第8章 可編程控制器

1、可編程控制器（可編程控制器（Programmable Logical Controller）簡稱）簡稱PLC，由于其易于開發(fā)和擴(kuò)展，抗擾性強(qiáng)等特點(diǎn)，在機(jī)電控，由于其易于開發(fā)和擴(kuò)展，抗擾性強(qiáng)等特點(diǎn)，在機(jī)電控制系統(tǒng)中的應(yīng)用范圍越來越廣。它制系統(tǒng)中的應(yīng)用范圍越來越廣。它是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程的子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，

2、并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出來控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。和輸出來控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。1969年，著名的美國數(shù)字設(shè)備公司（年，著名的美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)）根據(jù)GM的功能的功能要求，研制出了這種新的工業(yè)控制裝置，并在要求，研制出了這種新的工業(yè)控制裝置，并在GM公司的一條公司的一條汽車自動化生產(chǎn)線上首次運(yùn)行并取得成功。這種新型的工業(yè)汽車自動化生產(chǎn)線上首次運(yùn)行并取得成功。這種新型的工業(yè)控制裝置以其控制裝置以其簡單易懂、操作方便、可靠性高、使用靈活、簡單易懂、操作方便、可靠性高、使用靈活、體積小、壽命長體積小、壽命長等優(yōu)點(diǎn)迅速推廣到其他工業(yè)領(lǐng)域。等優(yōu)點(diǎn)迅速推廣到其他工業(yè)領(lǐng)域。目

3、前主要的目前主要的PLC生產(chǎn)廠家有德國的西門子公司、美國生產(chǎn)廠家有德國的西門子公司、美國Rockwell自動化公司所屬的自動化公司所屬的A-B公司、日本三菱公司和歐姆龍公司、日本三菱公司和歐姆龍公司、法國的施耐德公司等。公司、法國的施耐德公司等。 1抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高 2硬件配套齊全，通用性強(qiáng)硬件配套齊全，通用性強(qiáng) 3功能強(qiáng)，性價(jià)比高功能強(qiáng)，性價(jià)比高 4簡單易學(xué)簡單易學(xué) 5設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試周期短，維修方便設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試周期短，維修方便 6體積小，能耗低體積小，能耗低PLCPLC特點(diǎn)特點(diǎn) PLC其基本結(jié)構(gòu)與計(jì)算機(jī)類似，都是以微處理器為核心。其基本結(jié)構(gòu)與計(jì)算機(jī)類似，都是

4、以微處理器為核心。PLC基本結(jié)構(gòu)包括基本結(jié)構(gòu)包括中央處理器（中央處理器（CPU）、存儲器、輸入單元、）、存儲器、輸入單元、輸出單元、電源、通信接口輸出單元、電源、通信接口等。通過等。通過CPU模塊或通信模塊模塊或通信模塊上的通信接口，上的通信接口，PLC被連接到通信網(wǎng)絡(luò)上，可以與計(jì)算機(jī)被連接到通信網(wǎng)絡(luò)上，可以與計(jì)算機(jī)或其他設(shè)備或或其他設(shè)備或PLC通信。通信。PLC可分為可分為整體式整體式和和組合式組合式兩類。兩類。PLCPLC基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)整體式PLC結(jié)構(gòu)示意圖PLC各組成部分的功能各組成部分的功能1CPU單元CPU是PLC的核心部件，是PLC的運(yùn)算與控制中心，包括微處理器及控制接口電路兩部

5、分。CPU芯片的性能將決定PLC的處理信息的速度與能力，目前PLC使用的CPU主要有以下幾種。（1）通用微處理器：例如8080、8086等，特點(diǎn)是價(jià)格便宜，通用性強(qiáng)。（2）單片機(jī):例如Intel公司的8051、Motorola公司的68HC系列等，特點(diǎn)是集成度高、體積小、可擴(kuò)充性好，適用于小型機(jī)。（ 3）位片式微處理器：例如AMD2900系列等。特點(diǎn)是可以使用多個微處理器，將任務(wù)劃分為多個平行處理的部分，多個微處理器同時處理，適用于高速運(yùn)算的PLC。主要任務(wù)包括對電源及內(nèi)部電路狀況進(jìn)行診斷，接收和存儲用戶的程序和數(shù)據(jù)，并診斷程序語法錯誤，掃描接收和存儲輸入信號，逐條讀取、解釋和執(zhí)行用戶程序，并

