《PLC应用技术项目教程》课件项目二

项目二PLC的编程元件和基本逻辑指令任务一PLC——三相异步电动机启停控制任务二PLC——楼梯照明控制程序设计任务三PLC——3台电动机顺序启动控制程序设计任务四PLC——产品出入库数量监控程序设计任务五PLC——电动机单按钮启停控制程序设计任务六PLC——电动机Y-△降压启动控制程序设计基本指令应用实训一电动机正、反转的PLC控制基本指令应用实训二工作台自动往返的PLC控制基本指令应用实训三抢答器系统设计基本指令应用实训四十字路口交通灯控制基本指令应用实训五彩灯点亮的PLC控制基本指令应用实训六数码管循环点亮的PLC控制编程元件是PLC的重要元素，是各种指令的操作对象。基本指令是PLC中应用最频繁的指令，是程序设计的基础。本项目主要介绍三菱FX2N系列PLC的基本编程元件和基本逻辑指令及其编程使用。学习目标

知识目标

(1)掌握三菱FX2N系列PLC的基本编程元件和逻辑指令；

(2)学会分析系统控制要求及分配I/O点，设计相应的控制程序。

技能目标

(1)能够输入梯形图和指令表，并进行调试；

(2)能够独立完成PLC——电动机基本控制线路安装和调试。工作任务单

任务一PLC——三相异步电动机启停控制

一、任务引入

在电气控制中，对于小型三相交流异步电动机，一般采取全压启动控制。连续控制适用于需要长时间单向运行的机械设备等场合。例如港口运输机、鼓风机、普通车床的主轴电动机控制等。图2-1所示为继电接触器控制电动机启停的电气原理图，图2-2为继电接触器控制的接线图。按下启动按钮SB2，接触器KM线圈得电，其主触点闭合使电机全压启动；按下停止按钮SB1，电机停止运转。继电接触器控制的优点是简单易懂、使用方便、价格便宜；缺点是可靠性不高，硬件接线较为复杂，通用性和灵活性较差。而应用PLC则可以很方便地实现三相异步电动机的启停控制。图2-1电动机启停控制原理图图2-2电动机启停控制接线图二、任务分析

用PLC进行控制时，主电路仍然和图2-1所示相同，只是控制电路不一样。首先要选定输入、输出设备，即先选定发布控制信号的按钮、开关、传感器、热继电器触点等，再选定执行控制任务的接触器、电磁阀、信号灯等；然后把这些设备与PLC对应相连，编制PLC程序，最后运行程序就可以进行控制了。

正确选择输入、输出设备对于设计PLC控制程序、完成控制任务非常重要。一般情况下，一个控制信号就是一个输入设备，一个执行元件就是一个输出设备。选择开关还是按钮，对应的控制程序是不一样的。热继电器FR触点是电动机的过热保护信号，也应该作为输入设备。根据继电接触器控制原理，完成本控制任务需要有启动按钮SB2和停止按钮SB1两个主令控制信号作为输入设备，有执行元件(接触器)KM作为输出设备，来控制电机主电路的接通和断开，从而控制电动机的启停。

选择好输入、输出设备后，接下来的问题是如何将它们与PLC连接，使输入设备的动作信息传送给PLC？PLC又如何将运行结果传送给外部负载？这就要用到PLC的内部要素——编程元件X、Y了。三、相关知识

1．PLC编程元件(软继电器)概念

PLC内部有许多各种不同功能的编程元件，如输入继电器、输出继电器、定时器、计数器等，它们不是物理意义上的实物继电器，而是由电子电路和存储器组成的虚拟器件，其图形符号和文字符号与传统继电器符号不同，所以又称为软元件或软继电器。每个软元件都有无数对常开、常闭触点，以供PLC内部编程使用。

不同厂家不同型号的PLC，编程元件的数量和种类有所不同。

2．输入继电器(X)

输入继电器是PLC专门用来接收外界输入信号的内部虚拟继电器。它在PLC内部与输入端子相连，有无数的常开触点和常闭触点，可在PLC编程时随意使用。输入继电器不能用程序驱动，只能由输入信号驱动。

FX系列PLC的输入继电器采用八进制编号。FX2N系列PLC带扩展时最多可达184点输入继电器，其编号为X0～X267。X0也即是X000。

3．输出继电器(Y)

输出继电器是PLC专门用来将程序执行的结果信号经输出接口电路及输出端子送达并控制外部负载的虚拟继电器。它在PLC内部直接与输出接口电路相连，有无数的常开触点与常闭触点，可在PLC编程时随意使用。输出继电器只能由程序驱动。

FX系列PLC的输入继电器采用八进制编号。FX2N系列PLC带扩展时最多可达184点输出继电器，其编号为Y0～Y267。Y0也即是Y000。

三菱系列PLC的图形符号和文字符号有如图2-3所示几种表示方式。图2-3输入/输出继电器(X/Y)电路

4．I/O地址分配

一个输入设备原则上占用PLC一个输入点(I)，一个输出设备原则上占用PLC一个输出点(O)。

5．FX2N系列PLC基本指令(一)

FX系列PLC产品很多，本书以FX2N机型为例，介绍FX2N系列PLC的指令系统。FX2N系列PLC提供了基本指令27条、步进指令2条和应用指令128种298条。下面将陆续介绍三菱FX2N系列PLC的基本指令及编程和部分功能指令及编程。

1)逻辑取及驱动线圈指令(LD、LDI、OUT)

LD(Load)：取指令。用于常开触点与母线(左母线、分支母线等)连接。操作元件有X、Y、M、T、C、S。

LDI(LoadInverse)：取反指令。用于常闭触点与母线(左母线、分支母线等)连接。操作元件有X、Y、M、T、C、S。

OUT(Out)：输出指令。用于线圈驱动，将逻辑运算的结果驱动一个指定的线圈。OUT指令能够操作的元件有Y、M、S、T和C。

LD/LDI及OUT指令的应用见表2-1和图2-4所示。表2-1逻辑取及输出指令表图2-4

LD/LDI及OUT指令应用示例

2)触点串联指令(AND、ANI)

AND(And)：与指令。用于一个常开触点同另一个触点的串联连接。

ANI(AndInverse)：与非指令。用于一个常闭触点同另一个触点的串联连接。

AND和ANI指令能够操作的元件为X、Y、M、S、T和C。

AND和ANI指令是用来描述单个触点与别的触点或触点组组成的电路的串联连接关系的。单个触点与左边的电路串联时，使用AND或ANI指令。AND和ANI指令能够连续使用,即几个触点可以串联在一起，对串联触点的个数没有限制。

AND和ANI指令的应用见表2-2和图2-5所示。表2-2触点串联指令表

图2-5

AND/ANI指令应用示例

3)触点并联指令(OR、ORI)

