形图符号、功能及操作元件如表3-4所示。表3-4END指令的梯形图符号及功能END指令表示程序结束，PLC执行该指令后转入输出刷新阶段。每个程序都应有至少一条END指令，END指令一般放在所有程序的最后。有时为了分段调试程序，我们也会在程序中插入END指令，以便依次检查各程序段的动作。各段程序调试通过后删除程序中间的END指令，只保留最后一条END指令即可。图3-6为END指令的应用示例。项目案例——三相异步电动机的点动、连续运行1．输入/输出(I/O)分配表I/O分配表是PLC程序编写的基础，也是PLC选型的一个重要依据。在系统设计之初就应确定所需I/O的数量，并合理分配各I/O的功能。根据系统控制功能的要求，本项目需要4个输入点、2个输出点，I/O分配表如表3-5所示。表3-5I/O分配表2、实施步骤

（1）输入/输出（I/O）接线图由于控制元件之间的逻辑关系由程序实现，因此PLC控制系统的接线比传统的继电器即接触器控制系统简单很多，只需要将各输入、输出元件按I/O分配表接到对应的输入、输出端子即可。三相异步电动机的点动、连续运行控制系统的输入输出接线图如图3-7所示。图3-7三相异步电动机的点动、连续运行控制输入输出接线图（2）梯形图设计对于简单的控制系统，梯形图的设计可以直接借鉴传统的继电器——接触器控制原理图。图3-8是根据图3-1的控制原理图直接转换而来的梯形图与对应的指令表。（a）梯形图（b）指令表图3-8继电器控制电路直接转换而来的梯形图和指令表图3-8的工作原理如下：①按下SB2（连续运行启动按钮），X002线圈得电，X002常开触点闭合，输出继电器Y000、Y001线圈得电；Y000常开触点与X003常闭触串接后构成Y000的自锁回路，Y000、Y001得电后可以自保持。PLC输出刷新后，与Y000相连的KM1线圈得电，电动机得以连续运行。②按下SB1（停止按钮），X001线圈得电，其常闭触点断开，Y000、Y001线圈失电，与之相连的KM1线圈失电，电动机停止运行，同时指示灯HL熄灭。③按下SB3（点动按钮），X003线圈得电，X003常开触点闭合，Y000、Y001输出线圈得电，电动机运行。松开SB3后，X003线圈失电，X003常闭触点闭合，Y000常开触点所在支路接通，Y000线圈保持得电，电动机无法停止运行。④当主电路中的电流过大使热继电器FR的常开触头闭合开时，X004线圈得电，X004常闭触点断开，Y000、Y001输出线圈失电，接触器线圈KM1断电，电动机停止运行。

可见由于继电器—接触器控制原理图直接转换而来的PLC程序无法实现点动控制。图3-9为改进后的控制程序。（a）梯形图（b）指令表图3-9点动与连续控制的梯形图和指令表图3-9中采用辅助继电器M0暂时存储连续运行的逻辑运算结果，M0的常开触点和X003的常开触点并联后决定Y000和Y001线圈的状态。X003

图3-9的工作原理如下：①按下SB2（连续运行启动按钮），X002线圈得电，X002常开触点闭合，辅助继电器M0得电并通过其常开触点自锁。M0的常开触点闭合，Y000、Y001线圈得电，与之相连的KM1线圈及HL得电，电动机运行、指示灯亮。②按下SB1（停止按钮），X001的线圈得电，X001的常闭触点断开，M0的线圈断电，M0常开触点断开，Y000、Y001失电，KM1线圈与HL失电，电动机M停止运行、指示灯灭。③按下SB3（点动按钮），X003线圈得电，M0线圈失电，Y000、Y001的线圈得电但无法自保持从而实现点动控制。④当主电路中的电流过大使热继电器FR的常开触头闭合开时，输入继电器X004的线圈得电，X004常闭触点断开，辅助继电器M0失电，Y000、Y001输出线圈失电，电动机停止运行。（3）输入程序连接PLC主机和编程器（或电脑），接通PLC电源，将图3-9所示的指令表输入可编程控制器。（4）安装接线安装接线前应认真检查器件，确保器件符合控制系统的要求。在断电的情况下根据图3-7正确安装和连接器件。（5）模拟调试为确保控制系统符合控制要求，在正式运行前应进行必要的模拟调试。具体步骤如下：①断开输出回路的电源；②接通PLC电源，并切换到运行开状态（开关拨到RUN位置）；③依次使各个输入按钮或开关动作，观察输出结果是否符合控制要求；④如果PLC的动作与控制功能的要求不符，应检查并修改程序中的错误；⑤重复第三步、第四步，直到PLC的动作正确无误。3.1.2项目案例——自动热水器控制【学习目标】1.巩固前案例知识点。2.了解事件分析设计法设计思路。【相关知识】下面以PLC起动、保持、停止基本控制电路来说明事件分析，如图3-12所示。

图3-12

图3-12梯形图中只有一个逻辑行，可分为以下四个要素：1．事件：梯形图中的一个逻辑行就是一个独立事件，也是PLC控制的对象，该事件的输出状态是由触点或触点的逻辑组合来控制的，图中Y0线圈即代表一个事件的工作状态。2．事件发生的条件：就是事件进入工作状态的条件，它是由触点的状态决定的，如图中Y0进入工作状态条件是常开触点X1闭合。3．事件持续的条件：即事件进入工作状态持续工作的条件，如图中Y0常开触点形成自锁，使Y0线圈保持工作状态。4.事件终止的条件：即事件退出工作状态的条件，如图中X2常闭触点断开使Y0线圈失电，工作结束。

