可編程序控制器2(軟件)

第二章PLC硬件與工作原理

PLC原理及應(yīng)用2.3可編程控制器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能單元式結(jié)構(gòu)模塊式結(jié)構(gòu)疊裝式結(jié)構(gòu)單元式結(jié)構(gòu)◆把CPU、RAM、ROM、I/O接口及與編程器或EPROM寫入器相連的接口、輸入輸出端子、電源、指示燈等都裝配在一起的整體裝置?！粢粋€(gè)箱體就是一個(gè)完整的PLC，叫做一個(gè)單元。單元式結(jié)構(gòu)單元式結(jié)構(gòu)

輸入輸出點(diǎn)數(shù)是固定的，不一定能適合具體的控制現(xiàn)場(chǎng)的需要。

有時(shí)整體PLC的輸入口或輸出口要擴(kuò)展，這就又需要一種只有一些接口而沒有CPU也沒有電源的配件(擴(kuò)展單元)。

結(jié)構(gòu)緊湊，體積小、成本低、安裝方便。模塊式結(jié)構(gòu)

把PLC的每個(gè)工作單元都制成獨(dú)立的模塊，如CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊、通訊模塊等等。

另外機(jī)器有一塊帶有插槽的母板，實(shí)質(zhì)上就是計(jì)算機(jī)總線。模塊插座插在框架中的總線連接板上，就構(gòu)成了一個(gè)完整的PLC。模塊式結(jié)構(gòu)

特點(diǎn)：系統(tǒng)構(gòu)成非常靈活，安裝、擴(kuò)展、維修都很方便。缺點(diǎn)是體積比較大。模塊式結(jié)構(gòu)疊裝式結(jié)構(gòu)

單元式和模塊式相結(jié)合的產(chǎn)物,把某一系列PLC工作單元的外形都作成外觀尺寸一致的，CPU、I/O口及電源也可做成獨(dú)立的，不使用模塊式PLC的母板，用電纜聯(lián)接各個(gè)單元，在控制設(shè)備中安裝時(shí)一層層地疊裝，這就是疊裝式PLC。2.3FX2N系列PLC主要技術(shù)性能

FX2N系列PLC是日本三菱公司繼F1、F2系列之后推出的新產(chǎn)品。

它采用整體式結(jié)構(gòu)，按功能可分為基本單元、擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊及特殊適配器等四種類型產(chǎn)品?；締卧獌?nèi)有CPU、存儲(chǔ)器、輸入/輸出、電源等，是一個(gè)完整的PLC機(jī)，可以單獨(dú)使用。FX系列PLC型號(hào)表示方法：p17FX2N系列PLC的主要技術(shù)性能FX2N系列PLC的主要技術(shù)性能p18FX2N系列基本單元p19表2.7FX2N系列擴(kuò)展FX2N系列擴(kuò)展FX2N系列擴(kuò)展FX2N系列擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊p20FX2N系列特殊模塊、特殊單元、特殊適配器p26FX2N系列特殊模塊、特殊單元、特殊適配器p24FX2N系列擴(kuò)展方法FX2N系列擴(kuò)展方法2.4程序控制器的軟件構(gòu)成可編程序控制器的系統(tǒng)軟件可編程序控制器的應(yīng)用軟件可編程序控制器的用戶工作環(huán)境可編程序控制器的編程軟件可編程控制器的軟件構(gòu)成PLC軟件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件系統(tǒng)管理程序用戶指令解釋程序?qū)Ｓ脴?biāo)準(zhǔn)程序模塊

系統(tǒng)軟件包括系統(tǒng)管理程序，用戶指令解釋程序和供系統(tǒng)調(diào)用的專用標(biāo)準(zhǔn)程序塊等。

系統(tǒng)管理程序用于運(yùn)行管理、存儲(chǔ)空間分配管理和系統(tǒng)的自檢，控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行；

