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PLC原理及应用多媒体教案,,第3章PLC的编程语言与指令系统,,,第3章PLC的编程语言与指令系统,〖重点内容〗1、FX系列PLC的指令系统2、FX系列PLC常用编程元件〖授课时数〗78课时,3-1PLC编程语言概述,一、国际标准二、LD的主要特点,主要内容,一、国际标准（1994.5，IEC61131-3）,PLC一般有多种编程语言，但不同厂家的PLC的编程语言有很大的区别，使用和学习不便。IEC61131-3（PLC编程语言的国际标准）详细说明了语法、语义和下述5种PLC编程语言的表达式（见图3-1），成功地解决了这一问题。,它是一种位于其它编程语言之上的图形语言。在SFC中可以用别的语言嵌套编程，用来编制顺序控制程序非常方便。它有三种主要元件步、转换和动作（见图3-2）。,注对于目前大多数PLC来说，SFC还仅仅作为组织编程的工具使用（与高级语言的流程图相似），尚需用其它的编程语言将它转换成PLC可执行的程序。,1、顺序功能图（Sequentialfunctionchart简称SFC）,提供一种组织程序的图形方法。在第5章重点介绍,2、梯形图（Ladderdiagram简称LD）,用得最广的图形编程语言，与继电器控制系统的电路图很相似，直观易懂。,3、功能块图（Functionblockdiagram简称FBD）,类似于数字逻辑电路的逻辑功能图的编程语言如图3-3所示。,4、指令表（Instructionlist简称IL）,与汇编语言相似，程序较难阅读。,5、结构文本（ST）,是为IEC61131-3标准创建的一种专用的高级编程语言。与LD相比，ST有两大优点,1）能实现复杂的数学运算；2）非常简洁和紧凑。,几乎所有的PLC厂家都表示，在将来完全支持IEC61131-3标准，但目前只停留在各公司内部的产品系列之间不同语言的相互转换上。,说明,二、LD的主要特点,1、某些编程元件沿用了继电器这一名称（“软继电器”）,输入继电器（X）、输出继电器（Y）、内部辅助继电器（M）等，称为“软继电器”，每一编程元件与PLC存贮器中元件映像寄存器的一个存贮单元（1bit）相对应。,当该存贮单元如为“1”，则表示对应编程元件的线圈“通电”，其常开触点闭合，常闭触点断开。当存贮单元如为“0”,2、垂直公共线称为公共母线,梯形图中并没有真实的物理电流流动，而仅只是“概念电流”，是用户程序解算中满足输出执行条件的形象表示方式。它只能从左至右流动。,梯形图是PLC形象化的编程手段，梯形图两端是没有任何电源可接的。,如图3-6a所示，有两个方向的能流流过触点5，梯形图设计是错误的。,3、线圈和其它输出类指令应放在最右边,4、各编程元件的常开触点、常闭触点均可无限多次地使用,5、逻辑解算在梯形图中是从上到下，从左至右的顺序进行的。解算的结果立即可以被后面的逻辑解算所利用,3-2FX系列PLC梯形图中的编程元件,编程元件的名称由字母和元件号组成。输入输出继电器的元件号采用8进制，其它均采用十进制。,一、输入继电器（X）,其状态唯一地取决于外部输入信号的状态，不可受用户程序的控制，因此，在梯形图中绝对不能出现输入继电器的线圈。FXON-24MR（T）系列X0---X15（共14点）FX2N-48MR（T）系列X0---X27（共24点）,二、输出继电器（Y）,用来将PLC的输出信号传送给输出模块，再由输出模块驱动外部负载。线圈用一对圆括号表示。FXON-24MR（T）系列Y0---Y11（共10点）FX2N-48MR（T）系列Y0---Y27（共24点）,三、辅助继电器（M）,是用软件实现的，它们不能直接对外输出信号去驱动负载，相当于中间继电器。,FXON系列M0M383（共384点，通用），M384M511（共128点，有断电自保持功能），共512点。,1、没有断电自保持功能的编程元件如在PLC运行时电源突然中断，全部变为“0”态。若电源再次通电，除了因外部输入信号变化而变为“1”状态的以外，其余的仍将保持“0”态。,说明,2、有断电自保持功能的编程元件在重新通电后的第一个扫描周期内，保持断电前的状态不变。