6、將程序執(zhí)行結(jié)果進(jìn)行輸出。2存儲器存儲器用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序以及數(shù)據(jù)?？煞譃橹蛔x存儲器ROM（Read Only Memory）和隨機(jī)存儲器RAM（Random Access Memory）兩種。系統(tǒng)程序存儲通常采用ROM或PROM芯片存儲器存放PLC的操作系統(tǒng)程序、用戶解釋程序、系統(tǒng)診斷程序及通信及參數(shù)管理程序等。用戶程序存儲通常采用EPROM、EEPROM或Flash ROM存儲器。數(shù)據(jù)存儲通常采用隨機(jī)存儲器RAM，存儲工作過程中經(jīng)常變化的數(shù)據(jù)，包括輸出輸出數(shù)據(jù)、邏輯部件數(shù)據(jù)、中間變量等。對具有掉電保持的存儲區(qū)域，在停電時可通過后備電池保持其內(nèi)容。3.I/O單元I/O單元是PLC與現(xiàn)場

7、設(shè)備連接的接口。（1）開關(guān)量輸入單元分為源型輸入和漏型輸入兩種形式（2）開關(guān)量輸出單元開關(guān)量輸出單元包括晶體管輸出單元、繼電器輸出單元和雙向晶閘管輸出單元三種類型4I/O擴(kuò)展接口當(dāng)I/O數(shù)量不滿足控制要求時，整體式PLC可通過I/O擴(kuò)展接口擴(kuò)展一定數(shù)量的I/O接口，模塊組合式可以通過總線連接擴(kuò)展I/O接口。另外一些特殊功能I/O單元也通過I/O接口對PLC 功能進(jìn)行擴(kuò)展.5通信、外設(shè)接口通信接口是常用的外設(shè)接口，是實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話和機(jī)機(jī)對話的通道.6電源PLC電源單元包括系統(tǒng)的電源和后備電池。通常為交流220 V或直流24 V輸入.PLC運(yùn)行時，采用循環(huán)掃描方式，即按照一定的順序執(zhí)行任務(wù)，每一個循

8、環(huán)叫做一個循環(huán)掃描周期。一個掃描周期包括自診斷、輸入采樣、程序掃描、輸出刷新幾個外階段。PLC基本工作原理1PLC循環(huán)掃描工作過程（1）上電初始化（2）系統(tǒng)自檢（3）通訊服務(wù)（4）輸入采樣（5）執(zhí)行內(nèi)部程序（6）輸出刷新階段2I/O響應(yīng)時間在PLC的程序執(zhí)行階段，輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容要等到一個周期輸入處理階段才能改變。暫存在輸出狀態(tài)寄存器中的輸出信號，等到一個循環(huán)周期結(jié)束，CPU集中將這些輸出信號全部輸出給輸出鎖存器，這才成為實(shí)際的CPU輸出，因此，全部輸入、輸出狀態(tài)的改變就需要一個掃描周期。由于PLC的循環(huán)掃描工作方式，將出現(xiàn)輸出信號相對輸入信號滯后的現(xiàn)象，掃描周期越長則滯后越嚴(yán)重。從輸入端

9、信號發(fā)生變化到輸出端反應(yīng)，這段時間稱為響應(yīng)時間。對于實(shí)時性要求較高的系統(tǒng)，必須對PLC的響應(yīng)時間也即滯后時間進(jìn)行估算。 響應(yīng)時間包括輸入延遲時間、程序執(zhí)行時間和輸出延遲時間. 根據(jù)PLC結(jié)構(gòu)可將PLC分為整體式和模塊式兩類 （1）整體式PLC：特點(diǎn)是將PLC的基本部件，如CPU板、輸入板、輸出板、電源板等緊湊地安裝在一個標(biāo)準(zhǔn)機(jī)殼內(nèi)，構(gòu)成一個整體，組成PLC的一個基本單元（主機(jī)）或擴(kuò)展單元，基本單元和擴(kuò)展單元之間可通過扁平電纜連接。整體式結(jié)構(gòu)的PLC體積小，成本低，安裝方便。 （2）模塊式PLC:特點(diǎn)是PLC各組成部分為一些標(biāo)準(zhǔn)模塊，如CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊和各種功能模塊等，模

