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二、三菱FX系列PLC的基本指令系統(tǒng),三菱FX系列PLC的基本指令系統(tǒng),2.1 FX系列PLC性能簡介 2.2 FX系列PLC的編程元件 2.3 FX系列PLC的基本指令 2.4 PLC基本編程方法 2.5 梯形圖經(jīng)驗設(shè)計法 2.6 繼電器電路移植法,2.1 FX系列PLC性能簡介,三菱電機公司小型PLC的發(fā)展歷史 20世紀(jì)80年代推出F系列小型PLC； 20世紀(jì)90年代初被F1系列和F2系列取代，其后的FX2系列的硬件、軟件功能都有所提高； FX0、FX0S 、 FX0N 、 FX2N等實現(xiàn)了微型化和多品種化，可以滿足不同用戶的需要； F1和FX2系列早已被淘汰，目前FX系列僅有FX1S 、 FX1N 、 FX2N和FX2NC4個子系列，性能與價格上有明顯提高。,可編程控制器的技術(shù)性能指標(biāo),1.輸入/輸出點數(shù) 輸入/輸出點數(shù)指的是外部輸入、輸出端子數(shù)量的總和，又稱 為主機的開關(guān)量輸入/輸出點數(shù)，它是描述可編程控制器大小 的一個重要參數(shù)。,2.存儲容量 可編程控制器存儲容量通常指用戶程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器容 量之和，表征系統(tǒng)提供給用戶的可用資源，是系統(tǒng)性能的一項 重要技術(shù)指標(biāo)。,3.掃描速度 可編程控制器采用循環(huán)掃描方式工作，完成一次掃描所需的時 間叫做掃描周期，掃描速度與掃描周期成反比。,4.指令系統(tǒng) 指令系統(tǒng)是指可編程控制器所有指令的總和?？删幊炭刂破鞯?編程指令越多，軟件功能就越強，但掌握應(yīng)用也相對較復(fù)雜。,5.可擴展性 小型可編程控制器的基本單元（主機）多為開關(guān)量I/O接口， 模擬量處理、高速處理、溫度控制、通信等智能擴展模塊的 多少及性能也已成為衡量可編程控制器產(chǎn)品水平的標(biāo)志。,6.通信功能 可編程控制器的組網(wǎng)和通信能力也已成為可編程控制器產(chǎn)品水 平的重要衡量指標(biāo)之一。,,FX系列PLC的型號,子系列名,I/O總點數(shù),單元類型,電源和輸入、 輸出類型等,輸出類型,R：繼電器輸出 T：晶體管輸出 S：晶閘管輸出,M：基本單元 E：輸入輸出混合擴展單元與擴展模塊 EX：輸入專用擴展模塊 EY：輸出專用擴展模塊,FX □ □—□ □ □ □ - □,D/DS：DC24V ES/ESS：交流 UA1：AC電源,可編程控制器的系統(tǒng)配置,FX2N系列PLC的基本單元,FX2N系列PLC的擴展模塊,FX2N系列PLC的擴展單元,2.2 FX系列PLC的編程元件,基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 位元件（bit）： X:輸入繼電器，存放外部輸入電路的通斷狀態(tài) Y:輸出繼電器，從PLC直接輸出物理信號 M(輔助繼電器)和S(狀態(tài)繼電器):PLC內(nèi)部運算標(biāo)志 “ON”和“OFF”兩種狀態(tài)，分別用“1”和“0”表示 字元件（Byte）： 1Byte＝8bit；1Word＝2Byte； 1Double Word＝2Word； 定時器和計數(shù)器的當(dāng)前值和設(shè)定值均為有符號的字，最高位為符號位，最大的正整數(shù)為32767,PLC編程元件的物理實質(zhì)： 電子電路及存儲器。稱“軟繼電器”。,X 0,功能字母,數(shù)字,元件類型,元件編號,一. 