《數(shù)控機(jī)床電器及PLC控制技術(shù)（第3版）》課件 第五章 PLC編程入門及指令系統(tǒng)

PLC編程入門及指令系統(tǒng)第五章1PLC概述2FX系列PLC性能簡介3PLC程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)5FX系列PLC基本邏輯指令6PLC的應(yīng)用指令7PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)調(diào)試方法4FX系列PLC梯形圖中的編程元件5.1PLC概述PLCCPU模塊I/O模塊編程器電源5.1.1基本結(jié)構(gòu)相當(dāng)于人的大腦，它不斷采集輸入信號(hào)，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出。將用戶希望實(shí)現(xiàn)的功能通過編程語言送到PLC的用戶程序存儲(chǔ)器中。PLC一般使用220V交流電源或24V直流電源。內(nèi)部的開關(guān)電源為各模塊提供5V、12V、24V等直流電源。CPU模塊I/O模塊編程器電源它們是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和CPU模塊的橋梁。整體式PLCPLCCPU模塊、I/O模塊和電源裝在一個(gè)箱狀機(jī)殼內(nèi)，結(jié)構(gòu)非常緊湊。它的體積小、價(jià)格低。模塊式PLC大、中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。它由機(jī)架和模塊組成。用戶對(duì)硬件配置的選擇余地較大，維修時(shí)更換模塊也很方便。5.1.2物理結(jié)構(gòu)PLC有兩種基本的工作模式，即運(yùn)行(RUN)模式與停止(STOP)模式。在運(yùn)行模式下，PLC通過反復(fù)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實(shí)現(xiàn)控制功能。為了使PLC的輸出及時(shí)地響應(yīng)可能隨時(shí)變化的輸入信號(hào)，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是不斷地重復(fù)執(zhí)行，直至PLC停機(jī)或切換到停止模式。5.1.3工作原理輸入電路濾波時(shí)間又稱系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，是指PLC外部輸入信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)刻至它控制的有關(guān)外部輸出信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)刻之間的時(shí)間間隔，它由輸入電路的濾波時(shí)間、輸出電路的滯后時(shí)間和因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時(shí)間這3部分組成。輸出電路滯后時(shí)間掃描工作滯后時(shí)間輸入/輸出滯后時(shí)間：LDX0接在左側(cè)母線上的X0的常開觸點(diǎn)ORY0與X0的常開觸點(diǎn)并聯(lián)的Y0的常開觸點(diǎn)AN1X1與并聯(lián)電路串聯(lián)的Xl的常閉觸點(diǎn)AN2X2串聯(lián)的X2的常閉舶點(diǎn)OUTY0YO的線圈5.1.4PLC特點(diǎn)1編程方法簡單易學(xué)2功能性強(qiáng)，性價(jià)比高3硬件配套齊全，使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)4可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)5系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少6維修工作量小，維修方便7體積小，能耗低5.1.5應(yīng)用領(lǐng)域PLC具有“與“”或““非”等邏輯指令，可以實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)和電路的串／并聯(lián)，代替繼電器進(jìn)行組合邏輯控制、定時(shí)控制與順序邏輯控制。PLC使用專用的指令或運(yùn)動(dòng)控制模塊，對(duì)直線運(yùn)動(dòng)或圓周運(yùn)動(dòng)的位置、速度和加速度進(jìn)行控制，可實(shí)現(xiàn)單軸、雙軸、3軸和多軸位置控制。運(yùn)動(dòng)控制PLC通過模擬量I/O模塊，實(shí)現(xiàn)模擬量(Analog)和數(shù)字量(Digital)之間的AID轉(zhuǎn)換與DIA轉(zhuǎn)換，并對(duì)模擬量實(shí)行閉環(huán)PID（比例－積分－微分）控制。閉環(huán)過程控制開關(guān)量邏輯控制5.1.5應(yīng)用領(lǐng)域現(xiàn)代的PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。PLC的通信包括主機(jī)與遠(yuǎn)程1/0之間的通信、多臺(tái)PLC之間的通信、PLC與其他智能控制設(shè)備（如計(jì)算機(jī)、變頻器、數(shù)控裝置）之間的通信。通信聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理5.1.6生產(chǎn)廠家A.B

西門子GE-Fanuc施耐德5.1.6生產(chǎn)廠家歐姆龍三菱三菱的FX系列PLC以其極高的性價(jià)比，F(xiàn)X系列PLC的功能強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣，可滿足大多數(shù)用戶的需要。5.2FX系列PLC性能簡介5.2.1FX系列PLC的特點(diǎn)1體積極小的微型PLC2先進(jìn)美觀的外部結(jié)構(gòu)3提供多個(gè)子系列供用戶選用4靈活多變的系統(tǒng)配置5功能強(qiáng)，使用方便5.2.2PLC型號(hào)名稱的含義(1)子系列名稱，如IS、IN、2N等。(2)I/O的總點(diǎn)數(shù)。(3)單元類型：M為菲本單元，E為I/O混合擴(kuò)展單元與擴(kuò)展模塊，EX為輸入專用擴(kuò)展模塊，EY為輸出專用擴(kuò)展模塊。FX-(1)-(2)-(3)-(4)-(5)5.2.2PLC型號(hào)名稱的含義(4)輸出形式：R為繼電器輸出，T為晶體管輸出，S為雙向晶閘管輸出。(5)電源和I/O類型等特性：D和DS為DC24V電源；DSS為DC24V電源，源型晶體管輸出；ESS為交流電源，源型晶體管輸出；UAl為AC電源，AC輸入。例如，F(xiàn)XIN-60MT-D屬于FXIN系列，是有60個(gè)1/0點(diǎn)的基本單元，輸出形式為晶體管輸出，使用24V直流電源。FX-(1)-(2)-(3)-(4)-(5)5.2.3一般技術(shù)指標(biāo)5.2.4FX1S系列PLCFX1S系列PLC是用于極小規(guī)模系統(tǒng)的超小型PLC,該系列有16種基本單元，10~30個(gè)I/O點(diǎn)，用戶存儲(chǔ)器(EEPROM)容量為2K步。FX1S可使用一個(gè)I/O點(diǎn)擴(kuò)展板、串行通信擴(kuò)展板或模擬量擴(kuò)展板，可同時(shí)安裝顯示模塊和擴(kuò)展板，有兩個(gè)內(nèi)置的設(shè)置參數(shù)用的小電位器。FX1s一個(gè)單元可同時(shí)輸出2點(diǎn)100kHz的高速脈沖，有7條特殊的定位指令。FX1s通過通信擴(kuò)展板可實(shí)現(xiàn)多種通信和數(shù)據(jù)鏈接，N:N鏈接、并行鏈接和計(jì)算機(jī)鏈接。5.2.5FX1N系列PLCFX1N有13種基本單元,可組成14~128個(gè)1/0點(diǎn)的系統(tǒng)，并能使用特殊功能模塊、顯示模塊和擴(kuò)展板。用戶存儲(chǔ)器容最為8K步，有內(nèi)置的實(shí)時(shí)時(shí)鐘。5.2.6FX2N系列PLCFX2N是FX系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型PLC。它的基本指令執(zhí)行時(shí)間低至0.08μs每條指令，內(nèi)置的用戶存儲(chǔ)器為8K步，可擴(kuò)展到16K步，最大可擴(kuò)展到256個(gè)I/O點(diǎn)，它有多種特殊功能模塊或功能擴(kuò)展板，可實(shí)現(xiàn)多軸定位控制。機(jī)內(nèi)有實(shí)時(shí)時(shí)鐘，PID指令可實(shí)現(xiàn)模擬量閉環(huán)控制。5.2.7編程設(shè)備專用編程器編程設(shè)備專用編程器由PLC生產(chǎn)廠家提供，它們只能用于某一生產(chǎn)廠家的某些PLC產(chǎn)品。編程軟件大多數(shù)PLC廠家都向用戶提供免費(fèi)使用的演示版編程軟件，正版編程軟件的價(jià)格也在不斷降低，因此用很少的投資就可以得到高性能的PLC程序開發(fā)系統(tǒng)。編程軟件FX-FCS/WIN-E/-C編程軟件該軟件包專門用于FX系列PLC的程序開發(fā)，可用梯形圖、指令表和順序功能圖(SFC)編程。SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件這是專為FX系列PLC設(shè)計(jì)的編程軟件，其界面和幫助文件均已漢化，它占用存儲(chǔ)空間較少，功能較強(qiáng)。編程軟件GX開發(fā)器(GPPW)可用于開發(fā)所有三菱PLC的程序，可用梯形圖、指令表和順序功能圖(SFC)編程。GX模擬器(LLT)與GPPW配套使用，可以在PC中模擬三菱PLC的編程，在將程序下載到實(shí)際的PLC之前，對(duì)虛擬的PLC進(jìn)行監(jiān)控和憫試?？捎锰菪螆D、指令表和順序功能圖(SFC)編程。編程軟件FX-FCS-VPS/WIN-E定位編程軟件可用流程圖、通用代碼或功能模塊編程，最多可生成500個(gè)流程圖畫面，在監(jiān)控屏幕上可顯示數(shù)據(jù)的值、運(yùn)動(dòng)軌跡和操作過程。用戶可快速和直觀地通過屏幕理解程序，在屏幕上通過窗口顯示和設(shè)置所有模塊的參數(shù)。GT設(shè)計(jì)者與FX-FCS/DU-WIN-E屏幕生成軟件這兩種軟件用于圖形終端(GT)的畫面設(shè)計(jì)，具有友好的編程界面，可實(shí)現(xiàn)不同窗口之間的剪切和粘貼，可以為DU系列的所有顯示模塊生成畫面，有位圖圖形庫。顯示模塊顯示模塊FXIN-5DM有4個(gè)按鍵和帶背光的LED顯示器，可以直接安裝在FX1s和FXIN上，無須接線。它能顯示以下內(nèi)容：PLC中各種位編程元件的ON/OFF狀態(tài)；定時(shí)器(T)和計(jì)數(shù)器(C)的當(dāng)前值或設(shè)定值；數(shù)據(jù)寄存器(D)的當(dāng)前值；FXIN特殊單元和特殊模塊中的緩沖寄存器的值；當(dāng)PLC出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，可顯示錯(cuò)誤代碼；顯示時(shí)鐘的當(dāng)前值，并能設(shè)置日期和時(shí)間。5.2.8GOT-900圖形操作終端GOT-900系列圖形操作終端的電源電壓為24VDC,可通過RS-232C或RS-485接口與PLC通信；有50個(gè)觸摸鍵，可設(shè)置500個(gè)畫面。930GOT圖形操作終端940GOT圖形操作終端帶有4英寸的LCD顯示器，可顯示240x80點(diǎn)或5行（每行30個(gè)宇符），有256KB閃存。帶有5.7英寸8色LCD顯示器，可顯示320x240點(diǎn)或15行（每行40個(gè)字符），有512KB閃存。5.2.8GOT-900圖形操作終端F940GOT-SBD-H-E和F940GOT-LBD-H-E手持式圖形操作終端F940GOT-TWD-C圖形操作終端有8色和黑白LED顯示器，適用于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，其他性能與940GOT圖形操作終端類似。256色7英寸LED顯示器可水平或垂直安裝，屏幕可分為2~3個(gè)部分，有一個(gè)RS-422接口和兩個(gè)RS-232C接口，可顯示480x234點(diǎn)或14行（每行60個(gè)字符），有1MB閃存。5.3PLC程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)順序功能圖梯形圖功能塊圖指令表結(jié)構(gòu)文本IEC的PLC編程語言標(biāo)準(zhǔn)中有5種編程語言，即順序功能圖(SFC)、梯形圖(LD)、功能塊圖(FBD)、指令表(IL)和結(jié)構(gòu)文本(ST)。順序功能圖(SFC)這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，在順序功能圖中可以用別的語言嵌套編程。梯形圖(LD)梯形圖是使用得最多的PLC圖形編程語言。梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，直觀易懂，很容易被熟悉繼電器控制的技術(shù)人員掌握，特別適用于開關(guān)量邏輯控制。指令表(IL)PLC的指令是一種與匯編語言中的指令相似的助記符表達(dá)式，山指令組成的程序稱為指令表程序。如果使用手持式編程器，必須將梯形圖轉(zhuǎn)換成指令表后再寫入PLC。結(jié)構(gòu)文本(ST)這是為IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建的一種專用的高級(jí)編程語言。與梯形圖相比，它能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，編寫的程序非常簡潔和緊湊。5.4FX系列PLC梯形圖中的編程元件5.4.1基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)指令表(IL)X:輸入繼電器，用于直接給PLC輸入物理信號(hào)Y:輸出繼電器，用于從PLC直接輸出物理信號(hào)M和S:輔助繼電器和狀態(tài)繼電器，PLC內(nèi)部的運(yùn)算標(biāo)志指令表(IL)8個(gè)連續(xù)的位組成一個(gè)字節(jié)(Byte),16個(gè)連續(xù)的位組成一個(gè)字(Word),32個(gè)連續(xù)的位組成一個(gè)雙字(Double