用戶指令解釋程序是把應(yīng)用程序（梯形圖）的輸入翻譯成機(jī)器能夠識(shí)別的機(jī)器語言；

專用標(biāo)準(zhǔn)程序模塊是由許多獨(dú)立的程序塊組成，各自能完成不同的功能。

系統(tǒng)程序由PLC生產(chǎn)廠家提供，并固化在EPROM中，用戶不能直接讀寫。

2.4.1可編程序控制器的系統(tǒng)軟件2.4.2可編程序控制器的應(yīng)用軟件1、應(yīng)用軟件

是用戶為達(dá)到某種控制目的，采用PLC廠家提供的編程語言自主編制的程序。

使用PLC實(shí)現(xiàn)某種控制目的，用存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的程序?qū)崿F(xiàn)控制功能，就是人們所指的存儲(chǔ)邏輯。

應(yīng)用程序是一定控制功能的表述。同一臺(tái)PLC用于不同的控制目的時(shí)就需要編制不同的應(yīng)用軟件。

用戶軟件存入PLC后如需改變控制目的可多次改寫。2、繼電接觸器與PLC軟件控制方案的比較例1用繼電接觸器實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)啟／停控制QSFRFUKMM3~

工作原理:

合刀開關(guān)QS按SB1→KM線圈得電按SB2→KM線圈失電M3~M3~→KM輔助觸頭閉合自鎖→KM主觸頭閉合→M運(yùn)轉(zhuǎn)→KM輔助觸頭解除自鎖→KM主觸頭斷開→M停轉(zhuǎn)KMSB1KMSB2FR主電路控制電路QSFRFUKMM3~M3~M3~KMFRX0X1COMY0COM1Y0X0Y0~220VSB1SB2PLCX1例2用PLC實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)啟／?？刂浦麟娐房刂齐娐酚脩舫绦蚶?用繼電接觸器實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)正／反轉(zhuǎn)控制UVWQSFRFUM3~~~KM1KM2KM2SB1SB3FRSB2KM1KM2KM1KM2KM1QSFRFUM3~KM2按SB1→KM1得電→KM1常開觸頭閉合→M運(yùn)轉(zhuǎn)誤按SB2→KM2得電若去掉互鎖—合QS，→KM2常開觸頭閉合→UVW則電源U、W相間短路M3~→

熔斷器

FU燒毀！KM1

互鎖設(shè)計(jì)

KM2SB1SB3KRSB2KM1KM2KM1KM2KM1加互鎖防止短路KM1KM2

采用電氣和機(jī)械雙重互鎖的電動(dòng)機(jī)正／反轉(zhuǎn)控制電路

利用復(fù)合按鈕SB1、SB2，實(shí)現(xiàn)機(jī)械互鎖正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)直接轉(zhuǎn)換KM1和KM2的電氣互鎖必不可少！QsKRFUM3~KM1KM2KM2SB1SB3FRSB2KM1KM2KM1KM2KM1UVW例4用PLC實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制PLC內(nèi)部用戶程序Y0X0Y0X2Y1X1Y1X2X1X0Y0Y1QSFRFUM3~KM1KM2