【项目描述】：

在日常生活中常用的热水器设计既不浪费水又不浪费电的自动控制如图3-13所示。

图3-13自动热水器其控制功能如下：1.进水阀YV1在得到进水指令（进水按钮SB1输入）或水箱处于低水位（下水位开关SQ2动作）后自动打开，直到水箱注满水（上水位开关SQ1动作）后自动关闭。2.加热器R在水箱里注满水（上水位开关SQ1动作）并且温度较低（低温检测开关TL动作）时开始加热，加热到一定温度（高温检测开关TH动作）后停止加热。出水阀YV2在得到出水指令（由面板上出水按钮SB2输入）并且水箱内有热水（高温检测开关TH动作）时打开，在得到停水指令（由面板上按钮SB3输入）且水不热（低温检测开关TL动作），及水箱水位低（下水位开关SQ2动作）时自动关闭。【任务实施】

1．输入/输出(I/O)点分配表根据系统控制功能的要求，本项目需要8个输入点，3个输出点，I/O分配表如表3-7所示。如表3-7I/O分配表2．输入/输出（I/O）接线图，如图3-14所示。

图3-14热水器控制输入/输出接线图3．梯形图设计及相对应的指令表（1）根据控制要求，结合图3-13对热水器控制进行梯形图转换，如下图3-15（a）图所示,与其对应的指令表如（b）图所示。

(a)梯形图(b)指令表图3-15热水器控制梯形图及指令表

（图3-15热水器控制梯形图及指令表（2）图3-15工作原理描述如下：进水：当按进水按扭SB1（即X1接通），或下水位开关SQ2动作（即X2接通）时，进水阀打开进水（即Y0有输出）。停止进水：当水箱注满水，上水位开关SQ1动作（即X3动断），进水阀自动关闭停止进水（即Y0停止输出）。加热：上水位开关SQ1动作（即X3接通）和低温检测开关TL动作（即X4接通），则加热器开始对水进行加热（即Y1有输出）。加热到一定温度，高温检测开关TH动作（即X5动断），系统停止加热（即Y1停止输出）。放水：当按出水按扭SB2（即X6接通）和高温检测开关TH动作（即X5接通），出水阀打开放水（即Y2有输出）。停止放水：当按停水按扭SB3（即X7动断）和低温检测开关TL动作（即X4动断），以及下水位开关SQ2动作（即X2动断），出水阀自动关闭（即Y2停止输出）。4．输入程序连接PLC主机和编程器（或电脑），接通PLC电源，将图3-15（b）所示的指令表输入可编程控制器。3.1.3项目案例——六个彩灯依次点亮控制

【学习目标】1.熟悉LDP、LDF指令。2.掌握特殊辅助继电器(M)的用法。【技能目标】1.能利用所掌握的检测上升沿和下降沿触点指令编程实现简单的PLC控制。2.会把PLC与外围设备接线连接。3.能按控制要求实现相应的动作现象。【项目描述】用PLC控制6个彩灯，要求每隔10秒亮一只灯，并循环往复工作。1．指令介绍边沿单接点有上升沿接点和下降沿接点两种形式，边沿单接点只有常开接点没有常闭接点。边沿接点指令有LDP、LDF、ORP、ORF、ANDP和ANDF，其程序步为2.LDP、ORP、ANDP：在指定软元件的触点状态由OFF→ON时刻（上升沿），其驱动的元件接通一个扫描周期，所以也叫上升沿微分接点指令。LDF、ORF、ANDF：在指定软元件的触点状态由ON→OFF时刻（下降沿），其驱动的元件接通一个扫描周期，所以也叫下降沿微分接点指令。使用说明：①LDP：用于单个上升沿常开接点与左母线相连接，或接点组中的第一个上升沿常开接点。LDF：用于单个下降沿常开接点与左母线相连接，或接点组中的第一个下降沿常开接点。ORP:用于和前面的单接点或接点组相并联的单个上升沿常开接点。ORF:用于和前面的单接点或接点组相并联的单个下降沿常开接点。ANDP：用于和前面的单接点或接点组相串联的单个上升沿常开接点。ANDF：用于和前面的单接点或接点组相串联的单个下降沿常开接点。②LDP、LDF、ORP、ORF、ANDP和ANDF指令是触点指令，这些指令表达的触点在梯形图中的位置与LD、OR、AND指令表达的触点在梯形图中的位置相同，只是两种指令表达的触点的功能有所不同。③LDP、ORP、ANDP指令在梯形图中的触点中间有一个向上的箭头；LDF、ORF、ANDF指令在梯形图中的触点中间有一个向下的箭头。④LDP、LDF、ORP、ORF、ANDP和ANDF指令可用的软元件为X、Y、M、S、T、C，指令的程序步为2。图3-16所示为边沿单接点指令的梯形图和指令表的对应关系。