OR(Or)：或指令。用于一个常开触点同另一个触点的并联连接。

ORI(OrInverse)：或非指令。用于一个常闭触点同另一个触点的并联连接。

OR与ORI指令能够操作的元件为X、Y、M、S、T和C。

OR和ORI指令是用来描述单个触点与别的触点或触点组组成的电路的并联连接关系的。用于当单个触点与前面电路的并联时，并联触点的左侧接到该指令所在的电路块的起始点LD处，右端与前一条指令对应触点的右端相连。OR和ORI指令能够连续使用，即几个触点可以并联在一起，对并联触点的个数没有限制。

OR和ORI指令的应用见表2-3和图2-6所示。表2-3触点并联指令表

图2-6

OR/ORI指令应用示例

4)程序结束指令(END)

END：程序结束指令。若在程序中写入END指令，则END指令以后的程序就不再执行，将强制结束当前的扫描执行过程，直接进行输出处理；若用户程序中没有END指令，则将从用户程序存储器的第一步执行到最后一步。将END指令放在用户程序结束处，只执行第一条指令至END指令之间的程序。使用END指令可以缩短扫描周期。

程序结束指令END的用法见表2-4所示。

另外，在调试程序时可将END指令插在各程序段之后进行分段调试，切记调试好以后必须把程序中间的END指令删去，因为在编程时插入该指令只是为了便于程序的检查和修改，而且在执行END指令时，也可以刷新警戒时钟。表2-4程序结束指令表

四、任务实施

1．器材准备

按照表2-5配齐所有的工具、仪表及电器元件，并进行质量检验。表2-5工具、仪表及器材

2．输入与输出点分配

在这个控制任务中，输入设备有SB1、SB2和FR；输出设备有KM。

I/O地址分配如下：

启动按钮SB1—X0；

停止按钮SB2—X1；

FR触点—X2；

接触器KM—Y0；

PLC控制系统的输入/输出(I/O)端口地址分配如表2-6所示。

将选择的输入、输出设备和分配好的I/O地址一一对应连接，形成PLC的I/O接线图，如图2-7所示。

表2-6逻辑取及输出线圈指令表

图2-7

I/O接线图

3．编制电动机全压启动的梯形图程序

根据控制要求，电机全压启停控制的梯形图和指令表程序如图2-8所示。

按下启动按钮SB1，通过输入端子使输入继电器X0线圈得电，梯形图中X0常开触点闭合，使输出继电器Y0接通并且自锁，通过输出端子使执行元件KM线圈得电，使图2-1主电路中的KM主触点闭合启动电机运行；按下停止按钮SB2，输入X1线圈得电，梯形图中X1的常闭触点动作使输出Y0断电，从而使KM断电，电机停止。如果电机过载，热继电器触点FR动作通过X2也会切断Y0使电机停止。图2-8所示梯形图就是典型的启—保—停电路。图2-8电动机全压启动的梯形图和指令表程序

4．程序调试

把梯形图程序输入PLC后，将PLC置于“RUN”状态，运行程序，按下按钮SB1，过一会儿松开，观察电动机的可运行情况是否与控制要求一致。如果动作情况和控制要求一致，表明程序正确，保存程序；如果发现电动机运行情况和控制要求不相符，则应仔细分析，并找出原因，重新修改，直到电动机运行情况和控制要求一致为止。

思考：PLC控制和继电接触器控制电动机点动运行有什么不同？

5．检测评分

将学生任务完成情况的检测与评价填入表2-7。

6．任务反馈

任务完成后，让学生自己作个总结，将完成情况填入表2-8中。

思考：如何将图2-9所示电动机连续与点动混合控制改造成PLC控制？表2-7PLC控制电动机连续运行评分表

表2-8任务反馈情况表

图2-9电动机连续与点动混合控制电气原理图五、知识拓展

1．常闭触点的输入信号处理

PLC输入端口可以与输入设备不同类型的触点连接，但不同的触点类型设计出的梯形图程序是不一样的。

(1) PLC外部的输入触点既可以接常开触点，也可以接常闭触点。接常闭触点时梯形图中的触点状态与继电接触器控制图中的状态相反。

(2)教学中PLC的输入触点常使用常开触点，以便于进行原理分析。但在实际控制中，停止按钮、限位开关及热继电器等常要使用常闭触点，以提高安全保障。

(3)为了节省成本，应尽量少占用PLC的I/O点，因此有时也将FR常闭触点串接在其他常闭输入设备或输出负载回路中。如图2-10所示。图2-10不同触点类型的接线图与梯形图程序比较

2．置位与复位指令(SET、RST)

SET：置位指令。其功能是使操作保持ON(接通并自保持)的指令。

RST：复位指令。其功能是使操作保持OFF(断开)的指令。

SET指令能够操作的元件有Y、M、S。RST指令能够操作的元件有Y、M、S，积算定时器T，计数器C，或将字元件数据寄存器D，变址寄存器V和Z清零。当SET和RST信号同时接通时，写在后面的指令有效。

SET和RST指令的用法见表2-9所示。表2-9置位与复位指令表

应用举例：电动机全压启动的程序应用SET和RST指令编写会更为简洁。图2-11中，X000的常开触点接通，Y000变为ON并保持该状态，即使X000的常开触点断开，它也仍然保持ON状态。当X001的常开触点闭合时，Y000变为OFF并保持该状态，即使X001的常开触点断开，它也仍然保持OFF状态。也就是说，X000一接通，即使再变成断开，Y000也保持接通。X001接通后，即使再变成断开，Y000也保持断开，对于M、S也是如此。

SET/RST与OUT指令的用法区别可以从波形图中看出，如图2-12所示。图2-11置位与复位指令应用示例图2-12SET/RST与OUT指令的用法比较

3．PLC控制系统与继电接触器控制系统的区别

1)组成的器件不同

继电接触器控制系统是由许多硬件继电器、接触器组成的，而PLC则是由许多软继电器组成的。传统的继电接触器控制系统本来有很强的抗干扰能力，但其用了大量的机械触点，因受物理性能疲劳、尘埃的隔离性及电弧的影响等因素，而使系统可靠性大大降低。PLC采用无机械触点的逻辑运算微电子技术，复杂的控制由PLC内部运算器完成，故其寿命长、可靠性高。

2)触点数量不同

继电器、接触器的触点数量较少，一般只有4～8对，而软继电器可供编程的触点数有无限对。

3)控制方法不同

继电接触器控制系统是通过元件之间的硬接线来实现的，控制功能固定在线路中。PLC控制功能是通过软件编程来实现的，只要改变程序，功能即可改变，控制较灵活。

4)工作方式不同

在继电接触器控制线路中，当电源接通时，线路中各继电器都处于受制约状态。在PLC中，各软继电器都处于周期性循环顺序扫描接通中，每个软继电器受制约接通的时间是短暂的。任务二PLC——楼梯照明控制程序设计

一、任务引入

图2-13所示为一个楼梯结构示意图，楼上和楼下分别有LS1和LS2两个开关，它们共同控制灯LP1和LP2的点亮。在楼下，按开关LS2，可以把灯点亮，当到楼上时，按开关LS1，可以将灯熄灭，反之亦然。图2-13楼梯结构示意图二、任务分析

