1、第第7章章 三菱三菱FX2N系列系列PLC的基本指令的基本指令及编程及编程v 7.1 PLC编程语言概述编程语言概述v 7.2 FX2N系列系列PLC技术特点技术特点 v 7.3 FX2N系列系列PLC的基本指令的基本指令v 7.4 梯形图编程的基本规则梯形图编程的基本规则 v 7.5 基本指令应用举例基本指令应用举例7.1 PLC编程语言概述编程语言概述 v PLC常用编程语言有梯形图语言、助记符（语句表编程）语言、逻辑功能图语言、高级语言等。本书主要讲梯形图语言和助记符语言。v 1、梯形图编程语言、梯形图编程语言v梯形图沿续了继电器控制电路的形式,它是在电路控制系统中常用的继电器、接触器逻
2、辑控制基础上简化了符号演变来的,形象、直观、实用。v梯形图的设计应注意以下几点:v 1)梯形图中每个梯级流过的不是物理电流,而是“概念电流”,从左流向右,其两端没有电源。只是形象地描述用户程序执行中应满足线圈接通的条件。v 2)梯形图中接点只有常开和常闭接点,通常是PLC内部继电器接点或内部寄存器、计数器等的状态。不同PLC内每种接点有自己特定的号码标记。v 3)梯形图按从左到右、从上到下的顺序排列。每一逻辑行起始于左母线,然后是触点的串、并联接,最后是线圈与右母线相联。最左边的竖线称为起始母线也叫左母线,最后以继电器线圈结束。v 4)输入继电器用于接收外部的输入信号,而不能由PLC内部其它继
3、电器的触点来驱动。因此,梯形图中只出现输入继电器的触点,而不出现其线圈。输出继电器输出程序执行结果给外部输出设备。v 5)梯形图中的继电器线圈如：输出继电器、辅助继电器线圈等,它的逻辑动作只有线圈接通以后,才能使对应的常开或常闭接点动作。v 6)梯形图中的接点，可以任意串联或并联,但继电器线圈只允许并联而不能串联。v 7)当梯形图中的输出继电器线圈得电时,就有信号输出,但不是直接驱动输出设备,而要通过输出接口的继电器、由晶体管或晶闸管才能实现。v 8)PLC是按循环扫描方式沿梯形图的先后顺序执行程序的,对同一扫描周期中的结果，保留在输出状态暂存器中,所以输出点的值在用户程序中可当作条件使用。v
4、 9)程序结束时，一般要有结束标志END。v 2.助记符编程语言助记符编程语言v 助记符语言,表示一种与计算机汇编语言相类似的助记符编程方式，但比汇编语言直观,编程简单，比汇编语言易懂易学。要将梯形图语言转换成助记符语言,必须先弄清楚所用PLC的型号及内部各种器件的标号,使用范围及每条助记符使用方法。一条指令语句是由步序、指令语和作用器件编号三部分组成。v v 3.逻辑功能图逻辑功能图v 逻辑功能图也是PLC的一种编程语言。也可以采用逻辑功能图来编写PLC程序，这种编程方式采用的是半导体逻辑电路的逻辑框图来表达。框图的左边画输入,右边画输出。控制逻辑常用“与”、“或”、“非”三种逻辑功能来表达
5、。v 4.高级语言高级语言v对大型PLC设备，为了完成比较复杂的控制,有时采用BASIC等计算机高级语言,使PLC的功能更强大。7.2 FX2N系列系列PLC技术特点技术特点 v 1)FX2N系列PLC采用一体化箱体结构，将CPU、存储器、输入输出接口及电源等都集成在一个模块内，结构紧凑，体积小巧，成本低，安装方便。v 2)FX2N是FX系列中功能最强,FX2N基本指令执行时间高可达0.08s，超过了许多大、中型PLC。v 3)FX2N的用户存贮器容量可扩展到16K，FX2N的I/O点数最大可扩展到256点，FX2N内装实时钟，有时钟数据的比较、加减、读出/写入指令，可用于时间控制。v 4)F
6、X2N有多种特殊功能模块，如模拟量输入输出模块、高速计数器模块、脉冲输出模块、位置控制模块、RS-232C/RS-422/RS-485串行通信模块或功能扩展板、模拟定时器扩展板等。v 5)FX2N有3000多点辅助继电器、1000点状态继电器、200多点定时器、200点16位加计数器、35点32位加/减计数器、8000多点16位数据寄存器、128点跳步指针、15点中断指针。v 6)FX2N具有中断输入处理、修改输入滤波器常数、数学运算、浮点数运算、数据检索、数据排序、PID运算、开平方、三角函数运算、脉冲输出、脉宽调制、ACL码输出、串行数据传送、校验码、比较触点等功能指令。v 7)FX2N还