Word)。5.4.1基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)常數(shù)字符k用來表示十進(jìn)制整數(shù)數(shù)據(jù)，16位的十進(jìn)制整數(shù)的取值范圍為-32768~+32767,32位的十進(jìn)制整數(shù)的取值范圍為-2147483648~+2147483647。字符H用來表示十六進(jìn)制整數(shù)數(shù)據(jù)，16位的十六進(jìn)制整數(shù)的取值范圍為0~FFFF,32位的十六進(jìn)制整數(shù)的取值范圍0~FFFFFFFF。字符E用來表示浮點(diǎn)數(shù)數(shù)據(jù)。5.4.2輸入繼電器與輸出繼電器輸入繼電器(X)輸入繼電器是PLC接收外部輸入的開關(guān)量信號(hào)的窗口。PLC通過光耦合器將外部信號(hào)的狀態(tài)讀入并存儲(chǔ)在輸入映像寄存器中。輸出繼電器(Y)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。5.4.3輔助繼電器(M)輔助繼電器是用軟件實(shí)現(xiàn)的，它們不能接收外部的輸入信號(hào)，也不能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，僅是一種內(nèi)部的狀態(tài)標(biāo)志，相當(dāng)千繼電器控制系統(tǒng)中的中間繼電器。在FX系列PLC中，除輸入繼電器和輸出繼電器的元件號(hào)采用八進(jìn)制數(shù)外，其他編程元件的元件號(hào)均采用十進(jìn)制數(shù)。5.4.4狀態(tài)繼電器(S)狀態(tài)繼電器是用千編制順序控制程序的一種編程元件（狀態(tài)標(biāo)志），它與STL指令（步進(jìn)梯形指令）一起使用。某機(jī)械手的順序功能圖如圖所示。當(dāng)起動(dòng)信號(hào)XO為ON時(shí)，狀態(tài)繼電器S20被置位,控制下降的電磁閥YO動(dòng)作；當(dāng)下限位開關(guān)X1為ON時(shí)，狀態(tài)繼電器S21被置位，控制夾緊的電磁閥Y1動(dòng)作。隨著動(dòng)作的轉(zhuǎn)移，前一狀態(tài)繼電器自動(dòng)變?yōu)镺FF狀態(tài)。不對(duì)狀態(tài)繼電器使用步進(jìn)梯形指令時(shí)，可以把它們當(dāng)作普通輔助繼電器(M)使用。5.4.5 定時(shí)器(T)PLC中的定時(shí)器相當(dāng)于繼電器系統(tǒng)中的時(shí)間繼電器。它有一個(gè)設(shè)定值寄存器（一個(gè)字長）、一個(gè)當(dāng)前值寄存器（一個(gè)字長）和一個(gè)用來存儲(chǔ)其輸出觸點(diǎn)狀態(tài)的映像寄存器（占二進(jìn)制的一位），這三個(gè)存儲(chǔ)單元使用同一個(gè)元件號(hào)。FX系列PLC的定時(shí)器分為通用定時(shí)器和積算定時(shí)器。常數(shù)K可以作為定時(shí)器的設(shè)定值，也可以用數(shù)據(jù)寄存器(D)的內(nèi)容來設(shè)置定時(shí)器。例如，外部數(shù)字開關(guān)輸入的數(shù)據(jù)可以存入數(shù)據(jù)寄存器，作為定時(shí)器的設(shè)定值。通常，使用有電池后備的數(shù)據(jù)寄存器，這樣在斷電時(shí)不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。通用定時(shí)器100ms定時(shí)器的定時(shí)范圍為0.1~3276.7s,10ms定時(shí)器的定時(shí)范圍為0.01~327.67s當(dāng)FX1S的特殊輔助繼電器M8028為1狀態(tài)時(shí)，T32~T62(31點(diǎn)）被定義為10ms定時(shí)器。當(dāng)X0的常開觸點(diǎn)接通時(shí)，T200的當(dāng)前值計(jì)數(shù)器從0開始，對(duì)l0ms時(shí)鐘脈沖進(jìn)行累加計(jì)數(shù)；當(dāng)前值等于設(shè)定值414時(shí)，定時(shí)器的常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開，即T200的輸出觸點(diǎn)在其線圈被驅(qū)動(dòng)10msx414=4.14s后動(dòng)作；X0的常開觸點(diǎn)斷開后，定時(shí)器被復(fù)位，它的常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)接通，當(dāng)前值恢復(fù)為0。如果需要在定時(shí)器的線圈“通電”時(shí)就立刻動(dòng)作的瞬動(dòng)觸點(diǎn)，可以在定時(shí)器線圈兩端并聯(lián)一個(gè)輔助繼電器的線圈，并使用它的觸點(diǎn)。通用定時(shí)器沒有保持功能，在輸入電路斷開或停電時(shí)會(huì)被復(fù)位。FX系列的定時(shí)器只能提供其線圈“通電”后延遲動(dòng)作的觸點(diǎn)，如果需要在輸入信號(hào)變?yōu)镺FF后的延遲動(dòng)作，可以使用圖所示的電路。積算定時(shí)器100ms積算定時(shí)器T250~T255的定時(shí)范圍為0.1~3276.7s。當(dāng)X1的常開觸點(diǎn)接通時(shí)，T250的當(dāng)前值計(jì)數(shù)器對(duì)100ms時(shí)鐘脈沖進(jìn)行累加計(jì)數(shù)。當(dāng)X1的常開觸點(diǎn)斷開或停電時(shí)停止定時(shí)，當(dāng)前值保持不變。當(dāng)X1的常開觸點(diǎn)再次接通或重新上電時(shí)繼續(xù)定時(shí)，累計(jì)時(shí)間(t1+t2)為1055x100ms=105.5s時(shí)，T250的觸點(diǎn)動(dòng)作。因?yàn)榉e算定時(shí)器的線圈斷電時(shí)不會(huì)復(fù)位，所以需要用X2的常開觸點(diǎn)使T250強(qiáng)制復(fù)位。5.4.6內(nèi)部計(jì)數(shù)器內(nèi)部計(jì)數(shù)器用來對(duì)PLC的內(nèi)部映像寄存器(X、Y、M、S)提供的信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)脈沖為ON或OFF的持續(xù)時(shí)間（應(yīng)大于PLC的掃描周期）。16位加計(jì)數(shù)器16位加計(jì)數(shù)器的可設(shè)定值為l~32767。X10的常開觸點(diǎn)接通后，C0被復(fù)位，它對(duì)應(yīng)的位存儲(chǔ)單元被置0,它的常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)接通，同時(shí)其計(jì)數(shù)當(dāng)前值被置為0;X11用于提供計(jì)數(shù)輸入信號(hào)，當(dāng)計(jì)數(shù)器的復(fù)位輸入電路斷開，計(jì)數(shù)輸入電路由斷開變?yōu)榻油ǎ从?jì)數(shù)脈沖的上升沿）時(shí)，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值加1;在5個(gè)計(jì)數(shù)脈沖后，C0的當(dāng)前值等于設(shè)定值5,它對(duì)應(yīng)的位存儲(chǔ)單元的內(nèi)容被置1,其常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開；再來計(jì)數(shù)脈沖時(shí)，當(dāng)前值不變，直到復(fù)位輸入電路接通，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值被置為0。32位雙向計(jì)數(shù)器32位雙向計(jì)數(shù)器C200~C234的設(shè)定值為－2147483648~+2147483647,其加／減計(jì)數(shù)方式由特殊輔助繼電器M8200~M8234設(shè)定，對(duì)應(yīng)的特殊輔助繼電器為ON時(shí)，為減計(jì)數(shù)，否則為加計(jì)數(shù)。C200的設(shè)定值為5,在加計(jì)數(shù)時(shí)，若計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值由4變?yōu)?,計(jì)數(shù)器的輸出觸點(diǎn)為ON;當(dāng)計(jì)數(shù)值大于等于5時(shí)，輸出觸點(diǎn)不變，仍為ON;當(dāng)計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值由5變?yōu)?時(shí)，輸出觸點(diǎn)為OFF;當(dāng)計(jì)數(shù)值小于等于4時(shí)，輸出觸點(diǎn)仍為OFF。當(dāng)復(fù)位輸入X13的常開觸點(diǎn)接通時(shí)，C200被復(fù)位，其常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)接通，當(dāng)前值被置位。如果使用電池后備／鎖存計(jì)數(shù)器，當(dāng)電源中斷時(shí)，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，并保持計(jì)數(shù)當(dāng)前值不變，電源再次接通后在當(dāng)前值的基礎(chǔ)上繼續(xù)計(jì)數(shù)，因此電池后備／鎖存計(jì)數(shù)器可累計(jì)計(jì)數(shù)。5.4.7高速計(jì)數(shù)器21個(gè)高速計(jì)數(shù)器C235~C255共用PLC的8個(gè)高速計(jì)數(shù)器輸入端X0~X7,某一輸入端同時(shí)只能供一個(gè)高速計(jì)數(shù)器使用。這21個(gè)高速計(jì)數(shù)器均為32位加／減計(jì)數(shù)器。不同類型的高速計(jì)數(shù)器可以同時(shí)使用，但是它們的輸入不能沖突。圖中，當(dāng)Xl4為ON時(shí)，選擇了高速計(jì)數(shù)器C235,C235的計(jì)數(shù)輸入端是X0,但是它并不在程序中出現(xiàn)，計(jì)數(shù)信號(hào)不是X14提供的。單向高速計(jì)數(shù)器C235~C240為無啟動(dòng)／復(fù)位端的單向高速計(jì)數(shù)器，C241~C245為帶啟動(dòng)／復(fù)位端的單向高速計(jì)數(shù)器，可用M8235~M8245來設(shè)置C235~C245的計(jì)數(shù)方向：M為ON時(shí)，為減計(jì)數(shù)；M為OFF時(shí)，為加計(jì)數(shù)。C235~C240只能用RST指令來復(fù)位。雙端雙向高速計(jì)數(shù)器雙端雙向高速計(jì)數(shù)器(C246~C250)有一個(gè)加計(jì)數(shù)輸入端和一個(gè)減計(jì)數(shù)輸入端。例如C246的加、減計(jì)數(shù)輸入端分別是X0和X1,當(dāng)計(jì)數(shù)器的線圈通電時(shí)，在X0的上升沿，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值加1,在X1的上升沿，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值減1。某些高速計(jì)數(shù)器還有復(fù)位端和啟動(dòng)端。A/B相型高速計(jì)數(shù)器C251~C255為AIB相型高速計(jì)數(shù)器，它們有兩個(gè)計(jì)數(shù)輸入端，某些高速計(jì)數(shù)器還有復(fù)位端和啟動(dòng)端。A/B相輸入不僅提供計(jì)數(shù)信號(hào)，根據(jù)它們的相對(duì)相位關(guān)系，還提供了計(jì)數(shù)的方向。利用旋轉(zhuǎn)軸上安裝的AIB相型編碼器，在機(jī)械正轉(zhuǎn)時(shí)自動(dòng)進(jìn)行加計(jì)數(shù)，反轉(zhuǎn)時(shí)自動(dòng)進(jìn)行減計(jì)數(shù)。5.4.8數(shù)據(jù)寄存器(D)據(jù)寄存器(D)在模擬屈檢測(cè)與控制及位置控制等場(chǎng)合用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和參數(shù)，數(shù)據(jù)寄存器可存儲(chǔ)16位二進(jìn)制數(shù)（一個(gè)字），兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器合并起來可以存放32位數(shù)據(jù)（雙字），在DO和D1組成的雙字中，DO存放低16位，Dl存放高16位。字或雙字的最高位為符號(hào)位，該位為0時(shí)數(shù)據(jù)為正，為1時(shí)數(shù)據(jù)為負(fù)。通用數(shù)據(jù)寄存器將數(shù)據(jù)寫入通用數(shù)據(jù)寄存器后，其值將保持不變，直到下一次被改寫。PLC從運(yùn)行模式進(jìn)入停止模式時(shí)，所有的通用數(shù)據(jù)寄存器的值被改寫為0。電池后備／鎖存數(shù)據(jù)寄存器電池后備／鎖存數(shù)據(jù)寄存器有斷電保持功能，當(dāng)PLC從運(yùn)行模式進(jìn)入停止模式時(shí)，電池后備寄存器的值保持不變。利用參數(shù)設(shè)定，可改變電池后備數(shù)據(jù)寄存器的應(yīng)用范圍。特殊寄存器特殊寄存器D8000~D8255共256點(diǎn)，用來控制和監(jiān)視PLC內(nèi)部的各種工作方式和元件，如電池電壓、掃描時(shí)間、正在動(dòng)作的狀態(tài)的編號(hào)等。文件寄存器文件寄存器以500點(diǎn)為單位，可被外部設(shè)備存取。文件寄存器實(shí)際上被設(shè)置為PLC的參數(shù)區(qū)。文件寄存器與鎖存寄存器是重疊的，可保證數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。外部調(diào)整寄存器FX1S和FX1N系列PLC有兩個(gè)內(nèi)置的設(shè)置參數(shù)用的小電位器,用小旋鈕調(diào)節(jié)電位器，可以改變指定圖5-20設(shè)置參數(shù)用的小電位器的數(shù)據(jù)寄存器D8030或D8031的值(0~255)。變址寄存器FX1S和FX1N系列PLC有兩個(gè)變址寄存器(V和Z),FX2N和FX2NC系列PLC有16個(gè)變址寄存器(VO~V7和zo~Z7),在進(jìn)行32位操作時(shí)，應(yīng)將V、Z合并使用(Z為低位）。5.5FX系列PLC的基本邏輯指令LD、LDI、OUT指令LD:

