電氣控制與PLC應(yīng)用5

第五章FX系列可編程控制器元件及指令系統(tǒng)第一節(jié)FX系列可編程序控制器的技術(shù)指標(biāo)主機(jī)（基本單元）：CPU、存儲器、輸入輸出口及電源主機(jī)擴(kuò)展其輸入輸出：擴(kuò)展單元（擴(kuò)展I/O口，內(nèi)部有電源）擴(kuò)展模塊及（擴(kuò)展I/O口，內(nèi)部有電源）特殊功能模塊單元（溫度控制模塊、計(jì)數(shù)控制模塊等）FX2N系列可編程序控制器型號名稱體系及其種類

FX2N系列可編程序控制器的基本組成

輸入輸出點(diǎn)數(shù)：指基本單元、擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊的輸入輸出總數(shù)?；締卧U(kuò)展單元輸出形式

R：表示繼電器輸出，有接點(diǎn)，交流、直流負(fù)載兩用；

S：表示三端雙向可控硅開關(guān)元件輸出，無接點(diǎn)，交流負(fù)載用；

T：表示晶體管輸出，無接點(diǎn)，直流負(fù)載用。1FX2N－〇〇M〇－〇

系列名稱輸入輸出點(diǎn)數(shù)基本單元輸出形式特殊品種2FX2N系列PLC編程元件的分類及編號

代表功能的字母。如輸入繼電器用“X”表示、輸出繼電器用“Y”表示。數(shù)字，數(shù)字為該類器件的序號。

FX2N系列PLC中輸入、輸出繼電器的序號為八進(jìn)制，其余為十進(jìn)制。編程元件和繼電接觸器的元件類似、具有線圈和常開常閉觸點(diǎn)。當(dāng)線圈通電時，常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，當(dāng)線圈失電時，常閉接通，常開斷開。

可編程序控制器的編程元件可以有無數(shù)多個常開、常閉觸點(diǎn)。

數(shù)值的處理：十進(jìn)制數(shù)(K)1)定時器和計(jì)數(shù)器的設(shè)定值（K常數(shù)）。2)輔助繼電器（M）、定時器（T）、計(jì)數(shù)器（C）、狀態(tài)器等的編號（軟元件編號）。3)指定應(yīng)用指令操作數(shù)中的數(shù)值與指令動作（K常數(shù)）。第二節(jié)FX2N系列可編程序控制器的編程元件31.輸入繼電器（X）在PLC內(nèi)部，與輸入端子相連的輸入繼電器是光電隔離的電子繼電器，采用八進(jìn)制編號，用無數(shù)個常開和常閉觸點(diǎn)。基本單元X0-X77共64點(diǎn)。輸入繼電器的狀態(tài)不能受用戶程序控制，所在在梯形圖中不會出現(xiàn)輸入繼電器的線圈。42.輸出繼電器（Y）輸出繼電器采用八進(jìn)制編號，有內(nèi)部觸點(diǎn)和外部輸出觸點(diǎn)（繼電器觸點(diǎn)、雙向可控硅、晶體管等輸出元件）之分，由程序驅(qū)動?；締卧猋0-Y77共64點(diǎn)在PLC內(nèi)部，外部輸出觸點(diǎn)與輸出端子相連，向外部負(fù)載輸出信號，且一個輸出繼電器只有一個常開型外部輸出觸點(diǎn)。輸出繼電器有無數(shù)個內(nèi)部常開和常閉觸點(diǎn)，編程時可隨意使用。輸出繼電器的狀態(tài)只能由用戶程序決定，同時它也影響其他編程元件的狀態(tài)，所以在梯形圖中既能出現(xiàn)其觸點(diǎn)也能出現(xiàn)其線圈。53.輔助繼電器（M）由內(nèi)部軟元件的觸點(diǎn)驅(qū)動,常開和常閉觸點(diǎn)使用次數(shù)不限，既不能接收外部的輸入信號，也不能直接驅(qū)動外部負(fù)載,其作用類似于繼電控制系統(tǒng)中的中間繼電器，采用十進(jìn)制編號。通用輔助繼電器M0～M499（500點(diǎn)）斷電保持輔助繼電器M500～M3071（2572點(diǎn)）特殊輔助繼電器M8000～M8255（256點(diǎn)）只能利用其觸點(diǎn)的特殊輔助繼電器，其線圈由可編程控制器的系統(tǒng)程序來驅(qū)動，用戶編程時可直接使用其觸點(diǎn)。線圈驅(qū)動型特殊輔助繼電器，其線圈由用戶程序驅(qū)動后可編程控制器完成特定的操作。6只能利用其觸點(diǎn)的特殊輔助繼電器M8000：運(yùn)行監(jiān)控用，PLC運(yùn)行時M8000接通。M8002：僅在運(yùn)行開始瞬間接通的初始脈沖特殊輔助繼電器。M8012：產(chǎn)生100ms時鐘脈沖的特殊輔助繼電器。線圈驅(qū)動型特殊輔助繼電器M8030：鋰電池電壓指示燈特殊繼電器。M8033：PLC停止時輸出保持特殊輔助繼電器。M8034：禁止全部輸出特殊輔助繼電器。M8039：定時掃描特殊輔助繼電器。74.狀態(tài)器（S）狀態(tài)器是對工序步進(jìn)型控制進(jìn)行簡易編程的內(nèi)部軟元件，采用十進(jìn)制編號。與步進(jìn)梯形指令STL配合使用；狀態(tài)器有無數(shù)個常開觸點(diǎn)與常閉觸點(diǎn)，編程時可隨意使用；狀態(tài)器不用于步進(jìn)階梯指令時，可作輔助繼電器使用。狀態(tài)器同樣有通用狀態(tài)和掉電保持用狀態(tài)，其比例分配可由外設(shè)設(shè)定。狀態(tài)器有五種類型：初始狀態(tài)S0～S9共10點(diǎn)回零狀態(tài)S10～S19共10點(diǎn)通用狀態(tài)S20～S499共480點(diǎn)保持狀態(tài)S500～S899共400點(diǎn)報警用狀態(tài)S900～S999共100點(diǎn)8

