FX系列PLC编程及应用860

第1章PLC概述人工智能与制造学院

内容1可编程控制器的产生及定义2可编程控制器的特点3可编程控制器的应用4可编程控制器的分类和发展5PLC的基本组成和工作原理1.1可编程控制器的产生和定义1可编程控制器的产生及定义因为继电器逻辑电路配线复杂2026/5/244缺陷

首先复杂的系统需要使用成百上千个各种各样的继电器和成千上万根导线,只要有一个电器,一根导线出现故障,系统就不能正常工作,这大大降低了系统的可靠性。其次是查找和排除故障困难，维修及改造也很不容易，改造工期长、费用高。控制柜的安装、接线工作量大1.1可编程控制器的产生和定义背景：当前，生产产品，如，汽车通常是不断更新型号，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继电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期。1969年，美国数字设备公司研制第一台可编程控制器，并应用于工业现场。1.1可编程控制器的产生和定义1971年，日本从美国引进了这项新技术，并很快研制成了日本第一台可编程序控制器。1973年，当时的西德和法国也研制出了自己的可编程序控制器并在工业领域开始应用。我国从1974年开始研制，并于1977年开始工业应用。1968年，GM公司提出十项设计标准：编程简单，可在现场修改程序；维护方便，采用插件式结构；可靠性高于继电器控制柜；体积小于继电器控制柜；成本可与继电器控制柜竞争；可将数据直接送入计算机；可直接使用115V交流输入电压；输出采用115V交流电压，能直接驱动电磁阀、交流接触器等；通用性强，扩展方便;能存储程序，存储器容量可以扩展到4KB。1.1可编程控制器的产生和定义什么是PLC？1.1可编程控制器的产生和定义是一种工业控制装置是在电气控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心，将自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。通用叫法中文名称为可编程控制器；英文名称为ProgrammableLogicController，简称PLC。1987年，国际电工委员会（IEC）定义：

“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，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计”。1.1可编程控制器的产生和定义2026/5/2410定义中值得注意的几点：①可编程控制器是“数字运算操作的电子装置”。②可编程控制器是“为在工业环境下应用”而设计的计算机。③可编程控制器能控制“各种类型”的工业设备及生产过程。1.2PLC三大流派自从第一台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。●欧洲：西门子（Siemens）；法国的TE（Telemecanique）●美国：A-B（Allen-Bradly）、GE（GeneralElectric）●日本：三菱电机（MitsubishiElectric）、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）目前国内市场还有韩国、台湾等PLC产品2026/5/2412三菱PLC外形图2006-3-312

Q系列PLCFX2N系列PLCFX1N系列PLCFX1S系列PLC2026/5/2413西门子PLC外形图2006-3-313

S7-200系列PLCS7-300系列PLCS7-400系列PLC2026/5/2414欧姆龙PLC外形图C200H系列PLCCPM1A、CPM2A系列PLC2可编程控制器的特点可靠性高，抗干扰能力强

硬件：采用屏蔽、滤波、电源调整与保护、隔离及模块机构等；软件：设置自诊断、警戒时钟、信息保护和恢复等。通用性强，使用方便，控制程序可变，具有很好的柔性生产工艺改变或设备更新，需改变控制功能时，只需改变应用程序即可。2可编程控制器的特点程序设计简单，易学易懂

常用的编程语言梯形图与电气控制线路相似，可以对应。采用模块化结构，系统组合灵活方便

PLC的各个部件采用模块化设计，系统的功能和规模可根据用户的实际需求自行组合。设计周期短，安装、调试、维护工作量小硬件连线少；可先在实验室调试，再到现场调试；PLC有较强的自诊断功能。2可编程控制器的特点功能强，性能价格比高

PLC内部有许多软继电器（包括特殊继电器）、数据寄存器、定时器、计数器等，利用基本逻辑指令和功能指令可实现继电控制线路难以实现的功能。体积小，重量轻，能耗低由于半导体集成电路的应用，PLC的体积相对很小。很多内部元件用软件实现，所以相对继电控制线路体积小，重量轻，能耗低。缺点：1.主要是PLC的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的：不同PLC不通用。2.编程语言虽多数是梯形图，但组态、寻址、语言结构均不一致，因此各公司的PLC互不兼容。

3可编程控制器的应用3.1可编程控制器应用形式：1、开关量逻辑控制2、运动控制3、过程控制4、数据处理5、通信和联网3.2可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域可编程控制器的应用领域按I/O点数和存储器容量分小型PLCI/O点数为256点以下，用户程序存储器容量在2K步以下的为小型PLC（其中I/O点数小于64点的为超小型或微型PLC）中型PLCI/O点数为256点以上、2048点以下，用户程序存储器容量在2K—8K步之间的为中型PLC大型PLCI/O点数为2048以上，用户程序存储器容量在8K步以上的为大型PLC（其中I/O点数超过8192点的为超大型PLC）4可编程控制器的分类和发展4.1可编程控制器的分类按结构形式分整体式PLC

将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低等特点。模块式PLC

将PLC各组成部分分别作成若干个单独的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块（有的含在CPU模块中）以及各种功能模块。按结构形式分叠装式PLC

还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来。按结构形式分按功能分低档PLC

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。中档PLC

具有低档PLC功能外，增加模拟量输入/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。高档PLC

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。

2026/5/2435从技术上看

计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计及制造上,会有运算速度更快、存储容量更大、组网能力更强的品种出现。从产品规模上看