輸入繼電器（X）與輸出繼電器（Y） 輸入繼電器(X)是PLC接收外部輸入信號的窗口。PLC通過光耦合器，將外部信號的狀態(tài)讀入并存儲在輸入映像寄存器內(nèi)。外部輸入電路接通時對應(yīng)的映像寄存器為ON，表示該輸入繼電器常開觸點閉合、常閉觸點斷開。 輸入繼電器的狀態(tài)唯一地取決于外部輸入信號，在梯形圖中絕對不能出現(xiàn)輸入繼電器線圈。 輸入信號為ON或OFF的持續(xù)時間應(yīng)大于PLC的掃描周期。,輸出繼電器(Y)是PLC向外部負(fù)載發(fā)送信號的窗口。輸出繼電器用來將可編程序控制器的輸出信號傳送給輸出模塊，再由后者驅(qū)動外部負(fù)載。 輸出繼電器的線圈只能由程序驅(qū)動。 輸入輸出繼電器的元件編號用八進(jìn)制數(shù)表示。,FX2N系列PLC的輸入/輸出繼電器元件號,二. 輔助繼電器（M） 輔助繼電器(M)和PLC外部無任何直接聯(lián)系，只能由PLC內(nèi)部程序控制。 每個輔助繼電器有無數(shù)對常開、常閉觸點，且可使用無限次，相當(dāng)于中間繼電器，但它不能直接驅(qū)動負(fù)載，外部負(fù)載必須由輸出繼電器的輸出觸點來驅(qū)動。 除了輸入/輸出繼電器的元件編號采用八進(jìn)制外，其他編程元件的元件編號均采用十進(jìn)制。,輔助繼電器元件號和功能,三. 狀態(tài)繼電器（S） 狀態(tài)繼電器(S)是編制順序控制程序時的編程元件，與步進(jìn)順控指令配合使用。,狀態(tài)繼電器的類型和編號,四. 定時器（T） 定時器(T)相當(dāng)于繼電器接觸器控制系統(tǒng)中的時間繼電器。 包含一個設(shè)定定時時間的設(shè)定值寄存器(一個字長)、一個對標(biāo)準(zhǔn)時鐘脈沖計數(shù)的計數(shù)器－當(dāng)前值寄存器(一個字長)和一個用來存儲輸出觸點狀態(tài)的映像寄存器(位寄存器)，這三個存儲單元使用同一元件號。 設(shè)定值可以用常數(shù)K進(jìn)行設(shè)定，也可以用數(shù)據(jù)寄存器(D)的內(nèi)容來設(shè)定。,定時器的類型和編號,常規(guī)定時器沒有保持功能，在輸入電路斷開或停電時自動復(fù)位(清零) ； 積算定時器具有斷電保持功能，在輸入電路斷開或停電時保持當(dāng)前值，當(dāng)輸入再接通或者重新通電時，在原計時當(dāng)前值的基礎(chǔ)上繼續(xù)累計。,常規(guī)定時器的動作過程,積算定時器的動作過程圖,五. 計數(shù)器（C）,計數(shù)器的種類和編號,內(nèi)部計數(shù)器：對內(nèi)部信號X、Y、M、S、T、C進(jìn)行計數(shù)，要求輸入信號ON或OFF的時間應(yīng)大于PLC的掃描周期。 16位加計數(shù)器,32位加/減計數(shù)器 設(shè)定值：常數(shù)K或者數(shù)據(jù)寄存器D（如指定寄存器為D0，則設(shè)定值存放于D1和D0中）。 32位加/減計數(shù)器的計數(shù)方式通過特殊輔助繼電器M8200～M8234設(shè)定。當(dāng)特殊輔助繼電器M82××為ON時，對應(yīng)的計數(shù)器C2××為減計數(shù)，反之則為加計數(shù)。,高速計數(shù)器：對外部高頻信號進(jìn)行計數(shù)，均為32位加/減計數(shù)器，其加/減計數(shù)方式的選擇取決于所需計數(shù)器的類型及高速輸入端子。,高速計數(shù)器表（P18）,高速計數(shù)器輸入,高速計數(shù)器按照中斷原則運行，獨立于掃描周期。 嚴(yán)禁使用高速計數(shù)器輸入端作計數(shù)器線圈驅(qū)動觸點。