2．特殊辅助继电器（1）触点型其线圈由PLC自动驱动，用户只可使用其触点。例如：M8000：运行监视器，在PLC运行时，M8000自动处于接通状态，当PLC停止运行时，M8000处于断开状态。因此可以利用M8000的触点控制输出继电器Y，用外部指示灯来显示程序是否运行，达到运行监视的作用，如图3-18（a）所示M8000是常开触点，同样是运行监视继电器，M8001与M8000相反逻辑，为常闭触点。M8002：初始化脉冲，当PLC一开始运行时，M8002就接通，自动发出一个扫描周期信号。M8002常用作计数器和保持继电器的初始化信号等，如图3-18（b）所示。注意M8000和M8002的区别，他们都是在PLC方式开关由STOP置为RUN瞬间动作，所不同的是，M8000触点始终闭合，M8002触点仅闭合一个扫描周期的时间就断开。M8002常用于PLC控制的自起动电路，作为起动信号。M8003与M8002相反逻辑。M8011、M8012、M8013和M8014分别是产生10ms、100ms、1s和1min时钟脉冲的特殊辅助继电器。M8000、M8002、M8012的波形图如图3-18（c）所示。

利用M8013时钟脉冲，可实现信号灯的闪烁控制，Y0输出继电器在M8013的控制下，驱动信号灯亮0.5s、灭0.5s。如图3-19（d）所示

（b）（c）

（d）（e）

图3-18特殊辅助继电器应用梯形图及相关波形图（2）线圈型由用户程序驱动线圈后PLC执行特定的动作。M8033：若使其线圈得电，则PLC停止时保持输出映象存储器和数据寄存器内容。M8034：若使其线圈得电，则将PLC的输出全部禁止。在执行程序时，一旦M8034接通，则所有输出继电器的输出自动断开，PLC则没有输出，但这不影响PLC程序的执行。所以M8034常用于在系统发生故障时切断输出，而保留PLC程序的正常执行，有利于系统故障的检查和排除。如图3-18（e）所示，当X0、X1起动，Y0、Y1输出端口相应的设备连续工作，若X2闭合，M8034特殊辅助继电器得电，则所有输出继电器自动断开，相应输出设备也停止工作；当X2断开，M8034失电，Y0、Y1输出端口的设备仍继续工作。M8039：若使其线圈得电，则PLC按D8039中指定的扫描时间工作。【任务实施】1．输入/输出(I/O)点分配表根据系统控制功能的要求，本项目需要2个输入点，6个输出点，I/O分配表如表3-8所示。2．输入/输出接线图，如图3-19所示。

图3-19彩灯控制输入/输出接线图3．梯形图设计、时序图绘制，以及相对应的指令表，如图3-20所示。

(a)梯形图(b)时序图（C）指令表图3-206个彩灯循环控制4．控制原理分析用M8014分脉冲和两个定时器将1分钟分成6等份、每等份10秒。按启动按钮X0，辅助线圈M0得电并自保持。PLC运行后，在M8014的上升沿，M1产生一个扫描周期的脉冲，M0常闭接点断开一下，T0、T1开始计时，Y0首先得电，到10s时T0先动作，断开Y0接通Y1，到20s时T1动作，断开Y1接通Y2，到30s时M8014=0，断开Y2接通Y3，M8014的下降沿又通过M1常闭接点使T0,T1重新开始计时，T0、T1又对Y3、Y4、Y5进行延时切换控制，控制过程和Y0～Y2相同。5．输入程序连接PLC主机和编程器（或电脑），接通PLC电源，将图3-20（c）所示的指令表输入可编程控制器。6．安装接线安装接线前应认真检查器件，确保器件符合控制系统的要求。在断电的情况下根据图3-19正确安装和连接器件。3.2连接导线指令的应用

3.2.1项目案例——三相异步电动机的正反转控制【学习目标】1.熟悉ANB、MPS、MPP指令。2.了解联锁控制的意义，并掌握PLC联锁控制的设计要点。3.掌握栈指令在多路输出控制中的应用。【技能目标】1.会运用“联锁控制”解决实际问题。2.能要求实现电气控制接线连接。3.会把PLC与外围设备接线连接。【项目描述】如图3-23为三相异步电动机正反转运行电路。起动时，合上QS，引入三相电源。按下正转控制按钮SB2。KM1线圈得电。其常开触点闭合。电动机正转并实现自锁。当电动机需要反转时。按下反转控制按钮SB3，KM1线圈断电，KM2得电。KM2的常开触点闭合，电动机反转并实现自锁，按钮SB1为总停止按钮。图3-23三相异步电动机正反转控制电路控制电路工作原理如下：【相关知识】

1．连接导线指令单节点指令只能用于单个的接点，对于接点组或电路的分支需要用连接导线指令来完成。由于连接导线指令相当于导线，而不是软元件，所以指令后面不能用软元件。连接导线指令有两类，即接点组连接导线和回路分支导线，如表3-9所示。2．接点组连接导线指令

接点组连接导线指令用于接点组的连接，指令有ANB和ORB。ANB：用于接点组和前面的接点相串联,即两个或两个以上触点并联连接的电路之间的串联，ANB指令的使用如图3-24所示。

(a)梯形图(b)指令程序图3-24ANB指令的应用ANB使用说明：（1）并联电路块与前面电路串联时，用ANB指令，分支起点用LD、LDI，并联电路块结束后，使用ANB指令与前面电路串联。（2）如果有多个并联电路块串联，依次以ANB指令与前面支路连接，支路数量没有限制。如果连接使用ANB指令编程，使用次数应限制在8次以下。ORB：用于接点组和前面的接点相并联。即两个或两个以上触点串联连接的电路之间的并联，ORB指令的使用如图3-24所示。