会进一步向超小型及超大型方向发展。

4可编程控制器分类和发展4.2可编程控制器发展2026/5/2436从产品的配套性上看

产品的品种会更丰富,规格更齐备。完美的人机界面、完备的通讯设备会更好地适应各种工业控制场合的需求。从市场上看

各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破,会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面,会出现国际通用的编程语言。2026/5/2437从网络的发展情况来看

可编程控制器和其他工业控制计算机组网,构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。2026/5/2438

作为通用工业控制计算机,30多年来,可编程控制器从无到有,实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃;其功能从弱到强,实现了逻辑控制到数字控制的进步;其应用领域从小到大,实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越。今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备,在世界工业控制中发挥着越来越大的作用。结论可编程控制器的发展趋势向高速度、大容量方向发展为了提高PLC的处理能力，要求PLC具有更好的响应速度和更大的存储容量。目前，有的PLC的扫描速度可达0.1ms/k步左右。PLC的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。在存储容量方面，有的PLC最高可达几十兆字节向小型化和大型化两个方向发展小型PLC由整体结构向小型模块化结构发展，使配置更加灵活，为了市场需要已开发了各种简易、经济的超小型微型PLC，最小配置的I/O点数为8～16点，以适应单机及小型自动控制的需要。大型化是指大中型PLC向大容量、智能化和网络化发展，使之能与计算机组成集成控制系统，对大规模、复杂系统进行综合性的自动控制。现已有I/O点数达16384点的超大型PLC，其使用32位微处理器，多CPU并行工作和大容量存储器，功能强。编程语言多样化在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。除了大多数PLC使用的梯形图、语句表语言外，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。多种编程语言并存、互补与发展是PLC进步的一种趋势。编程语言多样化IEC1131-3标准中规定了五种标准语言梯形图（Ladderdiagram）和功能块图（Functionblockdiagram）为图形语言；指令表（Instructionlist）和结构文本（Structiontext）为文字语言；顺序功能图（Sequentialfunctionchart）大力开发智能模块，加强联网与通信能力为满足各种控制系统的要求，不断开发出许多功能模块，如高速计数模块、温度控制模块、远程I/O模块、通信和人机接口模块等。PLC的联网与通信有两类：①PLC之间联网通信，各PLC生产厂家都有自己的专有联网手段；②PLC与计算机之间的联网通信。为了加强联网与和通信能力，PLC生产厂家也在协商制订通用的通信标准，以构成更大的网络系统。

增强外部故障的检测与处理能力据统计资料表明：在PLC控制系统的故障中，CPU占5%，I/O接口占15%，输入设备占45%，输出设备占30%，线路占5%。前二项共20%故障属于PLC的内部故障，它可通过PLC本身的软、硬件实现检测、处理。而其余80%的故障属于PLC的外部故障。PLC生产厂家都致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块，进一步提高系统的可靠性。

控制与管理功能一体化在一台控制器上同时实现控制功能和信息处理功能。PLC产品广泛采用计算机信息处理技术、网络通信技术和图形显示技术，使得PLC系统的生产控制功能和信息管理功能融为一体，进一步提高了PLC的功能，更好地满足了现代化大生产的控制与管理的需要。美国A-B公司的新产品PYRAMIDINTEGRATOR，首次将PLC、机器视觉和信息处理器结合在一起，具有基础自动化、过程自动化以及信息管理等多层次功能，适用于工业自动化系统。5PLC的基本组成和工作原理5.1PLC的硬件组成外部设备现场用户输出设备微处理器（CPU）运算器控制器输出部件输入部件系统存储器用户存储器I/O扩展接口通讯及编程接口编程设备计算机打印机等传感器按钮、开关现场信号电磁阀中间继电器执行器现场用户输入设备扩展设备扩展单元通讯模块功能模块电源变换器～110V/220V市电PLC基本单元FX系列PLC的硬件配置图

5.2PLC的工作原理

1.扫描工作方式

PLC有两种工作模式，即运行（RUN）模式与停止（STOP）模式。在运行（RUN）模式下，PLC通过反复执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。为了使PLC的输出及时地响应随时变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是不断地重复执行，直到PLC停机或切换到停止（STOP）模式。

1.6PLC的工作原理

2.扫描工作过程PLC进行一次循环可分为5个阶段，这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。

输入处理阶段，程序处理阶段，输出处理阶段，是PLC执行用户程序的三个阶段。当PLC投入运行后，其用户程序工作过程一般分为三个阶段，即输入处理、用户程序执行和输出处理三个阶段。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。PLC用户程序执行阶段扫描工作过程如图所示：

PLC的扫描机制是从上往下，自左往右，采用循环扫描工作方式，其PLC内部器件周而复始地按一定的顺序来完成PLC所承担的系统管理工作和应用程序的执行，属于串行工作方式。而继电器控制在理论上是同时控制各电器的瞬时吸合和断开，属于并行工作方式。

第二章FX系列PLC的硬件系统

2.1FX系列PLC的基本单元2.2I/O模块和特殊功能模块

2.3PLC学习机2.1FX系列PLC的基本单元

基本单元由微处理器（CPU）、I/O单元、存储器和电源构成，只有基本单元可以单独使用，当输入输出点数不够时可以进行扩展。Ps：相关讲解已在第一章的1.1小节有说明，这里不再重复。

2.2I/O模块和特殊功能模块

1.PLC开关量输入模块PLC开关量输入信号种类：直流输入模块、交流输入模块、交直流输入模块。

直流输入模块输入信号的电源均可由用户提供，直流输入信号的电源＋24V也可由PLC自身提供，一般8路输入共用一个公共端，现场的输入提供一对开关信号：“0”或“1”（有无触点均可）。