10、塊被安裝于框架上或基板上。模塊可根據(jù)需要靈活配置，裝配方便，易于維護(hù)和擴(kuò)展。大、中型PLC多采用這種結(jié)構(gòu)形式。PLC分類PLC按I/O點(diǎn)數(shù)及內(nèi)存容量可分為以下幾類：（1）I/O點(diǎn)數(shù)小于64點(diǎn)的超小型PLC；（2）I/O點(diǎn)數(shù)在65128點(diǎn)的小型PLC；（3）I/O點(diǎn)數(shù)范圍在129512點(diǎn)的中型PLC；（4）I/O點(diǎn)數(shù)范圍在513896點(diǎn)的大型PLC（5）I/O點(diǎn)數(shù)在896點(diǎn)以上的超大型PLC。PLC也可根據(jù)所具有的功能不同，分為低檔PLC、中檔PLC和高檔PLC。PLC與繼電器接觸器控制系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)的區(qū)別1PLC與繼電器接觸器控制系統(tǒng)比較（1）繼電器控制采用硬接線方式，要改變控制功能必須更改硬件

11、及其接線，更改量大，而PLC控制改變控制功能，僅須改變程序和少量的接線端子，就可適應(yīng)生產(chǎn)工藝的改變，功能擴(kuò)展方便。 （2）繼電器控制是一種“硬件邏輯系統(tǒng)”，屬于并行工作方式；PLC則是建立在計(jì)算機(jī)工作原理基礎(chǔ)之上的，順序依次完成各生產(chǎn)機(jī)械的工藝控制，屬于串行工作方式。（3）從適應(yīng)性、可靠性及設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)等各方面進(jìn)行比較，傳統(tǒng)的繼電器控制大多數(shù)將被PLC所取代。2PLC與計(jì)算機(jī)比較（1）工業(yè)上，計(jì)算機(jī)控制要求開發(fā)人員具有較高的計(jì)算機(jī)專業(yè)知識和微機(jī)軟件編程的能力，而PLC由于采用了工廠技術(shù)人員熟悉的梯形圖語言編程，因此，易學(xué)易懂，便于推廣應(yīng)用。（2）PLC是專為工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，具有更高的

12、可靠性，但是在模型復(fù)雜、計(jì)算量大且較難、實(shí)時性要求較高的環(huán)境中，工業(yè)控制機(jī)則更能發(fā)揮其專長。（3）PLC專為工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)，抗惡劣環(huán)境和電磁干擾性能更強(qiáng)?？删幊炭刂破鱂X/Q系列概述1FX系列可編程控制器概述FX系列PLC是由三菱公司的高性能小型可編程控制器，其中FX2是1991年推出的產(chǎn)品，F(xiàn)X0是在FX2之后推出的超小型PLC，近幾年來又連續(xù)推出了將眾多功能凝集在超小型機(jī)殼內(nèi)的FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N、FX2NC等系列PLC，具有較高的性能價(jià)格比，應(yīng)用廣泛。2Q系列可編程控制器概述Q系列PLC采用了模塊化的結(jié)構(gòu)形式，基本組成包括電源模塊、CPU模塊、基板、I/O模塊等

13、。根據(jù)控制系統(tǒng)的需要，系列產(chǎn)品有多種電源模塊、CPU模塊、基板、I/O模塊可供用戶選擇。通過擴(kuò)展基板與I/O模塊可以增加I/O點(diǎn)數(shù)，通過擴(kuò)展存儲器卡可增加程序存儲器容量，通過各種特殊功能模塊可提高PLC的性能，擴(kuò)大PLC的應(yīng)用范圍。（1）繼電器類1）輸入繼電器（X）在程序中用字母X表示，只能使用其常開或常閉觸點(diǎn)。 2）輸出繼電器（Y）用字母Y表示。輸出繼電器的內(nèi)部常開常閉觸點(diǎn)可以作為其他元件的工作條件，并可以無限制地使用。3）內(nèi)部繼電器（M）用字母M表示。在程序中，內(nèi)部繼電器的常開和常閉觸點(diǎn)可無限使用，但是不能直接連接外部負(fù)載。內(nèi)部繼電器可分為一般用途、停電保持用和特殊用途三類。4）狀態(tài)繼電器