(a)梯形图(b)指令程序图3-25ORB指令的应用ORB使用说明：（1）几个串联支路并联时，其支路起点用LD、LDI开始，支路终点用ORB指令。（2）如需将多个支路并联时，在每个支路后加ORB指令。ORB可多次重复使用。但连接使用时应限制在8次以下。3．回路分支导线指令回路分支导线指令用于与一个电路块回路输出分支的导线连接，指令有MPS、MRD和MPP。MPS进栈指令：用于输出回路向下分支的导线连接。使用一次MPS指令，就将公共触点的逻辑状态送入栈的第一段存储起来。若再使用，又将该时刻的逻辑状态送入栈的第一段存储，而将先前送入存储的数据依次移到栈的下一段。如图3-26所示，在公共触点X0串联X1之前，先使用MPS进栈指令，保存X0的状态。MRD读栈指令：用于输出回路中间分支的导线连接。读出栈中最上端所存储的最新数据，而栈内的数据不发生改变和移动。如图3-26所示，在公共触点X0串联X2之前，先使用MRD读栈指令，从栈内读出X0的状态。MPP出栈指令：用于输出回路最后分支的导线连接。使用MPP指令，将栈内最上端的数据读出，同时该数据就从栈中消失。如图3-26所示，Y3是最后一路输出，因此在公共触点X0串联X1之前，先使用MPP出栈指令，从栈内调出X0的状态。图3-26所示是MPS、MRD和MPP指令的基本使用方法，在梯形图中，MPS表示回路分时开始，MPP表示回路分支结束，所以MPS和MPP总是成对出现的。而MRD表示中间分支回路，中间分支回路的数量是不受限制的。FX系列的PLC中，有11个可存储中间结果的存储区域，是按照“先进后出”的原则进行存取的。(a)梯形图(b)指令程序(a)梯形图(b)指令程序图3-26MPS、MRD和MPP使用项目案例——三相异步电动机的正反转控制【任务实施】1．输入/输出(I/O)点分配表根据系统控制功能的要求，本项目需要4个输入点，2个输出点，I/O分配表如表3-10所示。2．输入/输出接线图，如图3-29所示。图3-29电机正反转控制输入/输出接线图3．梯形图设计绘制及对应指令表，如图3-30所示。（a）梯形图（b）指令表图3-30三相异步电动机正反转控制梯形图4．控制原理分析正向起动：按正向启动按钮SB2（X1常开触点闭合），Y0线圈得电自锁，电动机正转；同时X1常闭触点断开，Y0常闭触点也断开，从而Y1不会得电，起到互锁作用。反向起动：按反向启动按钮SB3（X2常开触点闭合），Y1线圈得电自锁，电动机反转；同时X2常闭触点断开，Y1常闭触点也断开，从而Y0不会得电，起到互锁作用。停止：按停止按钮SB1（X0常闭触点断开），电动机停止运行。3.2.2项目案例——十字路口交通灯控制【学习目标】1.熟悉ORB指令，以及其在控制电路中的应用。2.分析脉冲发生器梯形图工作原理，并掌握其应用方法。

【技能目标】1.会运用脉冲发生器控制电路。2.会把PLC与外围设备接线连接。【项目描述】在十字路口，要求东西方向和南北方向各通行35s，并周而复始。在南北通行时，东西方向的红灯亮35s，而南北方向的绿灯先亮30s后再闪3s（0.5s暗，0.5s亮）后黄灯亮2s。在东西通行时，南北方向的红灯亮35s，而东西方向的绿灯先亮30s后再闪3s（0.5s暗，0.5s亮）后黄灯亮2s。图3-34十字路口交通灯示意图图3-35十字路口交通灯通行时间图【相关知识】1．脉冲发生器电路如图3-36（a）所示脉冲发生电路，当X0闭合后，脉冲发生器电路开始工作，T0计时30s后，其常开触点闭合，T1开始计时，经过20s后T1触点动作，其常闭触点使T0线圈断开，T0常开触点断开T1线圈，一个周期结束。在一个周期中T0常开触点闭合20s,断开30s，而T1触点只闭合一个扫描周期的时间（该时间取决于程序的长短），其波形如图3-35(b)所示。只要X0闭合，脉冲电路就一直循环工作，直到X0断开，脉冲发生器电路停止工作。由图3-35(b)所示波形可以看出，T0产生脉冲信号。根据实际应用的不同，仅改变定时器的时间设定值，就可以得到各种不同的脉冲信号。

(a)梯形图（b）波形图图3-36脉冲信号发生电路3．定时脉冲电路,如图3-35所示。

(a)定时器脉冲电路1(b)定时器脉冲电路2(c)时序图图3-37定时器脉冲电路4．振荡电路，如图3-37所示。

(a)梯形图(b)时序图图3-37振荡电路

5．上升沿单稳态电路，如图3-35所示。

(a)梯形图(b)时序图图3-38上升沿单稳态电路

6．下降沿单稳态电路，如图3-39所示。

(a)梯形图(b)时序图图3-39下降沿单稳态电路【任务实施】1．输入/输出(I/O)点分配表根据系统控制功能的要求，本项目需要3个输入点，6个输出点，I/O分配表如表3-11所示。2．输入/输出接线图，如图3-40所示。图3-40交通灯控制接线图3．梯形图设计绘制及对应指令表，如图3-41所示。