每路输入信号均有LED显示，以指明信号是否到达PLC的输入端子。

1）直流输入模块

2）交流输入模块

3）交直流输入模块

PLC开关量输出模块

PLC开关量输出类型大致分为三种，继电器输出型、晶体管输出型和双向晶闸管输出型。继电器输出交流直流都可以，晶体管常见有5VDC和24VDC输出，可控硅比较少见，只有特殊输出型号才有。

1）继电器输出型电路2）晶体管输出型电路3）双向晶闸管（可控硅）输出型电路

3.特殊功能模块

目前，PLC的特殊功能模块大致可以分为四大类：A/D、D/A转换类

温度测量与控制类

脉冲计数与位置控制类

网络通信类

（1）A/D、D/A转换类包括模拟量输入模块(A/D转换)、模拟量输出模块(D/A转换)。根据数据转换的输入/输出点数（通道数量）、转换精度（转换位数、分辨率）等的不同，有多种规格可供选择。如：FX2N-2AD（适合FX2N，4入/1出）和FX2N-2DA（适合FX2N，2出）、FX2N-4AD（适合FX2N，4入）、FX3UC-4AD（适合FX3UC

，4入）等。选择方法：根据现场决定的，判断现场的通道数是用于检测还是控制，如果只是单纯的检测压力、温度、液位等那就是模拟量输入，如果是控制变频器、比例阀等那就是输出，如果都要求有，那么就要购买有模拟量输入输出功能的。

（2）温度测量与控制类包括：温度测量与温度控制两类。温度测量功能模块作用：对过程控制的温度进行测量，它可以直接连接热电偶、铂电阻等温度测量元件，并将来自过程控制的温度测量输入信号，转换为定位数的数字量，以供PLC运算、处理使用。温度控制功能模块的作用：将来自过程控制的温度测量输入与系统的温度给定信号进行比较，并通过参数可编程的PID调节与模块的自动调谐功能，实现温度的自动调节与控制。目前常用的温度模块FX2N-4AD-TC，FX2N-4AD-PT

（3）高速计数器模块与运动控制模块脉冲计数功能模块：用于速度、位置等控制系统的转速、位置测量，对来自编码器、计数开关等的输入脉冲信号进行计数，从而获得实际控制系统的转速、位置的实际值，以供PLC运算、处理使用。

如FX2N-1HC运动控制功能模块：一般带有微处理器，用来控制运动物体的位置、速度和加速度。目前常用：单轴定位单元的FX2N-1PG和FX2N-10G，双轴定位单元的FX2N-20GM，它们可用于执行直线插补、圆弧插补，或独立双轴控制，也可以脱离PLC独立工作，它们的原理是向伺服或步进驱动器提供指定数量的脉冲来实现（4）网络通信模块网络通信类功能模块包括串行通信、远程I/O主站、网络连接、CC-Link网络等。根据不同的网络与连接线的形式，有多种规格可供选择。4.PLC扩展规则1）A种扩展方式2）B种扩展方式。

2.3PLC学习机

三菱FX1S系列PLC功能简单、价格便宜，适用于小型开关量控制系统。它采用整体式固定的I/O型结构，PLC的CPU、电源、输入/输出安装于一体，结构紧凑、安装简单。（1）学习机的工程实训利用学习机，可以开设温度、流量、重量、气阀、变频器、电机等相关工程实训；同时，学习机模块化设计、结构支持自组实训项目。重量检测、流量控制、温度控制实训训练A/D转换和D/A转换技能；学习机配备一块触摸屏，实训时可以通过触摸屏进行人机交互。（2）学习机的主要设备

三菱PLC学习机中有多种外部设备（以下简称外设），有伺服电机、三相电机、步进电机、编码器、流量传感器、温度变送器、称重传感器、气缸、电加热器、电磁阀。

内部结构也由多个部分组成为：开关电源、PLC、步进驱动器、变频器、固态继电器、继电器漏电空开、接触器等。

学习机表面除了端子外，还有触摸屏、显示灯、启动/停止按钮。

学习机箱内安装布局图学习机箱外布局图第三章FX系列PLC编程基础3.1PLC的编程语言3.2FX系列PLC的基本指令3.3FX系列PLC软元件3.4数据格式与进制数3.5编程软件与仿真软件的使用

IEC61131-3作为PLC的编程语言标准共定义了5种编程语言，即顺序功能图(SFC)，梯形图（LD），功能块图（FBD）、指令表(IL)和结构文本(ST)。其中的顺序功能图(SFC)、梯形图(LD)、功能块图(FBD)是图形编程语言，指令表(IL)、结构文本(ST)是文字语言。1.顺序功能图(SFC)顺序功能图（如图3-1所示）是用来编制顺序控制的程序，步、转换和动作是它的三种主要元件。顺序功能图可以简单明确地描述开关控制系统的功能，根据它可以很容易地设计出相应的顺序控制梯形图程序。

图3-1顺序功能图3.1PLC的编程语言2.功能块图(FBD)

功能块图（如图3-2所示）是类似于数字逻辑电路的编程语言。该语言通过用类似与门、或的方框来表示逻辑运算关系，用小圆圈表示“非”运算。信号由左向右传递流动。但其在国内使用人数相对较少，因此这里只做简单介绍。