5.定時器（T）定時器相當(dāng)于繼電器系統(tǒng)中的通電延時型時間繼電器，可在程序中用于延時控制。定時器實(shí)際是內(nèi)部脈沖計(jì)數(shù)器，可對內(nèi)部1ms、10ms和100ms時鐘脈沖進(jìn)行加計(jì)數(shù)，當(dāng)達(dá)到用戶設(shè)定值時，觸點(diǎn)動作。定時器T有一個設(shè)定值寄存器、一個當(dāng)前值寄存器和一個用來存儲其“0/1”狀態(tài)的元件映像寄存器，這三個存儲單元使用同一個元件號。當(dāng)當(dāng)前值等于設(shè)定值時，對應(yīng)的元件映像寄存器為“1”，定時器的常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開。FX2N系列PLC定時器設(shè)定值可以采用程序存儲器內(nèi)的常數(shù)（K）直接指定，也可以用數(shù)據(jù)寄存器（D）的內(nèi)容間接指定。9定時器的兩種形式：通用定時器（T0～T245）100ms定時器T0～T199共200點(diǎn)，設(shè)定范圍0.1～3276.7s；10ms定時器T200～T245共46點(diǎn)，設(shè)定范圍0.01～327.67s。特點(diǎn)：在計(jì)時過程中，如果計(jì)時條件由滿足變?yōu)椴粷M足，則當(dāng)前值恢復(fù)為零。積算定時器（T246～T255）1ms定時器T246～T249共4點(diǎn)，設(shè)定范圍0.001～32.767s；100ms定時器T250～T255共6點(diǎn)，設(shè)定范圍為0.1～3276.7s。特點(diǎn)：設(shè)定時間以計(jì)時條件滿足時間的累加為定時時間。10加法計(jì)數(shù)器設(shè)定值K或D觸點(diǎn)動作TxTx時鐘脈沖驅(qū)動T10K12X0T10Y1相等比較器普通定時器的工作原理T1011T250設(shè)定值K計(jì)數(shù)器1100ms時鐘脈沖X2X1觸點(diǎn)動作Tx相等比較器積算定時器的工作原理RSTT250K120X1X2T250Y1T25012定時器的瞬動觸點(diǎn)可編程控制器的定時器本身沒有瞬動觸點(diǎn)，如果編程需要，可以在定時器線圈兩端并聯(lián)一個輔助繼電器的線圈，把這個輔助繼電器的觸點(diǎn)當(dāng)成定時器本身的瞬動觸點(diǎn)來使用。定時器編程特點(diǎn)