14、（S）狀態(tài)繼電器是用于步進(jìn)梯形圖的編程元件，用字母S表示。FX/Q系列編程元件及基本編程語言FX/Q系列PLC中常用的編程器件與編程語言（2）定時計(jì)數(shù)類1）定時器T定時器相當(dāng)于繼電器控制電路中的時間繼電器，它由一個設(shè)置值寄存器（字）、一個當(dāng)前值寄存器（字）和無數(shù)個觸點(diǎn)（位）組成。2）一般計(jì)數(shù)器C計(jì)數(shù)器用于對PLC內(nèi)部編程元件的信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到設(shè)定值時，其觸點(diǎn)動作。一般定時器說明 一般計(jì)數(shù)指令說明3）高速計(jì)數(shù)器一般計(jì)數(shù)器不但可以對來自輸入端的信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，而且可以對PLC內(nèi)部其他元件Y、M、S、T、C的觸點(diǎn)信號進(jìn)行計(jì)數(shù)。Q系列PLC中常用的編程器件（1）繼電器類1）鎖存繼電器（L）鎖存

15、繼電器是編寫程序過程中的輔助元件，用字母L表示。2）信號報(bào)警器（F）信號報(bào)警器是用戶在檢測程序時經(jīng)常使用的內(nèi)部繼電器，用字母F表示。3）邊沿繼電器（V）邊沿繼電器是用來存儲梯形圖中程序塊運(yùn)行結(jié)果上升沿信號的編程元件，用字母V表示。4）通信繼電器（B）用字母B表示。5）特殊通信繼電器（SB）用字母SB表示。6）步進(jìn)繼電器（S）步進(jìn)繼電器是一種SFC程序編程元件。（2）寄存器類1）數(shù)據(jù)寄存器（D） 2）文件寄存器（R）3）通信寄存器（W）4）特殊寄存器（SD）PLC的基本編程語言PLC的編程語言與一般計(jì)算機(jī)語言相比，具有明顯的特點(diǎn)，它既不同于高級語言，也不同于一般的匯編語言，它既要滿足易于編寫，又

16、要滿足易于調(diào)試的要求。PLC編程語言主要有梯形圖、指令表、順序功能圖等。（1）梯形圖 梯形圖（Ladder diagram，簡稱LAD）沿用了繼電器的觸點(diǎn)、線圈、連線等圖形及符號，具有形象、直觀、實(shí)用的特點(diǎn)，適用于習(xí)慣電氣控制線路的電氣技術(shù)人員，是PLC編程中最為常用的語言。如右圖所示，程序中的“與”、“或”邏輯運(yùn)算利用觸點(diǎn)的串、并聯(lián)表示；“非”邏輯運(yùn)算利用常閉觸點(diǎn)表示；邏輯運(yùn)算結(jié)果利用“線圈”的形式輸出，其程序與繼電器控制電路相似。 梯形圖除了最為常用的類似繼電器控制電路的符號外，還有其他類型的編程指令與圖形符號，例如脈沖邊沿、置位/復(fù)位等。梯形圖（2）指令表指令表（Statement li

17、st，簡稱STL）是一種指令編程語言，包括若干條基本指令和功能指令，指令控制語句組成PLC助記符控制程序。不同的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的PLC使用的助記符不同。指令表適用于習(xí)慣指令編程的計(jì)算機(jī)工作人員。如圖所示為與梯形圖相對應(yīng)的指令表程序，指令表程序中每一條指令通常包含“指令代碼”與“操作數(shù)”兩部分，也可以通過指令前增加“跳轉(zhuǎn)”標(biāo)記來實(shí)現(xiàn)跳轉(zhuǎn)。梯形圖對應(yīng)指令表程序在指令表中編程中，LD、OUT、AND、ANI、OR等稱為指令代碼，代表“讀入”、“輸出”、“與”、“與非”、“或”等邏輯運(yùn)算，而X0、X1、Y0、M100、T0等則代表邏輯運(yùn)算的對象，稱為操作數(shù)。（3）邏輯功能圖邏輯功能圖（Control S

18、ystem Flowchart，簡稱CSF）沿用數(shù)字電子線路的邏輯門電路、觸發(fā)器、連線等圖形與符號，每一種功能使用一個運(yùn)算方塊，其運(yùn)算功能由方塊內(nèi)的符號確定，適用于熟悉邏輯電路和具有邏輯代數(shù)基礎(chǔ)或從事電子線路設(shè)計(jì)的工程師。 邏輯功能塊圖（4）順序功能圖順序功能圖（Sequential Function Chart，簡稱SFC）是按照工藝流程圖進(jìn)行編程的圖形編程語言，是適用于順序邏輯控制的場合。右下圖為三菱PLC的順序功能圖程序。順序功能圖程序 基本邏輯指令1邏輯取、與、或及輸出指令LD：取指令。表示一個與輸入母線相連的常開接點(diǎn)指令。LDI：取反指令。表示一個與輸入母線相連的常閉接點(diǎn)指令。LD，