UVWKM1FRX0X1COMY0COM1SB1SB2PLCSB3X2KM2KM1Y1KM2~220V2.4.2可編程控制器的應(yīng)用軟件3、應(yīng)用軟件編程語言表達(dá)方式（1）梯形圖（LadderDiagram）梯形圖語言是一種以圖形符號(hào)及圖形符號(hào)在圖中的相互關(guān)系表示控制關(guān)系的編程語言，是從繼電接觸器控制電路演變過來的。（2）指令表（InstructionList）指令表也叫做語句表。它和單片機(jī)程序中的匯編語言有點(diǎn)類似，由語句指令依一定的順序排列而成。（3）順序功能圖（SequentialFunctionChart）順序功能圖常用來編制順序控制類程序。它包含步、動(dòng)作、轉(zhuǎn)換三個(gè)要素。2.4.2可編程控制器的應(yīng)用軟件（4）功能塊圖（FunctionBlockDiagram）功能塊圖是一種類似于數(shù)字邏輯電路的編程語言，熟悉數(shù)字電路的人比較容易掌握。該編程語言用類似與門、或門的方框來表示邏輯運(yùn)算關(guān)系，方框的左側(cè)為邏輯運(yùn)算的輸入變量，右側(cè)為輸出變量，輸入端、輸出端的小圓點(diǎn)表示“非”運(yùn)算，信號(hào)自左向右流動(dòng)。就像電路圖一樣，它們被“導(dǎo)線”連接在一起，如下圖所示。2.4.2可編程控制器的應(yīng)用軟件（5）結(jié)構(gòu)文本（StructuredText）隨著PLC技術(shù)的飛速發(fā)展，如果許多高級(jí)功能還使用梯形圖來表示，會(huì)很不方便。為了增強(qiáng)PLC的數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、圖表顯示、報(bào)表打印等功能，方便用戶的使用，許多大中型PLC都配備了PASCAL、BASIC、C等高級(jí)編程語言。這種編程方式叫結(jié)構(gòu)文本。與梯形圖相比，結(jié)構(gòu)文本有兩個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)，其一是能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，其二是非常簡潔和緊湊，用結(jié)構(gòu)文本編制極其復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算程序可能只占一頁紙。結(jié)構(gòu)文本用來編制邏輯運(yùn)算程序也很容易。2.4.2可編程控制器的應(yīng)用軟件TYPET_Channel: STRUCT value:REAL;state:BOOL; END_STRUCT;END_TYPE…VAR max:REAL:=0; min:REAL:=1000.0; input:T_InputsAT%IW130; sum:LREAL:=0.0END_VARFORI:=1to32DO sum:=REAL_TO_LREAL(input[I].value)+sum; IFinput[I].value>maxTHEN max:=input[I].value; END_IF; …END_FOR;Average:=sum/32.0;梯形圖的特點(diǎn)PLC梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱。但不是真實(shí)的繼電器。梯形圖兩側(cè)的垂直公共線稱為公共母線，能流只能從左到右。梯形圖的邏輯運(yùn)算：根據(jù)梯形圖各觸點(diǎn)的狀態(tài)和邏輯關(guān)系，求出與圖中各線圈對(duì)應(yīng)的編程元件的ON/OFF狀態(tài)，邏輯運(yùn)算是從左到右，從上到下進(jìn)行的。梯形圖中各編程元件的常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)可以無限多次的使用。

PLC可看成是由各種功能元器件（軟元件）組成的工業(yè)控制器。利用編程語言，按照一定的邏輯關(guān)系對(duì)這些軟元件進(jìn)行編程（調(diào)用），就可實(shí)現(xiàn)某種控制要求。

PLC的編程軟元件實(shí)質(zhì)上是存儲(chǔ)器單元，每個(gè)單元都有惟一的地址。為了滿足不同的功用，存儲(chǔ)器單元作了分區(qū)，因此，也就有了不同類型的編程軟元件。在系統(tǒng)軟件的安排下，不同的軟元件具有不同的功能。FX2N系列PLC編程軟元件如下表所示。2.4.3可編程控制器的用戶工作環(huán)境2.4.3可編程控制器的用戶工作環(huán)境元件類型性能規(guī)格元件編號(hào)輸入繼電器（X）

DC輸入

24VDC，7mA，光電隔離

X000～X267（8進(jìn)制編號(hào)）

輸出繼電器（Y）

繼電器（MR）

AC250V，DC30V，2A/1點(diǎn)（電阻負(fù)載）

Y000～Y267

（8進(jìn)制編號(hào)）

雙向可控硅（MS）

AC85～242V，0.3A/點(diǎn)，0.8A/4點(diǎn)（電阻負(fù)載）

晶體管（MT）

DC5～30V，0.5A/點(diǎn)，0.8A/4點(diǎn)，1.6A/8點(diǎn)（電阻負(fù)載）

輔助繼電器（M）一般用

M0～M499（500點(diǎn)）

保持用

電池后備區(qū)(可設(shè)為不保持)M500～M1023（524點(diǎn)）

保持用

電池后備固定區(qū)