图3-2功能模块图3.梯形图(LD)梯形图是编程时使用最多的一种PLC图形编程语言。它与继电器控制系统的电路很相似，很容易被工厂熟悉继电器控制的电气人员掌握，特别适用于开关逻辑控制。梯形图编程形式如图3-3所示。4.指令表(IL)PLC的指令是一种与微机的汇编语言中的指令相似的助记符表达式，由指令组成的程序叫做指令表（IL）程序。指令表编程形式如图3-4所示。指令表程序较难阅读，其中的逻辑关系很难一眼看出，设计开关量控制程序时一般使用梯形图语言。在用户程序存储器中，指令按步序号顺序排列。

图3-4指令表程序

5.结构文本(ST)

结构文本（ST）（如图3-5所示）是为IE61131-3标准创建的一种专用的高级编程语言。与梯形图相比，它能实现复杂的的数学运算，编写的程序非常简洁和紧凑。

图

结构文本编程语言3.2FX系列PLC的基本指令

基本指令是用来表达元件触点与母线之间，触点与触点之间，触点与线圈之间的连接指令，包含基本逻辑指令，定时器，计数器等。基本位操作指令是PLC中的基本指令，主要包括触点指令和线圈指令两大类。3.2.1FX系列指令的表示

1.FX系列指令的格式

FX系列指令由助记符和操作数组成。

(S·)

(S1·)(D·)(D1·)n

格式：助记符[操作数1][操作数2][操作数3][操作数4][操作数5]

注意：指令需要在英文半角状态下输入，助记符与操作数之间要用空格隔开，操作数和操作数也需要空格隔开。2.热词解析助记符：一般由特定的字母组成，反映某种指令的功能。一般的在应用指令助记符前加“D”表示该指令由原来的16位指令变为32位的指令；而在助记符后加“P”的表示该指令由连续执行型变为脉冲执行型指令。连续执行型指令：当条件为满足时，每个扫描周期都会执行一次该指令。脉冲执行型指令：该指令只在开关由OFF状态变为ON状态时执行一次。操作数：操作数由软元件或常数表示，操作数反映指令功能执行的对象或执行次数。操作数可以分为源操作数(S)、目标操作数(D)和辅助操作数n组成。源操作数：内容不随指令执行而变化的操作数称为源操作数[S]目标操作数：内容随指令执行而改变的操作数被称为目标操作数[D]辅助操作数：辅助操作数[n]或[m]一般是常数，起辅助说明作用，它既不作源操作数，也不作目标操作数。【例3-1】如图3-6所示：求5个（n=5）数据寄存器D10～D4中的数据的平均值，并将运算结果保存到D100。

图3-5指令的表示形式2.16位指令和32位指令根据处理数值的大小，应用指令可以分为:16位指令和32位指令。16位指令和32位指令的用法：由于16位指令的使用范围是-32768～32767，因此，可以存放的最大数值是32767，32位指令的使用范围是-2147483648～2147483647。在指令助记符前面加D表示32位指令。1个数据寄存器（D）可以存储16位数据，32位数据需要用2个相邻的数据寄存器来存储，如D1,D0。3.连续执行型和脉冲型指令连续执行型指令是指令可以连续执行,也就是每个扫描周期执行一次。脉冲型指令，在指令助记符末尾加P表示脉冲型指令，当有上升沿时指令会执行一次。

3.2.2与触点线圈有关的指令

触点和线圈指令是PLC应用最多的指令。触点分为动合和动断触点两种形式，又叫做常开和常闭触点。又以其在梯形图中的位置分为和母线相连的动合触点和动断触点、与前面触点串联的动合触点和动断触点、与前面触点并联的动合触点和动断触点等。与触点的指令有常开触点装载指令、常闭触点装载指令、“与”操作指令、“与非”操作指令、“或”操作指令、“或非”操作指令、块“线圈有关与”操作指令、块“或”操作指令、线圈输出指令。与触点线圈有关指令说明如表3-1。表3-1与触点线圈有关的常用指令介绍类别指令格式操作注释常开触点装载指令LDS

常开触点逻辑运算开始。常开触点为ON置1，为OFF置0，梯形图为

操作数S可以取X、Y、M、T、C和S常闭触点装载指令LDIS常闭触点逻辑运算开始。常闭触点为ON置0，为OFF置1,梯形图为同上“与”操作指令ANDS串联一个常开触点同上“与非”操作指令ANIS串联一个常闭触点同上“或”操作指令ORS并联一个常开触点同上“或非”操作指令ORIS并联一个常闭触点同上块“与”操作指令ANB两个或者两个以上的触点电路块的串联连接同上块“或”操作指令ORB两个或者两个以上的触点电路块的并联连接同上线圈输出指令OUTD驱动线圈输出指令，梯形图为

操作数S可以取Y、M、T、C和S常开触点装载指令与常闭触点装载指令

触点分常开触点和常闭触点。当外部电路断开时对应于梯形图程序中的常开触点OFF，常闭触点ON。反之当外部电路闭合时对应于梯形图程序中的常开触点ON，常闭触点OFF。要明确常开触点和常闭触点ON状态的区别。【例3-1】用一个开关控制灯的通断，开关闭合时黄灯亮，开关断开时红灯亮，用X0控制开关的接通与断开，Y0控制黄灯，Y1控制红灯。

图3-8常开触点和常闭触点的应用

2.触点串联指令

触点串联指令有逻辑“与”指令AND和逻辑“与非”指令ANI（AndInverse）。逻辑“与”指令对应于梯形图程序中的在当前位置串联一个常开触点；逻辑“与非”指令对应于梯形图程序在当前位置串联一个常闭触点。【例3-2】用两个开关控制黄灯和红灯的通断，同一时间只能亮一个灯，当第一个开关（X0）接通时,黄灯亮（YO），红灯必须灭（Y1），当第二个开关（X1）接通时，红灯亮（Y１）。