電路開始的常開觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的指令，可以用于元件X、Y、M、T、C和S。LDI:電路開始

的常閉觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的指令，可以用于元件X、Y、M、T、C和S。OUT:驅(qū)動(dòng)線圈的輸出指令，可以用于元件Y、M、T、C和S,但不能用于X。觸點(diǎn)的串／并聯(lián)指令A(yù)ND：常開觸點(diǎn)串聯(lián)連接指令。ANI：

常閉觸點(diǎn)串聯(lián)連接指令。OR：

常開觸點(diǎn)并聯(lián)連接指令。ORI：

常閉觸點(diǎn)并聯(lián)連接指令。邊沿檢測(cè)觸點(diǎn)指令LDP、ANDP和ORP：上升沿檢測(cè)的觸點(diǎn)指令，觸點(diǎn)的中間有一個(gè)向上的箭頭，對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)僅在指定位元件的上升沿（山OFF變?yōu)镺N)時(shí)接通一個(gè)掃描周期。LDF、ANDF和ORF：下降沿檢測(cè)的觸點(diǎn)指令，觸點(diǎn)的中間有一個(gè)向下的箭頭，對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)僅在指定位元件的下降沿（由ON變?yōu)镺FF)時(shí)接通一個(gè)掃描周期。PLS與PLF指令PLS：上升沿微分輸出指令。PLF：下降沿微分輸出指令。PLS和PLF指令只能用于輸出繼電器Y和輔助繼電器M（不包括特殊輔助繼電器）電路塊的串／并聯(lián)指令ORB：多觸點(diǎn)電路塊的并聯(lián)連接指令。ANB：多觸點(diǎn)電路塊的串聯(lián)連接指令。棧存儲(chǔ)器與多重輸出指令MPS、MRD、MPP指令分別是進(jìn)棧、讀棧和出棧指令。它們用于多重輸出電路。主控與主控復(fù)位指令MC：主控指令，也稱公共觸點(diǎn)串聯(lián)連接指令，用于表示主控區(qū)的開始。MC指令只能用于輸出繼電器Y和輔助繼電器M（不包括特殊輔助繼電器）。MCR：主控指令MC的復(fù)位指令，用來表示主控區(qū)的結(jié)束。置位與復(fù)位指令SET：置位指令，使操作保持ON的指令。RST：復(fù)位指令，使操作保持OFF的指令。5.6PLC的應(yīng)用指令5.6.1應(yīng)用指令的表示方法FX系列PLC采用計(jì)算機(jī)通用的助記符形式來表示應(yīng)用指令，一般用指令的英文名稱或縮寫作為助記符。例如，圖5-38中的指令助記符BMOV用來表示數(shù)據(jù)塊傳送指令。［D]表示目標(biāo)(Destination)操作數(shù)。當(dāng)源操作數(shù)或目標(biāo)操作數(shù)不止一個(gè)時(shí)，可表示為[S1]、[S2]、[D2]等。n或m表示其他操作數(shù)，它們常用來表示常數(shù)，或者源操作數(shù)和目標(biāo)操作數(shù)的補(bǔ)充說明。當(dāng)注釋的項(xiàng)目較多時(shí)，可以采用m1、m2等方式。32位指令助記符MOV之前的“D”表示處理32位（bit）雙字?jǐn)?shù)據(jù)，這時(shí)相鄰的兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器組成數(shù)據(jù)寄存器對(duì)，該指令將D11、D10中的數(shù)據(jù)傳送到D13、D12中去，D10中為低16位數(shù)據(jù)，D11中為高16位數(shù)據(jù)。脈沖執(zhí)行指令MOV后面的“P”表示脈沖（Pulse）執(zhí)行，即僅在X1由OFF→ON狀態(tài)時(shí)執(zhí)行一次。如果沒有“P”，在X1為ON的每一掃描周期指令都要被執(zhí)行，稱為連續(xù)進(jìn)行。INC（加1）、DEC（減1）和XCH（數(shù)據(jù)交換）等指令一般應(yīng)使用脈沖執(zhí)行方式。如果不需要每個(gè)周期都執(zhí)行指令，使用脈沖方式可以減少執(zhí)行指令的時(shí)間。5.6.1數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)格式位元件與位元件的組合字元件科學(xué)計(jì)數(shù)法與浮點(diǎn)數(shù)二進(jìn)制補(bǔ)碼字元件在FX系列PLC內(nèi)部，數(shù)據(jù)以二進(jìn)制（BIN）補(bǔ)碼的形式存儲(chǔ)，所有四則運(yùn)算和加1、減1運(yùn)算都使用二進(jìn)制數(shù)。十六進(jìn)制數(shù)十六進(jìn)制數(shù)使用16個(gè)數(shù)字符號(hào)，即0～9和A～F分別對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)10～15，十六進(jìn)制數(shù)采用逢16進(jìn)1的運(yùn)算規(guī)則。BCD碼BCD碼是按二進(jìn)制編碼的十進(jìn)制數(shù)。每位十進(jìn)制數(shù)用4位二進(jìn)制數(shù)來表示?？茖W(xué)記數(shù)法在科學(xué)記數(shù)法中，數(shù)字占用相鄰的兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器字（例如D0和D1），D0中是尾數(shù)，D1中是指數(shù)，數(shù)據(jù)格式為尾數(shù)*10指數(shù)，其尾數(shù)是4位BCD整數(shù)，范圍為0，1000～9999和-1000～-9999，指數(shù)的范圍為-41～+35。浮點(diǎn)數(shù)格式浮點(diǎn)數(shù)由相鄰的兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器字（例如D11和D10）組成，D10中的數(shù)是低16位。在32位中，尾數(shù)占低23位（b0～b22位，最低位為b0位），指數(shù)占8位（b23～b30位），最高位（b31位）為符號(hào)位。浮點(diǎn)數(shù)=（尾數(shù)）*2指數(shù)變址寄存器V，ZFXIS、FXIN有兩個(gè)變址寄存器V和Z，F(xiàn)X2NC和FX2NC有16個(gè)變址寄址器V0～V7和Z0～Z7。在傳送、比較指令中，變址寄存器V，Z用為修改操作對(duì)象的元件號(hào)，在循環(huán)程序中常使用變址寄存器。圖中常數(shù)10送到V0，常數(shù)20送以Z1，ADD（加法）指令完成運(yùn)算（D5V0）+（D15Z1）→（D40Z1），即（D15）+（D35）→（D60）。5.6.2程序流控制指令1.條件跳轉(zhuǎn)指令（FNC00）條件跳轉(zhuǎn)指令CJ（ConditionalJump）用于跳過順序程序中的某一部分，以控制程序的流程。當(dāng)圖5-40中的X0為ON時(shí)，程序跳轉(zhuǎn)到指針P8處，如果X0為OFF，不執(zhí)行跳轉(zhuǎn)，程序按原順序執(zhí)行。跳轉(zhuǎn)時(shí)，不執(zhí)行被跳過的那部分指令。用編程器輸入程序時(shí)圖5-40中的指針P8放在指令“LDX14”之前。多條跳轉(zhuǎn)指令可以使用相同的指針。2.子程序調(diào)用與子程序返回指令子程序調(diào)用指令CALL（SubRoutineCall，F(xiàn)NC01）的操作數(shù)為P0～P62，子程序返回指令SRET（SubRoutineReturn，F(xiàn)NC02）無操作數(shù)。圖中的X10為ON時(shí)，CALL指令使程序跳轉(zhuǎn)到指針P8處，子程序被執(zhí)行，執(zhí)行完SRET指令后返回到104步。子程序應(yīng)放在FEND（主程序結(jié)束）指令之后，同一指針只能出現(xiàn)一次，CJ指令中用過的指針不能再用，不同位置的CALL指令可以調(diào)用同一指針的子程序。在子程序調(diào)用子程序稱為嵌套5級(jí)。圖中的CALL（P）P11指令僅在X0由OFF變?yōu)镺N時(shí)執(zhí)行一次。在執(zhí)行子程序1時(shí)，如X1為ON，CALLP12指令被執(zhí)行，程序跳到P12處，嵌套執(zhí)行子程序2。執(zhí)行第二條SRET指令后，返回子程序1中CALLP12指令的下一條指令，執(zhí)行第一條SRET指令后返回主程序中CALLP11指令的下一條指令。5.6.3與中斷有關(guān)的指令1.用于中斷的指針用于中斷的指針用來指明某一中斷源的中斷程序入口指針，執(zhí)行到IRET（中斷返回）指令時(shí)返回主程序。中斷指針應(yīng)在FEND指令之后使用。輸入中斷指針為10，最高位X0～X5的元件號(hào)相對(duì)應(yīng)。FXIS的輸入號(hào)為0～3（從X0～X3輸入），其余單元的輸入號(hào)為0～5（從X0～X5輸入）。最低位為0時(shí)表示下降沿中斷，反之為上升沿中斷。例如中斷指針1001之后的中斷程序在輸入信號(hào)X0的上升沿時(shí)執(zhí)行。FXIS的輸入號(hào)為0～3（從X0～X3輸入），其余單元的輸入號(hào)為0～5（從X0～X5輸入）。最低位為0時(shí)表示下降沿中斷，反之為上升沿中斷。例如中斷指針1001之后的中斷程序在輸入信號(hào)X0的上升沿時(shí)執(zhí)行。同一個(gè)輸入中斷源只能使用上升沿中斷或下降沿中斷，例如不能同時(shí)使用中斷指針1000和1001。用于中斷的輸入點(diǎn)不能與已經(jīng)用于高速計(jì)數(shù)器的輸入點(diǎn)沖突。定時(shí)中斷X2N和FX2NC系列有3點(diǎn)定時(shí)中斷，中斷指針為16口口～18口口，低兩位是以MS為單位的定時(shí)時(shí)間。定時(shí)中斷使PLC以指定的周期定時(shí)執(zhí)行中斷子程序，循環(huán)處理某些任務(wù)，處理時(shí)間不受PLC掃描周期的影響。計(jì)數(shù)中斷FX2N和FX2N系列有6點(diǎn)計(jì)數(shù)中斷，中斷指針為10口0（口=1～6。）