三菱PLC课件04

1、第四章 指令系统及编程第一节 梯形图语言,PLC的主要编程语言：梯形图、指令表、顺序功能图、功能块图、结构文本。 梯形图编程语言：在继电器控制线路的基础上简化了符号演变而来（图形编程）。 梯形图具有形象、直观、实用、电气人员容易接受的特点，是目前用得最多的一种PLC编程语言。,（a）继电器原理图,（b）PLC接线图,（c）梯形图,输入端,输出端,二、梯形图编程规则及注意事项,（一）梯形图编程规则 1、按从左到右（串联）、自上而下（并联）的顺序编制。每个继电器线圈为一逻辑行，每个逻辑行起于左母线，经过触点、线圈，止于右母线。 注意：（a）左母线与线圈之间一定要有触点。 （b）线圈与右母线之间不能

2、有任何触点。 （c）每个逻辑行最后都必须是继电器线圈。 下图画法均不正确： 2、触点串联块并联时，触点较多的块应放在上面，以减少存储单元。 图（a）的画法不合理（但是允许的），应当改为图（b）的画法。,（不合理）,（合理）,（a）,（b）,（a）,（b）,5、输出线圈不能是输入继电器IR或特殊继电器SR。,第二节 三菱FX2N系列PLC指令系统,指令系统概述 一、指令分类 1）FX系列PLC共有基本指令27条（逻辑控制、顺序控制）； 2）FX2N系列PLC有步进指令2条（顺序控制）； 3）FX系列PLC有功能指令一百多条。 说明：基本指令在编程器上有对应指令输入键，功能指令在编程器上没有对应的

3、输入键，这些指令必须通过功能键输入，如FUN（01），其中括号内的01表示功能号。 二、指令组成 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： LD X000， LD：指令（操作码） X000：编程元件（操作数） X：标识符 0：参数。,不能使用连续输出的例子,说明： 1）AND、ANDI指令用于触点的串联连接，串联触点个数不限，该指令可以重复使用。 2）连续输出时注意输出顺序，否则要用分支电路指令

4、MPS、MRD、MPP。 3）图形编程器和打印机的功能有限制，建议尽量作到一行不超过10个触点和一个线圈，连续输出总共不超过24行。,说明： 0R、ORI指令用于一个触点的并联连接，该指令可以重复使用，建议并联总共不超过24行，串联块的并联要用块或（ORB）指令。,1）ORB电路块或指令：将串联电路块并联 （串联电路块：将两个以上的触点串联连接的电路块）,说明：左图和右图实现的逻辑控制功能相同，但右图的X000触点与X002触点既不是串连又不是并连，而是与X001形成一个串联电路块，故应使用ORB指令。,方法1： 方法2： 0 LD X000 0 LD X000 1 ANI X001 1 AN

5、I X001 2 LDI X002 2 LDI X002 3 AND X003 3 AND X003 4 ORB 4 LDI X004 5 LDI X004 5 AND X005 6 AND X005 6 ORB 7 ORB 7 ORB 8 OUT Y000 8 OUT Y000,说明：ORB指令可成批使用，但集中（连续）使用时必须少于8次（LD、LDI指令只能连续使用8次），如方法2；方法1中ORB的使用次数不限。,2）ANB电路块与指令：将并联电路块串联 （并联电路块：将两个以上的触点并联连接的电路块）,说明：左图和右图实现的逻辑控制功能相同，但同理，X001与X002构成一个并联电路块，

6、故应使用ANB指令与X000连接。,0 LD X000 5 LDI X004 1 ORI X002 6 OR X005 2 LDI X001 7 ANB 3 OR X003 8 OUT Y000 4 ANB,说明：ANB指令也可成批使用，集中（连续）使用时必须少于8次,说明：,1)NB和ORB指令是不带操作元件的指令。,2)NB、ORB指令可以重复使用，但集中（连续）使用时必须少于8次。,注意：单个触点与前面电路并联或串联时不能用电路块指令。,5、堆栈（多重输出）指令（MPS 、MRD 、 MPP）,说明： 1）MPS/MRD/MPP指令的功能是将连接点的结果（位）按堆栈的形式存储。 MPS进