图3-9触点串联指令的应用

为了达到同一时间只能亮一盏灯的效果，我们给两个逻辑控制回路加上了对方控制开关的常闭触点，这种控制结构叫互锁。当X0为ON时，X0的常开触点接通YO输出，而常闭触点断开Y1不输出，这样就达到了黄灯亮而红灯必须灭的效果3.触点并联指令

触点并联指令有逻辑“或”指令OR（Or）和逻辑“或非”指令ORI（OrInverse）。逻辑“或”指令OR是在当前梯形图位置并联一个常开触点，逻辑“或非”指令ORI是在当前梯形图位置并联一个常闭触点。

图3-10触点并联指令的应用

注意：一般在并联中最多只能连续并联十个触点

4.块操作指令

在比较复杂的控制系统中，逻辑关系全部由单个触点进行串联、并联往往是达不到功能要求的，因此在指令系统中还有电路块的“与”和“或”操作指令，分别用ANB和ORB表示。在电路中，由两个或者两个以上的触点串联在一起的回路称为串联回路，由两个或者两个以上的触点并联在一起的回路称为并联回路。（1）电路块串联指令

电路块串联指令用ANB（AndBlock）表示,也称块“与”操作指令，用于两个或者两个以上触点并联连接的电路块之间的串联。

如图3-11所示梯形图程序，其中X0和X1相或（OR）构成一个小电路块a，X2和X3相或之后构成另一个小电路块b，电路块a与电路块b通过ANB指令进行“与”操作形成更大的一个电路块c，然后是Y0输出和Y2输出。

图3-11电路块串联指令的应用（2）电路块并联指令

电路块并联指令用ORB(OrBlock)表示，也称块“或”操作指令，用于两个或者两个以上触点并联连接的电路块之间的并联。

3.2.3其它基本指令

1.堆栈与主控指令（1）堆栈指令

在编写程序时，经常会遇到多个分支电路同时受一个或一组触点控制的情况，在此情况下采用前面介绍的几条指令不易编写程序，因此引入了堆栈指令的应用。它们专门用来存储程序运算的中间结果，被称为栈存储器。

堆栈是计算机中一种先进后出的数据结构，由栈区和栈顶指针组成。用于多重输出电路。

逻辑堆栈指令可以嵌套使用，最多11层。FX系列PLC的堆栈指令有MPS进栈指令、MRD读栈指令和MPP出栈指令。堆栈指令说明如表3-2所示：

表3-2堆栈指令

入栈指令MPS和出栈指令MPP必须成对使用，最先使用MPS，最后使用出栈指令MPP。堆栈指令没有操作数。读栈指令MRD可以有多个,也可以没有，但是进栈指令MPS和出栈指令必须都要有一个，也最多只能有一个。堆栈处理最后一条支路时必须使用MPP指令，而不是MRD指令。类别格式操作进栈指令MPS将栈顶的值复制后压入堆栈，栈中原来的数据下移一层，栈底值丢失。读取指令MRD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，堆栈数据不变。出栈指令MPP将堆栈数据弹出一级，原来第二级数据变为新的栈顶值，原栈顶数据从栈内丢失。（2）主控指令

当由一个触点控制多个线圈时，如果每个线圈的控制电路都串入同样的触点将会占用很多存储单元，为此FX系列PLC引入了主控指令，使用主控指令的触点称为主控触点，它在梯形中与一般的触点垂直。主控触点是控制一组电路的总开关。主控指令说明如表3-3所示：

表3-3主控指令

类别指令格式操作数注释

主控指令MCSD主控区的开始，输出D操作数S为常数，取0~7；操作数D可以取Y、M（特殊辅助继电器不可使用）MCRS主控区的结束操作数S为常数，取0~7主控指令详细解析:

MC是主控指令或者公共触点串联连接指令，用来表示主控区的开始。它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是主控指令MC的复位指令，用来表示主控区的结束。主控指令的说明：

每一个主控指令均以MC指令开始，MCR指令结束，它们必须要成对存在。否则程序会出错。

与主控指令相连接的必须是常开触点（LD）或者常闭触点（LDI）指令，如果条件满足，直接执行从MC到MCR的程序；若条件不满足时，在主控程序中的累计型定时器、计数器以及复位/置位指令的软元件都保持当前的状态不变，其余的软元件被复位，非累计型定时器和用OUT驱动的软元件则变为OFF。

在MC指令区内使用MC指令称为主控嵌套。MC和MCR指令包括的主控嵌套的层数为N0～N7,N0为最高层，N7为最低层。在没有嵌套时，通常用N0编程，N0的使用次数没有限制；在有嵌套时，MCR指令将由低层到高层逐级复位返回原点。

图3-14主控指令的应用

图3-15主控指令的嵌套使用2.置位指令（SET）与复位指令（RST）

SET是置位指令，能够使软元件置位。RET是复位指令，能够使软元件复位。

表3-4置位指令与复位指令

对于同一编程软元件可以多次使用SET（置位）和RST（复位）指令，最后一次执行的指令将决定软元件的状态。如果SET和RST指令对同一软元件操作的执行条件同时满足时，则RST（复位指令）优先执行。类别指令格式操作数注释置位指令(SET)SETD使操作数D置位，对应位为1操作数可以取Y、M、T、C、S、D、V和Z复位指令(RST)RSTD使操作数D复位，对应位为0同上