在电工技术中，我们知道异地控制可以采用如图2-14所示的电路来实现。如何用PLC实现楼上楼下异地控制，如何进行程序设计，需要用到PLC的一些指令。图2-14异地控制照明电路图三、相关知识——PLC基本逻辑指令(二)

1．与块指令(ANB)

功能：串联一个并联电路块，无操作元件。

ANB指令使用说明：

(1)两个或两个以上接点并联连接的电路称为并联电路块。当并联电路块与前面的电路串联连接时，使用ANB指令。

(2) ANB指令无操作元件。

(3)并联电路块的分支开始用LD、LDI指令，分支结束后需使用ANB指令，以表示与前面电路的串联。

(4)当多个电路块串联时，可以分别使用ANB指令。

当有多个并联电路块串联时，如果依次用ANB指令与前面电路连接，那么支路数量没有限制；如果连续使用ANB指令编程，那么使用次数应限制在8次以下。

ANB指令用法如图2-15所示。图2-15与块(ANB)指令应用示例指令表程序如下：

步序指令 地址

0LD X000

1OR X001

2LD X002

3AND X003

4OR X004

5ANB

6OUT Y000

2．或块指令(ORB)

功能：并联一个串联电路块，无操作元件。

ORB指令使用说明：

(1)两个或两个以上触点串联连接的电路称为串联电路块。当串联电路块与前面的电路并联连接时，使用ORB指令。

(2) ORB指令无操作元件。

(3)串联电路块的分支开始用LD、LDI指令，分支结束用ORB指令，以表示与前面电路的并联。

(4)当多个电路块并联时，可以分别使用ORB指令。

ORB指令用法见图2-16所示。图2-16或块指令(ORB)指令应用示例

ANB和ORB指令的用法见表2-10所示。

ANB和ORB指令综合应用举例，如下图2-17所示。这个梯形图就既应用到电路块的并联，又应用到电路块的串联。表2-10ANB和ORB指令表

图2-17ANB和ORB指令综合用法示例四、任务实施

1．器材准备

按照表2-11配齐所有工具、仪表及器材，并进行质量检验。

2．分配I/O地址

X0：楼上开关LS1；

X1：楼下开关LS2；

Y0：楼梯灯LP1和LP2。

将选择的输入、输出设备和分配好的I/O地址一一对应连接，形成楼梯照明PLC控制的I/O接线图，如图2-18所示。表2-11工具、仪表及器材

图2-18楼梯照明PLC控制的I/O接线图

3．程序设计

楼梯照明PLC控制程序如图2-19所示，楼上和楼下的两个开关状态一致，即都为“ON”或都为“OFF”状态时，灯熄灭。灯在熄灭状态时，不管人是在楼下还是楼上，只要拨动该处的开关到另外一个状态，即可将灯点亮。同样，灯在点亮状态时，不管人是在楼下还是楼上，只要拨动该处的开关到另外一个状态，都可将灯熄灭。

在图2-19中使用了或块指令(ORB)，它表示两个串联分支电路的并联。

图2-19楼梯照明PLC控制程序

4．调试运行

(1)按照如图2-18所示将PLC的I/O接线图连接起来。注意：两盏灯是并联关系。

(2)将如图2-19的程序输入到PLC中。

(3)按下开关X2(准备上楼)，观察灯是否点亮，若点亮，则按下开关X1(人已经在楼上)，观察灯是否熄灭，若熄灭，说明可以达到上楼的控制要求；接着再按下开关X1(准备下楼)，观察灯是否点亮，若点亮，按下开关X2(人已经在楼下)，观察灯是否熄灭，若熄灭，说明满足下楼时的控制要求。五、知识拓展

1．梯形图的特点

(1)梯形图按自上而下、从左到右的顺序排列，程序按从上到下、从左到右的顺序执行。每个继电器线圈为一个逻辑行，即一层阶梯。每一逻辑行开始于左母线，然后是触点的连接，最后终止于继电器线圈。母线与线圈之间一定要有触点，而线圈与右母线之间不能有任何触点。

(2)在梯形图中，每个继电器均为存储器中的一位，称为软继电器。当存储器状态为“1”时，表示该继电器线圈得电，其常开触点闭合或常闭触点断开。

(3)在梯形图中，梯形图两端的母线并非实际电源的两端，而是概念电流。概念电流只能从左到右流动。

(4)在梯形图中，同一编号的继电器线圈只能出现一次(除跳转指令和步进指令的程序段外)，而继电器触点可无限次引用。如果同一继电器的线圈使用两次，PLC则将其视为语法错误，绝对不允许。

(5)在梯形图中，前面所有继电器线圈为一个逻辑执行结果，会立刻被后面逻辑操作利用。

(6)在梯形图中，除了输入继电器没有线圈，只有触点，其他继电器既有线圈又有触点。

2．梯形图编程规则

梯形图与继电器控制系统的电路图很相似，很容易就可以将继电器控制电路图转化为梯形图，具有直观、易懂的优点，很容易被电气人员掌握。因此，梯形图已经成为了国内外技术人员主要的编程语言。

为了便于阅读和理解，与其他语言一样，梯形图语言也有自己的编程规则。首先，梯形图的设计必须满足工艺控制要求，这是梯形图设计的前提条件。此外，在绘制梯形图时，还须遵循以下几个基本规则：

(1)按照“从上到下、从左到右”的顺序绘制。与每个继电器线圈相连的全部支路形成一个逻辑行，每个逻辑行始于左母线，终于右母线(可省略，本书右母线均省略)，继电器线圈与右母线直接相连，在继电器线圈右边不能插入其他元素。其应用示例如图2-20所示。

(2)串联触点多的电路应尽量放在上部，以减少编程指令。其应用示例如图2-21所示。

(3)并联触点多的电路应尽量靠近左母线，以减少编程指令。梯形图应体现“左重右轻”、“上重下轻”的原则。其应用示例如图2-22所示。图2-20梯形图编程规则(1)图2-21梯形图编程规则(2)图2-22梯形图编程规则(3)

(4)垂直方向支路上不能有触点，否则会有双向电流经过，形成不能编程的梯形图，应进行重新编排。其应用示例如图2-23所示。

(5)逻辑行之间的关系要清晰，互有牵连且逻辑关系不清晰的应进行改进，以方便阅读和编程。其应用示例如图2-24所示。图2-23梯形图编程规则(4)图2-24梯形图编程规则(5)任务三PLC——3台电动机顺序启动控制程序设计

一、任务引入

某设备有3台电动机，控制要求如下：按下启动按钮，第一台电动机M1启动，运行5 s后，第二台电动机M2启动，M2运行10 s后，第三台电动机M3启动；按下停止按钮，3台电动机全部停止运行。其主电路如图2-25所示。

二、任务分析

这是一个典型的按时间原则设计的顺序控制电路，在继电接触器控制电路中，电动机的顺序启动时间控制一般采用时间继电器来完成。若用PLC实现控制，就要用到PLC内部的编程软元件定时器才能完成定时任务，较为复杂的顺序控制还需要用到辅助继电器来实现。图2-253台电动机顺序启动主电路三、相关知识