（a）梯形图（b）时序图

(c)指令表图3-41十字路口交通灯控制梯形图3.2.3项目案例——通风机监控系统控制 【学习目标】1.进一步熟悉辅助继电器M的应用。2.进一步熟悉脉冲发生器梯形图工作原理，及其应用方法。【技能目标】1.熟悉运用脉冲发生器控制电路。2.如何在控制电路中正确应用辅助继电器。3.会把PLC与外围设备接线连接。【项目描述】PLC控制通风机监控系统，在生产设备控制领域中，常利用信号灯作为设备运行状态的监控。某设备有三台通风机，有各自的起停按钮控制其运行，并采用一个指示灯显示三台通风机的运行状态，功能要求如下：1.三台通风机都不转，指示灯一直亮。2.仅一台通风机运转，指示灯慢闪（设定T=1s）。3.任意两台以上风机运转，指示灯快闪（设定T=0.6s）。【相关知识】如图3-43所示脉冲发生电路。当X0闭合后，脉冲发生器电路开始工作，T50计时30s后，其常开触点闭合，T51开始计时，经过20s后T51触点动作，其常闭触点使T50线圈断开，T50常开触点断开T51线圈，一个周期结束。在一个周期中T50常开触点闭合20s，断开30s，而T51触点只闭合一个扫描周期的时间（该时间取决于程序的长短），其波形图如图3-43（b）图所示，只要X0闭合，脉冲电路就一直循环工作，直到X0断开，脉冲发生器电路停止工作。由图3-43（b）所示波形图可以看出，T0产生脉冲信号。根据实际应用的不同，仅改变定时器的时间设定值，就可以得到各种不同的脉冲信号。

(a)梯形图(b)时序波形图图3-43脉冲信号发生电路【任务实施】1．输入/输出(I/O)点分配表根据系统控制功能的要求，本项目需要7个输入点，4个输出点，I/O分配表如表3-12所示。2．绘制I/O接线图，如图3-44所示。

图3-44通风机监控系统接线图3．通风机监控系统的梯形图设计（1）分析三台风机运转状态的逻辑关系：分析信号指示灯显示三台风机运行状态的逻辑关系，并列出逻辑表达式，其中M0、M1、M2分别代表风机运转的三种状态。再将逻辑表达式转换为梯形图，如图3-45所示。图3-45风机运转的三种状态下的梯形图（2）设计信号指示灯循环闪烁梯形图：其中指示灯慢闪（T=1s），可以由特殊辅助继电器周期为1s的M8013直接控制实现。而指示灯快闪（T=0.6s）,可以通过前面介绍的脉冲发生器电路得以实现，如图3-46所示。当两台以上风机同时工作，即M2=1时，脉冲发生器开始工作，由T0产生周期为0.6s的脉冲信号。（3）分析信号指示灯工作状态：三种工作状态下的指示灯显示状态，如图3-47所示，其中M8000为PLC运行监控辅助继电器，只要一运行PLC，M8000=1，则立即起动风机监控指示灯。

图3-46闪烁控制梯形图图3-47信号指示灯控制梯形图最后，将分别控制三台风机的起动、保持、停止的梯形图和以上三部分梯形图合成完整的程序，如图3-48所示。

（a）梯形图（b）指令表图3-48通风机监控系统梯形图与指令语句3.2.4项目案例——两台水泵交替抽水控制电路【学习目标】1.掌握INV指令的特点。2.熟悉INV指令在控制电路中的应用。【技能目标】1.会运用INV指令解决实际问题。2.会把PLC与外围设备接线连接，并进行正确调试。【项目描述】两台水泵电机交替工作12小时。【相关知识】取反指令（INV）1．INV指令在梯形图中用一条45度的短斜线来表示，它的功能是将使无该指令时的运算结果取反。如运算结果为0将它变为1，如运算结果为1则将它变为0。没有操作元件，程序步为1。如图3-49所示，如果X0为ON，则Y0为OFF；反之则Y0为ON。

(a)梯形图(b)时序图(c)指令程序图3-492．INV应用，如图3-50LDX0ANDX1INVLDX2INVORBINVOUTY0

(a)梯形图(b)指令程序说明：1）INV指令是将INV电路之前的运算结果取反,当执行该指令时，将INV指令之前存在的如LD、LDI等指令的运算结果反转；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。5)INV指令只能用在可以使用LD、LDI、LDP和LDF之后的位置，不能直接连接母线，也不能像OR、ORI、ORP和ORF指令那样单独使用。【任务实施】1．输入/输出(I/O)点分配表根据系统控制功能的要求，本项目需要3个输入点，2个输出点，I/O分配表如表3-13所示。2．I/O接线图图3-51两台水泵电机控制PLC接线图3．设计梯形图梯形图及指令程序如图3-52所示。

