可編程控制器PLC程序設(shè)計基礎(chǔ)

1、PLC 程序設(shè)計基礎(chǔ)3.1 PLC 的編程語言國際標準：IEC6ll313編程語言：(1順序功能圖(Sequential Function Chart。(2梯形圖(Ladder Diagram。(3功能塊圖(Function Block Diagram。(4指令表(Instruction List。(5結(jié)構(gòu)文本(Structured Text。1. 順序功能圖(SFC是一種位于其他編程語言之上的圖形語言，用來編制順序控制程序。順序功能圖提供了一種組織程序的圖形方法，在狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中可以用別的語言嵌套編程。2梯形圖(LD梯形圖是用得最多的可編程序控制器圖形編程語言。梯形圖由觸點、線圈和用方框表示的

2、功能塊組成。觸點代表邏輯輸入條件，如外部的開關(guān)、按鈕和內(nèi)部條件等。線圈通常代表邏輯輸出結(jié)果，用來控制外部的指示燈、交流接觸器和內(nèi)部的輸出條件等。功能塊用來表示定時器、計數(shù)器或者數(shù)學(xué)運算等附加指令。3功能塊圖(FBD是一種類似于數(shù)字邏輯門電路的編程語言。該編程語言用類似與門、或門的方框來表示邏輯運算關(guān)系，方框的左側(cè)為邏輯運算的輸入變量，右側(cè)為輸出變量，輸入、輸出端的小圓圈表示“非”運算，方框被“導(dǎo)線”連接在一起，信號自左向右流動。國內(nèi)很少有人使用功能塊圖語言。4指令表(ILFX2N系列可編程序控制器將指令表稱為語句表。PLC的指令是一種與微機的匯編語言中的指令相似的助記符表達式，由指令組成的程序

3、叫做指令表程序或語句表程序。5結(jié)構(gòu)文本(ST結(jié)構(gòu)文本(ST是為IEC6ll313標準創(chuàng)建的一種專用的高級編程語言。與梯形圖相比，它能實現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算，編寫的程序非常簡潔和緊湊。6編程語言的相互轉(zhuǎn)換和選用梯形圖程序中輸入信號與輸出信號之間的邏輯關(guān)系一目了然，易于理解，與繼電器電路圖的表達方式極為相似，設(shè)計開關(guān)量控制程序時建議選用梯形圖語言。語句表輸入方便快捷，梯形圖中功能塊對應(yīng)的語句只占一行的位置，還可以為每一條語句加上注釋，便于復(fù)雜程序的閱讀。在設(shè)計通信、數(shù)學(xué)運算等高級應(yīng)用程序時建議使用語句表語言。(1PLC梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱。(2根據(jù)梯形圖中各觸點的狀態(tài)和邏輯關(guān)系，

4、求出與圖中各線圈對應(yīng)的編程元件的ON/OFF狀態(tài)，稱為梯形圖的邏輯運算。(3梯形圖中各編程元件的常開觸點和常閉觸點均可以無限多次地使用。(4輸入繼電器的狀態(tài)唯一地取決于對應(yīng)的外部輸入電路的通斷狀態(tài)梯形圖中不能出現(xiàn)繼電器的線圈。3.2 FX2N系列PLC 的基本指令1指令功能?。哼壿嬤\算開始指令，用于與母線連接的常開觸點。取反：邏輯運算開始指令，用于與母線連接的常閉觸點。取和取反的操作元件：X 、Y 、M 、S 、T 、C 。輸出：驅(qū)動線圈的輸出指令，將運算結(jié)果輸出到指定的繼電器。輸出的操作元件：Y 、M 、S 、T 、C 。2梯形圖和時序圖 程序解釋：(1 當(dāng)X000接通(ON時，Y000接通

5、輸出(ON；X000斷開(OFF時，Y000斷開(OFF。(2 當(dāng)X001接通(ON時，Y001斷開(OFF；X001斷開(OFF時，Y001接通輸出(ON。3指令使用說明(1 取和取反指令將指定操作元件中的內(nèi)容取出并送入操作器。(2 輸出 指令在使用時不能直接從左母線輸出(應(yīng)用步進指令控制除外 ；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(輸出線圈使用設(shè)置 ，則輸出指令在程序中同名輸出繼電器的線圈只能使用一次。(3 用于驅(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(在指定數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)設(shè)定常數(shù) 。1指令功能與：常

