清華大學出版社《PLC原理與應用》(三菱FX系列)課件PLC3A

第3章

三菱FX系列PLC基本指令

本章要求本章主要介紹三菱FX2系列PLC的20條基本邏輯指令,這20條指令功能十分強大，已經(jīng)能解決一般的繼電接觸控制問題，本章還重點介紹梯形圖和助記符語言以及其程序設(shè)計方法，都要求熟練掌握。

1/11/202313.1三菱FX系列PLC的程序設(shè)計語言

1．從繼電接觸控制圖到梯形圖

例3.1圖3.1是常見的電機啟―保－停繼電接觸控制線路，試將其控制部分線路改用與其等效的PLC控制的梯形圖。解：圖3.1電路的工作原理可以用如下動作順序表來表示：圖3.1電機啟―保－停控制電路圖

1/11/20232與圖3.1等效PLC控制梯形圖如圖3.2，比較兩圖，可得出結(jié)論：①輸入、輸出信號完全相同，其輸入/輸出點的分配表如表3.2。3.1三菱FX系列PLC的程序設(shè)計語言2圖3.3電機啟―保－?？刂铺菪螆D圖3.1電機啟―保－?？刂齐娐穲D表3.1輸入、輸出點分配表1/11/202333.1三菱FX系列PLC的程序設(shè)計語言

3②電機啟停過程的控制邏輯相同。兩圖中都是使用常開、常閉、線圈等器件，只不過梯形圖中使用的是簡化的器件符號。③

兩者區(qū)別：前者使用硬器件，靠接線連接形成控制程序；后者使用PLC中的內(nèi)部存儲器組成的軟器件，靠軟件實現(xiàn)控制程序。如前者圖中使用的KM是實際繼電器和KM的實際輔助接點，使用的SB1為實際常開按鈕，SB2為實際常閉按鈕，F(xiàn)R為實際常閉接點。在后者圖中使用的Y000是軟繼電器和軟接點，X000為常開輸入接點，X001和X002均為常閉輸入接點。也就是用PLC內(nèi)部的存儲器位來映像上面提到的這些外部硬器件的狀態(tài)，如存儲位為1，表示對應的線圈得電或開關(guān)接通，存儲位為0，表示對應的線圈失電或開關(guān)斷開。PLC的存儲過程控制具有很高的柔性，不需改變接線即能改變控制過程。④梯形圖中不存在實際的電流，而是用一種假想的能流(PowerFlow)來模擬繼電接觸控制邏輯。1/11/202343.1三菱FX系列PLC的程序設(shè)計語言

42．梯形圖中的圖元符號梯形圖中的圖元符號是對繼電接觸控制圖中的圖形符號的簡化和抽象，兩者的對應關(guān)系如表3.3所示?？傻贸鼋Y(jié)論：①

對應繼電接觸控制圖中的各種常開符號，在梯形圖表3.2梯形圖中的圖元符號與繼電接觸控制圖中的圖形符號比較1/11/202353.1三菱FX系列PLC的程序設(shè)計語言

5中一律抽象為一種圖元符號來表示。同樣，對應繼電接觸控制圖中的各種常閉符號，在梯形圖中也一律抽象為一種圖元符號來表示。②不同的PLC編程軟件（或版本），在其梯形圖中使用的圖元符號可能會略有不同。如在表3.3中的“梯形圖中的圖元符號”這一列中，有兩種常閉符號，三種線圈符號。3．梯形圖的格式梯形圖是形象化的編程語言，它用接點的連接組合表示條件、用線圈的輸出表示結(jié)果而繪制的若干邏輯行組成的順控電路圖。梯形圖的繪制格式：1/11/202363.1三菱FX系列PLC的程序設(shè)計語言