7、有矩阵输入、10键输入、16键输入、数字开关、方向开关、7段显示器扫描显示等指令。v 8)FX2NC的性能指标与FX2N基本相同，FX2NC的基本单元I/O点为16/32/64/96，所不同的是FX2NC采用插件式输入输出，用扁平电缆连接，体积更小。7.3 FX2N系列系列PLC的基本指令的基本指令v FX系列PLC产品很多，本节以FX2N机型为例,介绍FX系列PLC的指令系统。FX2N 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。v 下面以FX2N机型为例，介绍三菱FX系列的PLC的基本指令及编程和部分功能指令及编程，。v7.3.1 LB、LDI、OUT指令指令v
8、指令用法指令用法v 1)LD(Load)：取指令。表示第一个常开接点与母线连接指令。即以常开触点开始一逻辑运算的指令，如图5-1梯形图中的X000的常开接点。在分支接点处也可使用。v 2)LDI(Load Inverse)：取反指令。表示第一个常闭接点与母线连接指令。即以常闭接点开始一逻辑运算的指令，如图5-1中的X001常闭接点。在分支接点处也可使用。v 3)OUT(Out)：表示线圈驱动指令,用于将逻辑运算的结果驱动一个指定的线圈。也叫输出指令。将运算结果输出到指定的继电器,是驱动线圈的输出指令。指令使用方法如图7-1、图7-2 所示.图7-1 LD、LDI、OUT指令 图7-2 LD、L
9、DI、OUT指令 v 7.3.2 AND、ANI指令指令v 指令用法指令用法v 1)AND(And)：与指令。用于单个常开接点串联指令。v 2)ANI(And Inverse)：与非指令。用于单个常常闭接点串联指令。接点串联指令的助记符、功能、梯形图等要素如表7-2所示。v 图7-3 AND、ANI指令 v 7.3.3 0R、0RI指令指令v 指令用法指令用法v 1)OR(Or):或指令。常开接点并联指令。用于单个常开接点的并联。如图7-4中的常开接点X001。v 2)ORI(Or Inverse):常闭接点并联指令。用于单个常闭接点的并联。如图7-4中的常闭接点X003。接点并联指令的助记符
10、、功能、梯形图等要素如表7-3所示。v 图7-4 OR、ORI指令 v 7.3.4 ORB指令指令 v 指令用法指令用法v ORB:块或指令。将两个或两个以上串联电路块并联连接的指令。用于多触点电路块之间的并联连接。两个或两个以上的接点串联连接的电路叫串联电路块。v 图7-5 ORB指令 v7.3.5 ANB指指令v 指令用法指令用法v ANB：块与指令。将并联电路块的始端与前一个电路串联连接的指令。两个或两个以上接点并联的电路称作并联电路块,并联电路块串联连接时要用ANB指令。在与前一个电路串联的时候,用LD与LDI指令作分支电路的始端,分支电路的并联电路块完成之后,再用ANB指令来完成两电
11、路的串联。v 图7-6 ANB指令 v7.3.6 多重输出多重输出MPS、MRD、MPP指令指令v 指令用法指令用法vMPS(Push):进栈指令。vMRD(Read):读栈指令。vMPP(POP):出栈指令。v MPS为进栈指令,将状态读入栈寄存器；v MRD为读栈指令,读出用MPS指令记忆的状态；这组指令可将接点的状态先进栈保护,当后面需要接点的状态时，再出栈恢复，确保后面电路正确连接。图7-7一层栈指令 图7-8二层栈指令 图7-8二层栈指令 v 7.3.7 SET、RST指令指令v 指令用法指令用法v1)SET:为置位指令。使动作保持，其功能是使操作保持ON的指令。v2)RST:为复位
