三菱PLC可編程控制器教材.doc

第一章 可編程控制器概況 可編程控制器（PROGRAMMABLE CONTROLLER，簡稱PC）。與個人計算機(jī)的PC相區(qū)別，用PLC表示。PLC是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎(chǔ)上引入了微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)而形成的一代新型工業(yè)控制裝置，目的是用來取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時、計數(shù)等順序控制功能，建立柔性的程控系統(tǒng)。國際電工委員會（IEC）頒布了對PLC的規(guī)定：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計。PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單等特點(diǎn)?？梢灶A(yù)料：在工業(yè)控制領(lǐng)域中，PLC控制技術(shù)的應(yīng)用必將形成世界潮流PLC程序既有生產(chǎn)廠家的系統(tǒng)程序，又有用戶自己開發(fā)的應(yīng)用程序，系統(tǒng)程序提供運(yùn)行平臺，同時，還為PLC程序可靠運(yùn)行及信息與信息轉(zhuǎn)換進(jìn)行必要的公共處理。用戶程序由用戶按控制要求設(shè)計。第二章PLC的結(jié)構(gòu)及基本配置 一般講，PLC分為箱體式和模塊式兩種。但它們的組成是相同的，對箱體式PLC，有一塊CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，當(dāng)然按CPU性能分成若干型號，并按I/O點(diǎn)數(shù)又有若干規(guī)格。對模塊式PLC，有CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架。無任哪種結(jié)構(gòu)類型的PLC，都屬于總線式開放型結(jié)構(gòu)，其I/O能力可按用戶需要進(jìn)行擴(kuò)展與組合。PLC的基本結(jié)構(gòu)框圖如下：接口部件輸出輸入接口部件 中央處理單元 CPU板 接受 驅(qū)動 現(xiàn)場信號 受控元件 電 源 部 件 一、CPU的構(gòu)成 PLC中的CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每臺PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路， 與通用計算機(jī)一樣，主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，還有外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。它確定了進(jìn)行控制的規(guī)模、工作速度、內(nèi)存容量等。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。 CPU的運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指揮下工作。 CPU的寄存器參與運(yùn)算，并存儲運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。CPU雖然劃分為以上幾個部分，但PLC中的CPU芯片實際上就是微處理器，由于電路的高度集成，對CPU內(nèi)部的詳細(xì)分析已無必要，我們只要弄清它在PLC中的功能與性能，能正確地使用它就夠了。CPU模塊的外部表現(xiàn)就是它的工作狀態(tài)的種種顯示、種種接口及設(shè)定或控制開關(guān)。一般講，CPU模塊總要有相應(yīng)的狀態(tài)指示燈，如電源顯示、運(yùn)行顯示、故障顯示等。箱體式PLC的主箱體也有這些顯示。它的總線接口，用于接I/O模板或底板，有內(nèi)存接口，用于安裝內(nèi)存，有外設(shè)口，用于接外部設(shè)備，有的還有通訊口，用于進(jìn)行通訊。CPU模塊上還有許多設(shè)定開關(guān)，用以對PLC作設(shè)定，如設(shè)定起始工作方式、內(nèi)存區(qū)等。二、I/O模塊：PLC的對外功能，主要是通過各種I/O接口模塊與外界聯(lián)系的，按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。