6①梯形圖按從上到下、從左至右順序編寫。每一邏輯行總是從起始母線開始，終止于終止母線（可?。＂谶壿嬓杏梢粋€或幾個支路組成，左邊是由接點組成的支路，表示控制條件。邏輯行的最右端必須連接輸出線圈，表示控制的結(jié)果。輸出線圈總是終止于右母線，同一標識的輸出線圈只能使用一次。③梯形圖中每一常開和常閉接點都有自己的標識，以互相區(qū)別。同一標識的常開和常閉接點均可多次重復使用，次數(shù)不限。④接點可任意串聯(lián)和并聯(lián)，而輸出線圈只能并聯(lián)，不能串聯(lián)。⑤最后一個邏輯行要用程序結(jié)束符“END”。1/11/202373.1.2助記符語言（Mnemonic）1助記符語言：匯編指令的格式來表示控制程序的程序設(shè)計語言。梯形圖編程要求配置較大的顯示器。而在現(xiàn)場調(diào)試時，小型PLC往往只配備顯示屏只有幾行寬度的簡易編程器，這時，梯形圖就無法輸入了，但助記符指令卻可以一條一條的輸入，滾屏顯示。助記符指令組成：操作碼＋操作數(shù)。操作碼用便于記憶的助記符表示，用來表示指令的功能，告訴CPU要執(zhí)行什么操作，如LD表示取、OR表示或。操作數(shù)用標識符和參數(shù)表示，用來表示參加操作的數(shù)的類別和地址。如用X表示輸入、用Y表示輸出。操作數(shù)是可選項，如END指令就沒有對應的操作數(shù)。1/11/202383.1.2助記符語言（Mnemonic）2人工將圖3.2梯形圖轉(zhuǎn)換成指令表方法：也是按梯形圖的邏輯行和邏輯組件的編排順序自上而下、自左向右依次進行。

表3.4對應圖3.3梯形圖的指令表

圖3.3電機啟―保－?？刂铺菪螆D1/11/202393.1.3流程圖語言（SFC）1流程圖（SequentialFunctionChart）是一種描述順序控制系統(tǒng)功能的圖解表示法。對于復雜的順控系統(tǒng)，內(nèi)部的互鎖關(guān)系非常復雜，若用梯形圖來編寫，其程序步就會很長、可讀性也會大大降低。符合IEC標準的流程圖語言，以流程圖形式表示機械動作，即以SFC語言的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖方式編程，特別適合于編制復雜的順控程序。例3.2圖3.4（a）是某機床的運動簡圖，行程開關(guān)SQ1為動力頭1的原位開關(guān),SQ2為終點限位開關(guān);SB2為工作循環(huán)開始的起動按鈕,M是動力頭1的驅(qū)動電機。試按照圖3.4（b）機床的工作循環(huán)圖，用流程圖語言描述動力頭1的動作過程。1/11/2023103.1.3流程圖語言（SFC）2解：從圖3.4（b）可知，機床工作自動循環(huán)分為三個工步。工步1：按下啟動鈕SB2＿電機M正轉(zhuǎn)＿動力頭1前進＿至終點壓下限位開關(guān)SQ2，并作為轉(zhuǎn)換主令，控制工作循環(huán)切換到工步2工步2：SQ2的動斷接點斷開＿電機M停轉(zhuǎn)＿動力頭1停在終點位圖3.4機床的工作過程

圖3.5機床的工作流程

131/11/2023113.1.3流程圖語言（SFC）3，等待動力頭2的到來。同時，SQ2的動合接點接通＿控制動力頭2前進＿直至動力頭2壓下其終點限位開關(guān)SQ4，SQ4信號也作為轉(zhuǎn)換主令，控制工作循環(huán)切換到工步3。工步3：SQ4的動合接點接通＿控制電機M反轉(zhuǎn)＿兩動力頭隨之由終點向原位返回＿動力頭1至原位壓下原位行程開關(guān)SQ1_電機M停轉(zhuǎn)，動力頭1停在原位，完成一次工作循環(huán)。用流程圖語言來描述得到機床的順序流程圖如圖3.4所示，它就是狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的原型。用SFC語言編制順控程序的思路：（1）按結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的要求，將一復雜的控制過程分解為若干工步，這些工步稱為狀態(tài)。狀態(tài)與狀態(tài)間由轉(zhuǎn)移分隔，當轉(zhuǎn)移條件得到滿足時，就實現(xiàn)轉(zhuǎn)移，即上一狀態(tài)的動作結(jié)束而下一狀態(tài)的動作開始。用狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖描述控制系統(tǒng)直觀、簡單，是設(shè)計順控程序有力工具1/11/2023123.1.3流程圖語言（SFC）4（2）SFC語言元素，由狀態(tài)、轉(zhuǎn)移和有向線段組成。①狀態(tài)表示過程中的一個工步（動作）。狀態(tài)符號用單線框表示，框內(nèi)是狀態(tài)的組件號。一個控制系統(tǒng)還必須要有一個初始狀態(tài)，對應的是其運行的原點，初始狀態(tài)的符號是雙線框。②轉(zhuǎn)移是表示從一個狀態(tài)到另一個狀態(tài)的變化。狀態(tài)間要用向線段連接，以表示轉(zhuǎn)移方向。有向線段上的垂直短線和它旁邊標注的文字符號或邏輯表達式表示狀態(tài)轉(zhuǎn)移條件，凡從上到下、從左到右的有向線段箭頭可省去不畫。③與狀態(tài)對應的動作用該狀態(tài)右邊的一個或幾個矩形框來表示，實際上其旁邊大多是被驅(qū)動的線圈等。111/11/2023133.1.3流程圖語言（SFC）5（3）SFC流程圖的基本形式