PLC的程序執(zhí)行是以掃描方式，從第一步到END步不斷重復(fù)執(zhí)行。定時器定時條件滿足后就開始工作，每隔0.001S（或0.01S，或0.1S）當(dāng)前值加1，而與程序執(zhí)行無關(guān)。無論程序運(yùn)行到哪一步，只要當(dāng)前值與設(shè)定值相等，對應(yīng)的元件映像寄存器為“1”，常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開。如果編程不當(dāng)可能會發(fā)生誤動作。136.計(jì)數(shù)器（C）計(jì)數(shù)器可分為通用計(jì)數(shù)器和高速計(jì)數(shù)器。16位通用加計(jì)數(shù)器，C0～C199共200點(diǎn)，設(shè)定值：1～32767。32位通用加/減計(jì)數(shù)器，C200～C234共135點(diǎn)，設(shè)定值：-2147483648～+2147483647。高速計(jì)數(shù)器C235～C255共21點(diǎn)，共享PLC上6個高速計(jì)數(shù)器輸入（X000～X005）。高速計(jì)數(shù)器按中斷原則運(yùn)行。1416位加計(jì)數(shù)器通用型：C0~C99共100點(diǎn)斷電保持型：C100~C199共100點(diǎn)16位計(jì)數(shù)器工作過程示意圖1532位雙向計(jì)數(shù)器有兩種32位加/減計(jì)數(shù)器，設(shè)定值：-2147483648～+2147483647。通用計(jì)數(shù)器：C200～C219共20點(diǎn)保持計(jì)數(shù)器：C220～C234共15點(diǎn)計(jì)數(shù)方向由特殊輔助繼電器M8200～M8234設(shè)定。加減計(jì)數(shù)方式設(shè)定：對于C△△△，當(dāng)M8△△△△接通（置1）時，為減計(jì)數(shù)器，斷開（置0）時，為加計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)值設(shè)定：直接用常數(shù)K或間接用數(shù)據(jù)寄存器D的內(nèi)容作為計(jì)數(shù)值。間接設(shè)定時，要用元件號緊連在一起的兩個數(shù)據(jù)寄存器。1632位加/減計(jì)數(shù)器工作過程示意圖177.數(shù)據(jù)寄存器（D）通用數(shù)據(jù)寄存器D0~D199共200點(diǎn)。只要不寫入其它數(shù)據(jù)，已寫入的數(shù)據(jù)不會變化。但是PLC狀態(tài)由運(yùn)行→停止時，全部數(shù)據(jù)均清零。斷電保持?jǐn)?shù)據(jù)寄存器D200~D511共312點(diǎn)，只要不改寫，原有數(shù)據(jù)不會丟失。文件寄存器D1000~D2999共2000點(diǎn)。特殊數(shù)據(jù)寄存器D8000~D8255共256點(diǎn)這些數(shù)據(jù)寄存器供監(jiān)視PLC中各種元件的運(yùn)行方式用。特殊用途數(shù)據(jù)寄存器是指寫入特定目的的數(shù)據(jù)，或已事先寫入特定內(nèi)容的數(shù)據(jù)寄存器，其內(nèi)容在電源接通時被置于初始值。一般初始值為零，需要設(shè)置時，則利用系統(tǒng)ROM將其寫入。18變址寄存器（V/Z）變址寄存器的作用類似于一般微處理器中的變址寄存器（如Z80中的IX、IY），通常用于修改元件的編號。V0~V7、Z0~Z7共16點(diǎn)，是16位變址數(shù)據(jù)寄存器。進(jìn)行32位運(yùn)算時，將指定Z0~Z7的V0~V7串聯(lián)組合，并且規(guī)定Z為低位，V為高位，分別成為（V0、Z0），（V1、Z1）…（V7、Z7）。

8指針分支用指針（P）:分支用指針的編號為P0～P127，用作程序跳轉(zhuǎn)和子程序調(diào)用的編號，其中P63專門用于結(jié)束跳轉(zhuǎn)。