(一)辅助继电器(M)

辅助继电器是PLC中数量最多的一种继电器，一般的辅助继电器与继电接触器控制系统中的中间继电器相似。辅助继电器不能直接驱动外部负载，负载只能由输出继电器的外部触点来驱动。辅助继电器的常开与常闭触点在PLC内部编程时可无限次使用。辅助继电器采用M与十进制数共同组成编号。在FX2N系列PLC中，除了输入继电器X和输出继电器Y采用八进制外，其他编程元件均采用十进制。辅助继电器主要包含以下三类。

1．通用辅助继电器(M0～M499)

FX2N系列内部共有通用辅助继电器500点，从M0～M499。通用辅助继电器在PLC运行时，如果电源突然断电，则全部线圈均为“OFF”状态。当电源再次接通时，除了因外部输入信号而变为“ON”状态的以外，其余的仍将保持“OFF”状态，它们没有断电保护功能。通用辅助继电器常用作辅助运算、状态暂存、移位等。

2．断电保持(锁存)辅助继电器(M500～M3071)

FX2N系列共有2572点断电保持(锁存)辅助继电器。它与普通辅助继电器不同的是具有断电保护功能，即能记忆电源中断瞬时的状态，并在重新通电后再现其状态。它之所以能在电源断电时保持其原有的状态，是因为电源中断时可以用PLC中的锂电池保持它们映像寄存器中的内容。其中，M500～M1023共524点可以通过编程软件的参数来设定，改为通用辅助继电器。

下面以图2-26所示小车往复运动控制来说明断电保持辅助继电器的应用。图2-26继电保持辅助继电器的应用举例在小车的正反向运动中，用M600、M601控制输出继电器驱动小车运动。X001、X000为限位输入信号。运行的过程是：

X000=ON→M600=ON→Y000=ON→小车右行→停电→小车中途停止→上电(M600=ON→Y000=ON)再右行→X001=ON→M600=OFF、M601=ON→Y001=ON(左行)。可见由于M600和M601具有断电保持功能，所以中途因停电小车停止运行后，一旦电源恢复，M600或M601仍记忆原来的状态，仍将由它们控制相应的输出继电器，小车继续原

方向运动。若不用断电保护辅助继电器，则当小车中途断电后，即使再次得电小车也不能运动。

3．特殊辅助继电器(M8000～M8255)

PLC内有大量的特殊辅助继电器，它们都有各自的特殊功能。FX2N系列中有M8000～M8255共256个特殊辅助继电器，它们用来表示PLC的某些状态，提供时钟脉冲和标志(如进位、借位标志)、设定PLC的运行方式，或用于步进顺控、禁止中断、设定计算器是加计数器或是减计数器等。特殊辅助继电器可分成触点型和线圈型两大类。

1)触点利用型

由PLC的系统程序来自动驱动特殊辅助继电器线圈，在用户程序中直接使用其触点，但是不能利用它们的线圈。例如：

M8000：运行监视器(在PLC运行时接通)，M8001与M8000相反逻辑。

M8002：初始脉冲(仅在运行开始时第一个扫描周期接通)，M8003与M8002相反逻辑。

M8011、M8012、M8013和M8014分别是产生10 ms、100 ms、1 s和1 min时钟脉冲的特殊辅助继电器。

M8005(锂电池电压降低时使用)：电池电压下降至规定值时变为“ON”，可以用它的触点驱动输出继电器和外部指示灯，从而提醒工作人员更换电池。

M8000、M8002、M8012的波形图如图2-27所示。图2-27M8000、M8002、M8012波形图

2)线圈驱动型

由用户程序驱动特殊辅助继电器线圈，从而使PLC执行特定的操作，因此用户并不使用他们的触点。例如：

M8030：若使其线圈得电，则当PLC电池电压降低后，发光二极管熄灭。

M8033：若使其线圈得电，则当PLC停止时，可以保持输出映象存储器和数据寄存器的内容。

M8034：若使其线圈得电，则将PLC的输出全部禁止。

M8039：若使其线圈得电，则PLC将按D8039中指定的扫描时间工作。

(二)常数

常数K用来表示十进制常数，16位常数的范围为 -32 768～+32 767，32位常数的范围为 -2 147 483 648～+2 147 483 647。

常数H用来表示十六进制常数，十六进制包括0～9和A～F这16个数字和字母。16位常数的范围为0～FFFF，32位常数的范围为0～FFFFFFFF。

(三)定时器(T)

PLC中的定时器是PLC内部的软元件，其作用相当于继电接触器控制系统中的通电延时性时间继电器，其内部有几百个定时器。定时器中有1个设定值寄存器(1个字长)，1个当前值寄存器(1个字长)和1个用来存储其输出触点的映像寄存器(1个二进制位)，这3个量使用同一地址编号，定时器采用T与十进制数共同编号，如T0、T10、T100等。

FX2N系列PLC中，定时器可分为通用定时器和积算型定时器两种。它们是通过一定周期的时钟脉冲计数来实现定时的，时钟脉冲的周期有1 ms、10 ms、100 ms三种，当所计脉冲个数达到设定值时，其输出触点动作。设定值可用常数K或数据寄存器D来设置。FX2N系列PLC内部可提供256个定时器，其编号为T0～T255。其中，普通定时器246个，积算定时器10个，定时器的元件编号及设定值如表2-12所示。

PLC内部定时器是根据时钟脉冲的累计形式，将PLC内的1 ms、10 ms、100 ms等时钟脉冲进行加法计数，当所计时间达到设定值时，常开触点闭合，常闭触点断开。表2-12定时器的编号及设定值

PLC内部定时器是根据时钟脉冲的累计形式，将PLC内的1 ms、10 ms、100 ms等时钟脉冲进行加法计数，当所计时间达到设定值时，常开触点闭合，常闭触点断开。

1．通用定时器

通用定时器的地址范围为T0～T245，有两种计时脉冲，分别是100 ms和10 ms，其对应的设定值分别为0.1 s～3276.7 s和0.01 s～327.67 s。通用定时器线圈通电时，开始计时；断电时，自动复位，不保存中间数值。定时器有两个数据寄存器，一个是设定值寄存器(字元件)，另一个是当前值寄存器(字元件)，另外还有一个线圈以及无数个常开/常闭触点(位元件)。这些寄存器都是16位，定时器的定时值=设定值×时钟。其应用举例如图2-28所示。图2-28通用定时器应用示例图2-29通用定时器的工作原理和过程：当驱动线圈的信号X0接通时，定时器T0的当前值对100ms脉冲开始计数，当达到设定值198个脉冲时，T150的输出触点动作，使输出继电器Y0接通并保持，即输出是在驱动线圈后的19.8 s(100 ms × 198个 = 19.8 s)时动作。当信号X0断开或发生停电时，通用定时器T150复位(触点复位、当前值清0)，输出继电器Y0断开。

通用定时器没有断电保持功能，相当于通电延时继电器，如果要实现断电延时，可采用图2-29所示电路。当X000断开时，X000的常闭触点恢复，定时器T1开始计时，当T1 = 250 × 100 ms = 25 s时，T1的常闭触点断开，从而实现了断电延时。图2-29断电延时