(a)梯形图（b）指令程序图3-52两台水泵电机控制梯形图及指令程序工作原理描述：（1）开始时C0常闭触点复位Y1，使水泵2不能先运行。当按按钮X0时实现脉冲动作接通，使M0置位得电，同时Y0输出，水泵1开始运行，时间继电器计时1分钟后使M8014接通实现一分钟脉冲，计数器C0开始计数。（2）当计数器C0计数达到720次（每分钟1次，即720分钟）时，其C0常闭触点断开，使Y1复位；C0常开触点接通获得一个脉冲得电，复位M0，使Y0失电，水泵1停转，同时Y1有输出，水泵2开始运行并计时，计时原理与Y1运行时一样，时间到Y1失电，水泵2停止运行，自动转为Y0得电，水泵1运行，一次如此循环。（3）当按下停止按钮SB1时运行电机停止。4．输入程序连接PLC主机和编程器（或电脑），接通PLC电源，将图3-52（b）所示的指令表输入可编程控制器。5．安装接线安装接线前应认真检查器件，确保器件符合控制系统的要求。在断电的情况下根据图3-51正确安装和连接器件。3.3逻辑线圈指令的应用

3.3.1项目案例——水箱水位控制【学习目标】1.掌握置位SET、复位RST指令的特点。2.熟悉置位SET、复位RST指令在控制电路中的应用。【技能目标】1.会运用置位、复位指令解决实际问题。2.会把PLC与外围设备接线连接，并进行正确调试。【项目描述】如图3-53所示，用两个液位开关（SQ1和SQ2）测量水位，当水位低于SQ1时，进水阀YV自动打开进水；当水位达到SQ2时，进水阀YV自动关闭。

图3-53水箱示意图【相关知识】置位和复位线圈（SET/RST）指令SET（置位）：令线圈置位即保持ON，用于对Y、M、S线圈置位。用于对Y、M时程序步为1步，用于S、特殊M、M1536～M3071时程序步为2步。RST（复位）：令线圈复位即保持OFF、清数据寄存器指令，用于对Y、M、S、T、C的线圈和D、V、Z寄存器的复位。用于对Y、M时程序步为1步，用于S、C、T、特殊M、M1536～M3071时程序步为2步，用于D、V、Z时程序步为3步。例1：SET/RST指令的应用一，如图3-54。(a)梯形图(b)指令程序图3-54SET/RST指令的应用一(c)时序图说明：（1）X0一旦接通，即使再断开，Y0也保持接通。X1接通后，即使再断开，Y0也将保持断开。对于M、S也是同样如此。（2）对于同一元件可以多次使用SET、RST指令，顺序可任意，但在最后执行的指令有效。（3）要使数据寄存器D和变址寄存器V、Z的内容清零，也可用RST指令。【任务实施】1．输入/输出(I/O)点分配表根据系统控制功能的要求，本项目需要2个输入点，1个输出点，I/O分配表如表3-13所示。2．I/O接线图图3-56PLC接线图3．设计梯形图。根据要求梯形图及指令程序设计如图3-57所示。

(a)梯形图(b)指令程序图3-57水位控制梯形图4．连接PLC外围设备。根据I/O接线图，PLC关机状态下，正确连接输入设备（液位开关SQ）和输出设备（进水阀YV）。5．按梯形图写入程序。打开PLC电源，将方式开关置于STOP状态下，通过编程器输入由梯形图转换后的指令语句。3.3.2项目案例——八组智力抢答器控制【学习目标】1.掌握主控触点MC、MCR指令的特点和用法。2.熟悉主控指令MC、MCR的工作原理以及在控制电路中的应用。【技能目标】1.会运用主控触点指令解决实际问题。2.会把PLC与外围设备接线连接，并进行正确调试。【项目描述】8个人进行智力竞赛抢答，编号分别为0#～7#，每个抢答台放一个按钮和一个指示灯。主持人用一个按钮控制8个抢答台。当主持人报完题目后，按一下主持人按钮，抢答者才可按按钮，否则无效。抢答开始后，先按按钮者的灯亮，同时蜂鸣器响，并保持一直响，后按按钮者灯不亮。当主持人再按一下主持人按钮时，所有指示灯和蜂鸣器复位。【相关知识】

1．主控指令MC、MCR的基本用法MC（主控）：主控电路块起点指令，用于公共串联触点的连接指令，操作元件Y、M(不允许使用特殊M)，程序步为3步。MCR（主控复位）：主控电路块终点指令，即MC指令的复位指令，程序步为2步。在编程时，遇到许多线圈同时受控于一个触点，为节省存储单元，可用主控指令建立一个主控触点，此触点为与母线相连接的垂直触点，相当于受控电路的总开关。主控指令所完成的操作功能是当某一触点（或一组触点）的条件满足时，按正常顺序执行主控指令程序段，即MC与MCR指令间的程序；当这一个条件不满足时，则不执行主控程序段，与这部分程序相关的继电器状态全为断开状态。如图3-61所示，输入条件X0闭合，执行MC和MCR之间的指令（虚线框中的程序），当输入条件X0断开时，不执行MC和MCR之间的指令。（a）梯形图(b)指令程序图3-61主控指令的基本用法注：N的嵌套层数从0到7，特殊辅助继电器不能用作MC的操作元件。说明：（1）如MC与MCR指令间各软继电器为计数器C、累计定时器T，或用SET/RST指令驱动的线圈，将保持当前的状态，非累计定时器及用OUT指令驱动的软件组，将处于断开状态。（2）与主控触点相连接的触点必须用LD、LDI取指令。执行MC指令的程序段之后，用MCR指令使母线回到主母线上，因此MC、MCR指令必须成对出现。（3）编程时，对于母线中串接的触点不输入指令，如图3-61中的N0M100触点，它仅是主控指令的标记。（4）使用主控指令的梯形图中，不允许双线圈输出。2．主控指令的嵌套使用