SFC的基本形式按結(jié)構(gòu)可分為三種形式：①單流程結(jié)構(gòu)：其狀態(tài)是一個接著一個地順序進行，每個狀態(tài)僅連接一個轉(zhuǎn)移，每個轉(zhuǎn)移也僅連接一個狀態(tài)。圖3.6SFC流程圖的三種基本形式1/11/2023143.1.3流程圖語言（SFC）6②選擇結(jié)構(gòu)：在某一狀態(tài)后有幾個單流程分支，當相應的轉(zhuǎn)移條件滿足時，一次只能選擇進入一個單流程分支。選擇結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)移條件是在某一狀態(tài)后連接一條水平線，水平線下再連接各個單流程分支的第一個轉(zhuǎn)移。各個單流程分支結(jié)束時，也要用一條水平線表示，而且其下不允許再有轉(zhuǎn)移。③并行結(jié)構(gòu)是指在某一轉(zhuǎn)移下，若轉(zhuǎn)移條件滿足，將同時觸發(fā)并行的幾個單流程分支，這些并行的順序分支應畫在兩條雙水平線之間。三種程序設(shè)計語言比較：梯形圖具有與傳統(tǒng)繼電接觸控制相似的特征，編程直觀、形象，易于掌握。助記符語言適合編程器在現(xiàn)場調(diào)試程序。SFC語言以狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖方式編程，適合于編制復雜的順控程序。1/11/2023153.2三菱FX系列PLC的基本邏輯指令

13.2.1邏輯取與輸出線圈驅(qū)動指令LD、LDI、OUT1．指令用法（1）LD（取）： 常開接點與母線連接指令。（2）LDI（取反）： 常閉接點與母線連接指令。（3）OUT（輸出）： 線圈驅(qū)動指令。表3.4邏輯取與輸出線圈驅(qū)動指令

1/11/2023163.2.1邏輯取與輸出線圈驅(qū)動指令LD、LDI、OUT22．指令說明

（1）

LD和LDI指令用于接點與母線相連。與ANB和ORB指令配合，還作為分支起點指令。目標組件：X、Y、M、T、C、S。（2）OUT指令用于驅(qū)動輸出繼電器、輔助繼電器、定時器、計數(shù)器、狀態(tài)繼電器和功能指令，但是不能用來驅(qū)動輸入繼電器，目標組件：Y、M、T、C、S和功能指令線圈F。（3）OUT指令可以并行輸出，相當于線圈是并聯(lián)的，如圖3.6中的M100和T1就是并聯(lián)的。注意，輸出線圈不能串聯(lián)使用。（4）在對定時器、計數(shù)器使用OUT指令后，須設(shè)置時間常數(shù)K，或指定數(shù)據(jù)寄存器的地址。如圖3.6中T1的1/11/2023173.2.1邏輯取與輸出線圈驅(qū)動指令LD、LDI、OUT3時間常數(shù)設(shè)置為K10。時間常數(shù)K的設(shè)定，要占一步。表3.6中給出了時間常數(shù)K的設(shè)定值范圍與對應的時間實際設(shè)定值范圍，及以T、C為目時OUT指令所占步數(shù)。例3.3閱讀圖3.6中的梯形圖，試解答：（1）寫出圖3.6中梯形圖所對應的指令表。（2）指出各指令的步序并計算程序的總步數(shù)。（3）計算定時器T1的定時時間。表3.5定時器/計數(shù)器時間常數(shù)K的設(shè)定