,計數(shù)器C246應(yīng)用,高速計數(shù)器C240應(yīng)用,高速計數(shù)器C245應(yīng)用,計數(shù)器C249應(yīng)用,計數(shù)器C251應(yīng)用 梯形圖；(b) 正轉(zhuǎn)加計數(shù)； (c) 反轉(zhuǎn)減計數(shù),六. 指針（P/I） 分支用指針(P)：跳轉(zhuǎn)指令(CJ)的跳轉(zhuǎn)目標(biāo)和子程序調(diào)用指令(CALL)的子程序入口地址，P0~ P127共128點。 中斷用指針(I)：中斷源的中斷程序入口標(biāo)號，執(zhí)行到IRET（中斷返回）返回主程序，Ixxx共15點。 輸入中斷： I100,定時器中斷： I660,計數(shù)器中斷：用于PLC內(nèi)置的高速計數(shù)器，根據(jù)高速計數(shù)器的計數(shù)當(dāng)前值與計數(shù)設(shè)定值的關(guān)系來確定是否執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序。,七. 數(shù)據(jù)寄存器（D） 在復(fù)雜的PLC控制系統(tǒng)中有大量的工作參數(shù)和數(shù)據(jù)，這些參數(shù)和數(shù)據(jù)都存儲在數(shù)據(jù)寄存器中。 FX2N系列PLC提供的數(shù)據(jù)寄存器的長度為雙字節(jié)(16位)，也可以將兩個寄存器合并起來存放一個4個字節(jié)(32位)的數(shù)據(jù)。,數(shù)據(jù)寄存器的種類和編號,八. 常數(shù)K/H 常數(shù)也作為器件對待，它在存儲器中占有一定的空間，十進(jìn)制常數(shù)用K表示，如18表示為K18；十六進(jìn)制常數(shù)用H表示，如18表示為H12。,2.3 FX系列PLC的基本指令,FX系列PLC共有27條基本邏輯指令 一．邏輯取及線圈驅(qū)動指令,操作元件：X、Y、M、S、T、C,操作元件：Y、M、S、T、C,,取、取反指令：將指定操作元件中的內(nèi)容取出并送入操作器。 輸出指令：不能直接從左母線輸出(應(yīng)用步進(jìn)指令控制除外)； 不能串聯(lián)使用，在梯形圖中位于邏輯行末尾緊靠右母線； 可以連續(xù)使用，相當(dāng)于并聯(lián)輸出； 如未特別設(shè)置，同名輸出繼電器的線圈只能使用一次； 驅(qū)動定時器和計數(shù)器線圈時，輸出指令后必須設(shè)置常數(shù)K或指定數(shù)據(jù)寄存器的地址號。,二. 觸點的串并聯(lián)指令（單個觸點）,三. 回路塊串并聯(lián)指令（多觸點）,例：已知X1的波形，畫出M0的波形。,四. 邊沿檢測觸點指令,操作元件：X、Y、M、S、T、C；,對應(yīng)的觸點僅在指定位元件波形的上升沿或下降沿時接通一個掃描周期。,五. 邊沿脈沖指令 PLS:上升沿脈沖輸出指令 PLF:下降沿脈沖輸出指令,操作元件：Y、M 在輸入信號接通或斷開時只接通一個掃描周期。,邊沿檢測指令的功能與脈沖指令相同; 使用功能指令編程時，也可以使用邊沿檢測指令實現(xiàn)。,六. 棧操作指令 MPS:進(jìn)棧指令,將運算結(jié)果(數(shù)據(jù))壓入棧存儲器 MRD:讀棧指令,將棧存儲器的第一層內(nèi)容讀出 MPP:出棧指令,將棧存儲器的第一層內(nèi)容彈出,先進(jìn)后出,一段棧編程,具有回路塊的一段棧編程,二段棧編程,多段棧編程,在使用棧操作指令編程時，MPS和MPP必須成對使用。 FX系列提供了11個棧存儲器，因此MPS和MPP連續(xù)使用的次數(shù)不得超過11次。,七.主控和主控復(fù)位指令 多個輸出線圈同時受一個觸點或觸點組控制，如果每個線圈的控制程序中都串聯(lián)同樣的觸點，將會占用很多存儲單元。