中斷用指針（I）:FX2N系列有三種中斷方式：輸入中斷用：與輸入X000～X005對應(yīng)編號為I00□～I(xiàn)50□，6點(diǎn)。

定時器中斷：編號為I6□□、I7□□、I8□□，3點(diǎn)計(jì)數(shù)器中斷：編號為I010～I(xiàn)060，6點(diǎn)。19第三節(jié)FX2N系列可編程序控制器的基本指令一、LD、LDI、OUT指令二、AND、ANI指令三、OR、ORI指令四、ANB、ORB指令五、MPS、MRD、MPP指令六、MC、MCR指令七、SET、RST指令八、PLS、PLF指令九、INV指令十、NOP、END指令20第三節(jié)FX2N系列可編程序控制器的基本指令FX2N系列PLC有基本指令27條；步進(jìn)梯形指令2條；應(yīng)用指令128種，298條。本節(jié)介紹其基本順控指令。LD、LDI、OUT指令LD、LDI指令分別用于將常開、常閉觸點(diǎn)連接到母線上.OUT指令是對輸出繼電器、輔助繼電器、狀態(tài)器、定時器、計(jì)數(shù)器的線圈驅(qū)動指令。

LD、LDI、OUT指令的使用21LD、LDI、OUT指令指令的說明LD、LDI用于將觸點(diǎn)接到母線上。LD、LDI還與塊操作指令A(yù)NB、ORB相配合，用于分支電路的起點(diǎn)。OUT不能用于X；并聯(lián)輸出OUT指令可連續(xù)使用任意次。OUT指令用于T和C，其后須跟常數(shù)K，K為延時時間或計(jì)數(shù)次數(shù)。

22AND、ANI指令

AND、ANI指令分別用于單個常開、常閉觸點(diǎn)的串聯(lián)，串聯(lián)觸點(diǎn)的數(shù)量不受限制，該指令可以連續(xù)多次使用。

AND、ANI指令的應(yīng)用

23OR、ORI指令

OR、ORI指令分別用于單個常開、常閉觸點(diǎn)的并聯(lián)，并聯(lián)觸點(diǎn)的數(shù)量不受限制，該指令可以連續(xù)多次使用。

OR、ORI指令的應(yīng)用

24ORB、ANB指令

若有多個串聯(lián)回路塊按順序與前面的回路并聯(lián)時，對每個回路塊使用ORB指令，則對并聯(lián)的回路個數(shù)沒有限制。若成批使用ORB指令并聯(lián)連接多個串聯(lián)回路塊時，由于LD、LDI指令的重復(fù)次數(shù)限制在8次以下，因此這種情況下并聯(lián)的回路個數(shù)限制在8個以下。ORB指令的應(yīng)用25

若有多個并聯(lián)回路塊按順序與前面的回路串聯(lián)時，對每個回路塊使用ANB指令，則對串聯(lián)的回路個數(shù)沒有限制。若成批使用ANB指令串聯(lián)連接多個并聯(lián)回路塊時，由于LD、LDI指令的重復(fù)次數(shù)限制在8次以下，因此這種情況下串聯(lián)的回路個數(shù)限制在8個以下。

ANB指令的應(yīng)用

26LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF指令

LDP、ANDP、ORP指令是進(jìn)行上升沿檢出的觸點(diǎn)指令，僅在指定位元件的上升沿時（OFF→ON變化時）接通一個掃描周期。LDF、ANDF、ORF指令是進(jìn)行下降沿檢出的觸點(diǎn)指令，僅在指定位元件的下降沿時（ON→OFF變化時）接通一個掃描周期。

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X000～X002由OFF→ON變化或由ON→OFF變化時，M0或M1僅接通一個掃描周期。需要指出的是這些指令的功能有時與脈沖指令的功能相同，另外，在將輔助繼電器M指定為這些指令的軟元件時，軟元件編號范圍不同，會造成動作上的差異。28MPS指令：將此時刻的運(yùn)算結(jié)果送入堆棧存儲。MPP指令：各數(shù)據(jù)按順序向上移動，將最上端的數(shù)據(jù)讀出，同時該數(shù)據(jù)就從堆棧中消失。MRD指令：是讀出最上端所存數(shù)據(jù)的專用指令，堆棧內(nèi)的數(shù)據(jù)不發(fā)生移動。