6、開觸點串聯(lián)指令，把指定操作元件中的內(nèi)容和原來保存在操作器里的內(nèi)容進行邏輯“與”，并將邏輯運算的結(jié)果存入操作器。與反：常閉觸點串聯(lián)指令，把指定操作元件中的內(nèi)容取反，然后和原來保存在操作器里的內(nèi)容進行邏輯“與”，并將邏輯運算的結(jié)果存入操作器。 與和與反的操作元件：X 、Y 、M 、S 、C 、T 。2梯形圖和時序圖 3指令使用說明當(dāng)串聯(lián)常開觸點時使用與指令；當(dāng)串聯(lián)常閉觸點時使用與反指令。 與和與反可以連續(xù)使用。1指令功能或：常開觸點并聯(lián)指令，把指定操作元件中的內(nèi)容和原來保存在操作器里的內(nèi)容進行邏輯“或”，并將這一邏輯運算的結(jié)果存入操作器?；蚍矗撼ｉ]觸點并聯(lián)指令，把指定操作元件中的內(nèi)容取反，然后和原

7、來保存在操作器里的內(nèi)容進行邏輯“或”，并將運算結(jié)果存入操作器?；蚝突蚍吹牟僮髟篨 、Y 、M 、S 、C 、T 。 3指令使用說明或?qū)⒊ｉ_觸點進行邏輯“或”運算，或反將常閉觸點進行邏輯“或”運算；或和或反均可以連續(xù)使用。1指令功能上升沿檢測指令：僅在指定操作元件的上升沿(OFFON 時，接通一個掃描周期，又稱為上升沿微分指令。下降沿檢測指令：僅在指定操作元件的下降沿(ONOFF 時，接通一個掃描周期，又稱為下降沿微分指令。邊沿檢測指令的操作元件是X 、Y 、M 、S 、C 、T 。2梯形圖和時序圖 程序解釋：當(dāng)輸入信號X000由斷開變?yōu)榻油?即OFF ON 或者輸入信號X001由接通變?yōu)閿?/p>

8、開(即ON OFF 時，輸出Y000接通一個掃描周期；當(dāng)內(nèi)部輔助繼電器M0處于接通狀態(tài)(即ON ，且定時器T0由斷開變?yōu)榻油?即OFF ON 時，輸出Y001接通一個掃描周期。3指令使用說明(1 邊沿檢測指令的功能與脈沖指令相同，如圖(a所示。在圖 (a中，無論采用邊沿檢測指令還是脈沖指令，當(dāng)輸入信號X000由斷開變?yōu)榻油?即OFF ON 時，輸出Y000接通一個掃描周期。(2 在使用功能指令編程時，也可以使用邊沿檢測指令實現(xiàn)，同樣也很方便，如圖(a (b所示。在圖 (b中，當(dāng)輸入信號X000由斷開變?yōu)榻油?即OFF ON 時，只執(zhí)行一次傳送(MOV數(shù)據(jù)操作。 1指令功能SET ：置位指令，使

9、其操作對象置“1”并保持。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。SET 指令的操作元件是Y 、S 、M(特殊M 除外 。RST 指令的操作元件是Y 、M 、S 、T 、C 、D 、V 、Z 。2梯形圖和時序圖 程序解釋：(1 當(dāng)X000接通(ON時，輸出Y000接通(ON，并保持ON 狀態(tài)。 (2 當(dāng)X001接通(ON時，輸出Y000斷開(OFF，即輸出Y000復(fù)位。 SET 和RST 指令用于內(nèi)部元件M 、S 等置位和復(fù)位時同上。 3指令使用說明(1 利用SET 和RST 指令對Y 、M 、S 置位復(fù)位時，可以無限次使用，且沒有順序限制。 (2

10、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。 (3 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。PLS ：上升沿脈沖輸出指令，PLS 指令在輸入信號的上升沿使得控制對象輸出一個掃描周期的信號。PLF ：下降沿脈沖輸出指令，PLF 指令在輸入信號的下降沿使得控制對象輸出一個掃描周期的信號。PLS 和PLF 指令的操作元件是Y 、M 。 2梯形圖和時序圖 程序解釋：(1 當(dāng)輸入信號X001接通(由OFF ON 時，M0接通(ON一個掃描周期，同時使得輸出線圈Y001接通(ON并保持。(2 當(dāng)輸入信號X002斷開(由ON OFF 時，M1接通(ON一個掃描