19、LDI的目標(biāo)元件是X，Y，M，S，T，C。OUT：輸出指令。是對輸出繼電器、內(nèi)部繼電器、狀態(tài)繼電器、定時器和計(jì)數(shù)器的線圈進(jìn)行驅(qū)動的指令。在程序中，OUT指令可以連續(xù)使用無數(shù)次，它相當(dāng)于線圈的并聯(lián)；對于定時器和計(jì)數(shù)器的線圈，在使用OUT指令后，必須設(shè)定常數(shù)K或指定相應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器。OUT指令的目標(biāo)元件是Y，M，S，T，C。符號、名稱功能電路表示和可用編程元件程序步LD取常開觸點(diǎn)邏輯運(yùn)算開始X、Y、M、S、T、C1LDI取反常閉觸點(diǎn)邏輯運(yùn)算開始X、Y、M、S、T、C1OUT輸出線圈輸出 Y、M、S、T、CY、M：1；S、特M：2；T：3；C：35LD、LDI、OUT指令（2）AND、ANI指令A(yù)N

20、D、ANI指令符號、功能、電路表示和可用編程元件以及程序步見表8.2AND：與指令，用來串聯(lián)常開觸點(diǎn)的指令，它可將前面的邏輯運(yùn)算結(jié)果與該指令所指定的編程元件相“與”。ANI：或指令，用來串聯(lián)常閉觸點(diǎn)的指令，也就是把ANI指令所指定的編程元件內(nèi)容取反，再與運(yùn)算前的結(jié)果進(jìn)行邏輯“與”操作。AND、ANI指令的應(yīng)用實(shí)例如圖所示。當(dāng)輸入X0信號狀態(tài)為“1”，X1信號狀態(tài)為“0”，則輸出Y0則是“1”，當(dāng)Y0的敞開觸點(diǎn)狀態(tài)為“1”，則輸出Y1為“1”。 AND、ANI指令應(yīng)用（3）OR、ORI指令OR、ORI指令符號、功能、電路表示和可用編程元件以及程序步見表8.3。OR：或指令，用來并聯(lián)常開觸點(diǎn)的指令

21、，它可將前面的邏輯運(yùn)算結(jié)果與該指令所指定的編程元件進(jìn)行邏輯“或”操作。ORI：或非指令，用來并聯(lián)常閉觸點(diǎn)的指令，也就是把ORI指令所指定的編程元件內(nèi)容取反，再與運(yùn)算前的結(jié)果進(jìn)行邏輯“或”操作。 OR、ORI指令（4）INV指令 INV取反指令應(yīng)用INV：取反指令。使用該指令可以將INV電路之前的運(yùn)算結(jié)果取反。2堆棧指令(ANB、ORB、MPS、MRD、MPP)（1）ANB、ORB指令A(yù)NB、ORB指令符號、功能、電路表示和可用編程元件以及程序步見表8.5。ANB指令用來實(shí)現(xiàn)多個指令塊的串聯(lián)連接。圖8.28為該指令的應(yīng)用實(shí)例，該程序?yàn)閮蓚€程序塊的疊加，當(dāng)X0或X2接通且X3或X4接通時，Y0輸出

22、。 ANB指令應(yīng)用ORB指令用來實(shí)現(xiàn)多個指令塊的并聯(lián)連接。下圖為該指令的應(yīng)用實(shí)例，該程序也可以看成兩個程序塊的疊加，當(dāng)X0、X3同時接通或X2、X4同時接通時，Y0輸出。 ORB指令應(yīng)用（2）MPS、MRD、MPP指令MPS、MRD、MPP指令符號、功能、電路表示和可用編程元件以及程序步見表8.6。MPS：進(jìn)棧指令 MRD：讀棧指令 MPP：出棧指令這組指令的功能是將連接點(diǎn)的結(jié)果存儲起來，以方便連接點(diǎn)后面的編程。PLC中有11個存儲運(yùn)算中間結(jié)果的存儲器，被稱為堆棧存儲器。當(dāng)首次使用MPS指令時，運(yùn)算結(jié)果被壓入第一棧；當(dāng)再次使用時，運(yùn)算結(jié)果被壓入第一棧，而先前的第一棧中的數(shù)據(jù)被依次向下一棧推移。