三、電源模塊： 有些PLC中的電源，是與CPU模塊合二為一的，有些是分開的，其主要用途是為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源以其輸入類型有：交流電源，加的為交流220VAC或110VAC，直流電源，加的為直流電壓，常用的為24V。四、底板或機(jī)架： 大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機(jī)械上，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個整體。五、PLC 的外部設(shè)備 外部設(shè)備是PLC系統(tǒng)不可分割的一部分，它有四大類1. 編程設(shè)備：有簡易編程器和智能圖形編程器，用于編程、對系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況。編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，但它不直接參與現(xiàn)場控制運(yùn)行。2. 監(jiān)控設(shè)備：有數(shù)據(jù)監(jiān)視器和圖形監(jiān)視器。直接監(jiān)視數(shù)據(jù)或通過畫面監(jiān)視數(shù)據(jù)。3. 存儲設(shè)備：有存儲卡、存儲磁帶、軟磁盤或只讀存儲器，用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù)，使用戶程序不丟失，如EPROM、EEPROM寫入器等。4. 輸入輸出設(shè)備：用于接收信號或輸出信號，一般有條碼讀人器，輸入模擬量的電位器，打印機(jī)等。六、PLC的通信聯(lián)網(wǎng) PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)分散集中控制?，F(xiàn)在幾乎所有的PLC新產(chǎn)品都有通信聯(lián)網(wǎng)功能，它和計算機(jī)一樣具有RS-232接口，通過雙絞線、同軸電纜或光纜，可以在幾公里甚至幾十公里的范圍內(nèi)交換信息。 當(dāng)然，PLC之間的通訊網(wǎng)絡(luò)是各廠家專用的，PLC與計算機(jī)之間的通訊，一些生產(chǎn)廠家采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線，并向標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議靠攏，這將使不同機(jī)型的PLC之間、PLC與計算機(jī)之間可以方便地進(jìn)行通訊與聯(lián)網(wǎng)。 了解了PLC的基本結(jié)構(gòu)，我們在購買程控器時就有了一個基本配置的概念，做到既經(jīng)濟(jì)又合理，盡可能發(fā)揮PLC所提供的最佳功能。 第三章 基本指令系統(tǒng)和編程方法 1 基本指令系統(tǒng)特點(diǎn) PLC的編程語言與一般計算機(jī)語言相比，具有明顯的特點(diǎn)，它既不同于高級語言，也不同與一般的匯編語言，它既要滿足易于編寫，又要滿足易于調(diào)試的要求。目前，還沒有一種對各廠家產(chǎn)品都能兼容的編程語言。如三菱公司的產(chǎn)品有它自己的編程語言，OMRON公司的產(chǎn)品也有它自己的語言。但不管什么型號的PLC，其編程語言都具有以下特點(diǎn)：1. 圖形式指令結(jié)構(gòu)：程序由圖形方式表達(dá)，指令由不同的圖形符號組成，易于理解和記憶。系統(tǒng)的軟件開發(fā)者已把工業(yè)控制中所需的獨(dú)立運(yùn)算功能編制成象征性圖形，用戶根據(jù)自己的需要把這些圖形進(jìn)行組合，并填入適當(dāng)?shù)膮?shù)。在邏輯運(yùn)算部分，幾乎所有的廠家都采用類似于繼電器控制電路的梯形圖，很容易接受。如西門子公司還采用控制系統(tǒng)流程圖來表示，它沿用二進(jìn)制邏輯元件圖形符號來表達(dá)控制關(guān)系，很直觀易懂。較復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算、定時計數(shù)等，一般也參照梯形圖或邏輯元件圖給予表示，雖然象征性不如邏輯運(yùn)算部分，也受用戶歡迎2. 明確的變量常數(shù)：圖形符相當(dāng)于操作碼，規(guī)定了運(yùn)算功能，操作數(shù)由用戶填人，如：K400，T120等。PLC中的變量和常數(shù)以及其取值范圍有明確規(guī)定，由產(chǎn)品型號決定，可查閱產(chǎn)品目錄手冊。3. 簡化的程序結(jié)構(gòu)：PLC的程序結(jié)構(gòu)通常很簡單，典型的為塊式結(jié)構(gòu)，不同塊完成不同的功能，使程序的調(diào)試者對整個程序的控制功能和控制順序有清晰的概念。