7、栈指令：将MPS指令前的运算结果送入栈中 MRD读栈指令：读出栈的最上层数据 MPP进栈指令：读出栈的最上层数据，并清除,b、每执行一次MPP，将原有数据按顺序上移一层，原先最上层数据被覆盖掉。 c、执行MRD，数据不作移动。,a、每执行一次MPS，将原有数据按顺序下移一层，留出最上层存放新的数据。,2）堆栈的深度为11个 3）用于带分支的多路输出电路。 4）MPS和MPP必须成对使用，且连续使用次数应少于11次。 5）进栈和出栈指令遵循先进后出、后进先出的次序。,0 LD X0 1 OUT Y0 2 LD X2 3 MPS 4 AND X3 5 OUT Y1 6 MRD 7 AND X10

8、8 OUT M0 9 MPP 10 AND X4 11 OUT Y2 12 LD X5 13 ANI X6 14 OUT Y3,说明：1）使用栈指令母线没有移动，故栈指令后的触点不能用LD。 2）MPS与MPP可以嵌套使用，但应11层；同时MPS与MPP应成对出现。,例2：单个分支程序（一层栈电路）,0 LD X0 1 MPS 2 AND X1 3 MPS 4 AND X2 5 OUT Y0 6 MPP 7 AND X3 8 OUT Y1 9 MPP 10 AND X10 11 MPS 12 LD X4 13 OR X11 14 ANB 15 OUT M0 16 MPP 17 AND X12

9、18 OUT Y2 19 LD X5 20 ANI X6 20 OUT Y3,说明：用软件生成梯形图再转换成指令表时，编程软件会自动加入MPS、MRD、MPP指令。写入指令表时，必须由用户来写入MPS、MRD、MPP指令,6、主控触点指令与主控复位指令（MC / MCR）,MC主控指令：母线转移，MC指令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主控复位指令：母线复位，主控区结束。 MC/MCR指令：用于许多线圈同时受一个或一组触点控制，以节省存储单元。 主控触点在梯形图中与一般触点垂直。,说明： 1）MC N0 M100指令中N表示母线的第几次转移，M用来存储母线转

10、移前触点的运算结果，在这里M0 = X000。若母线转移时用了M100，则在程序中就不允许再出现M0线圈，否则可能导致双线圈输出。 输入X000为ON时，执行从MC到MCR的指令，当输入X000为OFF时(Y001和Y002均断开)。 a)积算式定时器、计数器、用SET/RST指令驱动的元件，在MC触点断开后可以保持断开前状态不变。 b)非积算式定时器，用OUT驱动的元件全为0FF。 2）MC指令后，母线移到MC触点之后，主控指令MC后面的任何指令均以LD或LDI指令开始，MCR指令使母线返回。 3) 通过更改M的地址号， MC、MCR指令可嵌套使用，最多可嵌套8层（N0N7），N0为最高层，

11、N7为最低层，返回指令MCR低层开始复位。,7、置位、复位指令（SET、RST）,D：数据寄存器 V、Z：变址寄存器 SET置位指令：保持线圈得电 RST复位指令：保持线圈失电,注：X000一接通Y000得电，即使再断开，Y000仍继续保持得电。同理X002一接通即使再断开，Y000也将保持失电。 说明：1）对同一元件可以多次使用SET、RST指令，最后一次执行的指令决定当前的状态。 2）RST指令可以用来复位积算定时器T246T255和计数器。 如不希望计数器和积算定时器具有断电保持功能，可在用户程序开始运行时用初始化脉冲M8002复位。 3）任何情况下，RST指令都优先执行。,8、上升沿微