,在同一主控程序中再次使用主控指令時稱為嵌套,主控指令必須有條件。當(dāng)條件具備時，執(zhí)行該主控段內(nèi)的程序；條件不具備時，該主控段內(nèi)的程序不執(zhí)行。 使用MC指令后，相當(dāng)于母線移到主控觸點之后，再由MCR指令使母線返回原來狀態(tài)。 在主控程序中，如果無嵌套結(jié)構(gòu)，通常使用N0編程，且N0的使用次數(shù)不限。 有嵌套的主控程序中，嵌套級數(shù)N的編號依次由小到大，即N0→N1→N2→N3→N4→N5→N6→N7；總共可有八級嵌套，所以使用嵌套時不能超越級數(shù)限制。 嵌套程序復(fù)位時，由大到小依次復(fù)位。,八.置位和復(fù)位指令 SET：置位指令，使其操作對象置“1”并保持。 操作元件：Y、S、M(特殊M除外)。 RST：復(fù)位指令，使其操作對象置“0”或復(fù)位，即清除動作保持、當(dāng)前值及寄存器清零。 操作元件：Y、M、S、T、C、D、V、Z。,對Y、M、S置位復(fù)位時，可以無限次使用，且沒有順序限制。 RST指令可用于數(shù)據(jù)寄存器(D)、變址寄存器(V、Z)的內(nèi)容清零。 RST指令也可用于積算定時器T和計數(shù)器C的當(dāng)前值和觸點的復(fù)位。,九. 取反轉(zhuǎn)指令 將反轉(zhuǎn)指令執(zhí)行之前的運行結(jié)果反轉(zhuǎn)。 反轉(zhuǎn)指令只能是用在可以使用常開、常閉觸點及邊沿脈沖的位置，不能直接連接母線，也不能單獨使用。,在包含有邏輯塊的程序中使用反轉(zhuǎn)指令時，其功能是僅對以開關(guān)量開始到本身之前的運算結(jié)果取反轉(zhuǎn)。,十.空操作和結(jié)束指令 1. 空操作：無動作 PLC執(zhí)行程序全部清除后，所有內(nèi)容均變成空操作。編程時適當(dāng)插入空操作指令，可以減少程序更改時指令表中步序號的變化。 2. 結(jié)束指令END：表示程序結(jié)束，返回起始地址 在調(diào)試程序時，可以在程序中間任何位置插入END指令，實現(xiàn)分段調(diào)試。 RUN運行是從END指令開始，同時執(zhí)行END時刷新監(jiān)視定時器。 在程序的最后必須編寫END指令。,十一.定時器和計數(shù)器指令 用輸出指令實現(xiàn)輸出，用RST指令對積算定時器和計數(shù)器復(fù)位。 1. 常規(guī)定時器：輸入信號斷開自動復(fù)位。,2. 積算定時器：具有保持功能，必須使用RST指令對其復(fù)位。,3. 內(nèi)部計數(shù)器：分為16位加計數(shù)器和32位加/減計數(shù)器,4. 高速計數(shù)器：對頻率高的外部信號進(jìn)行計數(shù),2.4 PLC基本編程方法,一. 編程內(nèi)容 明確控制系統(tǒng)要求。確定控制任務(wù)是建立PLC控制系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)。 I/O分配。 設(shè)計梯形圖。 將梯形圖轉(zhuǎn)換為助記符，編制指令表。 利用編程器等將程序輸入到PLC中。 檢查程序并糾正錯誤。 模擬調(diào)試。 現(xiàn)場調(diào)試，并將調(diào)試好的程序備份到EEPROM。,二. 編程方法 經(jīng)驗法 解析法：根據(jù)組合邏輯或時序邏輯理論，進(jìn)行邏輯關(guān)系求解，依解編制程序。 圖解法：梯形圖是最基本方法； 時序圖適合于時間控制； 流程圖法適合于步進(jìn)指令編程； 技巧法：多種方法綜合應(yīng)用。 計算機輔助設(shè)計,三. 