2．积算定时器

积算定时器共有10个点，从T246～T249是1 ms积算型定时器，从T250～T255是100 ms积算定时器。积算定时器应用如图2-30所示。

该图中，定时器线圈T251的驱动输入X0接通时，T251的当前值计数器开始对100ms的时钟脉冲进行计数，当该值与设定值K128相等时，触点动作。在计数过程中，即使输入X0断开或PLC断电时，它也会把当前值(如图2-30中的5 s)保持下来，当X0再次接通或PLC重新上电时，再继续累积7.8 s，当累积时间为12.8 s (100ms × 128 = 12.8ms)时触点动作，Y0得电。图2-30积算型定时器应用示例积算定时器与通用定时器的区别：线圈的驱动信号X0断开或停电时，积算定时器不复位，当前值保持，当驱动信号X0再次被接通或恢复来电时，积算定时器累计计时。

需要注意的是，必须要用复位信号才能对积算定时器复位。当复位信号X1接通时，积算定时器处于复位状态，输出触点复位，当前值清0，且不计时。四、任务实施

1．器材准备

按照表2-13配齐所有工具、仪表及器材，并进行质量检验。

2．分配I/O地址

通过分析控制要求可知，该系统有3个输入：启动按钮SB1—X0、停止按钮—X1，为了节约PLC的输入点数，将第一台电动机的过载保护FR1、第二台电动机的过载保护FR2、第三台电动机的过载保护FR3串联在一起，如图2-31所示，然后接到PLC的输入端子X2上；输出有3个：第一台电动机KM1—Y0、第二台电动机KM2—Y1、第三台电动机KM3—Y2。表2-13工具、仪表及器材

图2-313台电动机顺序启动控制I/O接线图

3．程序设计

该控制系统是典型的顺序启动控制。其控制程序如图2-32所示，按下启动按钮X0，第一台电动机Y0启动；同时定时器T0的线圈接通5s后，延时时间到，其常开触点闭合，第二台电动机Y1启动；定时器T1的线圈接通10s后，延时时间到，其常开触点闭合，第三台电动机Y2启动。停止运行时，按下停止按钮X1，所有的线圈都失电，3台电动机都停止运行。指令表学生可自行写出。图2-323台电动机顺序启动控制程序

4．调试运行

(1)按照如图2-31所示的接线图将电路正确连接，连接时须注意3个热继电器的常闭触点要串联在一起，然后接入PLC的输入端子X2上。

(2)将如图2-32所示的程序用GX软件编程并下载到PLC。

(3)如图2-31所示，按下启动按钮X0，首先看到第一台电动机启动，接着第二台电动机启动，再接着是第三台电动机启动；按下停止按钮，3台电动机全部停止运行。

启动GX软件的监视功能，注意观察两个定时器当前值的变化和电动机线圈的通电情况，对照控制要求，验证该软件能否达到控制要求。五、知识拓展

1．定时器接力电路

定时器接力程序如图2-33所示。

在图2-33(a)所示的梯形图程序中，使用了两个定时器，并利用T0的常开触点控制T1定时器的启动，输出线圈Y0的启动时间由两个定时器的设定值决定，从而实现长延时，即开关X0闭合后，延时(3 + 5) s = 8 s，输出线圈Y0才得电，其时序波形图如图2-33(b)所示。图2-33定时器的接力电路

2．闪烁(振荡)电路

在如图2-34所示的程序中，当X0一直为“ON”状态时，T0定时器首先开始定时，0.5s后定时时间到，T0的常开触点闭合，T1开始定时，同时Y0为“ON”状态。0.5 s后T1定时时间到，T1的常闭触点断开，T0、T1复位，同时Y0为“OFF”状态。由于X0一直为“ON”状态，此时T0又开始定时，此后Y0线圈将这样周期性地“通电”和“断电”，直到X0为“OFF”状态，Y0“通电”和“断电”的时间分别等于T1和T0的设定值。即当拨动开关将X0接通，将启动脉冲发生器。延时0.5 s后Y0接通，再延时0.5 s后Y0断开。这一过程周期性地重复。Y0输出一系列脉冲信号，其周期为1 s，脉宽为0.5 s。此电路是一个具有一定周期的时钟脉冲电路，只要改变两个定时器的设定值，即可改变此电路脉冲周期的占空比。图2-34振荡电路梯形图及输出波形图时钟脉冲信号除了可以有如图2-34所示的程序外，还可以由PLC内部特殊辅助继电器产生，如M8011、M8012、M8013和M8014分别是10 ms、100 ms、1 s和1 min时钟脉冲，用户只能使用它们的触点。

3．延时接通/断开电路

在如图2-35(a)所示的程序中，用X0控制Y0，要求X0变为“ON”状态，再过5 s后Y0才变为“ON”状态，X0变为“OFF”状态，再过7 s后Y0才变为“OFF”状态，且Y0用自锁电路控制。图2-35延时接通/断开电路程序

X0的常开触点接通后，T0开始定时，5 s后T0的常开触点接通，使Y0为“ON”状态。当X0为“ON”状态时其常闭触点断开，使T1复位，X0变为“OFF”状态后T1开始定时，7 s后T1的常闭触点断开，使Y0为“OFF”状态，同时T1也被复位，其时序波形图如图2-35(b)所示。任务四PLC——产品出入库数量监控程序设计

一、任务引入

有一个小型仓库，需要每天对存放进来的产品数量进行统计。仓库结构示意图如图2-36所示，在仓库的出入口均设置有检测产品的光电传感器。当有产品入库时，即X0闭合，仓库内的数量就加“1”；当产品出库时，即X1闭合，仓库货物的总量就减“1”；当仓库内的产品数量达到40000个时，Y0开始报警。图2-36仓库货物计数示意图二、任务分析

该控制任务的核心是需要对仓库进出库货物进行统计计数，这就需要用到PLC的另一编程元件——计数器。下面介绍计数器的相关知识。

三、相关知识

1．计数器的分类

计数器的作用，就是对指定输入端子上的输入脉冲或其他继电器逻辑组合的脉冲进行计数。FX2N系列PLC有256个计数器，其编号为C000～C255，编号采用十进制。计数器可按其计数方式、计数范围、计数开关的频率、计数器的元件号及设定值分为如下五类，见表2-14所示。表2-14计数器分类

(1) 16位通用计数器，C0～C99共100点，设定值K：1～32767。16位是指其设定值寄存器为16位。

(2) 16位锁存(断电保持)计数器，C100～C199共100点，设定值K：1～32

767。

(3)  32位通用双向(加/减)计数器，C200～C219共20点，设定值K：-2 147 483 648～+2 147 483 647。

(4) 32位锁存双向(加/减)计数器，C220～C234共15点，设定值K：−2 147 483 648～+2 147 483 647。

(5)32位高速双向计数器，C235～C255共21点，共享PLC上6个高速计数器输入(X000～X005)。高速计数器按中断原则运行。

2．计数器的使用说明

(1)计数器对内部元件X、Y、M、S、T、C的触点通断次数进行计数。当达到设定值时，计数器的常开触点闭合，常闭触点断开。

图2-37表示加计数器的动作过程。X011为计数输入，X011每接通一次，当前值加“1”。当计数器的当前值输入达到第10次时，C0的输出触点接通。之后即使输入X011再接通，计数器的当前值也保持不变。当复位输入X010接通时，计数器当前值为0，输出触点C0断开。图2-37加计数器的动作过程