4. 簡化應(yīng)用軟件生成過程：使用匯編語言和高級語言編寫程序，要完成編輯、編譯和連接三個過程，而使用編程語言，只需要編輯一個過程，其余由系統(tǒng)軟件自動完成，整個編輯過程都在人機(jī)對話下進(jìn)行的，不要求用戶有高深的軟件設(shè)計能力。5. 強(qiáng)化調(diào)試手段：無論是匯編程序，還是高級語言程序調(diào)試，都是令編輯人員頭疼的事，而PLC的程序調(diào)試提供了完備的條件，使用編程器，利用PLC和編程器上的按鍵、顯示和內(nèi)部編輯、調(diào)試、監(jiān)控等，并在軟件支持下，診斷和調(diào)試操作都很簡單?？傊?，PLC的編程語言是面向用戶的，對使用者不要求具備高深的知識、不需要長時間的專門訓(xùn)練。 2 編程語言的形式 本教材采用最常用的兩種編程語言，一是梯形圖，二是助記符語言表。采用梯形圖編程，因為它直觀易懂，但需要一臺個人計算機(jī)及相應(yīng)的編程軟件；采用助記符形式便于實驗，因為它只需要一臺簡易編程器，而不必用昂貴的圖形編程器或計算機(jī)來編程。雖然一些高檔的PLC還具有與計算機(jī)兼容的C語言、BASIC語言、專用的高級語言（如西門子公司的GRAPH5、三菱公司的MELSAP），還有用布爾邏輯語言、通用計算機(jī)兼容的匯編語言等。不管怎么樣，各廠家的編程語言都只能適用于本廠的產(chǎn)品。l 編程指令：指令是PLC被告知要做什么，以及怎樣去做的代碼或符號。從本質(zhì)上講，指令只是一些二進(jìn)制代碼，這點(diǎn)PLC與普通的計算機(jī)是完全相同的。同時PLC也有編譯系統(tǒng)，它可以把一些文字符號或圖形符號編譯成機(jī)器碼，所以用戶看到的PLC指令一般不是機(jī)器碼而是文字代碼，或圖形符號。常用的助記符語句用英文文字（可用多國文字）的縮寫及數(shù)字代表各相應(yīng)指令。常用的圖形符號即梯形圖，它類似于電氣原理圖是符號，易為電氣工作人員所接受。l 指令系統(tǒng)：一個PLC所具有的指令的全體稱為該P(yáng)LC的指令系統(tǒng)。它包含著指令的多少，各指令都能干什么事，代表著PLC的功能和性能。一般講，功能強(qiáng)、性能好的PLC，其指令系統(tǒng)必然豐富，所能干的事也就多。我們在編程之前必須弄清PLC的指令系統(tǒng)l 程序：PLC指令的有序集合，PLC運(yùn)行它，可進(jìn)行相應(yīng)的工作，當(dāng)然，這里的程序是指PLC的用戶程序。用戶程序一般由用戶設(shè)計，PLC的廠家或代銷商不提供。用語句表達(dá)的程序不大直觀，可讀性差，特別是較復(fù)雜的程序，更難讀，所以多數(shù)程序用梯形圖表達(dá)。l 梯形圖：梯形圖是通過連線把PLC指令的梯形圖符號連接在一起的連通圖，用以表達(dá)所使用的PLC指令及其前后順序，它與電氣原理圖很相似。它的連線有兩種：一為母線，另一為內(nèi)部橫豎線。內(nèi)部橫豎線把一個個梯形圖符號指令連成一個指令組，這個指令組一般總是從裝載（LD）指令開始，必要時再繼以若干個輸入指令（含LD指令），以建立邏輯條件。最后為輸出類指令，實現(xiàn)輸出控制，或為數(shù)據(jù)控制、流程控制、通訊處理、監(jiān)控工作等指令，以進(jìn)行相應(yīng)的工作。母線是用來連接指令組的。下圖是三菱公司的FX2N系列產(chǎn)品的最簡單的梯形圖例： X000 X001 Y000 X010 END它有兩組，第一組用以實現(xiàn)啟動、停止控制。第二組僅一個END指令，用以 結(jié)束程序。 l 梯形圖與助記符的對應(yīng)關(guān)系： 助記符指令與梯形圖指令有嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系，而梯形圖的連線又可把指令的順序予以體現(xiàn)。一般講，其順序為：先輸入，后輸出（含其他處理）；先上，后下；先左，后右。有了梯形圖就可將其翻譯成助記符程序。上圖的助記符程序為： 地址 指令 變量 0000 LD X000 0001 OR X010 0002 AND NOT X001 0003 OUT Y0000004 END 反之根據(jù)助記符，也可畫出與其對應(yīng)的梯形圖。l 梯形圖與電氣原理圖的關(guān)系：如果僅考慮邏輯控制，梯形圖與電氣原理圖也可建立起一定的對應(yīng)關(guān)系。如梯形圖的輸出（OUT）指令，對應(yīng)于繼電器的線圈，而輸入指令（如LD，AND，OR）對應(yīng)于接點(diǎn)，互鎖指令（IL、ILC）可看成總開關(guān)，等等。這樣，原有的繼電控制邏輯，經(jīng)轉(zhuǎn)換即可變成梯形圖，再進(jìn)一步轉(zhuǎn)換，即可變成語句表程序。 