計(jì)數(shù)器中斷與HSCS（高速計(jì)數(shù)器比較置位）指令配合使用，根據(jù)高速計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)當(dāng)前值與計(jì)數(shù)設(shè)定值的關(guān)系來確定是否執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。2.主程序結(jié)束指令（FNC06）主程序結(jié)束指令FEND（FirstEnd）無操作數(shù)，占用一個(gè)程序步，表示主程序結(jié)束和子程序區(qū)的開始。執(zhí)行到FEND指令時(shí)PLC進(jìn)行輸入輸出處理、監(jiān)控定時(shí)器刷新，完成后返回第0步。子程序（包括中斷子程序）應(yīng)放在FEND指令之后。CALL指令調(diào)用的子程序必須用SRET指令結(jié)束，中斷子程序必須以IRET指令結(jié)束。3.監(jiān)控時(shí)器指令（FNC07）監(jiān)控定時(shí)器指令WDT（WatchDogTimer）無操作數(shù)，占用一個(gè)程序步。監(jiān)控定時(shí)器又稱看門狗，在執(zhí)行FEND和END指令時(shí)，監(jiān)控定時(shí)器被刷新（復(fù)位），PLC正常工作時(shí)掃描周期（從0步到FEND或END指令的執(zhí)行時(shí)間）小于它的定時(shí)時(shí)間。5.6.4循環(huán)指令FOR（FNC08）指令用來表示循環(huán)區(qū)域的起點(diǎn)，它的源操作數(shù)用來表示循環(huán)次數(shù)N（N=1～32767），可以取任意的數(shù)據(jù)格式。在圖中，外層循環(huán)程序A嵌套了內(nèi)層循環(huán)B，循環(huán)A執(zhí)行5次，每執(zhí)行一次循環(huán)A，就要執(zhí)行10次循環(huán)B，因此循環(huán)B一共要執(zhí)行50次。利用循環(huán)中的CJ指令可跳出FOR-NEXT之間的循環(huán)區(qū)。5.6.5比較與傳送指令比較指令CMP（Compare）比較源操作數(shù)[S1]和[S2]，比較的結(jié)果送到目標(biāo)操作數(shù)[D]中去。圖中的比較指令將十進(jìn)制常數(shù)100與計(jì)數(shù)器C10的當(dāng)前值比較，比較結(jié)果送到M0～M2。X1為OFF時(shí)不進(jìn)行比較，M0～M2的狀態(tài)保持不變。X1為ON時(shí)進(jìn)行比較，如果比較結(jié)果為[S1]>[S2]，M0ON；若[S1]=[S2]，M1出于ON狀態(tài)；若[S1]<[S2]，M2處于ON狀態(tài)。1、比較指令（FNC10）區(qū)間比較指令的助記符為ZCP（ZoneCompare），圖5-47中的X2為ON時(shí)，執(zhí)行ZCP指令，將T3的當(dāng)前值與常數(shù)100和150相比較，比較結(jié)果送到M3～M5，源數(shù)據(jù)[S1]不能大于[S2]。2、區(qū)間比較（FNC11）5.6.5比較與傳送指令3、觸點(diǎn)型比較指令5.6.5比較與傳送指令觸點(diǎn)型比較指令相當(dāng)?shù)匾粋€(gè)觸點(diǎn)，執(zhí)行時(shí)比較源操作數(shù)[S1]和[S2]，滿足比較條件則觸點(diǎn)閉合，源操作數(shù)可取所有的數(shù)據(jù)類型。以LD開始的觸點(diǎn)型比較指令接在左側(cè)母線上，以AND開始的觸點(diǎn)型比較指令與別的觸點(diǎn)或電路串聯(lián)，以O(shè)R開始的觸點(diǎn)型比較指令與別的觸點(diǎn)或電路并聯(lián)。1、傳送指令（FNC12～FNC16）傳送指令MOV（Move）將源數(shù)據(jù)傳送到指定目標(biāo)，圖5-50中的X1為ON時(shí)常數(shù)100被傳送到D10，并自動(dòng)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。5.6.5比較與傳送指令2、移位傳送（FNC13）移位傳送指令SMOV（shiftMove）將4位十進(jìn)制（Decimal）源數(shù)據(jù)[S]中指定位數(shù)的數(shù)據(jù)，傳送到4位十進(jìn)制目的操作數(shù)中指定的位置。3、取反傳送指令（FNC14）取反傳送指令CML（Complement）將源元件中的數(shù)據(jù)逐位取反（1→0，0→1），并傳送到指定目標(biāo)。4、塊傳送指令（FNC15）塊傳送指令BMOV（BlockMove）的源操作數(shù)可取Knx，KnY，KnM，KnS，T，C，D，V，Z和文件寄存器。目標(biāo)操作數(shù)可取KnY、KnM、KnS、T、C、D、V、Z和文件寄存器，該指令將源操作指定的元件開始的N個(gè)數(shù)據(jù)組成的數(shù)據(jù)塊傳送到指定的目標(biāo)，N可取K和D。如果元件號(hào)超出允許的范圍，數(shù)據(jù)僅傳送到允許的范圍。5、多點(diǎn)傳送指令（FNC16）多點(diǎn)傳送指令FMOV（FillMove）將單個(gè)元件中的數(shù)據(jù)傳送到指定目標(biāo)地址開始的N個(gè)元件中，傳送后N個(gè)元件中的數(shù)據(jù)完全相同。多點(diǎn)傳送指令的源操作數(shù)可取所有的數(shù)據(jù)類型，目標(biāo)操作數(shù)可取KnY、KnM、KnS、T、C、D、V和Z，N為常數(shù)，n≤512。數(shù)據(jù)交換指令執(zhí)行數(shù)據(jù)交換指令XCH（Exchange）時(shí)，數(shù)據(jù)在指定的目標(biāo)元件之間交換，數(shù)據(jù)交換指令一般采用脈沖執(zhí)行方式（見圖5-51），否則在每一個(gè)掃描周期都要交換一次。數(shù)據(jù)變換指令數(shù)據(jù)變換指令包括BCD（二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成BCD碼并傳送）和BIN（BCD碼轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)并傳送）指令。如圖5-52所示，它們的源操作數(shù)可取Knx、KnY、KnM、KnS、T、C、D、V和Z，目標(biāo)操作數(shù)可取KnY、KnM、KnS、T、C、D、V和Z。加1（FNC24）和減1指令（FNC25）加1指令I(lǐng)NC（Increment）和減1指令DEC（Decrement）的操作數(shù)均可取KnY、KnM、KnS、T、C、D、V和Z。它們不影響零標(biāo)志、借位標(biāo)志和進(jìn)位標(biāo)志。5.6.6算術(shù)運(yùn)算指令算術(shù)運(yùn)算包括ADD、SUB、MUL、DIV（二進(jìn)制加、減、乘、除）指令，源操作數(shù)可取所有的數(shù)據(jù)類型，目標(biāo)操作數(shù)可取KnY、KnM、KnS、T、C、D、V和Z，32位乘除指令中V和Z不能用作目標(biāo)操作數(shù)。5.6.6字邏輯運(yùn)算指令字邏輯運(yùn)算指令包括WAND（字邏輯與）、WOR（字邏輯或）、WXOR（字邏輯異或，ExclusiveOr）和NEG（求補(bǔ)，Negation）指令，它們的[S1]和[S2]均可取所有的數(shù)據(jù)類型，目標(biāo)操作數(shù)可取KnY、KnM、KnS、T、C、D、V和Z。這些指令以位（BIT）為單位作相應(yīng)的運(yùn)算（見表5-17）。XOR指令與求反指令（CML）組合使用可以實(shí)現(xiàn)“異或非”運(yùn)算。求補(bǔ)（NEG，Negation）指令只有目標(biāo)操作數(shù)。它將[D]指定的數(shù)的每一位取反后再加1，結(jié)果存于同一元件，求補(bǔ)指令實(shí)際上是絕對(duì)值不變的變號(hào)操作。5.6.7移位指令右、左循環(huán)移位指令右、左循環(huán)移位指令分別為ROR（RotationRight，F(xiàn)NC30）和ROL（RotationLeft，F(xiàn)NC31）。它們只有目標(biāo)操作數(shù)，可取KnY、KnM、KnS、T、C、D、V和Z。右、左循環(huán)移位指令分別為ROR（RotationRight，F(xiàn)NC30）和ROL（RotationLeft，F(xiàn)NC31）。它們只有目標(biāo)操作數(shù)，可取KnY、KnM、KnS、T、C、D、V和Z。帶進(jìn)位的循環(huán)移位指令帶進(jìn)位的右、左循環(huán)移位指令的指令代碼分別為RCR和RCL。它們的目標(biāo)操作數(shù)、程序步數(shù)和n的取值范圍與循環(huán)移位指令相同。位右移和位左移指令位右移SFTR（ShiftRight，F(xiàn)NC34）與位左移SFTL（ShiftLeft，F(xiàn)NC35）指令使位元件中的狀態(tài)成組地向右或向左移動(dòng)，由N1指定位元件的長度，N2指定移動(dòng)的位數(shù)，常數(shù)N2≤N≤11024。字右移和字左移指令字右移WSFR（WordShiftRight，F(xiàn)NC36）、字左移WSFL（WordShiftLeft，F(xiàn)NC37）指令將N1個(gè)字成組地右移或右移N2個(gè)字（N2≤N1≤512）。移位寄存寫入與讀出指令移位寄存器又稱為FIFO（FirstinFirstout，先入先出）堆棧，堆棧的長度范圍為2—512個(gè)字。移位寄存器順寫入指令SFWR（ShiftRegisterWrite）和移位寄存器讀出指令SFRD（ShiftRegisterRead）用于FIFO堆棧的讀寫，先寫入的數(shù)據(jù)先讀出。5.6.8數(shù)據(jù)處理指令1、區(qū)間復(fù)位指令（FNC40）區(qū)間復(fù)位指令ZRST（ZoneReset）將[D1]、[D2]指定的元件號(hào)范圍內(nèi)的同類元件成批復(fù)位，目標(biāo)操作數(shù)可取T、C和D（字元件）或Y、M、S（位元件）。2、編碼與解碼指令解碼指令DECO（Decode，F(xiàn)NC41）的源操作數(shù)X2～X0組成的二進(jìn)制數(shù)為N，該指令將M10開始的目標(biāo)操作數(shù)M10～M17（共8位，2n=8）中的第N位置為1，其余各位置0，相當(dāng)于數(shù)字電路中譯碼電路的功能。