（a）梯形图(b)指令程序图3-62多级嵌套的使用N0：母线B在X0接通时成为有效状态。级N1：母线C在X0、X2同时接通时成为有效状态。级N2：母线D在X0、X2、X4同时接通时成为有效状态。级N1：根据MCRN2指令，返回C母线状态。级N0：根据MCRN1指令，返回B母线状态初始状态；根据MCRN0指令，返回A母线初始状态。因此，输出线圈Y5的通断只取决于X10的通断，而与X0、X2、X4的通断无关。3．主控指令和栈指令的比较应用（1）图3-63（a）所示为回路分支电路，由3个电路块组成，可以用回路分支导线指令MPS、MRD、MPP写出其电路的指令表。也可以改用MC、MCR指令来表达的梯形图形式，如图3-63（b）所示。在第一个电路块中，由X0控制Y0、Y1两个分支电路。当X0=1时，主控线圈M0得电，执行MCN0M0到MCRN0之间的电路。当X0=0时，主控线圈M0失电，MCN0M0到MCRN0之间的电路就不能被执行了。在第二个电路块中，由X3控制Y2、Y3、Y4三个分支电路，由于Y2线圈分支电路中无接点，可以直接用MC指令驱动Y2线圈。当X3=1时，主控线圈Y2得电，执行MCN0Y2到MCRN0之间的电路。当X3=0时，主控线圈Y2失电，不执行MCN0Y2到MCRN0之间的电路。图3-63（a）和3-63（b）的效果是一样的。

(a)分支电路梯形图(b)写入模式梯形图图3-63MC、MCR指令的应用（2）在图3-63中没有嵌套结构，可以多次使用N0编制程序，N0的使用次数不受限制。在有嵌套结构时，如图3-64所示，嵌套级N的编号从N0→N1→…→N7逐步增大。

(a)分支电路梯形图(b)写入模式梯形图图3-64有嵌套级时MC、MCR指令的应用【任务实施】

1．输入/输出(I/O)点分配表2．绘制I/O接线图。接线图如图3-65所示。

图3-65智力竞赛抢答PLC接线图3．设计梯形图。梯形图设计如图3-66所示。

图3-66智力竞赛抢答梯形图当主持人按下按钮X10时，主控线圈M0得电并自锁，MC到MCR之间的梯形图就可以被执行了。当某一个抢答者按下按钮，如按钮X2被首先按下，则Y2置位，对应的2#抢答指示灯HL2亮，表示2#抢答者抢答成功。同时，Y2的接点闭合使Y10得电，蜂鸣器HA响。Y10的常闭接点断开主控线圈M0，MC到MCR之间的梯形图就不能被执行，当其他人再按按钮时就不起作用了。下一次抢答时，主持人再按下按钮X10，再次接通主控线圈M0，同时X10接点接通ZRST指令使Y0～Y7复位（ZRST为功能指令，在此表示从Y0～Y7之间的8个输出继电器全部复位）。抢答指示灯和蜂鸣器均失电，新一轮的抢答就可以开始了。4．连接PLC外围设备。根据I/O接线图，PLC关机状态下，正确连接输入设备（抢答人和主持人起动按钮SB）和输出设备（和抢答指示灯HL，以及蜂鸣器及各电源）。5．按梯形图写入程序。打开PLC电源，将方式开关置于STOP状态下，通过编程器输入由梯形图转换后的指令语句。6．运行PLC。将方式开关置于RUN状态下，运行程序，按下起动按钮SB，观察和调试整个电路的控制情况要与要求的一致。3.3.3项目案例——液体自动混合装置【学习目标】1.掌握PLS、PLF指令的特点。2.熟悉PLS、PLF的工作原理以及在控制电路中的应用。【技能目标】1.会运用脉冲输出指令解决实际问题。2.会把PLC与外围设备接线连接，并进行正确调试。【项目描述】如图3-70所示，两种液体混合控制装置，SL1、SL2、SL3分别为液位的高、中、低传感器，液位淹没时才呈接通状态；流入液体A、B阀门与流出混合液阀门分别由YV1、YV2、YV3电磁阀控制；M为搅拌电动机。图3-70液体混合控制装置设计PLC液体混合装置控制系统。控制要求如下：1.按下起动按钮SB，YV1电磁阀门打开，液体A流入容器。2.当液面到达SL2时，SL2接通（SL2状态为ON），关闭YV1阀门，打开YV2电磁阀门，液体B流入容器。3.液面到达SL1（SL1状态为ON），关闭YV2阀门，搅拌电动机M开始工作。搅拌电动机运转2分钟后停止工作，YV3电磁阀门打开，混合后的液体放出容器。4.当液面下降到SL3，SL3断开（SL3状态由ON→OFF）时，再过30s后,容器放空，YV3阀门关闭，进入下一个工作周期。整个工作过程自动循环5次结束。【相关知识】