12、分、下降沿微分指令（PLS、PLF）,说明：PLS上沿脉冲指令：仅在驱动输入的，使线圈得电一个扫描周期。 PLF下沿脉冲指令：仅在驱动输入的，使线圈得电一个扫描周期。,注意：OUT、SET和RST、PLS和PLF指令在执行结果上的不同。,说明： 1）PLS、PLF指令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）。 2）PLC从RUN到STOP，再从STOP到RUN时，PLS M0指令将输出一个脉冲，如果用的是断电保持型的辅助继电器则不会输出脉冲。,LD X0 AND X1 INV LD X2 INV OUT Y0,说明：1）INV指令是将INV电路之前的运算结果取反； 2）能编制

13、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。,11、程序结束指令（END）,END为程序结束指令。用户在编程时，可在程序段中插入END指令进行分段调试，等各段程序调试通过后删除程序中间的END指令，只保留程序最后一条END指令。每个PLC程序结束时必须用END指令，若整个程序没有END指令，则编程软件在进行语法检查时会显示语法错误。,第三节 常用的PLC单元程序,梯形图的基本设计 一、电动机起停控制线路 根据异步电动机直接起停控制线路，用PLC程序设计相应的梯

14、形图程序。 PLC的接线图，如图（b）所示，梯形图如图（c）所示。 SB100000（X0）为停止按钮 SB200001（X1）为起动按钮,（a）主电路,（b）继电接触器控制,（b）PLC接线图,（c）梯形图,（d）FX2N的SET/RST指令编程,( e)利用辅助继电器,( a)主电路,( b)继电接触器控制,( c)PLC控制,1、互锁问题 Y0、Y1软件互锁：Y0、Y1不能同时为ON，确保KM1、KM2线圈不能同时得电。 X1、X2机械联锁：正、反转切换方便。 问题：1）正、反转切换时PLC高速，而机械触点动作低速（短弧），造成瞬间短路； 2）当接触器发生熔焊而粘结时，发生相间短路。 解

15、决办法： KM1、KM2硬件互锁：机械响应速度较慢，动作时间往往大于程序执行的一个扫描周期。,2、过载保护问题 1）手动复位热继电器 按C图接线，可以节约PLC的一个输入点。,2）自动复位热继电器 常闭触点不能接在PLC的输出回路，必须接在输入回路（常闭或常开触点）。,自动复位热继电器的接线,3、常闭触点输入信号的处理,说明:输入触点即可以接常开,也可以接常闭,如上图所示 输入继电器与输入触点的对应关系为 X0=SB X1=SB1,建议使用常开触点作为PLC的入信号。,按钮：松开后复位，必须使用辅助继电器及自锁电路，使定时器线圈能保持通电,1）,延时5秒接通程序,时序图,2、按下起动开关X0，

16、延时5s后输出Y0接通；当按下停止按钮X1后，输出Y0断开，试设计PLC程序。,延时断开程序,时序图,五、延时接通延时断开程序,X0控制Y1，要求在X0变为ON后延时9S后Y1才变为ON，X0变为OFF再过7S才变为OFF。,延时接通延时时断开程序,时序图,说明：利用定时器的组合，可以实现大于3276.7s的定时，但很长的几万秒甚至更长的定时，需用定时器与计数器的组合来实现。 2、定时器与计数器的组合 为当X0接通后，延时20000s，输出Y0接通；当X0断开后，输出Y0断开。,延时5000s程序,定时器加计数器实现的延时20000s程序,3、两个计数器组合 PLC内部的特殊辅助继电器提供了四

17、种时钟脉冲：10ms（8011）、100ms（8012）、1s（8013、1min（8014），可利用计数器对这些时钟脉冲的计数达到延时的作用。 若将M8011的10ms脉冲送给计数器，则计数常数： K=（36006）0.01=2160000 而一个计数器的K32767，故应将两个计数器进行组合，才能达到6小时的延时。 注意：每次C0计满后应及时复位，否则C1只能得到一个脉冲。 控制要求为当X0接通后，延时50000s，输出Y0接通；当X0断开后，输出Y0断开,七、顺序延时接通程序 当X0接通后，输出端Y0、Y1、Y2按顺序每隔10s输出接通。 用三个定时器T0、T1、T2设置不同的定时时间，