图3-16置位与复位指令应用【例3-3】用两个开关控制黄灯和红灯的通断，同一时间只能亮一个灯，黄灯亮时红灯必须灭；红灯亮时黄灯灭（要求用到复位和置位指令）。

图3-17置位与复位指令应用实例3.取反、空操作及程序结束指令

表3-5取反、控操作和结束指令类别指令格式操作数注释取反指令INV将执行该指令之前逻辑运算结果取反若运算结果为“1”则取反后为“0”。空操作指令NOP使该步序作空操作在程序中留下地址以便插入指令或延长扫描周期程序结束指令END结束当前扫描执行过程使用END可以缩短扫描周期（1）取反指令INV(Inverse)是取反指令，将执行该指令之前逻辑运算结果取反，如果运算的结果是“1”，取反后的结果为“0”；如果运算的结果是“0”，取反后的结果为“1”。

取反指令是将前面到INV指令之间的运算结果取反，不需要指定操作目标元件号；在编写INV指令时，前面必须要有个输入量。

（2）空操作指令NOP(NopProcessing)是空操作指令。它不做任何逻辑操作，在程序中留下地址，以便调用程序时插入，或者稍微延长扫描周期的长度，而不影响用户程序的执行。

将程序全部清除时，存储器内指令全部成为NOP（空操作）指令。空操作指令主要用于短路电路、改变电路功能及程序调试时使用。在程序中增加一些空操作指令后，对逻辑运算结果没有影响，但在以后更改程序时，用其他指令取代空操作指令，可以减少程序号的改变。图3-19为NOP指令应用。根据需要可以增加空操作指令的条数。

（3）结束指令

END(End)是结束指令，将强制结束当前的扫描执行过程。PLC的CPU进行程序扫描时，当扫描到END指令时将被认为一个扫描周期结束。当建立工程时一般默认在程序末端生成一个END指令，程序将从第一步执行开始到END指令这一步就结束，使用END指令可以减少扫描周期的时间。

在程序调试过程中，按段插入END指令，可以顺序检查程序各段的动作情况，在确认无误时，再删除多余的END指令。图3-18是END指令的梯形图。

图3-18取反和结束指令的应用

4.脉冲触点指令根据脉冲形式的不同，脉冲触点可以分为上升沿脉冲触点和下降脉冲触点两种形式。脉冲触点只有常闭触点，没有常开触点。脉冲触点指令有LDP、LDF、ORP、ORF、ANDP和ANDF，其中LDP、LDF、ANDP属于上升沿触点指令，LDE、ORF、ANF属于下降沿脉冲触点指令。

图3-19脉冲触点指令的应

【例3-4】控制门的上升与下降，当有车来时，门前感应器感应到，门开始上升，上升到最高点停止上升；当车完全进门后，门开始下降，下降到最低点停止下降。

图3-20脉冲触点指令的应用解析：根据工程要求进行PLC程序设计如图3-21所示，门前感应器对应X0，上升沿装载有效；门后的感应器对应X2，下降沿有效；上限开关对应常闭触点X1，达到最高点断开，下限开关对应常闭触点X3，达到最低点断开。当车来时，门前感应器感应到车，X0上升沿触发一次，Y1接通，接着Y1自锁，门持续上升；门上升达到最高点时，常闭触点X1断开，这时Y1断开，门停止上升。当车开到里面时，门后感应器感应到车，X2下降沿触发一次，Y2接通，接着Y2自锁，门持续下降；门下降达到最低点时，常闭触点X3断开，这时Y2断开，门停止下降。脉冲输出微分指令

脉冲输出微分指令有上升沿脉冲微分输出指令（PLS）和下降沿脉冲微分输出指令（PLF），脉冲输出微分指令说明如表3-7。

表3-7脉冲输出微分指令

注意：无论是PLS还是PLF指令

，每次接通，输出的脉冲持续时间仅为一个扫描周期。类别格式操作注释上升沿微分输出指令PLSD输出一个上升沿脉冲操作数可以取Y和M(除特殊M外)下降沿微分输出指令PLFD输出一个下降沿脉冲操作数可以取Y和M(除特殊M外)

图3-21脉冲输出微分指令应用3.3FX系列PLC的软元件

FX系列PLC梯形图中的软元件的名称由字母和数字组成，分别表示软元件的类型和软元件号，如Y10和M10等。软元件又分为字软元件和位软元件两种。

位软元件用来表示开关量的状态，只有ON和OFF这两种状态的软元件，分别用二进制数1和0来表示，FX系列PLC的位软元件有X、Y、M、S。

字软元件用来处理数据，例如定时器和计数器的当前值寄存器和数据寄存器D都是字软元件，可以用做字软元件有T、C、D、V、Z。一个字由16个二进制位组成，因此位软元件X、Y、M、S等也可以组成字软元件来进行数据处理。输入继电器（X）、输出继电器（Y）

输入继电器用于接受PLC输入端子送入的外部开关信号，它与PLC的输入端子连接，其表示符号为X，按八进制方式编号（即逢八进一，只用0~7的数字），输入继电器与外部对应的输入端子编号相同。常见的输入软元件有按钮、选择开关、光电开关，行程开关、传感器等。

输出继电器(常称输出线圈)用于将PLC内部开关信号送出，它与PLC输出端子连接，其表示符号为Y，也按八进制方式编号，输出继电器与外部对应的输出端子编号是相同。

表3-8FX系列PLC输入/输出继电器点数

3.3.1继电器类软元件主要包括输入继电器（X）、输出继电器（Y）、辅助继电器（M）和状态继电器（S）

输入和输出继电器电路中每个硬件继电器中只有一个常开触点和一个常闭触点，但是在梯形图中，每个输出继电器的常开触点和长闭触点都可以多次使用。

图3-22输入输出继电器

2辅助继电器（M）

辅助继电器M是PLC内部继电器，相当于继电器控制系统中的中间继电器。它是拿来提供编程使用的软继电器。它与输入、输出继电器不同，不能接收输入输入端子送来的信号，也不能驱动输出端子。在PLC中有很多种辅助继电器，辅助继电器与中间继电器原理类似，都是有线圈，也有触点。