23、MRD可以將第一棧所存的數(shù)據(jù)讀出，而MPP指令則是將棧內(nèi)的數(shù)據(jù)依次上移。MPS、MRD、MPP指令都是沒有操作數(shù)的指令。MPS、MRD、MPP指令應(yīng)用3邊沿信號指令（PLS、PLF、LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF）（1）PLS、PLF指令PLS、PLF指令的功能、梯形圖程序、使用的操作數(shù)和所占的程序步見表8.7PLS：上升沿脈沖指令，用于將指令信號的上升沿進(jìn)行微分，并將微分結(jié)果（接通一個掃描周期的脈沖）送給PLS指令后面所指定的目標(biāo)編程元件中，如PLS、PLF指令應(yīng)用圖中所示，X1即為PLS指令所要進(jìn)行微分的信號，M1為目標(biāo)編程元件。PLF：下降沿脈沖指令，用于將指令信號的

24、下降沿進(jìn)行微分，并將微分結(jié)果（接通一個掃描周期的脈沖）送給PLF指令后面所指定的目標(biāo)編程元件，如PLS、PLF指令應(yīng)用圖中所示，X2即為PLF指令所要進(jìn)行微分的信號，M2為目標(biāo)編程元件。PLS、PLF指令應(yīng)用（2）LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF指令PLS、PLF指令的功能、梯形圖程序、使用的操作數(shù)和所占的程序步見表8.8。LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF指令都是邏輯運(yùn)算指令，其編程規(guī)則和LD、AND、OR指令相同，只是指令表達(dá)的觸點(diǎn)性質(zhì)有所不同。LDP、ANDP、ORP指令是進(jìn)行上升沿檢測的觸點(diǎn)指令，它們所驅(qū)動的編程元件僅在指定編程元件的上升沿到來（OFF

25、 ON）時接通一個掃描周期；LDF、ANDF、ORF指令是進(jìn)行下降沿檢測的觸點(diǎn)指令，它們所驅(qū)動的編程元件僅在指定編程元件的下降沿到來（ONOFF）時接通一個掃描周期。LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF指令應(yīng)用4置位復(fù)位指令（SET、RST）SET、RST指令的功能、梯形圖程序、所操作的元件和所占的程序步見表8.9。5主控指令（MC、MCR）MC、MCR指令的功能、梯形圖程序、所操作的元件和所占的程序步見表8.10。圖8.34 MC、MCR應(yīng)用MC：主控指令MCR：主控置位指令當(dāng)MC的驅(qū)動條件滿足時，執(zhí)行MC與MCR之間的程序，因此，MC與MCR總是成對出現(xiàn)。MC為進(jìn)入主控狀態(tài)，

26、而MCR為主控復(fù)位返回母線。在執(zhí)行主控程序時，可以再次使用MC指令，這種用法稱為嵌套。6其他指令（NOP、END）NOP、END指令的功能、電路表示和所占的程序步見表8-11。NOP：空操作指令，僅占程序步，無實(shí)際動作。END：PLC程序結(jié)束指令。PLC反復(fù)進(jìn)行輸入處理、程序運(yùn)算、輸出處理，若在程序最后寫入END指令，則END以后的程序步就不再執(zhí)行，直接進(jìn)行輸出處理。在程序分段調(diào)試時，可以采用該指令將程序進(jìn)行分段調(diào)試。注意：在整個程序結(jié)束時，一定要寫入END或其他表示程序結(jié)束的指令。在FX系列PLC中，為了進(jìn)一步簡化編程、增強(qiáng)PLC的應(yīng)用功能和范圍，除了基本邏輯指令，常采用應(yīng)用指令進(jìn)行編程，包

27、括程序流程指令，如條件跳轉(zhuǎn)、子程序調(diào)用、中斷指令；傳送指令、比較與移位指令、數(shù)據(jù)運(yùn)算指令、代碼處理指令、高速處理指令等。Q系列PLC與FX系列PLC相比，在性能和使用功能方面有了很大的提高。其指令系統(tǒng)大致可以分為基本指令（順序指令）、應(yīng)用指令、數(shù)據(jù)鏈接指令、QCPU指令和冗余系統(tǒng)指令等幾大類。（1）梯形圖的各種符號，要以左母線為起點(diǎn)，右母線為終點(diǎn)（可允許省略右母線），自上而下依次繪制，同時，觸點(diǎn)、線圈都應(yīng)有編號，以相互區(qū)別，程序結(jié)束以“END”為標(biāo)記。（2）梯形圖中的觸點(diǎn)應(yīng)畫在水平線上，不能畫在垂直分支線上。如下圖所示，應(yīng)根據(jù)信號單向自左至右、自上而下流動的原則和對輸出線圈的幾種可能控制路徑繪