1/11/2023183.2.1邏輯取與輸出線圈驅(qū)動指令LD、LDI、OUT4時間常數(shù)設(shè)置為K10。時間常數(shù)K的設(shè)定，要占一步。表3.6中給出了時間常數(shù)K的設(shè)定值范圍與對應的時間實際設(shè)定值范圍，及以T、C為目時OUT指令所占步數(shù)。例3.3閱讀圖3.7中的梯形圖，試解答：（1）寫出圖3.7中梯形圖所對應的指令表。（2）指出各指令的步序并計算程序的總步數(shù)。（3）計算定時器T1的定時時間。圖3.7

LD、LDI和OUT指令應用舉例

解：（1）從梯形圖到指令表，按自上而下、自左向右依次進行轉(zhuǎn)換，得到對應圖3.7梯形圖的指令表如表3.7所示。（2）總的程序步為10步。各指令的步序如表3.7第1列所示。1/11/2023193.2.1邏輯取與輸出線圈驅(qū)動指令LD、LDI、OUT5（3）由附錄中的表A.1可知T1是100ms定時器，所以T1定時時間為10×0.1＝1s。

表3.6對應圖3.7梯形圖的指令表

1/11/2023203.2.2接點串聯(lián)指令AND、ANI11．指令用法（1）AND（與）： 常開接點串聯(lián)指令。（2）ANI（與非）： 常閉接點串聯(lián)指令。2．指令說明

（1）AND和ANI指令用于單個接點串聯(lián)，串聯(lián)接點的數(shù)量不限，重復使用指令次數(shù)不限。目為X、Y、M、T、C、S。表3.7接點串聯(lián)指令

1/11/2023213.2.2接點串聯(lián)指令AND、ANI2（2）在執(zhí)行OUT指令后，通過接點對其它線圈執(zhí)行OUT指令，稱為“連續(xù)輸出”（又稱縱接輸出）。正確：圖3.8中緊接OUTM101后，通過接點T1輸出OUTY001。錯誤：圖3.9中M101與T1和Y001交換，出錯。非要這樣縱接，要使用后述的MPS和MPP指令。圖3.9縱接錯誤舉例

圖3.8AND與ANI指令應用舉例

1/11/2023223.2.2接點串聯(lián)指令AND、ANI3例3.4閱讀圖3.8中的梯形圖，試解答：（1）寫出圖3.8梯形圖所對應的指令表。（2）指出各指令的步序并計算程序的總步數(shù)。解：（1）對應圖3.8梯形圖的指令表如表3.9所示。（2）各指令步序如表3.9。程序總的占9步。表3.8對應圖3.8梯形圖的指令表

1/11/2023233.2.3接點并聯(lián)指令OR、ORI11．指令用法（1）OR（或）：常開接點并聯(lián)指令（2）ORI（或非）：常閉接點并聯(lián)指令。例3.5閱讀圖3.10（a）中的梯形圖，試解答：（1）寫出圖3.10（a）梯形圖所對應的指令表。（2）指出各指令的步序并計算程序的總步數(shù)。表3.9接點并聯(lián)指令

1/11/2023243.2.3接點并聯(lián)指令OR、ORI2解：（1）對應圖3.10梯形圖的指令表如圖3.10（b）所示。（2）各指令步序也如圖3.10（b），各指令均為1步，所以程序總的占10步。圖3.10OR與ORI指令舉例

1/11/2023253.2.3接點并聯(lián)指令OR、ORI32．指令說明

（1）OR和ORI指令引起的并聯(lián)，是從OR和ORI一直并聯(lián)到前面最近的LD和LDI指令上，如圖3.10（a），并聯(lián)的數(shù)量不受限制。操作目標組件為X、Y、M、T、C、S。（2）OR和ORI指令只能用于單個接點并聯(lián)連接，若要將兩個以上接點串聯(lián)而成的電路塊并聯(lián)，要用后述的ORB指令。1/11/2023263.2.4串聯(lián)電路塊的并聯(lián)指令ORB1．指令用法ORB（串聯(lián)電路塊或）：將兩個或兩個以上串聯(lián)塊并聯(lián)連接的指令。串聯(lián)塊：兩個以上接點串聯(lián)的電路。串聯(lián)塊并聯(lián)，支路始端用LD和LDI，終端用ORB指令。2．指令說明