辅助继电器M按十进制方式编号，如M0~M499、M500~M1023等。一个辅助继电器可以有无数个编号相同的常闭触点和常开触点。

辅助继电器分为三类：一般型、断电保持型、特殊用途型。

表3-9FX系列PLC辅助继电器点数

PLC系列FX1SFX1N,FX1NCFX2N,FX2NCFX3U,FX3UCFX3G一般用途型M0～M383（384点）M0～M383(384点)M0～M499(500点)M0～M499(500点)M0～M383(384点)断电保持型M384～M511(128点)M384～M1535(1152点)M500～M3071(2572点)M500～M7679(7180点)M384～M7679(7296点)特殊用途型M8000～M8255(256点)M8000～M8255(256点)M8000～M8255(256点)M8000～M8511(512点)M8000～M8511(512点)（1）一般型辅助继电器：一般型(又称通用型)辅助继电器在PLC运行时，如果电源突然停电，则全部线圈状态均变为OFF。当电源再次接通时，除了因其他信号而变为ON的以外，其余的仍将保持OFF状态，它们没有停电保持功能。

【例3-5】

图3-23一般型辅助继电器的应用

（2）断电保持型辅助继电器：断电保持型辅助继电器与一般型辅助继电器的区别主要在于前者具有停电保持功能，即能记忆停电前的状态，并在重新通电后保持停电前的状态，除了断电保持专用型辅助继电器外断电保持型辅助继电器可以设置为一般型辅助继电器。

图3-24断电保型辅助继电器的应用

详细解析：（3）特殊辅助继电器：FX3G、FX3u、FX3UC的特殊辅助继电器为512点，其他系列为256点，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，或者用于步进顺控、禁止中断、设定计数是加计数减计数等，每一个特殊继电器都有一个固定的特殊用法。下面是几个常用的特殊用辅助继电器的用法：（1）M8000（运行监视器）：在PLC执行任务时，M8000为ON状态；停止执行时，M8000为OFF状态。（2）M8001：与M8000相反逻辑（在PLC运行时，一直为OFF状态）（3）M8002：初始脉冲有效，仅在运行开始瞬间接通一次，第一个脉冲周期为ON状态，之后的脉冲周期都是OFF状态。

（4）M8003：与M8002相反逻辑（第一次扫描周期为OFF状态，之后的脉冲周期都为ON状态）（5）M8004（错误发生）：如果运算出错，写M8004为ON状态，否则都一直是OFF状态。例如除法指令的除数为0，这是一种错误的现象，此时M8004为ON状态。（6）M8011、M8012、M8013和M8014分别是产生10ms、100ms、1s和1min的时钟脉冲，一个周期接通和断开的时间各占50%。（如：M8011接通5ms断开5ms，其它也一样）

图3-25所示是特殊辅助继电器的应用，这里的M8013是1秒接通一次，若X1为ON时，此时M8013动作，Y1由M8013来控制，因此Y1也是一秒钟接通一次。当X1为OFF时，Y1断开。图3-26特殊辅助继电器应用

图3-25特殊辅助继电器的应用

【例3-6】当按下第一个启动按键后，指示灯一直亮，按下第二个启动按键后灯是1秒闪烁一次（要求用到辅助继电器）。

图3-26特殊辅助继电器的应用解释：第一个启动按键连接对应常开触点X001，第二个启动按键连接对应常开触点X002表示，M8000表示一直接通状态，M8013表示1秒钟接通一次。M1、M2是充当辅助作用，Y001输出端控制灯。当X001由OFF变为ON时M1接通，M8000接通，Y001一直是接通状态，灯一直是亮的；当X002由OFF变为ON时，M2接通，M8013接通，Y001输出端1秒接通一次，灯1秒闪烁一次。3状态继电器（S）

状态继电器(S)是构成状态转移图的重要器件，用来记录系统运行中的状态，是编制顺序控制程序的重要编程元件，它与后述的步进顺控指令STL配合应用。

状态继电器(S)也称顺序控制继电器，它常用于顺序控制或步进控制中，并与其指令一起使用实现顺序或步进控制功能流程图的编程。通常状态继电器可以分为下面5个类型。

初始状态继电器：地址范围是从S0～S9，共10个点。

回零状态继电器：地址范围是从S10～S19，共10个点。

通用状态继电器：地址范围是从S20～S499，共480个点。

断电保持状态继电器：地址范围是从S500～S899，共400个点。

报警用状态继电器：地址范围是从S900～S999，共100个点。

状态继电器的常开和常闭触点在PLC内可以自由使用，且使用次数不限。不用步进梯形图指令时，状态继电器S可作为辅助继电器M在程序中使用，用法与辅助继电器相同。

3.3.2定时器（T）

PLC中的定时器（T）相当于继电器控制系统中的通电型时间继电器。它可以提供无限对常开常闭延时触点。定时器中有一个设定值寄存器D，一个当前值寄存器D和一个用来存储其输出触点的映象寄存器T，这三个量使用同一地址编号。但使用场合不一样，意义也不同。