28、制。梯形圖觸點(diǎn)位置繪制梯形圖的基本規(guī)則（3）不宜使用雙線圈輸出，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，這時由PLC循環(huán)掃描的原理，只有最后一次才有效，因此，一般不應(yīng)出現(xiàn)雙線圈輸出。如下圖所示，要求X1為“1”或X2為“1”時，Y1為“1”，但由于使用雙線圈輸出，則當(dāng)X2為“0”時，由于映像寄存器保存的是最后一次運(yùn)行結(jié)果，因此，輸出為“0”，所以程序應(yīng)該修改為（b）所示梯形圖。雙線圈輸出（4）觸點(diǎn)可以串聯(lián)、并聯(lián)，線圈只能并聯(lián)，同時線圈右邊應(yīng)無觸點(diǎn)。梯形圖觸點(diǎn)位置（5）輸出線圈不能不經(jīng)過任何接點(diǎn)直接接在兩個邏輯電源線之間。如下圖所示，此時可以通過增加上電運(yùn)行監(jiān)控觸點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)控制要

29、求。 線圈的繪制（6）多個串聯(lián)回路并聯(lián)時，串聯(lián)觸點(diǎn)多的回路應(yīng)該寫在上方。多個并聯(lián)回路串聯(lián)時，并聯(lián)觸點(diǎn)多的回路應(yīng)該寫在左方。如下圖所示，改進(jìn)后程序的步數(shù)由9變成了7，使得程序執(zhí)行時間得到減少。梯形圖的改進(jìn)順序步進(jìn)指令和編程順序控制，就是按照生產(chǎn)工藝預(yù)先規(guī)定的順序，根據(jù)輸入信號的的變化、內(nèi)部狀態(tài)和時間的順序，控制生產(chǎn)過程中各個執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動地有序地工作。順序控制法又叫步進(jìn)控制設(shè)計(jì)法，其設(shè)計(jì)思想是將系統(tǒng)的一個工作周期劃分為若干個順序相連的階段，這些階段稱為步，根據(jù)外部信號及內(nèi)部狀態(tài)進(jìn)行步的切換、跳轉(zhuǎn)和循環(huán)。1順序功能圖的組成順序功能圖又叫狀態(tài)流程圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，是專用于工業(yè)順序控制程序設(shè)計(jì)的一種功能說

30、明性語言，能方便、清晰、完整地描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性，包括步、有向連線、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件和動作。（1）步步是根據(jù)輸出量的狀態(tài)變化來劃分的，一步內(nèi)的各個輸出量ON/OFF狀態(tài)不變，而相鄰步的輸出量總的狀態(tài)是不同的。步、初始步圖形符號步的圖形符號用矩形框表示，而初始步采用雙線框表示，其中，框中的數(shù)字是該步的編號，編號可以是該步對應(yīng)的工步序號，也可以是與該步相對應(yīng)的編程元件（如狀態(tài)元件、PLC內(nèi)部的通用輔助繼電器、步標(biāo)志繼電器等）。一個控制系統(tǒng)至少有一個初始步，這是系統(tǒng)運(yùn)行的起點(diǎn)。（2）有向連線、轉(zhuǎn)換及轉(zhuǎn)換條件有向連線用來表示步的活動狀態(tài)和進(jìn)展方向，從上到下和從左到右這兩個方向上的箭頭可以

31、省略，其他方向上必須加上箭頭用來表示步的進(jìn)展方向；轉(zhuǎn)換用同有向連線垂直的短劃線表示，用來將相鄰兩步分隔開；轉(zhuǎn)換條件是與轉(zhuǎn)換有關(guān)的邏輯條件，可以用文字語言、布爾代數(shù)表達(dá)式或圖形符號標(biāo)注在表示轉(zhuǎn)換的短線的旁邊。有向連線、轉(zhuǎn)換及轉(zhuǎn)換條件（3）動作一個步可以對應(yīng)一個或多個動作，可以在步右邊加一個矩形框，在框中用簡明的文字說明該步對應(yīng)的動作。步及其動作2順序功能圖結(jié)構(gòu)形式順序功能圖的結(jié)構(gòu)形式包括順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)和復(fù)合結(jié)構(gòu)四種。（1）順序結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)也叫單序列結(jié)構(gòu)，由一系列相繼激活的步組成，每一步的后面僅有一個轉(zhuǎn)換條件，每一個轉(zhuǎn)換條件后僅有一步。順序結(jié)構(gòu)（2）分支結(jié)構(gòu)分支結(jié)構(gòu)包括選擇分支結(jié)構(gòu)和