12、指令。使操作保持复位。计数器和移位寄存器的复位指令。v RST适用于将计数器的当前值回复到设定值或对定时器、计数器、数据寄存器、变址寄存器、移位寄存器中所有位的信息即清零。v 图7-9 SET、RST指令 v7.3.8 PLS、PLF指令指令v 指令用法指令用法v 1)PLS：脉冲输出指令,上升沿有效。v 2)PLF：脉冲输出指令,下降沿有效。v 这两个指令用于目标元件的脉冲输出,当输入信号跳变时产生一个宽度为扫描周期的脉冲。如图7-10所示。图7-10 a PLS、PLF指令 图7-10 b PLS、PLF指令 v7.3.9 MC7.3.9 MC、MCRMCR指令指令v 指令用法指令用法v
13、1)MC：主控开始指令,公共串联接点的连接指令(公共串联接点另起新母线)。v 2)MCR：主控复位指令,MC指令的复位指令。v 图7-11 MC、MCR指令 图7-12 MC、MCR指令 v7.3.10 NOP指令指令v 指令用法指令用法v NOP：空操作指令，用于删除一条指令，空操作指令是该步序作空操作。恰当地使用NOP指令,会给用户带来许多方便。v 图7-13 a NOP指令 图7-13 b NOP指令 图7-13 c NOP指令 v7.3.11 END指令指令v 指令用法指令用法v END(End)：程序结束指令。v 在程序调试过程中,恰当地使用END指令,会给用户带来许多方便。v EN
14、D指令用于程序的结束,是无元件编号的独立指令。v7.3.12 步进指令步进指令v 步进指令及步进梯形图步进指令及步进梯形图vSTL(step ladder)：步进接点指令；vRET(return)：步进返回指令v 在使用步进指令时，用状态转换图设计步进梯形图，这两种图如图7-14所示。状态转换图中的每个状态表示顺序工作的一个操作，因此步进指令常用于控制时间和位移等顺序的操作过程。v 步进接点只有常开接点，没有常闭接点,STL指令的梯形图符号用 表示,连接步进接点的其它继电器接点用LD或LDI指令表示,该指令的作用为激活某个状态，在梯形图上体现为从主母线上引出的状态接点。该状态的所有操作均在子母
15、线上进行。STL指令在梯形图中的使用情况如图7-14、7-15所示。(a)状态转换图 (b)梯形图图7-14 STL、RET指令(c)指令(a)状态转换图 (b)梯形图图7-15 STL、RET指令(c)指令图7-15 STL、RET指令 v7.3.13 其他基本指令其他基本指令v 1、LDP、LDF指令指令v LDP：为上升沿的取指令：为上升沿的取指令v LDF：为下降沿的取指令：为下降沿的取指令v LDP是上升沿的取指令，用于在输入信号的上升是上升沿的取指令，用于在输入信号的上升沿接通一个扫描周期。沿接通一个扫描周期。LDF是下降沿的取指令，用是下降沿的取指令，用于在输入信号的下降沿接通一
16、个扫描周期。于在输入信号的下降沿接通一个扫描周期。v 2、ANDP、ANDF指令指令v ANDP：为上升沿的与指令：为上升沿的与指令v ANDF：为下降沿的与指令：为下降沿的与指令v ANDP是上升沿进行与逻辑操作的指令是上升沿进行与逻辑操作的指令,ANDF是是下降沿进行与逻辑操作的指令。下降沿进行与逻辑操作的指令。v 3、ORP、ORF指令指令v ORP：为上升沿的或指令v ORF：为下降沿的或指令vORP是上升沿的或逻辑操作指令,ORP是下降沿的或逻辑操作指令。v 4、INV指令指令v INV：为逻辑取反指令v INV是取反指令，将运算结果进行取反。当执行到该指令时,将INV指令之前的运算