18、可实现按顺序先后接通，当X0断开后同时停止。,九、脉冲发生电路 1、试设计频率为10Hz等脉冲发生器。等脉冲即占空比为1，即输入信号X0接通后，输出Y0产生0.05s接通、0.05s断开的方波，选择精度为0.01s的定时器。,1）,2）,2、设计周期为50s的脉冲发生器，其中断开30s，接通20s。 占空比不为1的脉冲，接通和断开时间不相等，由于定时时间较长，可用0.1s的定时器，因此只要改变时间常数就可实现。,1）,2）,由于PLC程序是按顺序执行的，所以当X0的上升沿到来时， M0接通一个扫描周期，此时M1线圈不会接通， Y0线圈接通并自锁，而当下一个扫描周期时，虽然Y0是接通的，但此时M

19、0已经断开，所以M1也不会接通，直到下一个X0的上升沿到来时， M1才会接通，并把Y0断开，从而实现二分频。,1、分析控制要求，确定输入、输出设备，绘制I/O接线图： 1）要实现小车的左右往复运动，只要对小车的拖动电动机实现正反转控制即可。这里用两个接触器分别控制小车左行（KM2）右行（KM1）。 2）系统的起动（左SB2、右SB1）、停止（SB3）需要三个按钮，起点和终点处的两个行程开关是用来自动控制小车的往复运动的，也应作为输入设备,3、修改、完善以满足控制要求： 1）小车在两处装料、卸料需要延时，应增加定时器。 2）延时结束，小车要能自动继续左行或右行，应在Y2和Y3线圈前加入定时器的延

20、时触点。,3）小车到达SQ1或SQ2处要能自动停下，应在Y2和Y3线圈前加入相应行程开关的常闭触点。,4）若小车停在SQ1或SQ2处，就算曾经按下停止按钮，小车仍然会自行起动。 解决方法：增加辅助继电器记忆起动信号。,二、两处卸料的小车控制系统的梯形图设计： 要求：运料小车第一次右行在SQ3处卸料；第二次右行在SQ2处卸料。,1、分析控制要求，确定输入、输出设备，绘制I/O接线图：与上例比较可知，要实现两处卸料，增加了行程开关SQ3，故只要在上例I/0图的基础上将SQ3连接到PLC的输入端X5。 2、修改、完善以满足控制要求： 1）要实现两处卸料，重要的是判断小车右行时在SQ3处是否需要停。可

21、增加一个辅助继电器（M1）来记忆小车是否到过SQ3（M1+），或SQ2（M1）。 2）小车到达SQ2处，回头左行时会压下SQ3，使M1+，导致小车第三次右行压下SQ3时不停。,3）小车左行或第二次右行经过SQ3时会使T1瞬间得电，非控制要求。 4）若小车停在SQ1或SQ2处，就算曾经按下停止按钮，小车仍然会自行起动。,解决方法：增加辅助继电器记忆起动信号,设计法的缺点：易漏掉某些环节，设计出的梯形图可读性差，只适用来设计一些简单的程序。, 顺序控制设计法 在工业领域中，许多的控制对象（过程）都属于顺序控制，其特点是整个控制过程可划分为几个工步，每个工步按顺序轮流工作，而且任何时候都只有一个工步

22、在工作。根据这种控制特点，开发了专门供编制顺序控制程序用的功能表图，这种先进的设计方法已成为PLC程序设计的最主要方法。,二、顺序控制设计法 状态流程（转移）图：描述控制系统的控制过程、功能和特性，又称状态图、流程图、功能图。 状态转移图的特点：具有直观、简单，是设计PLC顺序控制程序的一种有力工具。,（一）顺序控制设计基本概念,1、步 步：根据系统输出量的变化，将系统的一个工作循环过程分解成若干个顺序相连的阶段。,“步”在状态流程图中用方框来表示。编程时一般用PLC内部的软继电器表示各步，如 或 。,注意：步是根据PLC的输出量是否发生变化来划分的，只要系统的输出量状态发生变化，系统就从原来