32、并行分支結(jié)構(gòu)。選擇分支結(jié)構(gòu)中包括多個可選路徑，其畫法是連接到一根單橫線上的并行路徑，程序運(yùn)行時，按從左到右的順序掃描每個路徑前的轉(zhuǎn)換條件如轉(zhuǎn)換條件為真，則執(zhí)行該路徑的步和轉(zhuǎn)換，如有多條路徑為真，則選擇最左的路徑。（3）循環(huán)結(jié)構(gòu)循環(huán)結(jié)構(gòu)用于一個順序過程的多次或往復(fù)執(zhí)行。（4）復(fù)合結(jié)構(gòu)復(fù)合結(jié)構(gòu)中包括以上多種結(jié)構(gòu)形式。選擇分支結(jié)構(gòu)并行分支結(jié)構(gòu)循環(huán)結(jié)構(gòu)復(fù)合結(jié)構(gòu)3繪制順序功能圖的原則（1）一個功能圖至少應(yīng)有一個初始步，且一般應(yīng)有由初始步和有向連線組成的閉環(huán)，從而保證控制系統(tǒng)的多次重復(fù)執(zhí)行。（2）在單系列中，只有當(dāng)某一步的前級步是活動步時，該步才有可能變成活動步。對于初始步，須利用初始化脈沖M8002常開

33、觸點(diǎn)作為轉(zhuǎn)換條件，將初始步轉(zhuǎn)化為活動步。（3）步與步不能直接相連，必須用轉(zhuǎn)移分開；轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)換不能直接相連，必須用步分開；步與轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換與步之間采用有向線段相連。（4）當(dāng)步的順序是從上向下或從左到右時，有向線段可省略箭頭，否則必須加箭頭。如圖8.48所示，某小車往返兩地運(yùn)送貨物。按下啟動按鈕X1為“1”，小車在A、B兩地往返，到達(dá)A點(diǎn)，X2為“1”，到達(dá)B點(diǎn)X3為“1”，Y2為“1”小車前進(jìn)，Y1為“1”小車返回。根據(jù)控制工藝要求得到順序功能圖如下圖所示。PLC上電，M8002產(chǎn)生開機(jī)脈沖，初始步0激活，此時，如果按下啟動按鈕，X1為“1”轉(zhuǎn)換條件0滿足，切換到步10，Y2為“1”，小車前進(jìn)，當(dāng)

34、到達(dá)A點(diǎn)，X2為“1”，轉(zhuǎn)換條件1滿足，切換到步11，Y3為“1”，小車返回，當(dāng)?shù)竭_(dá)B點(diǎn)，X3為“1”，轉(zhuǎn)換條件2滿足，跳轉(zhuǎn)到初始步0，循環(huán)進(jìn)行。 運(yùn)料小車順序功能圖例題例題原則：安全、可靠、簡單、經(jīng)濟(jì)、易于維護(hù)和擴(kuò)展。1PLC控制系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)原則（1）實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝要求的全部動作，并滿足產(chǎn)品的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率要求。（2）保證控制系統(tǒng)安全可靠，符合安全規(guī)范。（3）盡可能簡化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低成本。（4）提高自動化程度，減輕勞動強(qiáng)度。（5）改善操作，易于維護(hù)和擴(kuò)展。2PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)步驟控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括對擬訂控制系統(tǒng)的技術(shù)；選擇控制系統(tǒng)的構(gòu)成形式；選擇PLC型號；選擇輸入輸出設(shè)備；I/O分配；繪制相應(yīng)的接線圖；設(shè)計(jì)PLC控制程序及調(diào)試；編寫人機(jī)界面；繪制操作平臺及控制柜結(jié)構(gòu)尺寸圖；編寫相應(yīng)技術(shù)文檔等。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括以下步驟。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖（1）深入了解和分析被控對象的工藝條件和控制要求（2）確定I/O設(shè)備（3）PLC選型（4）分配I/O點(diǎn)（5）主回路與控制回路設(shè)計(jì)（6）設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)PLC程序（7）程序下載（8）軟件測試（9）系統(tǒng)調(diào)試（10）編制技術(shù)文件（1）控制要求同樣是一個小車往返兩地運(yùn)送貨物，如圖8.51所示，要求如下：1）按下啟動按鈕X1為“1”，小車啟動；2）Y2為“1