利用解碼指令，可以用數(shù)據(jù)寄存器中的值來控制位元件的ON/OFF。N=1～4，X0是源操作數(shù)的首位。3、求置ON位總數(shù)與ON位判別指令位元件的值為1時(shí)稱為ON，求置ON位總數(shù)指令SUM（FNC43）統(tǒng)計(jì)源操作數(shù)中為ON。若為ON，則位目標(biāo)操作數(shù)變?yōu)镺N，目標(biāo)元件是源操作數(shù)中指定位的狀態(tài)的鏡像。4、報(bào)警器置位復(fù)位指令如圖5-57所示，在使用應(yīng)用指令A(yù)NS（信號(hào)報(bào)警器置位）和ANR（信號(hào)報(bào)警器復(fù)位）時(shí)，狀態(tài)標(biāo)志S900～S999可用作外部故障診斷的輸出，稱為信號(hào)報(bào)警器。5、其他指令平均值指令（FNC45）二進(jìn)制平方根指令（FNC48）浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換指令（FNC49）高低字節(jié)交指令（FNC147）5.6.9處理指令1、與輸入輸出刷新指令輸入輸出刷新指令REF（Refresh）的目標(biāo)操作數(shù)[D]用來指定目標(biāo)元件的首位，應(yīng)取最低位為0的X和Y元件，如X0，X10，Y20等，n應(yīng)為8的整數(shù)倍。2、刷新和濾波時(shí)間常數(shù)調(diào)整指令（FNC51）刷新和濾波時(shí)間常數(shù)調(diào)整指令REFF（RefreshandFilterAdjust）用來刷新FX1S和FX1N系列的X0～X7，或FX2N中X0～X17的輸入映像寄存器被刷新，它們的濾波時(shí)間常數(shù)被設(shè)定為1MS（N=1）。3、矩陣輸入指令（FNC52）矩陣輸入指令MTR（Matrix）用連續(xù)的8點(diǎn)輸入與連續(xù)的n點(diǎn)晶體管輸出組成n行8列的輸入矩陣，用來輸入nx8個(gè)開頭量信號(hào)。指令處理時(shí)間為nx20ms。4、刷新和濾波時(shí)間常數(shù)調(diào)整指令（FNC51）高速計(jì)數(shù)器（C235～C255）用來對(duì)外部輸入的的脈沖計(jì)數(shù)，高速計(jì)數(shù)器比較置位指令HSCS和高速計(jì)數(shù)器比較復(fù)位指令HSCR均勻32位運(yùn)算。5.6.9處理指令5、速度檢測(cè)指令（FNC56）速度檢查指令SPD（SpeedDetect）用來檢測(cè)在給定時(shí)間內(nèi)從編碼輸入的脈沖個(gè)數(shù)，并計(jì)算出速度。6、脈沖輸出指令（FNC57）脈沖輸出指令PLSY（PulseOutput）的源操作數(shù)[21]，[S2]可取所有的數(shù)據(jù)類型，[D]為Y1和Y2，該指令只能使用一次。5.6.9處理指令7、脈寬調(diào)制指令（FNC58）脈寬調(diào)制指令PWM（PulseWidthModulation）的源操作數(shù)和目標(biāo)操作數(shù)的類型與PLSY指令相同，只能用于晶體管輸出型PLC的Y0和Y1，該指令只能使用一次。8、帶加減速功能的脈沖輸出指令（FNC59）帶加減速功能的脈沖輸出指令PLSR（PulseR）的源操作數(shù)和目標(biāo)操作數(shù)的類型與PLSY指令相同，只能用于晶體管輸出型PLC的Y0或Y1，該指令只能使用一次。5.6.9處理指令5.6.10方便指令1、狀態(tài)初始化指令（FNC60）狀態(tài)初始化指令I(lǐng)ST（InitialState）與STL（步進(jìn)梯形）指令一起使用，用于自動(dòng)設(shè)置多種工作方式的系統(tǒng)的順序控制編程。2、數(shù)據(jù)搜索指令（FNC61）數(shù)據(jù)搜索指令SER（DataSerch）用于在數(shù)據(jù)表中查找指定的數(shù)據(jù)，可提供搜索到的符合條件的值的個(gè)數(shù)、搜索到的第一個(gè)數(shù)據(jù)在表中的序號(hào)，搜索到的最后一個(gè)數(shù)據(jù)在表中的序號(hào)，和表中最大的數(shù)和最小的數(shù)的序號(hào)。5.6.10方便指令3、凸輪順控指令（1）絕對(duì)值式凸輪順控指令（FNC62）裝在機(jī)械轉(zhuǎn)軸上的編碼器給PLC的計(jì)數(shù)器提供角度位置脈沖，絕對(duì)值式凸輪順控指令A(yù)BSD可產(chǎn)生一組對(duì)應(yīng)于計(jì)數(shù)值變化的輸出波形，用來控制最多64個(gè)輸出變量（Y、M和S）的ON/OFF。（2）增量式凸輪順控指令（FNC63）增量式凸輪順序控指令I(lǐng)NCD指令根據(jù)計(jì)數(shù)器對(duì)位置脈沖的計(jì)數(shù)值，實(shí)現(xiàn)時(shí)對(duì)最多64個(gè)輸出變量（Y，M和S）的循環(huán)順序控制，使它們依次為ON，并且同時(shí)只有一個(gè)輸出變量為ON。5.6.10方便指令4、定時(shí)器指令（1）示教定時(shí)器指令（FNC64）示數(shù)定時(shí)器指令TTMR的目標(biāo)操作數(shù)[D]為D，N=0～2。使用該指令可以用一只按鈕調(diào)整定時(shí)器的設(shè)定時(shí)間。（2）特殊定時(shí)器指令（FNC65）特殊定時(shí)器指令STMR（SpecialTimer）的源操作數(shù)[S]為T0～T199（100ms定時(shí)器），目標(biāo)操作數(shù)[D]可取Y、S、M=1～32767，只有16位運(yùn)算。5.6.10方便指令5、其他方便指令交替輸出指令（FNC66）斜坡信號(hào)輸出指令（FNC67）旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)控制指令（FNC68）數(shù)據(jù)排序指令（FNC69）5.6.11外部I/O設(shè)備指令1、定時(shí)器指令10鍵輸入指令TKY的源操作數(shù)可取X，Y，M和S，目標(biāo)操作數(shù)[D1]可取KnY，KnM，KnS，T，C，D，V和Z，[D2]可取Y，M和S，該指令只能使用一次。2、鍵輸入指令（FNC71）16位鍵輸入十六進(jìn)制數(shù)指令HKY用矩陣方式排列的16個(gè)鍵來輸入BCD數(shù)字或6個(gè)功能鍵的狀態(tài)，占用PLC的4個(gè)輸入點(diǎn)和4個(gè)輸出點(diǎn)。3、數(shù)字開關(guān)指令（FNC72）16數(shù)字開關(guān)指令DSW（DigitalSwitch）用于讀入一組或兩組4位BCD碼數(shù)字撥碼開關(guān)的設(shè)置值，占用PLC的4個(gè)或8個(gè)輸入點(diǎn)和4個(gè)輸出點(diǎn)。5.6.11外部I/O設(shè)備指令4、7段譯碼指令（FNC73）7段譯碼指令將源操作數(shù)指定的元件的低4位中的十六進(jìn)制數(shù)（0～F）譯碼后送給7段顯示器顯示，譯碼信號(hào)存于目標(biāo)操作數(shù)指定的元件中，輸出時(shí)要占用7個(gè)輸出點(diǎn)。5、帶鎖存的7段顯示指令（FNC74）帶鎖存的7段顯示指令用12個(gè)掃描周期顯示一組或兩組4位數(shù)據(jù)，占用8個(gè)或12個(gè)晶體管輸出點(diǎn)。5.6.11外部I/O設(shè)備指令6、向開關(guān)（FNC75）方向開關(guān)指令A(yù)RWS（ArrowSwitch）用方向開關(guān)（4只按鈕）來輸入4位BCD數(shù)據(jù)，輸入的數(shù)據(jù)用帶鎖存的7段顯示器顯示。輸入數(shù)據(jù)時(shí)用左移、右移開關(guān)來移動(dòng)要修改和顯示的位，用如、減關(guān)開增減該位的數(shù)據(jù)。該指令占用4個(gè)輸入點(diǎn)和8個(gè)輸出點(diǎn)。5.6.11外部I/O設(shè)備指令1、ASCll碼轉(zhuǎn)換指令（FNC76）ASCll碼轉(zhuǎn)換指令A(yù)SC（ASCllCode）將最多8個(gè)字符轉(zhuǎn)換為ASCll碼，并存放在指定的元件中。2、ASCll碼打印指令（FNC77）打印指令PR（Print）用于ASCll碼的打印輸出，PR指令和ASC指令配合使用，可以用外部顯示單元顯示出錯(cuò)信息等。5.6.12ASCll碼處理指令3、特殊功能模塊指令（FNC78）ASCll碼轉(zhuǎn)換指令A(yù)SC（ASCllCode）將最多8個(gè)字符轉(zhuǎn)換為ASCll碼，并存放在指定的元件中。5.6.12ASCll碼處理指令4、寫特殊功能模塊指令（FNC79）寫特殊功能模塊指令TO的源操作數(shù)可取所有的數(shù)據(jù)類型，m1，m2，n的取值范圍與讀特殊功能模塊指令相同。1、串行通信指令（NFC80）串行通信指令RS（RS0-232C）的源操作數(shù)和目標(biāo)操作數(shù)為D，ｍ和ｎ（１～255，F(xiàn)X2N為1～4096）可使用常數(shù)和D。2、并聯(lián)運(yùn)行指令（FNC81）并聯(lián)運(yùn)行指令PRUN（Parallelrun）的源操作可取KnX，KnM，目標(biāo)操作數(shù)可取KnY，KnM，n=1～8，指定元件號(hào)的最低位為0。5.6.13FX系列外部設(shè)備指令3、HEX→ASCII碼轉(zhuǎn)換指令（FNC82）HEX→ASCII碼轉(zhuǎn)換指令A(yù)SCI將十六進(jìn)制數(shù)（HEX）轉(zhuǎn)換為ASCII碼。4、ASCII→HEX轉(zhuǎn)換指令（NFC83）M8161為OFF時(shí)為16位模式，ASCII→HEX轉(zhuǎn)換指令HEX將最多256個(gè)ASCII碼轉(zhuǎn)換為4位HEX數(shù)，每兩個(gè)ASCII碼占一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器，每4個(gè)ASCII碼轉(zhuǎn)換后的HEX占一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器。