,FX2N系列M0M499（共500点，可设为自保持），M500M1023（共524点，有断电自保持功能，可更改），M1024M3071（共2048点，有断电自保持功能，不可更改）,例3-1断电自保持功能应用分析方案一、方案二的差别）,方案一电源中断再恢复供电后，需重新按启动电源按钮，方可运行。,方案二电源中断再恢复供电后，不需重新按启动电源按钮，KM仍在运行状态。,四、特殊辅助寄存器,FXON系列M8000----M8254共57点。,1、CPU运行监视,注打“*”的元件，只能使用其触点。下同。,2、初始化脉冲,FX2N系列M8000----M8255共256点。,3、时钟脉冲,4、PLC模式,5、标志FX0N系列）,6、中断FX0N系列）,五、状态寄存器（S，FX0N系列）,六、定时器（T，FX0N系列）,定时精度与程序的优化有关，最大误差为3扫描周期输入滤波时间，最小误差为输入滤波时间与分辩率α之差。对于1ms、10ms、100ms定时器，α分别为1ms、10ms、100ms。见书P39,注,例3-2分析图3-8的工作过程,如图3-8所示，当X00接通时，T0开始计时，T0从0开始，每隔100ms增加100ms，500ms后，T0的当前值等于设定值，对应的存贮单元的内容由“0”变为“1”，即T0的常开触点接通，常闭触点断开。,当X00断开时，T0线圈断电，它被复位，当前值恢复为0。,说明,1定时器的常开触点实现延时动作，相当于时间继电器的瞬时断开延时闭合的常开触点。见图3-9a所示,2定时器的常闭触点相当于时间继电器的瞬时闭合延时断开的常闭触点。见图3-9b所示,3过电流保护采用PLC实现方案设计见图3-10所示,例3-3需要增加在定时器的线圈“通电”时动作的功能，请设计梯形图程序。,提示可以在定时器线圈两端并联一个辅助继电器的线圈，并使用它的触点。见图3-11所示,例3-4定时器只能提供其线圈“通电”后的延时动作触点。如需在它的线圈“断电”后的延时触点（即延时断开瞬时闭合的常开触点），请设计梯形图程序。,提示可以在输出线圈两端并联一个启动按钮的常闭触点与定时器线圈串联的支路，然后用定时器的常闭触点来切断被控电路。见图3-12所示,说明,对于FX2N系列，增加了累计型定时器1ms4点T246T249100ms6点T250---T255,具有断电自保持功能。举例见书P38所示。,P38表3.5中有错误,七、计数器C，FX0N系列,FX2N系列计数器见书P39表3.6所示,例3-5分析图3-13梯形图程序的工作过程,当X001时，C0复位被置0，常开触点断开，常闭触点闭合。当复位输入电路断开（X000）时，X01来一个脉冲时，C0计数（上升沿），计数器的当前值加1。计数到，不管回路是否接通，均保持在导通状态“1”，常开触点闭合，常闭触点断开，但外部断电复位。,例3-6分析图3-14梯形图程序的工作过程，并分析与3-13在功能上有何不同,因C16有断电自保持功能，在PLC开始运行时，M8002的常开触点接通一个扫描周期，将C16复位，其当前值被置为0。但断电后不自动复位，重新通电后，在原有基础上重新计数（见3-15所示）。,提示M8014提供周期为1分钟的脉冲信号。实现定时器功能,3.3FX系列PLC基本逻辑指令,FX系列PLC共有27条基本逻辑指令，应用指令有一百多条。FXON系列基本逻辑指令，只有20条；步进指令，2条；应用指令，51条。注仅用基本顺序指令便可以设计开关量控制系统的用户程序。,一、LD、LDI、OUT指令,LD（取）将常开触点与左母线连接指令LDI（取反）将常闭触点与左母线连接指令OUT（输出）驱动线圈的输出指令，用于Y、M、T、C、S等线圈,AND（与）常开触点串联连接指令ANI（与反）常闭触点串联连接指令OR（或）常开触点并联连接指令ORI（或反）常闭触点并联连接指令,二、AND、ANI、OR、ORI指令,例3-7写出图3-16梯形图程序对应的指令表程序,对应的指令表程序如下,步序号指令0LDX001OUTY002LDIX003ANDX014OUTM05ANIX026OUTY017LDIX018ORX029ORIX0310OUTY02,三、ORB、ANB指令,ORB（串联电路块或）串联电路块并联连接指令，它相当触点间的一段垂直连线。