11、周期，同時使得輸出線圈Y001斷開(OFF即復(fù)位 3指令使用說明PLS 和PLF 指令的操作元件只能是Y 和M ，并且在輸入信號接通或斷開時只接通一個掃描周期。特殊輔助繼電器不能作為PLS 和PLF 指令的操作元件。1指令功能INV ：取反指令，將INV 指令執(zhí)行之前的運行結(jié)果取反。運算結(jié)果為0將它變?yōu)?，運算結(jié)果為1則變?yōu)?。 INV 指令沒有操作元件。 2梯形圖和時序圖 程序解釋：當(dāng)輸入信號X001接通(由OFF ON 時，INV 指令對X001取反，使輸出線圈Y001斷開(OFF；當(dāng)輸入信號X001斷開(由ON OFF 時，INV 指令對X1取反，使輸出線圈Y001接通(ON。 3指令使

12、用說明 (1 INV 指令只能是用在可以使用取、取反、上升沿檢測指令和下降沿檢測指令的位置，不能直接連接母線，也不能像或、或反、上升沿檢測指令和下降沿檢測指令那樣單獨使用。(2 在包含有邏輯塊的程序中使用INV 指令時，INV 指令的功能是僅對以取、取反、上升沿檢測指令和下降沿檢測指令開始到本身(INV之前的運算結(jié)果取反NOP ：空操作指令，無動作。END ：程序結(jié)束指令，表示程序結(jié)束，返回起始地址。 NOP 、END 指令都沒有操作元件。 2指令使用說明(1 如果PLC 執(zhí)行程序全部清除后，所有內(nèi)容均變成NOP 。 (2 PLC 采用巡回掃描方式工作，分為三個階段，即輸入處理、程序執(zhí)行和輸出

13、處理。在進入程序執(zhí)行階段后，以END 表示程序執(zhí)行階段結(jié)束，然后進入輸出處理階段。因此，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。該段調(diào)試完成后刪除END 指令，然后再插入，依次進行。 (3 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。 (4 在程序的最后必須編寫END 指令。若無END 指令，PLC 將掃描整個程序存儲空間直至程序最后步，然后從0步重新開始處理，這將延長程序掃描周期。X ：輸入繼電器，用于直接輸入給PLC 的物理信號 Y ：輸出繼電器，用于從PLC 的直接輸出物理信號 M ：輔助繼電器，PLC 內(nèi)部的運算標志 S ：狀態(tài)繼電器

14、， PLC內(nèi)部的運算標志 2. 字元件 輸入繼電器 輸出繼電器 輔助繼電器 定時器 計數(shù)器輸入繼電器(X0X7， X10X17， X20X27，輸入繼電器(X是PLC 接收外部輸入信號的窗口。PLC 將外部信號的狀態(tài)讀入并存儲在輸入映像寄存器內(nèi)，即輸入繼電器。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)惟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. FX2NPLC 的輸入繼電器最多可達256點輸出繼電器(Y0Y7， Y10Y17， Y20Y27，輸出繼電器(Y是PLC 向外部負載發(fā)送信號的窗口。輸出繼電器用來將可編程

15、序控制器的輸出信號傳送給輸出模塊，再由后者驅(qū)動外部負載。 FX2NPLC 的輸出繼電器最多可達256點輸入輸出繼電器雖然最多分別可達256點，但總點數(shù)不可超過256點。FX2N 系列PLC 內(nèi)部有很多輔助繼電器(M，輔助繼電器和PLC 外部無任何直接聯(lián)系，只能由PLC 內(nèi)部程序控制。其常開/常閉觸點只能在PLC 內(nèi)部編程使用，且可以使用無限次，但是不能直接驅(qū)動外部負載。外部負載只能由輸出繼電器觸點驅(qū)動。FX2N 系列PLC 的輔助繼電器分為通用輔助繼電器、斷電保持輔助繼電器和特殊輔助繼電器。在FX2N 系列PLC 中，除了輸入/輸出繼電器的元件編號采用八進制外，其他編程元件的元件編號均采用十進

16、制。各類輔助繼電器編號和功能如表3.6所示。作用：在邏輯運算中作為輔助運算用，如作狀態(tài)暫存、移位運算等。通用輔助繼電器M0-M499(500點通用輔助繼電器有500點，其元件號按十進制編號。電池后備/鎖存輔助繼電器M500-M3071 (2572點 電池后備/鎖存輔助繼電器用途舉例 特殊輔助繼電器M8000M8255(256點 （1）觸點利用型由PLC 的系統(tǒng)程序來驅(qū)動觸點利用型特殊輔助繼電器的線圈，在用戶程序中直接使用其觸點，但是不能出現(xiàn)它們的線圈。 M8000（運行監(jiān)視）：當(dāng)PLC 執(zhí)行用戶程序時，M8000為ON ；停止執(zhí)行時，M8000為OFF 。M8002（初始化脈沖）：M8002僅