5.6.13FX系列外部設(shè)備指令5、校驗(yàn)碼指令（FNC84）校驗(yàn)碼指令CCD與串行通信指令RS配合使用，它將[S]指定的字節(jié)堆棧中最多256字節(jié)的8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)分別求和與“異或”，將累加和存入目標(biāo)操作數(shù)D，異或值存入D+1中。6、FX—8AV模擬量功能擴(kuò)展板處理指令讀模擬量功能擴(kuò)展板指令VRRD的源操作數(shù)[S]為常數(shù)0～7，用來指定模擬量的編號(hào)，目標(biāo)操作數(shù)可取KnY，KnM，KnS，T，C，D，V和Z。5.6.13FX系列外部設(shè)備指令7、FX—8AV模擬量功能擴(kuò)展板開關(guān)設(shè)定指令（FNC86）模擬量功能擴(kuò)展板開關(guān)設(shè)定指令VRSC（VariableResistorScale）的源操作數(shù)和目標(biāo)操作數(shù)與模擬量功能擴(kuò)展板讀出指令的操作數(shù)一樣。5.6.13FX系列外部設(shè)備指令8、PID回路運(yùn)算指令（FNC88）PID（比例－積分－微分）回路運(yùn)算指令用于模擬量閉環(huán)控制。PID運(yùn)算所需的參數(shù)存放在指令指定的數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)。浮點(diǎn)數(shù)比較指令（FNC110）浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算指令浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為科學(xué)計(jì)數(shù)法格式的數(shù)（FNC118）浮點(diǎn)數(shù)敬意比較指令（FCN111）5.6.14浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算指令科學(xué)計(jì)數(shù)法格式的數(shù)轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)數(shù)（FNC119）浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算指令浮點(diǎn)數(shù)的加法指令（FNC120）與減法指令（FNC121）浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制整數(shù)（FNC129）浮點(diǎn)數(shù)的乘法指令（FNC122）與除法指令（FNC123）浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算指令浮點(diǎn)數(shù)三角函數(shù)運(yùn)算指令浮點(diǎn)數(shù)開平方指令（FNC127）5.6.15時(shí)鐘運(yùn)行指令1、時(shí)鐘數(shù)據(jù)比較指令（FNC160）時(shí)鐘數(shù)據(jù)比較指令TCMP的源操作數(shù)[S1]，[S2]和[S3]用來存放指定時(shí)間的時(shí)、分秒，可取任意的數(shù)據(jù)類型，[S]可取T，C和D，目標(biāo)操作數(shù)[D]為Y，M，S（占用3個(gè)繼續(xù)的元件）。該指令用來比較指定時(shí)刻與時(shí)鐘數(shù)據(jù)的大小。2、時(shí)鐘數(shù)據(jù)區(qū)間比較指令（FNC161）時(shí)鐘數(shù)據(jù)區(qū)間比較指令TZCP（TimeZoneCompare）的源操作數(shù)[S1]，[S2]，[S]可取T，C，D，要求[S1]≤[S2]，目標(biāo)操作數(shù)[D]為Y，M，S（占用3個(gè)繼續(xù)的元件），只有16位運(yùn)算。5.6.15時(shí)鐘運(yùn)行指令3、時(shí)鐘數(shù)據(jù)加法指令（FNC162）時(shí)鐘數(shù)據(jù)加法指令TADD（TimeAddition）的[S1]，[S2]和[D]中存放的是時(shí)間數(shù)據(jù)（時(shí)、分、秒），[S1]，[S2]和[D]可取T，C，D。5.6.15時(shí)鐘運(yùn)行指令4、時(shí)鐘數(shù)據(jù)減法指令（FNC163）時(shí)鐘數(shù)據(jù)減法指令TSUB將D40～D42和D50～D52的時(shí)鐘數(shù)據(jù)相減后存入D60～D62中。運(yùn)算結(jié)果如小于零，借位標(biāo)志ON，其差值加上24h后存入目標(biāo)地址。5.6.15時(shí)鐘運(yùn)行指令5、時(shí)鐘數(shù)據(jù)讀出指令（FNC166）時(shí)鐘數(shù)據(jù)讀出指令TRD（TimeRead）的目標(biāo)操作數(shù)[D]可取T，C和D。只有16位運(yùn)算。6、時(shí)鐘數(shù)據(jù)寫入指令（FNC167）時(shí)鐘數(shù)據(jù)寫入指令TWR（TimeWrite）的[S]可取T，C和D。只有16位運(yùn)算。該指令用來將時(shí)間設(shè)定值寫入內(nèi)置的實(shí)時(shí)鐘，寫入的數(shù)據(jù)預(yù)先放在[S]開始的7個(gè)單元內(nèi)。5.6.15時(shí)鐘運(yùn)行指令7、小時(shí)定時(shí)器指令（FNC169））在小時(shí)定時(shí)器指令HOUR中，[S]可選所有的數(shù)據(jù)類型，它是使報(bào)警器輸出[D2]（可選Z，Y，M，S）為ON所需的延時(shí)時(shí)間（小時(shí)），[D1]為當(dāng)前的小時(shí)數(shù)，為了在PLC斷電時(shí)也連續(xù)計(jì)時(shí)，應(yīng)選有電池后備的數(shù)據(jù)寄存器。[D1]＋1是以s為單位的小于1小時(shí)的當(dāng)前值。5.6.16其他指令FX1s和FX1N的定位控制指令格雷碼變換指令（FNC170）讀寫FX0N－3A指令（FUN176，F(xiàn)UN177）5.7PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)調(diào)試方法明確目的系統(tǒng)規(guī)劃詳細(xì)了解系統(tǒng)的功能與要求查閱技術(shù)文檔5.7.1系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)人機(jī)接口的選擇系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的冗余設(shè)計(jì)5.7.1系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)5.7.2PLC及其組件的選型PLC型號(hào)選擇PLC的硬件功能PLC指令系統(tǒng)的功能PLC物理結(jié)構(gòu)的選擇確定輸入/輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)估算需要的用戶程序存儲(chǔ)容量開關(guān)量輸入模塊輸入電壓的選擇I/O模塊開關(guān)量輸入模塊的輸入電壓一般為DC24V和AC220V。直流輸入電路的延遲時(shí)間較短，可以直接與接受開關(guān)、光電開關(guān)等電子輸入裝置連接。開關(guān)量輸出模塊的選擇繼電器型輸出模塊的工作電壓范圍廣，觸點(diǎn)的導(dǎo)通壓降小；晶體管型與雙向晶閘管型輸出模塊分別用于直流負(fù)載和交流負(fù)載，它們的可靠性高，反應(yīng)速度快，壽命長。5.7.2PLC及其組件的選型5.7.3硬件軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與組態(tài)軟件設(shè)計(jì)軟件的模擬調(diào)試硬件調(diào)試與系統(tǒng)調(diào)試整理技術(shù)文件謝謝聆聽第五章PLC編程入門及指令系統(tǒng)5.1PLC概述隨著微處理器、計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制已擴(kuò)展到了幾乎所有的工業(yè)領(lǐng)域?，F(xiàn)代社會(huì)要求制造業(yè)對(duì)市場(chǎng)需求作出迅速的反應(yīng)，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品，為了滿足這一要求，生產(chǎn)設(shè)備和自動(dòng)生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性，PLC（ProgrammableLogicController，可編程序控制器）正是順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置。PLC的應(yīng)用面廣、功能強(qiáng)大、使用方便，已經(jīng)成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要裝置之一，在工業(yè)生產(chǎn)的所有領(lǐng)域得到了廣泛的使用，在其他領(lǐng)域（例如民用和家庭自動(dòng)化）的應(yīng)用也得到了迅速的發(fā)展。PLC的推廣應(yīng)用在我國得到了迅猛的發(fā)展，它已經(jīng)大量地應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程的電氣控制裝置中，各行各業(yè)也涌現(xiàn)出了大批應(yīng)用PLC改造設(shè)備的成果。了解PLC的工作原理，具備設(shè)計(jì)、調(diào)試和維護(hù)PLC控制系統(tǒng)的能力，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)對(duì)電氣技術(shù)人員和工科學(xué)生的基本要求。【本章重點(diǎn)】了解PLC（可編程序控制器）的工作原理、硬件結(jié)構(gòu)、編程元件與指令系統(tǒng)；掌握梯形圖的設(shè)計(jì)方法；掌握PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試方法。5.1.1PLC的基本結(jié)構(gòu)