ANB（并联电路块与）并联电路块串联连接指令，相当于两个并联电路块之间的串联连线，也可视为它右边的并联电路块的LD接点。,串联电路块两个及以上触点串联连接而成。串联电路块的起点都要用LD或LDI指令。并联电路块两个及以上触点并联连接而成。并联电路块的起点都要用LD或LDI指令。,例3-8写出图3-17梯形图程序对应的指令表程序,对应的指令表程序如下,步序号指令0LDX001ORX012LDX023ORX034ANB5OUTY006LDX047ANDX058LDX069ANDX0710ORB11OUTY01,MPS进栈，把当前的逻辑运算结果压入栈的第一层，栈中原来的数据依次向下一层推移。MRD读栈，读出最上层的数据，栈内的数据不会上移或下移。MPP出栈，最上层的数据在读出后从栈内消失，各层数据向上移动一层。主要用于多重输出电路。多个输出线圈受一个或一组触点的控制。,四、栈存储器与多重输出指令（MPS、MRD、MPP）,说明每一条MPS指令必须有一条对应的MPP指令,例3-9写出图3-19梯形图程序对应的指令表程序,对应的指令表程序如下,步序号指令0LDX001MPS2ANDX013OUTY004MRD5ANDX026OUTY017MPP8OUTY029END,例3-10比较图3-20与图3-19梯形图程序在功能上的区别,五、主控与主控复位指令（MC、MCR）,MC主控指令，或公共触点串联连接指令。MCR主控复位指令，或公共触点串联断开指令。,在编程时，经常遇到许多线圈同时受一个或一组触点控制的情况，若在每个线圈的控制电路中都串入同样的触点，将占用很多内贮单元。主控指令可以解决这一问题。,注意①MC、MCR必须成对使用。②与主控触点相联的触点必须用LD或LDI指令。③主控触点是控制一组电路的总开关。,FXON系列MC、MCR指令使用一般形式,注MC中N的编号与MCR中N的编号必须相同，以保证嵌套正确,例3-11写出图3-22梯形图程序对应的指令表程序,对应的指令表程序如下,步序号指令0LDX001MCN0M04LDX015OUTY006LDX027OUTY018MCRN010END,注与主控触点相连的触点必须用LD或LDI指令，相当于左母线右移。,六、脉冲指令（PLS、PLF）,PLS只能用于Y、M，上升沿微分输出，宽度为1个扫描周期PLF只能用于Y、M，下降沿微分输出，宽度为1个扫描周期,七、复位、置位指令（RST、SET）,RST复位指令（清零），使线圈保持失电指令，清除动作保持，可用于Y、M、S、C、T、D、V、Z等寄存器。SET置位指令（置1），使线圈保持得电指令，只能用于Y、M、S寄存器。,例3-12写出图3-23梯形图程序对应的指令表程序,对应的指令表程序如下,步序号指令0LDX001PLSM03PLFM15LDM06SETY07LDM18RSTY09END,例3-12的实际应用,对应于图3-23梯形图程序的时序图见图3-24所示。,异步电动机的启---保---停控制，若采用此梯形图程序，只需要一只按钮（此按钮必需具有自保持功能），从而节约了输入点数。,采用一只按钮实现的异步电动机启---保---停PLC控制的外部接线图见图3-25所示。,NOP空操作指令。增加编程的灵活性。END结束指令。若不写END，PLC将从用户程序存贮器的第一步执行到最后一步；若写上END，PLC将从用户程序存贮器的第一步执行到END为止。可以缩短扫描周期和便于调试程序。它所做的工作1）进入输出刷新阶段；2）刷新WDT，为下次工作做好准备。,八、NOP、END指令,2、程序的优化设计,在设计并联电路时，应将单个触点的支路放在下面；在设计串联电路时，应将单个触点的放在右边，否则，将多使用一条指令。举例见书P49，图3-34、3-35所示,九、双线圈输出与程序的优化设计,1、双线圈输出在同一程序中同一元件的线圈使用了两次或多次。这时前面的输出无效，最后一次输出才是有效的，一般不允许出现双线圈输出。,小结,重点掌握内容,作业【见书P49】,3.1、3.4、3.10,1、FX系列PLC的基本逻辑指令使用方法。2、FX系列PLC的常用编程元件的功能及应用.3、梯形图程序与指令表程序的转换方法。,
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