M1024～M3071（2048點(diǎn)）

特殊用

M8000～M8255（256點(diǎn)）

FX2N系列PLC編程軟元件一覽表

（1）輸入輸出繼電器

輸入繼電器是可編程序控制器接收外部輸入的開關(guān)量信號(hào)窗口。在梯形圖中可以外接常開觸點(diǎn)或常閉觸點(diǎn)，也可以接多個(gè)觸點(diǎn)組成的串并聯(lián)電路在梯形圖中可以多次使用輸入繼電器的常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)。輸出繼電器是PLC向外部負(fù)載發(fā)送信號(hào)的窗口。輸出繼電器用來將PLC的輸出信號(hào)傳送給輸出模塊，再由后者驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。在梯形圖中，每一個(gè)輸出繼電器常開和常閉觸點(diǎn)可多次使用。輸入輸出繼電器2.4.3可編程控制器的用戶工作環(huán)境特殊輔助繼電器觸點(diǎn)利用型M8000運(yùn)行標(biāo)志M8002初始脈沖線圈驅(qū)動(dòng)型M8012100ms脈沖M80131s時(shí)鐘脈沖M8030電池欠壓M8033輸出保持M8034禁止輸出線圈由PLC自行驅(qū)動(dòng)，用戶只能利用其觸點(diǎn)用戶程序驅(qū)動(dòng)線圈后，PLC作特定動(dòng)作特殊輔助繼電器M8000、M8001：運(yùn)行監(jiān)視繼電器M8002、M8003：初始脈沖繼電器M8005：鋰電池電壓過低繼電器M8011~M8014：內(nèi)部時(shí)鐘脈沖周期為10ms、100ms、1s、1minM8020：零標(biāo)志M8021：借位標(biāo)志M8022：進(jìn)位標(biāo)志M8200~M8245：設(shè)置對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)器為減計(jì)數(shù)方式M8028：（T32～T62）100ms--10ms定時(shí)器切換標(biāo)志M8034：禁止全部輸出的特殊輔助繼電器M8039：恒定掃描周期的特殊輔助繼電器，掃描周期值由D8039決定M8040：禁止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)移特殊輔助繼電器2.4.3可編程控制器的用戶工作環(huán)境元件類型性能規(guī)格元件編號(hào)狀態(tài)寄存器（S）初始化用

S0～S9（10點(diǎn)）一般用S10～S499（490點(diǎn)）保持用電池后備S500～S899（400點(diǎn)）報(bào)警用電池后備S900～S999（100點(diǎn)）定時(shí)器（T）

100ms0.1～3276.7sT0～T199（200點(diǎn)）10ms0.01～327.67sT200～T245（46點(diǎn)）1ms（積算）0.001～32.767s（保持）T246～T249（4點(diǎn)）100ms(積算)

0.1～3276.7s（保持）T250～T255（6點(diǎn)）

FX2N系列PLC編程軟元件一覽表（2）

狀態(tài)（S）用于編制順序控制程序的一種編程元件，一般與步進(jìn)梯形指令STL一起使用。通用狀態(tài)（S0~S499）沒有斷電保持功能，但可用程序設(shè)定有斷電保持功能。定時(shí)器（T）元件類型性能規(guī)格元件編號(hào)

計(jì)數(shù)器（C）加計(jì)數(shù)器16位，0～32767，一般用C0～C99（100點(diǎn)）16位，0～32767，電池后備

C100～C199（100點(diǎn)）

加／減計(jì)數(shù)器32位，-2147483648～2147483647

，一般用C200～C219（20點(diǎn)）32位，-2147483648～2147483647

，電池后備

C220～C234（15點(diǎn)）高速計(jì)數(shù)器32位加/減計(jì)數(shù)，電池后備C235～C255（6點(diǎn)）

數(shù)據(jù)寄存器（D）

通用16位，一般用

D0～D199（200點(diǎn)）16位，電池后備D200～D511（312點(diǎn)）文件寄存器16位，電池后備D512～D7999（7488點(diǎn)）特殊用16位，電池后備