編程原則 水平不垂直 左大右小，上大下小 線圈右邊無接點 雙線圈輸出不可用 不能從母線直接輸出 輸出線圈可并不可串 T/C不能直接產(chǎn)生外部輸出信號 程序應(yīng)以END指令結(jié)束,,水平不垂直,梯形圖的接點應(yīng)畫在水平線上，不能畫在垂直分支上 。,,左大右小，上大下小,有串聯(lián)電路并聯(lián)時，應(yīng)將觸點最多的那個串聯(lián)回路放在梯形圖最上面。有并聯(lián)電路相串聯(lián)時，將觸點點最多的并聯(lián)回路放在梯形圖的最左邊。,,線圈右邊無觸點,不能將接點畫在線圈右邊，只能在接點的右邊接線圈。,,雙線圈輸出不可用,如果在同一程序中同一元件的線圈使用兩次或多次，則稱為雙線圈輸出。 這時前面的輸出無效，只有最后一次才有效，一般不應(yīng)出現(xiàn)雙線圈輸出。,,2.5 梯形圖經(jīng)驗設(shè)計法,經(jīng)驗設(shè)計方法也叫試湊法，經(jīng)驗設(shè)計方法需要設(shè)計者掌握大量的典型電路，在掌握這些典型電路的基礎(chǔ)上，充分理解實際的控制問題，將實際控制問題分解成典型控制電路，然后用典型電路或修改的典型電路進(jìn)行拼湊梯形圖。,梯形圖經(jīng)驗設(shè)計法的步驟 分解梯形圖程序 輸入信號邏輯組合 使用輔助元件和輔助觸點 使用定時器和計數(shù)器 使用功能指令 畫互鎖條件 畫保護條件,一. 起保停電路 直接用啟動、停止實現(xiàn) 置位復(fù)位指令實現(xiàn),計數(shù)器實現(xiàn),二. 優(yōu)先控制 在一些控制系統(tǒng)中(例如搶答器)有多個輸入信號，先接通者即獲得優(yōu)先權(quán)，而后到者無效。,三. 比較控制 該系統(tǒng)是預(yù)先設(shè)定好輸出條件，然后對多個輸入信號進(jìn)行比較，以比較的結(jié)果來決定輸出狀態(tài)。,四. 分頻控制 利用PLC可以實現(xiàn)輸入信號的任意分頻。,五. 延時控制 通電延時接通控制,通電延時斷開控制,斷電延時斷開控制,斷電延時接通控制 通電延時接通斷電延時斷開控制（P52）,長時間延時控制 控制系統(tǒng)有時需要較長的延時，一般可以采用定時器串聯(lián)、PLC內(nèi)部的計數(shù)器或者定時器計數(shù)器組合來實現(xiàn)。 定時器串聯(lián),長時間延時控制 控制系統(tǒng)有時需要較長的延時，一般可以采用定時器串聯(lián)、PLC內(nèi)部的計數(shù)器或者定時器計數(shù)器組合來實現(xiàn)。 定時器串聯(lián),T/C聯(lián)用長時間延時電路,計數(shù)器長時間延時電路,順序延時接通電路,(a) 定時器實現(xiàn)順序延時；(b) 計數(shù)器實現(xiàn)順序延時,2.6 繼電器電路移植法,用PLC改造繼電器控制系統(tǒng)時，因為原有的繼電器控制系統(tǒng)經(jīng)過長期的使用和考驗，已被證明能夠完成系統(tǒng)要求的控制功能，而且繼電器電路圖與梯形圖在表示方法和分析方法上有很多相似之處，因此可以根據(jù)繼電器電路圖設(shè)計梯形圖，即將繼電器電路圖轉(zhuǎn)換為具有相同功能的PLC外部硬件接線圖和梯形圖。,繼電器控制電路移植法設(shè)計梯形圖設(shè)計步驟 了解和熟悉被控設(shè)備的工藝過程和機械的 動作情況。 確定PLC的輸入信號和輸出負(fù)載，畫出PLC外部接線圖。 確定與繼電器電路圖的中間繼電器、時間繼電器對應(yīng)的梯形圖中的輔助繼電器M和定時器T的元件號。 根據(jù)上述對應(yīng)關(guān)系畫出梯形圖。,案例：PLC控制的電動機正反轉(zhuǎn) 熟悉電動機的正反轉(zhuǎn)控制電路,PLC的 I/O點的確定與分配,PLC控制電動機正反轉(zhuǎn)外部接線圖,程序編制,