(2)计数器同定时器一样，也有1个设定值寄存器(字)、1个当前值寄存器(字)、1个线圈以及无数个常开常闭触点(位)。设定值既可以用常数K设定，也可以用数据寄存器D设定。

(3)普通定时器若在计数过程中发生断电，则前面所记的数值将全部丢失，再次通电后从0开始计数；锁存计数器若在计数过程中发生断电，则前面所记数值保存，再次通电后从原来的数值基础上继续计数。

(4) C200～C255加/减双向计数器计数方向由特殊继电器M8200～M8255设定，对应的特殊辅助继电器为“ON”状态时，为减计数器(每记一个数，计数器的当前值就从设定值开始逐步减1)，反之为加计数器(每记一个数，计数器的当前值就从设定值开始逐步加1)。

如图2-38所示，当X012为“OFF”状态时，M8200为“OFF”状态，M8200将计数器C200设定为加计数器。计数输入端X014每次驱动将计数器C200时，计数器的当前值加“1”；当X012为“ON”状态时，M8200为“ON”状态，此时由M8200将计数器C200设定为减计数器。当计数器的当前值由-5→-6(减少)时，计数器的线圈失电，常开触点C200断开，Y0为“OFF”状态。当计数器的当前值由-6→-5(增加)时，计数器的线圈得电，常开触点C200闭合，Y0为“ON”状态。当复位输入X013接通(“ON”)时，执行RST指令，计数器的当前值为0，其常开触点C200也复位，Y0为“OFF”状态。应注意的是，对于计数器C100～C199，即使PLC断电，当前值与触点的动作状态或复位状态也能保持。图2-38计数器指令形式与时序图

(5)计数器必须用RST指令强制复位。

(6)32位加减计数器是循环计数方式。如果从2 147 483 647开始增计数，则成为-2 147 483 648，形成循环计数。在计数过程中当前值可加可减。无论是加计数状态还是减计数状态，当前值大于等于设定值时，计数器输出触点动作，计数器输出触点动作，即常开触点闭合，常闭触点断开；当前值小于设定值时，计数器触点复位。四、任务实施

1．分配I/O地址

根据控制要求，需要三个输入，一个输出。输入/输出分配如下：

入库检测光电传感器——X0；

出库检测光电传感器——X1；

复位按钮——X2；

报警灯——Y0。

图2-39所示是仓库监控系统的I/O接线图。图2-39仓库监控系统的I/O接线图

2．程序设计

图2-40所示为仓库监控系统的梯形图程序。本任务的关键是利用特殊辅助继电器M8200来控制32位的锁存加减计数器C220进行加减计数。当有产品入库时，X0由OFF→ON变化一次，M8200=OFF，C220为加计数，其当前值加“1”；当有产品出库时，X1由OFF→ON变化一次，M8200=ON，C220为减计数，其当前值减“1”。无论何种方式，计数器的当前值始终随计数信号的变化而变化，准确反映了库存产品的数量。当C220的计数值达到40000时，C220=ON，其常开触点闭合，Y0为ON，报警灯亮，控制任务完成。指令表程序学生可自行完成。

3．程序调试

按照如图2-39所示接线，按图2-40输入程序并进行调试，直至满足控制要求。图2-40仓库监控系统的梯形图程序五、知识拓展

(一)定时器与计数器构成长延时电路

FX系列定时器的最长定时时间为32 767.7 s，若需要更长的定时时间，如定时24 h，则可以使用定时器和计算器相配合，组成如图2-41所示的电路。图2-41定时器与计数器构成长延时电路在图2-41电路中，当X0为“OFF”状态时，C0和T0均处于复位状态。当X0为“ON”状态时，其常开触点闭合，T0开始定时，2880 s后定时器T0的定时时间到，其当前值等于设定值，则T0常开触点闭合，计算器当前值加“1”；T0常闭触点断开，使自己复位，复位后T0的当前值变为0，同时其常闭触点闭合，使自己的线圈重新得电，又开始定时。T0就这样周而复始地工作，直到X0变为“OFF”状态。

T0产生的脉冲序列送给C0计数，记满30个数(即24 h)后，C0的当前值等于设定值，其常开触点闭合，Y0“通电”。设T0和C0的设定值分别为KT和KC，对于100 ms定时器，总定时时间为

T = 0.1KTKC

(二)空操作指令(NOP)

1．指令及其用法

(1) NOP(NonProcessing)：空操作。其功能是使该步序做空操作，主要用于短路电路、改变电路功能及程序调试。

(2)执行完清除用户存储器(即程序存储器)的操作后，用户存储器的内容全部变为空操作(NOP)指令。PLC一般都有指令的插入与删除功能，实际上NOP指令很少使用。

(3)若在程序中加入NOP指令，则在改动或追加程序时，可以减少步序号的改变。

(4)若将LD、LDI、ANB、ORB等指令换成NOP指令，则电路构成将有较大幅度的变化，必须注意。

2．应用举例

在图2-42(a)中，用NOP指令取代ANDX003和ANDX004指令，就将X003和X004短路；在图2-42(b)所示中，用NOP指令取代LDX000和ORX001指令，就将X000和X001短路；在图2-42(c)所示，用NOP指令取代LDX003和ANDX004指令，电路结构将有较大幅度的变化。

(三)逻辑运算结果取反(INV)

1．指令及其用法

INV：取反指令。该指令的功能是将该指令处的逻辑运算结果取反。

INV指令在梯形图中用一条45°的短斜线来表示，它将使该指令前的运算结果取反，即运算结果如为逻辑0，则将它变为逻辑1；运算结果为逻辑1，则将其变为逻辑0。

NOP和INV指令的用法见表2-15所示。表2-15NOP和INV指令表

图2-42NOP指令应用示例

2．应用举例

INV指令应用示例如图2-43所示，串接了INV指令后，输出结果取反。图2-43INV指令应用任务五PLC——电动机单按钮启停控制程序设计

一、任务引入

在本项目任务一中，采用启动和停止两个按钮控制电动机的启动和停止，现在要求设计一个只用一个按钮控制电动机启停的电路，即第一次按下该按钮，电动机启动，第二次按下该按钮，电动机停止，其外围电路如图2-44所示。为了节约PLC的I/O点数，可将电动机的过载保护接在PLC输出电路中。