23、的步进入新的步。,液压工作台的整个工作过程可划分为：原位（SB1）、快进（SQ2）、工进（SQ3）和快退（SQ1）四步；各步电磁阀YA1、YA2、YA3的状态如图所示。 （1）液压工作台初始状态：停在原位（压合SQ1）YA1-、YA2-、YA3-（输出）。 （2）按SB：快进YA1+、YA2-、YA3+（输出）。 （3）压合SQ2：工进YA1+、YA2-、YA3-（输出）。 （4）压合SQ3：快退，快退回原位停止YA1-、YA2+、YA3-（输出）。,结论： PLC输出量发生变化时产生新的一步。,步的绘制,转换条件和动作的绘制,PLC接线图,状态转移图的改画,初始条件的确定,4）初始条件的确定

24、。 当PLC刚进入程序运行状态时，由于M0的前步M3还未曾得电，虽然SQ1已满足，故M0无法得电，其所有的后续步均无法工作。因此刚开始时应该给初始步一个激活信号，且此信号在激活初始步以后就不能再出现，否则会同时出现两活动步。初始激活信号可以用M8002，或其它满足要求的脉冲信号。,基本逻辑指令顺序程序的编写：利用PLC基本逻辑指令按状态转移编写程序。,编程步骤： 第一步：画出控制每一步激活的电路 激活下一步的两个条件： 前一步为活动步。 满足转换条件。 例如：假定当前步为m，下一步为m+1，从步m到步m+1的转换条件为a，则有布尔表达式m+1 = m * a。 A、将前一步的辅助继电器和转换条

25、件串联作为激活下一步的条件。 B、将下一步的辅助继电器常闭触点串入前一步的激活电路中，作为步结束的条件。 注意：激活条件必须加自锁。 第二步：每一步对应的辅助继电器控制相应的动作。 注意：要避免双线圈输出。 若出现双线圈现象，则要将其合并，合并的办法是将驱动同一线圈前面的触点并联，如图M1、M2。 用基本逻辑指令编程时可以按下图梯形图套用格式：,其中：Ri-1前一步继电器 Ri 当前步继电器 Ri+1下一步继电器 Ci Ri步的转换条件 Ci+1 Ri+1步的转换条件,例：“液体混合装置”的工艺要求如下： 按下启动按钮SB后，电磁阀YV1得电，液体A流入；当液位达到传感器S1的高度，S1发出信

26、号，关断YV1按通YV2，液体B流入；当液位达到传感器S2的高度，关断YV2，按通搅拌机M；搅拌5分钟后，停止搅拌，同时打开出口电磁阀YV3，排出液体；液体排完（定时2分钟）后，关断YV3，一个工作循环结束。,1、确定系统的输入输出设备，绘制I/O接线图。 说明：电动机的起停由接触器控制，但接触器一般用交流电源，电磁阀用直流电源，这两种设备应接在PLC的不同COM端的输出点上。,2. 功能表图中步的确定与绘制（输出量是否变化）。如左图 3.转换条件和动作的绘制。如右图,解决方法：增设一步小延时。,注：T32的定时常数可取K=1（M8028=1）,一、状态寄存器 FX2N共有1000个状态寄存器

27、，其编号及用途见下表。,说明：1）状态的编号必须在规定的范围内选用。 2）各状态元件的触点，在PLC内部可以无数次使用。 3）不使用步进指令时，状态元件可以作为辅助继电器使用。 4）通过参数设置，可改变一般状态元件和掉电保持状态元件的地址分配。,二、步进顺控指令 FX2N系列PLC的步进指令：步进接点指令STL 步进返回指令RET。,2、步进返回指令RET 说明： 1）梯形图符号： 2）功能：返回主母线。 步进顺序控制程序的结尾必须使用RET指令。,三、状态转移图的梯形图和写指令表 1、状态的三要素 状态转移图中的状态有驱动负载、指定转移目标和指定转移条件三个要素。 图中Y5：驱动的负载 S2