17、结果变为相反的状态,比如由原来的OFF到ON变为由ON到OFF的状态。7.4 梯形图编程的基本规则梯形图编程的基本规则 v 梯形图程序是采用顺序信号和软元件地址号,梯形图作为一种编程语言，绘制时应当有一定的规则。在掌握了这种编程方式梯形图编程语言和PLC基本指令系统后，就可根据控制要求进行编程。为了使编程准确、快速和优化，必须掌握编程的基本规则和一些技巧。v 1)梯形图的各种符号,每一行要以左母线为起点,右母线为终点，在画图时可以省去右母线。梯形图是按照从上到下、从左到右的顺序设计,继电器线圈与右母线直接连接,在右母线与线圈之间不能连接其它元素,如图7-16所示。(a)错误 (b)正确图7-1
18、6v 2)避免使用双线圈。在同一梯形图中,同一编号的线圈应尽量避免线圈重复使用。一般情况下只能出现一次。如图7-17b所示。(a)(b)图7-17 避免双线圈v 3)触点和线圈的常规位置。触点应画在水平线上,不能画在垂直分支线上。梯形图的左母线与线圈间一定要有触点,而线圈与右母线间不能有任何触点,因此,应根据从上到下、从左到右顺序的原则和对输出线圈Y的几种可能控制路径画成右图所示的形式。如图7-18所示。图7-18 垂直触点的编辑排(a)(b)v 4)输出线圈、内部继电器线圈及运算处理框必须写在一行的最右端,他们的右边不许再有任何的触点存在。v 5)输入继电器、输出继电器、辅助继电器、定时器、
19、计数器和状态继电器的接点可以多次使用,不受限制。v 6)在梯形图中,每行串联的接点数和每组并联电路的并联接点数,虽然理论上没有限制。但在使用图形编程器时，要受到屏幕尺寸的限制,则每行串联点数最好不要超过11个。v 7)继电器的输入线圈是由输入点上的外部输入信号控制驱动的,因此梯形图中继电器的输入接点用以表示对应点上的输入信号。v 8)把并联电路最多的接点电路编排在左边,这样,才会使编制的程序简洁明了,语句较少,如图7-19(b)所示。可省去一条ANB指令。图7-19(a)(b)v 9)对桥式电路的编程。桥式电路不能直接编程,必须画相应的等效梯形图,如图7-20(a)所示,图中接点5有双向“能流
20、”通过,这是不可编程的电路,因此必须根据逻辑功能,对该电路进行等效变换成可编程的电路,图7-20是对桥式电路的处理。（a）（b）图7-20 桥式电路的处理v 10)对复杂电路的编程处理。如果电路结构复杂,用ANB、ORB等难以处理,可以重复使用一些触点改画出等效电路,这样能使编程清晰明了,简便可行,不易出错。例如图7-21a电路,可等效变换成图7-21(b)电路。(a)(b)图7-21 复杂电路的编程处理 7.5 基本指令应用举例基本指令应用举例 v 设计一个三相异步电机正反转PLC控制系统，并说明基本指令的应用。如图7-22所示。v 例如：图7-22是设计一个三相异步电机正反转PLC的控制系
21、统。(a)(b)图7-22三相异步电机正反转控制线路图7-23三相异步电机正反转控制线路的动作顺序 v 参照图7-22和图7-23,设计PLC控制三相异步电动机正反转系统的步骤如下。v1.功能要求功能要求v1)当接上电源时,电动机M不动作。v2)当按下SB1正转起动按钮后,电动机M正转;再按SB3停止按钮后,电动机M停转。v3)当按下SB2反转起动按钮后,电动机M反转;再按SB3停止按钮后,电动机M停转。v4)热继电器触点FR动作后,电动机M因过载保护而停止。v2.输入输入/输出端口设置输出端口设置v输入/输出端口设置如表7-13所示。v 3.梯形图梯形图v三相异步电动机正反转PLC控制系统的梯形图如图7-24a所示,其动作顺序完全符合图7-23,只要按表7-13的VO分配作相应替换即可。v 4.指令表指令表v指令表如图7-24b所示图7-24v 5.接线图接线图v 为了防止正反转起动按钮同时按下的危险,可在梯形图中设定互锁,将常闭触点X001和Y001串联在反转电路中,而将常闭触点X002和Y002串联在正转电路中。接线图如图7-25所示。图7-25 PLC控制的接线图图7-26 把常闭接点X003、X004,改为常开接点 图7-27 把停止按钮SB3、RF改为常开接点 7-28继电器控制电路图（a）（b）7-29 PLC控制接线图