PLC中的定时器（T）可分为一般用途型定时器和累计定时器两种。

表3-10定时器PLC系列FX1SFX1N、FX1NC、FX2N、FX2NCFX3GFX3U、FX3UC100ms一般用途定时器32点，T0～T31200点，T0～T19910ms一般用定时器30点，T32～T6246点，T200～T2451ms累计定时器1点，T634点，T245～T249100ms累计定时器-6点，T250～T2551ms一般用定时器--64点，T256～T319256点，T256～T511详细解析：（1）一般用途定时器：一般用途定时器也称为通用定时器，其特点是不具备断电的保持功能，即当输入电路断开或停电时定时器复位。通用定时器有100ms和10ms通用定时器两种。100ms通用定时器（T0～T131）

共32点，其中T192～T199为子程序和中断服务程序专用定时器。这类定时器是对100ms时钟累积计数，设定值为1～32767，所以其定时范围为0.1～3276.7s。

10ms通用定时器（T32～T62）

共30点。这类定时器是对10ms时钟累积计数，设定值为1～32767，所以其定时范围为0.01～327.67s。图3-27是用100ms定时器进行定时的梯形图、指令表和定时动作时序图。要想达到3s,必须要进行定时30次100ms(30ｘ100ms=3s)才到达3s时间，当X1为ON时，T1开始定时，到达所设定值30后常开触点T1接通，驱动线圈Y1，灯亮，因为Y1是由常开触点T1的控制的。若定时3S过程中，X1由ON变为OFF时，T1被复位图3-27100ms定时器定时应用详细解析：（2）累计型定时器：累计型定时器可以定时，同时具有记忆性。当累计定时器开始定后，如果PLC突然断电，这时累计定时器会停止计时，并保持当前的数值不变；当PLC恢复工作，当前值继续累加，定时继续；达到设定值时，触点动作。累计型定时器的线圈断电时不会复位，因此需要用复位指令（RST）来进行复位。

图3-29累计定时器应用当X000接通时，定时器T255的当前值计数器对100ms的时钟脉冲累积计数。若当前计数值与设定值K20相等时，定时器的输出触点动作，即输出触点是在驱动线圈后的2s动作。从时序图可以看出，计数途中X000断开或发生停电时，T255的当前值保持不变。当T255再接通或复电时，计数继续进行，其累积时间为2s时触点动作。当复位输入X001接通时，计数器复位，输出触点也复位。【例3-7】电机工作控制，要求：按下启动按键，电机3秒后启动，当启动按键断开时，电机仍然保持工作，当按下停止按键时，电机停止工作。

图3-30延时控制解释：如图3-30所示是定时器应用案例，启动按键连接对应常开触点X1，停止按键连接对应常闭触点X2，（T1K30）表示定时器T1定时3秒，电机由Y1输出控制。当常开触点X1为ON时，定时器T1开始计时，达到3秒后，定时器T1动作，这时Y1接通，电机就会启动，这时启动按键为OFF时，由于常开触点Y1已经接通，保证定时器仍然接通，电机持续工作。只有常闭触点X2（停止按钮）为ON时，T1断开，Y1断开，这时电机才会停止工作。【例3-8】例3-7为通电延时控制，本例为限时控制，这两种控制方式均是非常常用的控制方式。图是将负载的工作时间限制在规定时间内的控制梯形图。

图

限时控制解析：当X10接通时，T10定时器开始计时，同时Y1进行输出，当T10的计数值达到设定值时，常闭触点T10断开，Y1停止输出。

3.3.3计数器（C）

PLC的计数器可分为内部计数器和高速计数器两种。内部计数器是在PLC执行扫描操作时对内部信号X、Y、M、S、T、C等进行计数的计数器，要求输入信号的接通和断开时间应比PLC的扫描时间长；高速计数器的响应速度快，因此对于频率较高的计数就必须采用高速计数器。这两类计数器的功能都是设定预置值，当计数器输入端信号从OFF变为ON时，计数器减1或加1，计数值减为“0”或者加到设定值时，计数器线圈ON。计数器说明见表3-11。

表3-11内部计数器PLC系列FX1SFX1N、FX1NC、FX3GFX2N、FX2NC、FX3U、FX3UC一般用途16位加计数器C0～C15（16点）C0～C15（16点）C0～C99（100点）断电保持16位加计数器C16～C31（16点）C16～C199（184点）C1000～C199（100点）一般用途32位加计数器-C22～C219（20点）断电保持32位加计数器-C220～C234（15点）（1）16位加计数器：16位加计数器设定的值在1～32767内有效，计数器得电后开始计数，当计数值达到设定值时，计数线圈ON。当计数器突然断电时，一般用途型的16位加计数器被复位，当前计数值归零，而断电保护型的16位加计数器则可以保持当前的计数值，等到下次通电时继续累加。详细解析：（2）32位加/减计数器：32位加/减计数器的设定范围在2147483468～2147483467内有效，32位加/减计数器的设定值使用常数K或者通过数据寄存器D来设置。若使用数据寄存器D设置时，设定值存放在元件号相连的两个数据寄存器中。若指定数据寄存器为D10时，则用D11和D10存放，其中D11存放高16位，D10存放低16位。

在FX1S系列PLC中没有32位加计数器，但在FX2N系列PLC中有C200～C219为32位通用型加/减计数器，C220～C234为32位断电保持型加/减计数器。

FX2N系列PLC的32位加/减计数器C200～C234可以进行加计数或者减计数，其计数方式由特殊辅助继电器M8200～M8234设定，当特殊辅助继电器为1时，相应的计数器为减计数，否则为加计数。【例3-8】按下第一个启动按键后，指示灯一直亮，当10秒钟之后让指示灯一秒钟闪烁一次，闪烁10秒钟