MPS指令與MPP指令必須成對使用，連續(xù)使用的次數(shù)應(yīng)小于11。一段堆棧與ANB、ORB指令并用

MPS、MRD、MPP指令

29二段堆棧實(shí)例30MC、MCR指令

MC為主控指令，用于公共串聯(lián)觸點(diǎn)的連接，

MCR為主控復(fù)位指令，即MC的復(fù)位指令。

應(yīng)用主控觸點(diǎn)可以解決若在每個線圈的控制電路中都串入同樣的觸點(diǎn)，將多占存儲單元。它在梯形圖中與一般的觸點(diǎn)垂直。它們是與母線相連的常開觸點(diǎn)，是控制一組電路的總開關(guān)。MC、MCR指令的使用如右圖。3132INV指令

其功能是將INV指令執(zhí)行之前的運(yùn)算結(jié)果取反，不需要指定軟元件號

在梯形圖中，只能在能輸入AND或ANI、ANDP、ANDF指令步的相同位置處，才可編寫INV指令，而不能像LD、LDI、LDP、LDF那樣與母線直接相連，也不能像OR、ORI、ORP、ORF指令那樣單獨(dú)使用。33PLS、PLF指令

使用PLS指令時，僅在驅(qū)動輸入為ON的一個掃描周期內(nèi)，軟元件Y、M動作。使用PLF指令時，僅在驅(qū)動輸入為OFF的一個掃描周期內(nèi)，軟元件Y、M動作。指令的應(yīng)用PLS、PLF34SET、RST指令

SET為置位指令，使操作保持；RST為復(fù)位指令，使操作保持復(fù)位。RST指令一個重要的用途是對計(jì)數(shù)器復(fù)位

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右圖中，X000一旦接通后，即使它再斷開，Y000仍繼續(xù)動作，X001接通時，即使它再斷開，Y000仍保持不被驅(qū)動。對于M、S也是一樣。對于同一軟元件。SET、RST可多次使用，順序也隨意，但最后執(zhí)行的有效。

使數(shù)據(jù)寄存器（D）、變址寄存器（V、Z）的內(nèi)容清零，也可使用RST指令，與用常數(shù)K0傳送指令的結(jié)果一樣。

累計(jì)定時器T246～T255的當(dāng)前值以及觸點(diǎn)復(fù)位也可用RST指令。36NOP、END指令:

NOP為空操作指令在程序中加入NOP指令，有利于修改或增加程序時，減小程序步號的變化，但是程序要求有余量。END為程序結(jié)束指令

37編程注意事項(xiàng)梯形圖編程規(guī)則梯形圖的各種符號，要以左母線為起點(diǎn)，右母線為終點(diǎn)自上而下依次寫。

觸點(diǎn)應(yīng)畫在水平線上，不能畫在垂直分支線上。幾個串聯(lián)回路并聯(lián)時，應(yīng)該將串聯(lián)觸點(diǎn)多的回路寫在上方。幾個并聯(lián)回路串聯(lián)時，應(yīng)該將并聯(lián)觸點(diǎn)多的回路寫在左方。對不可編程的電路，必須對電路進(jìn)行重新安排，便于正確使用PLC基本指令進(jìn)行編程輸出線圈及運(yùn)算處理框，必須寫在一行的最右面，它們右邊不能再有任何觸點(diǎn)存在

38語句表編程規(guī)則

利用PLC基本指令對梯形圖編程時，務(wù)必按從左到右、自上而下的原則進(jìn)行。在處理較復(fù)雜的觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)時，如觸點(diǎn)塊的串聯(lián)、并聯(lián)或與堆棧相關(guān)指令，指令表的表達(dá)順序?yàn)椋合葘懗鰠⑴c因素的內(nèi)容，再表達(dá)參與因素間的關(guān)系。雙線圈輸出問題

雙線圈輸出：如果在同一程序中同一元件的線圈使用兩次或多次。PLC程序順序掃描執(zhí)行的原則規(guī)定，只有最后一次輸出才是有效的

右圖中，X001＝ON，X002＝OFF，起初的Y003，因?yàn)閄001接通，其映象寄存器變?yōu)镺N，輸出Y004也接通。但是第二次的Y003，因?yàn)檩斎隭002斷開，