17、在PLC 由OFF 變?yōu)镺N 狀態(tài)時的一個掃描周期內(nèi)為ON 。（2）線圈驅(qū)動型狀態(tài)繼電器(S是用于編制順序控制程序的一種編程元件，與STL 指令組合使用。有四種類型：初始狀態(tài)：S0S9(10點 回零：S10S19(10點 通用：S20S499(480點 保持：S500S899(400點PLC中的定時器T 相當(dāng)于繼電器接觸器控制系統(tǒng)中的時間繼電器。FX2N 系列PLC 內(nèi)部共有256個定時器，其編號為T0T255。其中常規(guī)定時器有246個，積算定時器有10個。定時器的種類和編號如表3.8所示。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 ，工作原理如圖所示；積算定時器具有斷電保持

18、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，工作原理如圖所示。PLC 中定時器有一個設(shè)定值寄存器、一個當(dāng)前值寄存器及無數(shù)個觸點。同一定時器這三個量使用同一名稱。在PLC 內(nèi)定時器是根據(jù)時鐘脈沖累積計時的，當(dāng)所計時間達到設(shè)定值時，其輸出觸點動作。分辨率：1ms 、10ms 、100ms以常數(shù)K 或數(shù)據(jù)寄存器D 的內(nèi)容作為設(shè)定值。 通用定時器通用定時器在輸入信號斷開時自動復(fù)位。 描操作時對內(nèi)部信號 X、Y、M、S、T、C 等進行計數(shù)的計數(shù)器，要求輸入信號的 接通或斷開時間應(yīng)大于 PLC 的掃描周期； 另一類是高速計數(shù)器， 其響應(yīng)速度快， 因此

19、對于頻率較高的計數(shù)就必須采用高速計數(shù)器。兩類計數(shù)器的功能都是設(shè)定 預(yù)置數(shù)，當(dāng)計數(shù)器輸入端信號從 OFF 變?yōu)?ON 時，計數(shù)器減 1 或加 1，計數(shù)值減 為“0”或者加到設(shè)定值時，計數(shù)器線圈 ON。 計數(shù)器的種類和編號下表。 種 類 通用型 斷電保護型 通用型 斷電保護型 編 號 備 計數(shù)設(shè)定值為 132 767 計數(shù)設(shè)定值為 2 147 483 648+2 147 483 647 用于高速計數(shù)器的輸入端只有 6 點 (X0X5， 如果其中一個被占用， 它就不 能再用于其他高速計數(shù)器或者其他用途， 因此只能有 6 個高速計數(shù)器同時工作 注 C0C99 C100C199 C200C219 C22

20、0C234 C235C240 C241C245 C246C250 C251C255 內(nèi) 部 16 位加計數(shù)器 32 位加/減 計數(shù)器 計數(shù)器 1 相無啟動/復(fù)位端子高速計數(shù)器 高 速 1 相帶啟動/復(fù)位端子高速計數(shù)器 1 相 2 輸入雙向高速計數(shù)器 2 相 A-B 型高速計數(shù)器 計數(shù)器 內(nèi)部信號計數(shù)器 是在執(zhí)行掃描操作時對內(nèi)部元件(X、Y、M、S、T 和 C的信號進行計數(shù)的計 數(shù)器。其接通和斷開時間應(yīng)比 PLC 的掃描周期長，通常其輸入信號頻率大約為 幾個掃描周期/秒。 16bit 增計數(shù)器(設(shè)定值 132767 分通用(C0C99和停電保持用(C100 C199兩種。 16bit 增計數(shù)器 在圖中，當(dāng)計數(shù)器復(fù)位信號 X1 的常開觸點閉合時，C0 被復(fù)位，C0 對應(yīng)的 位存儲單元被置“0”，則 C0 的常開觸點斷開，常閉觸點閉合，同時計數(shù)器當(dāng) 前值也被置“0”，并且不對輸入信號 X011 進行計數(shù)。計數(shù)器復(fù)位信號 X010 的常開觸點斷開時，在輸入信號 X011 的上升沿計數(shù)器當(dāng)前值加“1”，當(dāng)有 10 12 個輸入信號之后，C0 的當(dāng)前值等于設(shè)定值，C0 對應(yīng)的位存儲單元被置“1”， 則 C0 的常開觸點閉合，常閉觸點斷開。再有計數(shù)輸入信號 X011 到來時，當(dāng)