28、1：转移目标 X3：转移条件。,2、状态转移图的编程方法 步进顺控的编程原则：先进行负载驱动处理，然后进行状态转移处理。,3、注意事项 1)程序执行完某一步要进入到下一步时，要用SET指令进行状态转移，激活下一步，并把前一步复位。 2)状态不连续转移时，用OUT指令，如图为非连续状态流程图：,非连续状态流程图,例：液压工作台的步进指令编程，状态转移图、梯形图、指令表如图所示。,1、PLC接线图,2、将整个过程按任务要求分解为各状态，并分配状态元件： 注意： S20与S23，S21与S24虽然功能相同，但是不同状态，故编号也不同。 3、弄清每个状态的功能、作用。 S0 PLC上电作好工作准备 S

29、20 前进（输出Y1，驱动电动机M正转） S21 后退（输出Y2，驱动电动机M反转） S22 延时5s（定时器T0，设定为5s，延时到T0动作） S23 同S20 S24 同S21 说明：各状态的输出可由状态元件直接驱动，也可由其他软元件触点的逻辑组合驱动。,4、转态转移图及梯形图,分类：选择性分支和并行性分支,一、选择序列结构：从多个流程中按条件选择执行其中的一个流程。,1、选择性分支的状态转移图,1）S20为分支状态 根据不同的条件（ X0,X10,X20）, 选择执行其中的一个流程。若满足转换条件a1，则转换到21步；若满足b1，则转换到31步；若满足c1，则转换到41步。 2）S50为

30、汇合状态（可由S22、S32、S42任一状态驱动） 分支结束时，无论哪条分支的最后一步为活动步时，只要相应的转换条件成立，都能转换到50步。,3、用基本指令实现选择序列,用基本指令编制的梯形图,4、用置位/复位指令实现选择序列,（a）分支 （b）合并,用置位/复位指令编写的梯形图程序、,5、用布进指令实现选择序列,举例：分捡小球大球的机械装置的控制，工作顺序是向下，吸抓住球，向上，向右运行，向下，释放，向上和向左运行至左上点（原点），抓球和释放球的时间均为 1 秒。 动作顺序： 1）左上为原点，机械臂下降（当碰铁压着的是大球时，限位开 SQ2断开，而压着的是小球时SQ2接通）。,2）左、右移由

31、 Y4、Y3 控制，上升、下降由 Y2 、Y0 控制，将球吸住由 Y1 控制。,输出点：Y0 是机械臂下降KM0； Y2是机械臂上升KM2；Y1是吸球口KM1；Y3 是机械臂右移KM3；Y4 是机械臂左移KM4；Y5 是机械臂停在原点的指示灯。,2、状态转移图 根据工艺要求，根据 SQ2 的状态（即对应大、小球）有两个分支，为选择性分支。分支在机械臂下降之后根据 SQ2 的通断，分别将球吸住、上升、右行到 SQ4 或 SQ5 处下降，此处应为汇合点。然后再释放、上升、左移到原点。状态转移图为：,指令表,并行序列结构,编程原则：集中进行并行分之处理，,图 4.84 并行序列结构,图4.84所示即

32、为并行序列。与选择序列一样，并行序列也有分支与合并，它与选择序列的区别在于：,图4.85 用基本指令编制的梯形图,当20为活动步，而且转换条件a = 1成立，则同时激活多个后续步21、31、41，此时21、31、41步同时变为活动步，而选择序列只能有一个后续步为活动步。并行序列合并时，只有当双线上的所有前级步22、32、42都为活动步时，且转换条件d = 1成立，才能实现转换，使步50变为活动步，而双线以上的步变为不活动步。并行序列的分支转换条件如a必须画在双线之上，合并的转换条件如d必须画在双线之下。 并行序列在编程时也可用多种编程指令，图4.85为用基本指令编制的梯形图。图中在分支开始时，线圈20的断开触点可用21或31或41，选其中之一即可，如图4.85（I）所示；而在分支合并时，由于要满足前级步全部为活动步，并且对应的转换条件成立这个条件，因此要将所有分支的最后一步触点与转换条件串联才能作为激活步50的条件，如图4.85（II）所示，只要分支中有一个分支还没有执行到最后一步，都不能实现合并。 由以上分析可总结出并行序列用通用逻辑指令的编程规则：