PLC主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成（見圖5-1），有的PLC還可以配備特殊功能模塊，用來完成某些特殊的任務(wù)。1.CPU模塊

CPU模塊主要由微處理器（CPU芯片）和存儲(chǔ)器組成。在PLC控制系統(tǒng)中CPU模塊相當(dāng)于人的大腦，它不斷地采集輸入信號(hào)，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出；存儲(chǔ)器用來儲(chǔ)存程序和數(shù)據(jù)。

2. I/O模塊輸入（1nput）模塊和輸出（Output）模塊簡稱為I/O模塊，它們是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和CPU模塊的橋梁。輸入模塊用來接收和采集輸入信號(hào)，開關(guān)量輸入模塊用來接收從按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、壓力繼電器等過來的開關(guān)量輸入信號(hào)；模擬量輸入模塊用來接收電位器、測(cè)速發(fā)電機(jī)和各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量電流、電壓信號(hào)。開關(guān)量輸出模塊用來控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報(bào)警裝置等輸出設(shè)備，模擬量輸出模塊用來控制調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行裝置。CPU模塊的工作電壓一般是5V，而PLC的輸入/輸出信號(hào)電壓一般較高，如直流24V和交流220V。從外部引入的尖峰電壓和干擾噪聲可能損壞CPU模塊中的元器件，或使PLC不能正常工作。在I/O模塊中，用光耦合器、光電晶閘管、小型繼電器等器件來隔離PLC的內(nèi)部電路和外部的I/O電路，I/O模塊除了傳遞信號(hào)外，還有電平轉(zhuǎn)換與隔離的作用。3. 編程器編程器是PLC必不可少的重要外部設(shè)備。編程器將用戶所希望的功能通過編程語言送到PLC的用戶程序存儲(chǔ)器中。編程器不僅能對(duì)程序進(jìn)行寫入、讀出、修改，還能對(duì)PLC的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)也是用戶與PLC之間進(jìn)行人機(jī)對(duì)話的界面。手持式編程器不能直接輸入和編輯梯形圖，只能輸入和編輯指令表程序，因此又叫做指令編程器。它的體積小，價(jià)格便宜，一般用來給小型PLC編程，或者用于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)。使用編程軟件可以在計(jì)算機(jī)的屏幕上直接生成和編輯梯形圖、指令表、功能塊圖和順序功能圖程序，并可以實(shí)現(xiàn)不同編程語言的相互轉(zhuǎn)換。程序被編譯后下載到PLC，也可以將PLC中的程序上傳到計(jì)算機(jī)。程序可以存盤或打印，通過網(wǎng)絡(luò)，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程編程和傳送。

4. 電源

PLC一般使用220V交流電源或24V直流電源。內(nèi)部的開關(guān)電源為各模塊提供DC5V，±12V，24V等直流電源。小型PLC一般都可以為輸入電路和外部的電子傳感器（如接近開關(guān)）提供24V直流電源，驅(qū)動(dòng)PLC負(fù)載的直流電源一般由用戶提供。5.1.2PLC的物理結(jié)構(gòu)根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)的不同，可以將PLC分為整體式PLC和模塊式PLC。1.整體式PLC整體式又叫做單元式或箱體式，CPU模塊、I/O模塊和電源裝在一個(gè)箱狀機(jī)殼內(nèi)，結(jié)構(gòu)非常緊湊。它的體積小、價(jià)格低，小型PLC一般采用整體式結(jié)構(gòu)。三菱公司的FX1S系列PLC為整體式PLC。整體式PLC提供多種不同I/O點(diǎn)數(shù)的基本單元和擴(kuò)展單元供用戶選用，基本單元內(nèi)有CPU模塊、I/O模塊和電源，擴(kuò)展單元內(nèi)只有I/O模塊和電源，基本單元和擴(kuò)展單元之間用扁平電纜連接。各單元的輸入點(diǎn)與輸出點(diǎn)的比例一般是固定的，有的PLC有全輸入型和全輸出型的擴(kuò)展單元。選擇不同的基本單元和擴(kuò)展單元，可以滿足用戶的不同要求。

FX系列的基本單元、擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊的高度和深度相同，但是寬度不同。它們不用基板，各模塊可用底部自帶的卡子卡在DIN導(dǎo)軌上，兩個(gè)相鄰的單元或模塊之間用扁平電纜連接，安裝好后組成一個(gè)整齊的長方體。2. 模塊式PLC大、中型PLC（如西門子的S7-300和S7-400系列）一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。模塊式PLC用搭積木的方式組成系統(tǒng)，它由機(jī)架和模塊組成。模塊插在模塊插座上，后者焊在機(jī)架的總線連接板上，有的廠家將機(jī)架稱為基板。PLC廠家備有不同槽數(shù)的機(jī)架供用戶選用，如果一個(gè)機(jī)架容納不下所選用的模塊，可以增設(shè)一個(gè)或數(shù)個(gè)擴(kuò)展機(jī)架，各機(jī)架之間用I/O擴(kuò)展電纜相連，有的PLC需要通過接口模塊來連接各機(jī)架。用戶可以選用不同檔次的CPU模塊、品種繁多的I/O模塊和特殊功能模塊，對(duì)硬件配置的選擇余地較大，維修時(shí)更換模塊也很方便。有的模塊式PLC（如西門子的S7-300系列PLC）沒有機(jī)架，各模塊安裝在鋁質(zhì)導(dǎo)軌上，相鄰的模塊之間用模塊下面的U形總線連接器連接。5.1.3PLC的工作原理1. 掃描工作方式