（1）ORB指令無操作數(shù)，其后不跟任何軟組件編號。（2）多重并聯(lián)電路中，ORB指令可以集中起來使用；切記：在一條線上LD和LDI指令重復使用次數(shù)要≤8。表3.10串聯(lián)電路塊的并聯(lián)指令1/11/2023273.2.4串聯(lián)電路塊的并聯(lián)指令ORB2例3.5閱讀圖3.11（a）中的梯形圖，試解答：（1）寫出圖3.11（a）梯形圖所對應的指令表。（2）指出各指令的步序并計算程序的總步數(shù)。圖3.11ORB指令舉例1/11/2023283.2.4串聯(lián)電路塊的并聯(lián)指令ORB3解：（1）對應圖3.11（a）梯形圖的指令表如圖3.11（b）所示。按照兩兩并聯(lián)的原則，在首次出現(xiàn)的兩個串聯(lián)塊后應加一個ORB指令，此后每出現(xiàn)一個要并聯(lián)的串聯(lián)塊，就要加一個ORB指令。（2）各指令步序也如圖3.11（b），各指令均為1步，所以程序總的占10步。3.2.5并聯(lián)電路塊的串聯(lián)指令ANB11．指令用法ANB（并聯(lián)電路塊與）：將并聯(lián)電路塊的始端與前一個電路串聯(lián)連接的指令。并聯(lián)塊：兩個以上接點并聯(lián)的電路。并聯(lián)塊串聯(lián)時要用ANB指令，支路始端用LD和LDI，終端用ANB指令。1/11/2023293.2.5并聯(lián)電路塊的串聯(lián)指令ANB22．指令說明

（1）ANB指令無操作數(shù)，其后不跟任何軟組件編號。（2）ANB指令可以集中起來使用，但是切記，此時在一條線上LD和LDI指令重復使用次數(shù)要≤8。例3.6閱讀圖3.12（a）中的梯形圖，試解答：（1）寫出圖3.12（a）梯形圖所對應的指令表。（2）指出各指令的步序并計算程序的總步數(shù)。解：（1）對應圖3.12（a）梯形圖的指令表如圖3.12（b）。按兩兩串聯(lián)原則，在首次出現(xiàn)的兩并聯(lián)塊后應加一個ANB指令，表3.11并聯(lián)電路塊的串聯(lián)指令

1/11/2023303.2.5并聯(lián)電路塊的串聯(lián)指令ANB3此后每出現(xiàn)一個并聯(lián)塊，就要加一個ANB。前一并聯(lián)塊結(jié)束時，應用LD或LDI指令開始后一并聯(lián)塊。（2）各指令步序也如圖3.12（b），各指令均為1步，所以程序總的占11步。圖3.12ANB指令舉例1/11/2023313.2.6多重輸出指令MPS、MRD、MPP11．指令用法（1）MPS（PUSH）：

進棧指令。（2）MRD（READ）：讀棧指令。（3）MPP（POP）：

出棧指令。這組指令可將接點的狀態(tài)先進棧保護，圖3.13棧操作示意

當需要接點狀態(tài)時，再出?；謴?，以保證與后面的電路正確連接。表3.12多重輸出指令1/11/2023323.2.6多重輸出指令MPS、MRD、MPP22．指令說明（1）PLC中，有11個可存儲中間運算結(jié)果的存儲器，它們相當于微機中的堆棧，是按照先進后出的原則進行存取的一段存儲器區(qū)域。堆棧指令的操作如圖3.13。（2）使用一次MPS指令，該時刻的運算結(jié)果就壓入第一個單元中（棧頂）。再次使用MPS，當前結(jié)果壓入棧頂，原先數(shù)據(jù)依次向棧的下一個單元推移。（3）使用MPP指令，各數(shù)據(jù)依次向上一個棧單元傳送。棧頂數(shù)據(jù)在彈出后就從棧內(nèi)消失。（4）MRD是棧頂數(shù)據(jù)的讀出專用指令，但棧內(nèi)的數(shù)據(jù)不發(fā)生下壓或上托的傳送。（5）MPS、MRD、MPP指令均無操作數(shù)。（6）MPS和MPP應配對使用，連續(xù)