二、任务分析

通过分析控制要求可知，要完成这个控制任务，就需要使用PLC的上升沿微分指令，即PLS指令。图2-44单按钮启停电路接线图三、相关知识——PLS、PLF指令

1．指令及其用法

PLS(Pulse)：上升沿微分输出指令，在输入信号上升沿产生一个扫描周期的脉冲输出，专用于操作元件的短时间脉冲输出。

PLF：下降沿微分输出指令，在输入信号下降沿产生一个扫描周期的脉冲输出。

PLS、PLF指令的操作元件是Y和M。

PLS和PLF指令的用法见表2-16所示。表2-16PLS和PLF指令表

2．指令说明

(1) PLS为驱动输入信号上升沿(OFF→ON)时，目标元件在一个扫描周期内为“ON”状态；PLF为驱动输入信号下降沿(ON→OFF)时，目标元件接通一个扫描周期。

(2) PLS、PLF指令的目标操作元件为Y和M，但特殊辅助继电器不能使用PLS或PLF的操作元件。

(3)在驱动输入接通时，PLC由运行(RUN)→停机(STOP)→运行(RUN)，此时PLSM0动作，但PLSM600(断电时有电池后备的辅助继电器)不动作。这是因为M600是保持继电器，即使在断电停机时其动作也能保持。

3．指令举例

PLS、PLF指令应用示例如图2-45所示。

如图2-45(a)所示，按下按钮X000，灯Y000点亮；当按下按钮X001时，灯Y000仍点亮；只有当松开按钮X001时，灯Y000才会熄灭。图2-45(b)为指令表程序。

如图2-45(c)所示，PLS(上升沿微分指令)在输入信号X000的上升沿产生一个扫描周期的脉冲输出；PLF(下降沿微分指令)在输入信号X001的下降沿产生一个扫描周期的脉冲输出。当按下按钮X000时，M0闭合一个扫描周期，通过SET指令让Y000通电，Y000灯亮；当按下按钮X001时，辅助继电器M1并不通电，只有松开按钮X001，此时PLF指令使M1闭合一个扫描周期，M1的常开触点闭合，通过RST指令对Y000复位，Y000灯熄灭。图2-45PLS、PLF指令应用举例四、任务实施

采用PLS指令可以实现电动机单按钮启停控制，接线图如图2-44所示，控制程序梯形图如图2-46(a)所示。第一次按下启动按钮X000，M0闭合一个扫描周期，X000通电并自锁，电动机启动；第二次按下启动按钮X000，M0再闭合一个扫描周期，此时M1线圈通电，M1的常闭触点断开，Y000失电，电动机停止。从如图2-46(b)所示的时序图可知，对于外部输入信号X000来说，Y000的输出脉冲信号是其二分频，所以又把这样的电路称为二分频电路。将如图2-46(a)所示的梯形图程序用GX软件下载到PLC中，并按照如图2-44所示将外围电路连接起来，然后闭合上开关QS，第一次按下按钮SB，电动机启动，第二次按下按钮SB，电动机停止运行。图2-46单按钮启停控制程序五、知识拓展

(一) ALT指令

图2-46所示实现单按钮启停控制的程序比较复杂，实际在三菱PLC中有一个应用指令ALT，它可以很方便地实现这个功能。交替输出指令ALT的应用如图2-47所示。

在图2-47所示中，第一次按下X000，Y000得电，第二次按下X000，Y000失电。由于交替输出指令在执行中每个扫描周期其输出状态都要翻转一次，因此采用脉冲输出方式，即加上指令后缀P，这样只在指令执行条件满足后的第一个扫描周期执行一次指令。图2-47交替输出指令实现单按钮启停控制程序

(二) LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP和ORF指令

1．指令用法

LDP：从母线直接取用上升沿脉冲触点指令；

LDF：从母线直接取用下降沿脉冲触点指令；

ANDP：串联上升沿触点指令；

ANDF：串联下降沿触点指令；

ORP：并联上升沿触点指令；

ORF：并联下降沿触点指令。

其指令含义及用法见表2-17所示。表2-17LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP和ORF指令表

2．指令说明

LDP、ANDP、ORP指令：用来检测触点状态变化的上升沿(由OFF→ON变化时)的指令，当上升沿到来时，使其操作对象接通一个扫描周期，又称为上升沿微分指令。

LDF、ANDF、ORF指令：用来检测触点状态变化的下降沿(由ON→OFF变化时)的指令，当下降沿到来时，使其操作对象接通一个扫描周期，又称为下降沿微分指令。

上述6个指令的操作元件都为X，Y，M，S，T，C。

3．指令应用举例

如图2-48所示，某台设备有M1和M2两台电动机，接触器分别接在PLC的输出端Y000和Y001上，启动/停止按钮分别接在PLC的输入端口X000和X001上。为了减少两台电动机同时启动对供电电网的影响，故让M2延时启动。控制要求：按下启动按钮，M1启动，延缓几秒钟后，松开启动按钮，M2才启动；按下停止按钮，M1和M2同时停止运行。图2-48上升沿与下降沿检测指令举例根据控制要求，启动第一台电动机用LDP指令，启动第二台电动机用LDF指令，梯形图程序和指令表如图2-48所示。

图2-48程序工作原理：按下启动按钮X000时，输入继电器X000的常开触点闭合一个扫描周期，使输出继电器Y000得电并自锁，M1启动；松开启动按钮X000的瞬间，输入继电器X000由“ON”状态变为“OFF”状态时，它闭合一个扫描周期使Y001得电并自锁，M2启动。按下停止按钮，两台电动机均停止运行。

(三)光电式自动冲水设备控制程序

1．控制要求

自动冲水设备在有人使用时，光电开关使X000为“ON”状态。冲水控制系统在使用者使用3 s后令冲水阀Y000为“ON”状态并冲水2 s；使用者离开后，冲水5 s后停止。

2．程序设计

通过分析控制要求可知，该系统只有一个输入X000，一个输出Y0，其I/O接线图非常简单，读者可自行设计。其程序如图2-49所示，X000为反射式光电开关，当人来时遮光反射，X000的常闭触点闭合，定时器T0开始定时，3 s计时时间到，采用SET指令使Y000(冲水)保持，Y000的常闭触点闭合，T1开始计时至2 s，T1的常闭触点闭合，使Y000复位，停止冲水；当使用者离开时，PLF指令使M1闭合一个扫描周期，M1的常开触点闭合，使Y000(冲水)保持，同时将M2置为“ON”，目的是保持离开时的信号，此时M2的常闭触点断开T1以区分冲水时间，同时启动定时器T2定时5 s，定时时间到，T2的常开触点闭合对Y000复位，停止冲水，并对M2复位，为下一次作准备。图2-49自动冲水设备梯形图程序

3．调试运行

由于该系统只有一个输入和一个输出，所以直接用GX软件将如图2-49所示的程序下载到PLC中，接着将PLC模式开关扳到“RUN”位置，让X000闭合，3 s后，Y000冲水阀开始冲水，2 s后停止；将X000开关断开(即使用者离开)，Y000立即开始冲水，5 s后停止。任务六PLC——电动机Y-△ 降压启动控制程序设计