D8000～D8195（106點(diǎn)）變址16位，電池后備

V0～V7、Z0～Z7（16點(diǎn)）

FX2N系列PLC編程軟元件一覽表（3）

2.4.3可編程控制器的用戶工作環(huán)境計(jì)數(shù)器（C）數(shù)據(jù)寄存器（D）數(shù)據(jù)寄存器D在模擬量檢測(cè)與控制以及位置控制等場(chǎng)合用來儲(chǔ)存數(shù)據(jù)和參數(shù)，數(shù)據(jù)寄存器為16位，可雙字節(jié)

使用。通用數(shù)據(jù)寄存器D0~D199,M8033ON時(shí)，有斷電保持功能。斷電保持?jǐn)?shù)據(jù)寄存器D200~D7999，其中D200~D511有斷電保持功能，利用外部設(shè)備的參數(shù)設(shè)定，可改變其與通用數(shù)據(jù)寄存器的分配。D490~D509供通信用。D512~D7999的斷電保持功能不能用軟件改變，可用RST和ZRST指令清除內(nèi)容。特殊數(shù)據(jù)寄存器D8000~D8255用來監(jiān)控PLC的運(yùn)行狀態(tài)，如電池電壓、掃描時(shí)間等。變址寄存器V0~V7和Z0~Z7的內(nèi)容用來改變編程元件的元件號(hào)。2.4.4可編程序控制器的編程軟件GXDeveloper

用于開發(fā)三菱電機(jī)公司所有PLC的程序，可以用梯形圖、指令表和順序功能圖編程。GXSimulator

與GXDeveloper配套使用，可以在微機(jī)上模型三菱PLC的運(yùn)行，對(duì)用戶程序監(jiān)控和調(diào)試。2.4可編程控制器的編程軟件1．系統(tǒng)配置（1）CPU：486以上；內(nèi)存：16兆以上（2）接口單元

FX-232AWC型RS-232C/RS-422轉(zhuǎn)換器(便攜式)，F(xiàn)X-232AW型RS-232C/RS-422轉(zhuǎn)換器(內(nèi)置式)

或其他指定的轉(zhuǎn)換器。（3）通信電纜采用RS-422cable（RS-422纜線），選取如下：①FX-422CAB0型RS-422纜線(用于FX0，F(xiàn)X0S，F(xiàn)X0N型PLC,1.5米)。②FX-422CAB型RS-422纜線（用于FX1,FX2,FX2C型PLC,0.3米)。③FX-422CAB-150型RS-422纜線（用于FX1,FX2,FX2C型PLC,1.5米)。2．編程軟件的使用（1）系統(tǒng)啟動(dòng)：雙擊桌面圖標(biāo)打開的SWOPC-FXGP／WIN-C窗口如下圖所示。2.4可編程控制器的編程軟件2.4可編程控制器的編程軟件選取[文件]菜單下的[退出]命令，即可退出SWOPC-FXGP／WIN-C系統(tǒng)，如下圖所示。①創(chuàng)建新文件創(chuàng)建新的順控程序的操作方法是：選擇[文件]－[新文件]，或者按[Ctrl]＋[N]鍵，然后在PLC類型設(shè)置對(duì)話框中選擇順控程序的目標(biāo)PLC類型，如選擇FX2系列PLC后，單擊[確認(rèn)]，或者按[O]鍵即可，如圖下圖所示。2.4可編程控制器的編程軟件（2）文件的管理圖2.4可編程序控制器的編程軟件②打開文件選擇［文件］－［打開］菜單或按［Ctr1］＋[O]鍵，在打開的文件菜單中選擇一個(gè)所需的順控指令程序后，單擊［確認(rèn)］即可，如下圖所示。③文件的保存和關(guān)閉如果是第一次保存，屏幕顯示如圖所示的文件菜單對(duì)話框，可通過該對(duì)話框?qū)?dāng)前程序賦名并保存。操作方法是：執(zhí)行［文件］－［保存］，或按［Ctr1］＋［S］鍵操作即可。2.4可編程序控制器的編程軟件