1.脉冲输出指令PLS、PLF（1）PLS脉冲上升沿指令在输入信号的上升沿（0→1）产生脉冲输出。如图3-71(a)所示，PLS指令使元件M0在X0由OFF→ON时刻动作，M0产生单个脉冲，时间为一个扫描周期。（2）PLF脉冲下降沿指令在输入信号的下降沿（1→0）产生脉冲输出。如图3-71(b)所示，PLF指令使元件M1在X0由ON→OFF时刻动作，M1产生单个脉冲，时间同样为一个扫描周期。(a)PLS应用示例(b)PLF应用示例图3-71脉冲指令产生的波形（3）PLS脉冲上升沿指令，操作元件Y、M，程序步为2步。PLF脉冲下降沿指令，操作元件Y、M，程序步为2步。2．PLS、PLF指令的使用，如下（图3-72）所示。

（a）PLS、PLF指令的使用（b）PLS、PLF指令的时序图图3-72PLS、PLF指令的使用及时序图【任务实施】

1．输入/输出(I/O)点分配表

根据系统控制功能的要求，本项目需要4个输入点，4个输出点，I/O分配表如表3-15所示。2．绘制I/O接线图。接线图如图3-73所示。图3-73液体自动混合装置I/O接线图3．设计梯形图。根据要求梯形图及指令程序设计如图3-74所示。

(a)梯形图(b)指令程序图3-74液体混合装置梯形图与指令语句3.4定时器与计数器的应用

3.4.1项目案例——大型机械生产运行报警信号控制【学习目标】1.掌握定时器T的基本使用方法，并熟悉其类型及特点。2.熟悉定时器T常见的基本应用电路。3.掌握通用计数器C的使用方法。4.了解计数器的其他类型及特点。【技能目标】1.会运用定时器T控制具有时间要求的电路。2.会使用计数器C实现控制电路的计数功能。【项目描述】为了保证运行安全，许多大型生产机械在运行起动之前需用电铃或蜂鸣器发出报警信号，预示机器即将起动，警告人们迅速推出危险地段。试设计PLC控制接线图和梯形图设计。【相关知识】

1.通用定时器：原理：当驱动线圈的信号接通时，当前值开始计时，达到设定值时，输出触点动作；驱动线圈的信号断开或发生停电时，通用定时器(T0～T245)复位，输出触点跟着复位。“延时闭合电路”是定时器最基本的用法，如图3-77所示，定时器设定值为K30（K表示十进制数），表示T0要计时30个100ms，即3s。当X0=1，驱动定时器T0工作，T0定时器开始计时，当计时到达3s后，T0的常开出点闭合，使Y0=1，PLC驱动输出设备工作。当X0断开后又重新2s，由于未到3s所以T0常开点没有接通，Y0没有接通。

(a)梯形图(b)时序图(c)指令程序图3-77通用定时器基本用法注意：定时器T计时开始后，其线圈必须始终保持驱动状态。若计时过程中，驱动逻辑触点断开，则计时中断，定时器清零，当触点再次闭合时，定时器又重新计时。定时器计时达到设定值，相应的定时器触点动作，当驱动逻辑触点断开时，定时器清零，触点复位。2.定时器的其他用法积算定时器（T246～T255）特点：必须要用复位信号对积算定时器复位。线圈的驱动信号断开或停电时，积算定时器累计计时，设定值计满时，输出触点相应动作。如图3-78所示。

(a)梯形图(b)时序图(c)指令程序图3-78积算定时器基本用法3.定时器自复位电路如图3-79用于循环定时

(a)梯形图(b)时序图图3-79定时器自动复位电路X20接通1S时，T0接通，其常开触点使Y0接通；常闭触点在第二个扫描周期中使T0线圈断开，Y0跟着断开；第三个扫描周期T0重新接通开始定时，重复前面的状态。4.定时器T的基本应用电路(1)延时断开电路如图3-80所示为定时器构成的延时断开电路。当输入继电器X0闭合，输出继电器Y0得电，并由本身的触点自锁，同时由于X0的常闭触点断开，使T1的线圈不能得电。当输入X0断开时，其常闭触点X0恢复闭合，T1线圈得电并开始计时，经过10s后，T1的常闭触点断开，Y0线圈失电，工作结束。

（a）梯形图（b）时序图图3-80延时断开电路（2）延时闭合/断开电路如图3-81所示为延时闭合/断开电路。图中有两个定时器T0和T1，用于延时闭合和延时断开。当输入X0闭合时，T0得电，延时10s后，T0的常开触点闭合，Y0得电且自锁。当输入X0断开，其常闭触点复位闭合，T1得电，延时5s后，T1的常闭触点断开，Y0线圈解除自锁断电停止。

(a)梯形图(b)时序图图3-81延时闭合/断开电路（3）定时器的扩展PLC的定时器有一定的时间设定范围。如果需要超出定时设定范围，可通过几个定时器串联，达到扩充设定值的目的。图3-82所示为定时器的扩展电路。图中通过两个定时器的串联使用，可以实现延时1300s。在图中T0的设定值为800s，T1的设定值为500s。当X0闭合，T0就开始计时，当到达800s时，T0所带的常开触点闭合，使T1得电开始计时，再延时500s后，T1的常开触点闭合，Y0线圈得电，获得延时1300s的输出信号。（a）梯形图（b）波形图图3-82定时器的扩展【任务实施】

1．输入/输出(I/O)点分配表根据系统控制功能的要