一、任务引入

当三相异步电动机直接启动时，启动电流一般为额定电流的4～7倍。大容量电动机若直接启动将导致较大电网压降，这不仅减小了电动机本身的启动转矩，而且还会影响同一供电线路上其他电气设备的正常工作。所以大容量电动机必须采用降压启动的方法，以限制启动电流。常用的方法有星形-三角形(Y-△)降压启动、自耦变压器降压启动、定子绕组串电阻降压启动和延边三角形降压启动等。

Y-△降压启动控制线路结构简单，使用方便，但转矩特性差。其适用于正常运行时为三角形联结的异步电动机，空载或轻载状态下的启动。在本任务的学习中，我们主要介绍应用PLC进行Y-△ 降压启动控制。继电接触器电气控制原理图见图2-50。图2-50Y-△ 降压启动电气控制原理图二、任务分析

在图2-50中，电动机启动过程中采用星形连接，电动机启动之后自动转换为正常运行的三角形连接。其启动过程为：按下启动按钮SB2，主接触器KM1线圈得电并自锁，同时，时间继电器KT和启动用接触器KM3线圈得电，进行星形连接启动；当KT的5 s延时到达，则KT的延时断开触点断开，KM3线圈失电，同时，KT的延时闭合触点闭合，接触器KM2线圈得电并自锁，星形启动过程结束，电机以三角形连接进入正常运行。在此过程中，按下停止按钮SB1或热继电器FR动作，电动机无条件停止运行。现应用PLC设计一个Y-△启动控制系统，当按下启动按钮SB1时，接触器KM1和KM3得电，电动机接成星形启动，5 s后KM1和KM2得电，电动机接成三角形运行；当按下停止按钮SB2时，电动机停止运行。

要实现上述控制要求，除要运用到前面介绍过的定时器、辅助继电器等外，还需要用到PLC的其他指令。三、相关知识——多重输出指令MPS、MRD、MPP

1．指令用法

MPS(Push)：进栈指令，即将该指令处以前的逻辑运算结果存储起来；

MRD(Read)：读栈指令，读出由MPS指令存储的逻辑运算结果；

MPP(Pop)：出栈指令，读出并清除由MPS指令存储的逻辑运算结果。

其指令含义及用法见表2-18。表2-18MPS、MRD、MPP指令表

2．指令说明

(1) MPS、MRD、MPP实际上是用来解决如何对具有分支的梯形图进行编程的一组指令，用于多重输出电路。该组指令没有操作元件。

(2)MPS指令用于存储电路中有分支处的逻辑运算结果，其功能是将左母线到分支点之间的逻辑运算结果存储起来，以备下面处理有线圈的支路时可以调用该运算结果。每使用一次MPS指令，当时的逻辑运算就压入堆栈的第一层，堆栈中原来的数据依次向下一层推移。

(3)MPS指令可将多重电路的公共触点或电路块先存储起来，以便后面的多重输出支路使用。多重电路的第一个支路前使用MPS进栈指令，多重电路的中间支路前使用MRD读栈指令，多重电路的最后一个支路前使用MPP出栈指令。

(4)MRD指令用在MPS指令支路以下、MPP指令以上的所有支路。其功能是读取存储在堆栈最上层的电路中分支点处的运算结果，将下一个触点强制性地连接在该点。读取后堆栈内的数据不会上移或下移，实际上是将左母线到分支点之间的梯形图同当前使用的MRD指令的支路连接起来的一种编程方式。

(5) MPP指令用在梯形图分支点处最下面的支路，也就是最后一次使用由MPS指令存储的逻辑运算结果，其功能是先读出由MPS指令存储的逻辑运算结果，同当前支路进行逻辑运算，最后将MPS指令存储的内容清除，结束分支点处所有支路的编程。使用MPP指令时，堆栈中各层的数据向上移动一层，最上层的数据在读出后从栈区内消失。

(6)当分支点以后有很多支路时，用过MPS指令后，反复使用MRD指令，使用完毕，最后一条支路必须用MPP指令结束该分支点处所有支路的编程。在处理最后一条支路时必须使用MPP指令，而不是MRD指令，且MPS和MPP指令的使用不能多于11次，还要成对出现。

(7)用编程软件生成梯形图程序后，如果将梯形图转换为指令表程序，那么编程软件会自动加入MPS、MRD和MPP指令。写入指令表程序时，必须由用户来写入MPS、MRD和MPP指令。

3．应用举例

MPS、MRD、MPP指令的应用示例如图2-51和图2-52所示，图2-51是一层堆栈的应用，图2-52是二层堆栈的应用。图2-51一层堆栈指令图2-52二层堆栈指令四、任务实施

(一)主电路接线图和分配I/O地址

电动机Y/△减压启动控制主电路如图2-53所示。根据继电接触器控制三相异步电动机的电动控制原理可知，其控制原理为：合上断路器QF之后，当KM1和KM2主触点接通，则电动机Y形连接启动；当KM1和KM3主触点闭合，则电动机转换为△形连接运行，接触器线圈都断电后，电动机停止运行。图2-53电动机Y/△减压启动控制主电路及I/O接线图通过分析控制要求可知，该控制系统有3个输入：启动按钮SB1→X0，停止按钮SB2→X1，过载保护FR→X2。有3个输出：电源接触器KM1线圈→Y0，Y形接触器KM2→Y1，△形接触器KM3→Y2。

注意：Y形和△形接触器的常闭触点在线圈中进行机械互锁，确保Y形和△形接触器不同时得电。

(二)程序设计

根据控制要求设计的梯形图程序如图2-54所示。由于热继电器的过载保护接的是常闭触点，所以输入继电器X002得电，其常开触点闭合，按下启动按钮X000，辅助继电器M0得电，其常开触点闭合，Y001和Y000得电，接触器KM3和KM1吸合，其主触点闭合，电动机接成Y形启动；同时定时器T0开始定时，定时时间到，其常开触点闭合，Y001失电，解除Y形连接，Y001的常闭触点恢复闭合，为Y002得电作好准备，T0的常开触点闭合，接通T1延时0.5 s后，Y002得电，电动机接成△形运行。在Y001和Y002线圈中，互串对方的常闭触点，实现软件上的互锁。用T1定时器实现Y形和△形绕组换接时的0.5s延时，以防KM2、KM3同时通电，而造成主电路的短路。图2-54电动机Y/△减压启动控制梯形图

(三)程序调试

用FX系列编程软件将梯形图输入PLC后，将PLC置于“RUN”状态，运行程序，按下按钮SB1，过一会儿松开，观察电动机运行情况是否与控制要求一致。如果动作情况和控制要求一致，则表明程序正确，保存程序；如果发现电动机运行情况和控制要求不相符，则应仔细分析，找出原因，重新修改，直到电动机运行情况和控制要求一致为止。

思考：定时器和时间继电器控制有什么不同？

(四)检测评分

将学生任务完成情况的检测与评价填入表2-19。表2-19评分表

(五)任务反馈

任务完成后，让学生自己作个总结，将完成情况填入表2-20中。

(六)拓展训练

试用其他方法实现PLC控制电动机Y-△减压启