將已處于打開狀態(tài)的順控程序關(guān)閉，再打開一個(gè)已有的程序及相應(yīng)的注釋和數(shù)據(jù)。操作方法：執(zhí)行［文件］－［關(guān)閉打開］菜單操作即可，如圖所示。2.4可編程序控制器的編程軟件（3）梯形圖編程

①編輯操作梯形圖單元塊的剪切、拷貝、粘貼、刪除、塊選擇以及行刪除和行插入，通過執(zhí)行［編輯］菜單欄實(shí)現(xiàn)。元件名的輸入、元件注釋、線圈注釋以及梯形圖單元塊的注釋，也可通過執(zhí)行［編輯］菜單欄實(shí)現(xiàn)，如圖所示。2.4可編程序控制器的編程軟件②元件輸入觸點(diǎn)、線圈、特殊功能線圈和連接導(dǎo)線的輸入，程序的清除，通過執(zhí)行[工具］菜單欄實(shí)現(xiàn)，如圖所示。③梯形圖的轉(zhuǎn)換將創(chuàng)建的梯形圖轉(zhuǎn)換格式存入計(jì)算機(jī)中，操作方法是：執(zhí)行[工具］－［轉(zhuǎn)換］菜單操作或按F4鍵，如圖所示。在轉(zhuǎn)換過程中顯示梯形圖轉(zhuǎn)換信息，如果在不完成轉(zhuǎn)換的情況下關(guān)閉梯形圖窗口，被創(chuàng)建的梯形圖被抹去！2.4可編程序控制器的編程軟件④查找光標(biāo)移到程序的頂、底和指定程序步顯示程序，有關(guān)元件接點(diǎn)、線圈和指令的查找，元件類型和編號(hào)的改變，元件的替換，通過執(zhí)行［查找］菜單欄實(shí)現(xiàn)，如圖所示。2.4可編程序控制器的編程軟件（4）指令表編程執(zhí)行［視圖］－［指令表］或按［N］鍵，可實(shí)現(xiàn)指令表狀態(tài)下的編程；通過［視圖］－［指令表］或［梯形圖］，可實(shí)現(xiàn)指令表程序與梯形圖程序之間的轉(zhuǎn)換，如圖所示。2.4可編程序控制器的編程軟件（5）程序的檢查執(zhí)行［選項(xiàng)］－［程序檢查］，選擇相應(yīng)的檢查內(nèi)容，單擊［確認(rèn)］，可實(shí)現(xiàn)對(duì)程序的檢查，如圖所示。2.4可編程序控制器的編程軟件（6）程序的傳送功能

[讀入］將PLC中的程序傳送到計(jì)算機(jī)中。

[寫出］將計(jì)算機(jī)中的程序發(fā)送到PLC中。

[校驗(yàn)］將計(jì)算機(jī)與PLC中的程序加以比較校驗(yàn)，操作方法是執(zhí)行［PLC］－[傳送]－[讀入］、

[寫出]、[校驗(yàn)］菜單完成操作。當(dāng)選擇［讀入］時(shí)，應(yīng)在［PLC

模式設(shè)置］對(duì)話框中將已經(jīng)連接的PLC模式設(shè)置好，操作菜單如圖所示。2.4可編程序控制器的編程軟件

傳送程序時(shí)，應(yīng)注意以下問題：計(jì)算機(jī)的RS232C端口及PLC之間必須用指定的纜線及轉(zhuǎn)換器連接；執(zhí)行完［讀入］后，計(jì)算機(jī)中的程序?qū)⒈粊G失，原有的程序?qū)⒈蛔x入的程序所替代，PLC模式改為被設(shè)定的模式；在［寫出］時(shí)，PLC應(yīng)停止運(yùn)行，程序必須在RAM或EE-PROM內(nèi)存保護(hù)關(guān)斷的情況下寫出，然后進(jìn)行校驗(yàn)。2.4可編程序控制器的編程軟件

設(shè)置顯示元件設(shè)置在元件登錄監(jiān)控中被顯示的元件，操作方法是在元件設(shè)置對(duì)話框中