PLC有兩種基本的工作模式，即運(yùn)行（RUN）模式與停止（STOP）模式。在運(yùn)行模式，PLC通過反復(fù)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實(shí)現(xiàn)控制功能。為了使PLC的輸出及時(shí)地響應(yīng)隨時(shí)可能變化的輸入信號(hào)，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是不斷地重復(fù)執(zhí)行，直至PLC停機(jī)或切換到STOP工作模式。除了執(zhí)行用戶程序外，在每次循環(huán)過程中，PLC還要完成內(nèi)部處理、通信處理等工作，一次循環(huán)可分為5個(gè)階段（如圖5-2）。PLC的這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。由于計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令的速度極高，從外部輸入/輸出關(guān)系來看，處理過程似乎是同時(shí)完成的。在內(nèi)部處理階段，PLC檢查CPU．模塊內(nèi)部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位，以及完成一些其它內(nèi)部工作。在通信服務(wù)階段，PLC與其它的帶微處理器的智能裝置通信，響應(yīng)編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容。當(dāng)PLC處于停止（STOP）模式時(shí)，只執(zhí)行以上的操作。PLC處于運(yùn)行（RUN）模式時(shí)，還要完成另外三個(gè)階段的操作。圖5-2掃描過程在PLC的存儲(chǔ)器中，設(shè)置了一片區(qū)域用來存放輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的狀態(tài)，它們分別稱為輸入映像寄存器和輸出映像寄存器。PLC梯形圖中的其他編程元件也有對(duì)應(yīng)的映像存儲(chǔ)區(qū)，它們統(tǒng)稱為元件映像寄存器。在輸入處理階段，PLC把所有外部輸入電路的接通、斷開狀態(tài)讀入輸入映像寄存器。外部輸入電路接通時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器為l狀態(tài)，梯形圖中對(duì)應(yīng)的輸入繼電器的常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開。外部輸入觸點(diǎn)電路斷開時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器為0狀態(tài)，梯形圖中對(duì)應(yīng)的輸入繼電器的常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)接通。某一編程元件對(duì)應(yīng)的映像寄存器為l狀態(tài)時(shí)，稱該編程元件為ON；映像寄存器為0狀態(tài)時(shí)，稱該編程元件為OFF。在程序執(zhí)行階段，即使外部輸入信號(hào)的狀態(tài)發(fā)生了變化，輸入映像寄存器的狀態(tài)也不會(huì)隨之而變，輸入信號(hào)變化了的狀態(tài)只能在下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段被讀入。PLC的用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲(chǔ)器中按步序號(hào)順序排列。在沒有跳轉(zhuǎn)指令時(shí)，CPU從第一條指令開始，逐條順序地執(zhí)行用戶程序，直到用戶程序結(jié)束。在執(zhí)行指令時(shí)，從輸入映像寄存器或別的元件映像寄存器中將有關(guān)編程元件的0/1狀態(tài)讀進(jìn)來，并根據(jù)指令的要求執(zhí)行相應(yīng)的邏輯運(yùn)算，運(yùn)算的結(jié)果寫入到對(duì)應(yīng)的元件映像寄存器中，因此，各編程元件的映像寄存器（輸入映像寄存器除外）的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而變化。在輸出處理階段，CPU將輸出映像寄存器的0/1狀態(tài)傳送到輸出鎖存器。梯形圖中某一輸出繼電器的線圈“通電”時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸出映像寄存器為1狀態(tài)。信號(hào)經(jīng)輸出模塊隔離和功率放大后，繼電器型輸出模塊中對(duì)應(yīng)的硬件繼電器的線圈通電，其常開觸點(diǎn)閉合，使外部負(fù)載通電工作。若梯形圖中輸出繼電器的線圈“斷電”，對(duì)應(yīng)的輸出映像寄存器為0狀態(tài)，在輸出處理階段之后，繼電器型輸出模塊中對(duì)應(yīng)的硬件繼電器的線圈斷電，其常開觸點(diǎn)斷開，外部負(fù)載斷電，停止工作。2. 掃描周期PLC在RUN工作模式時(shí)，執(zhí)行一次圖5-2所示的掃描操作所需的時(shí)間稱為掃描周期，其典型值約為1～l00ms。掃描周期與用戶程序的長短、指令的種類和CPU執(zhí)行指令的速度有很大的關(guān)系。當(dāng)用戶程序較長時(shí)，指令執(zhí)行時(shí)間在掃描周期中占相當(dāng)大的比例。有的編程軟件或編程器可以提供掃描周期的當(dāng)前值，有的還可以提供掃描周期的最大值和最小值。3. PLC的工作原理下面用一個(gè)簡單的例子來進(jìn)一步說明PLC的掃描工作過程。圖5-3a）給出了PLC的外部接線圖和梯形圖，起動(dòng)按鈕SB1停止按鈕SB2和熱繼電器FR的常開觸點(diǎn)分別接在編號(hào)為X0～X2的PLC的輸入端，交流接觸器KM的線圈接在編號(hào)為Y0的PLC的輸出端。圖5-3b）是這4個(gè)輸入/輸出變量對(duì)應(yīng)的I/O映像寄存器。圖5-3c）是PLC的梯形圖，梯形圖是一種軟件，是PLC圖形化的程序。圖中的X0等是梯形圖中的編程元件，X0～X2是輸入繼電器，Y0是輸出繼電器。梯形圖中的編程元件X0與接在輸入端子X0的SBl的常開觸點(diǎn)和輸入映像寄存器X0相對(duì)應(yīng)，編程元件Y0與輸出映像寄存器Y0和接在輸出端子Y0的PLC內(nèi)部的輸出電路相對(duì)應(yīng)。圖5-3PLC外部接線圖與梯形圖梯形圖以指令的形式儲(chǔ)存在PLC的用戶程序存儲(chǔ)器中，圖5-3中的梯形圖與下面的5條指令相對(duì)應(yīng)，“；”之后是該指令的注釋。

LDX0：接在左側(cè)母線上的X0的常開觸點(diǎn)

ORY0；與X0的常開觸點(diǎn)并聯(lián)的Y0的常開觸點(diǎn)

ANIX1；與并聯(lián)電路串聯(lián)的X1的常閉觸點(diǎn)

ANIX2；串聯(lián)的X2的常閉觸點(diǎn)

OUTY0；Y0的線圈圖5-3中的梯形圖完成的邏輯運(yùn)算為：Y0=（X0+Y0）·X1·X2。在輸入處理階段，CPU將SBl、SB2和FR的常開觸點(diǎn)的狀態(tài)讀入相應(yīng)的輸入映像寄存器，外部觸點(diǎn)接通時(shí)存入寄存器的是二進(jìn)制數(shù)l，反之存入0。執(zhí)行第l條指令時(shí)，從X0對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器中取出二進(jìn)制數(shù)并保存起來。執(zhí)行第2條指令時(shí)，取出Y0對(duì)應(yīng)的輸出映像寄存器中的二進(jìn)制數(shù)，與X0對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)相“或”（電路的并聯(lián)對(duì)應(yīng)“或”運(yùn)算）。執(zhí)行第3條或第4條指令時(shí)，分別取出X1或X2對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器中的二進(jìn)制數(shù)，因?yàn)槭浅ｉ]觸點(diǎn)，取反后與前面的運(yùn)算結(jié)果相“與”（電路的串聯(lián)對(duì)應(yīng)“與”運(yùn)算），然后存入運(yùn)算結(jié)果寄存器。執(zhí)行第5條指令時(shí)，將運(yùn)算結(jié)果寄存器中的二進(jìn)制數(shù)送入Y0對(duì)應(yīng)的輸出映像寄存器。在輸出處理階段，CPU將各輸出映像寄存器中的二進(jìn)制數(shù)傳送給輸出模塊并鎖存起來，如果Y0對(duì)應(yīng)的輸出映像寄存器存放的是二進(jìn)制數(shù)1，外接的KM的線圈將通電，反之將斷電。如果讀入輸入映像寄存器X0～X2的均為二進(jìn)制數(shù)0，在程序執(zhí)行階段，經(jīng)過上述邏輯運(yùn)算過程之后，運(yùn)算結(jié)果仍為Y0=0，所以KM的線圈處于斷電狀態(tài)。按下起動(dòng)按鈕SB1，X0變?yōu)閘狀態(tài)，經(jīng)邏輯運(yùn)算后Y0變?yōu)?狀態(tài)，在輸出處理階段，將Y0對(duì)應(yīng)的輸出映像寄存器中的1送到輸出模塊，PLC內(nèi)Y0對(duì)應(yīng)的物理繼電器的常開觸點(diǎn)接通，接觸器KM的線圈通電。4. 輸入/輸出滯后時(shí)間輸入/輸出滯后時(shí)間又稱系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，是指PLC外部輸入信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)刻至它控制的有關(guān)外部輸出信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)刻之間的時(shí)間間隔，它由輸入電路濾波時(shí)間、輸出電路的滯后時(shí)間和因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時(shí)間這三部分組成。輸入模塊的RC濾波電路用來濾除由輸入端引入的干擾噪聲，消除因外接輸入觸點(diǎn)動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的抖動(dòng)引起的不良影響，濾波電路的時(shí)間常數(shù)決定了輸入濾波時(shí)間的長短，其典型值為10ms左右。輸出模塊的滯后時(shí)間與模塊的類型有關(guān)，繼電器型輸出電路的滯后時(shí)間一般在10ms左右；雙向晶閘管型輸出電路在負(fù)載通電時(shí)的滯后時(shí)間約為1ms，負(fù)載由通電到斷電時(shí)的最大滯后時(shí)間為10ms；晶體管型輸出電路的滯后時(shí)間一般在1ms以下。由掃描工作方式引起的滯后時(shí)間最長可達(dá)兩個(gè)多掃描周期。PLC總的響應(yīng)延遲時(shí)間一般只有幾十ms，對(duì)于一般的系統(tǒng)是無關(guān)緊要的。要求輸入輸出信號(hào)之間的滯后時(shí)間盡量短的系統(tǒng)，可以選用掃描速度快的PLC或采取其他措施。5.1.4PLC的特點(diǎn)1.編程方法簡單易學(xué)

梯形圖是使用得最多的PLC的編程語言，其電路符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語言形象直觀，易學(xué)易懂，熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只需花幾天時(shí)間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序。

梯形圖語言實(shí)際上是一種面向用戶的高級(jí)語言，PLC在執(zhí)行梯形圖程序時(shí)，將它“翻譯”成匯編語言后再去執(zhí)行。2.功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高一臺(tái)小型PLC內(nèi)有成百上千個(gè)可供用戶使用的編程元件，有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，具有很高的性能價(jià)格比。PLC可以通過通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。3.硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)PLC產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC帶負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和中小型交流接觸器。硬件配置確定后，通過修改用戶程序，就可以方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化。4. 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器。由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障。PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件元件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的十分之一到百分之一，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。PLC使用了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，平均無故障時(shí)間達(dá)到數(shù)萬小時(shí)以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，PLC被大用戶公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。5.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少

PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。

PLC的梯形圖程序可以用順序控制設(shè)計(jì)法來設(shè)計(jì)。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如果掌握了正確的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)梯形圖的時(shí)間比設(shè)計(jì)繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少得多?？梢栽趯?shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試PLC的用戶程序，輸入信號(hào)用小開關(guān)來模擬，可通過PLC發(fā)光二極管觀察輸出信號(hào)的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場(chǎng)的統(tǒng)調(diào)過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時(shí)間比繼電器系統(tǒng)少得多。6.維修工作量小，維修方便

PLC的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程器提供的信息方便地查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故障。7.體積小，能耗低對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，使用PLC后，可以減少大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器。小型PL