有了這個對應(yīng)關(guān)系，用PLC程序代表繼電邏輯是很容易的。這也是PLC技術(shù)對傳統(tǒng)繼電控制技術(shù)的繼承。 3 編程器件 下面我們著重介紹三菱公司的FX2N系列產(chǎn)品的一些編程元件及其功能。 FX系列產(chǎn)品，它內(nèi)部的編程元件，也就是支持該機(jī)型編程語言的軟元件，按通俗叫法分別稱為繼電器、定時器、計數(shù)器等，但它們與真實元件有很大的差別，一般稱它們?yōu)椤败浝^電器”。這些編程用的繼電器，它的工作線圈沒有工作電壓等級、功耗大小和電磁慣性等問題；觸點(diǎn)沒有數(shù)量限制、沒有機(jī)械磨損和電蝕等問題。它在不同的指令操作下，其工作狀態(tài)可以無記憶，也可以有記憶，還可以作脈沖數(shù)字元件使用。一般情況下，X代表輸入繼電器，Y代表輸出繼電器，M代表輔助繼電器，SPM代表專用輔助繼電器，T代表定時器，C代表計數(shù)器，S代表狀態(tài)繼電器，D代表數(shù)據(jù)寄存器，MOV代表傳輸?shù)取?一、 輸入繼電器 （X） PLC的輸入端子是從外部開關(guān)接受信號的窗口，PLC 內(nèi)部與輸入端子連接的輸入繼電器X是用光電隔離的電子繼電器，它們的編號與接線端子編號一致（按八進(jìn)制輸入），線圈的吸合或釋放只取決于PLC外部觸點(diǎn)的狀態(tài)。內(nèi)部有常開/常閉兩種觸點(diǎn)供編程時隨時使用，且使用次數(shù)不限。輸入電路的時間常數(shù)一般小于10ms。各基本單元都是八進(jìn)制輸入的地址，輸入為X000 X007，X010 X017，X020 X027 。它們一般位于機(jī)器的上端。二、 輸出繼電器（Y） PLC的輸出端子是向外部負(fù)載輸出信號的窗口。輸出繼電器的線圈由程序控制，輸出繼電器的外部輸出主觸點(diǎn)接到PLC的輸出端子上供外部負(fù)載使用，其余常開/常閉觸點(diǎn)供內(nèi)部程序使用。輸出繼電器的電子常開/常閉觸點(diǎn)使用次數(shù)不限。輸出電路的時間常數(shù)是固定的 。各基本單元都是八進(jìn)制輸出，輸出為Y000 Y007，Y010Y017，Y020Y027 。它們一般位于機(jī)器的下端。三、 輔助繼電器（M） PLC內(nèi)有很多的輔助繼電器，其線圈與輸出繼電器一樣，由PLC內(nèi)各軟元件的觸點(diǎn)驅(qū)動。輔助繼電器也稱中間繼電器，它沒有向外的任何聯(lián)系，只供內(nèi)部編程使用。它的電子常開/常閉觸點(diǎn)使用次數(shù)不受限制。但是，這些觸點(diǎn)不能直接驅(qū)動外部負(fù)載，外部負(fù)載的驅(qū)動必須通過輸出繼電器來實現(xiàn)。如下圖中的M300，它只起到一個自鎖的功能。在FX2N中普遍途采用M0M499，共500點(diǎn)輔助繼電器，其地址號按十進(jìn)制編號。輔助繼電器中還有一些特殊的輔助繼電器，如掉電繼電器、保持繼電器等，在這里就不一一介紹了。 X000 X001 M300 M300 四、 定時器（T） 在PLC內(nèi)的定時器是根據(jù)時鐘脈沖的累積形式，當(dāng)所計時間達(dá)到設(shè)定值時，其輸出觸點(diǎn)動作，時鐘脈沖有1ms、10ms、100ms。定時器可以用用戶程序存儲器內(nèi)的常數(shù)K作為設(shè)定值，也可以用數(shù)據(jù)寄存器（D）的內(nèi)容作為設(shè)定值。在后一種情況下，一般使用有掉電保護(hù)功能的數(shù)據(jù)寄存器。即使如此，若備用電池電壓降低時，定時器或計數(shù)器往往會發(fā)生誤動作。 定時器通道范圍如下： 100 ms定時器T0T199， 共200點(diǎn)，設(shè)定值：0.1 3276.7秒； 10 ms定時器T200TT245，共46點(diǎn)，設(shè)定值：0.01327.67秒； 1 ms積算定時器 T245T249，共4點(diǎn)，設(shè)定值：0.00132.767秒； 100 ms積算定時器T250T255，共6點(diǎn)，設(shè)定值：0.13276.7秒； 定時器指令符號及應(yīng)用如下圖所示： T2000 X000 K123 設(shè)定值（累積） T200 Y000 END 當(dāng)定時器線圈T200的驅(qū)動輸入X000接通時，T200的當(dāng)前值計數(shù)器對10 ms的時鐘脈沖進(jìn)行累積計數(shù)，當(dāng)前值與設(shè)定值K123相等時，定時器的輸出接點(diǎn)動作，即輸出觸點(diǎn)是在驅(qū)動線圈后的1.23秒（10 * 123ms = 1.23s）時才動作，當(dāng)T200觸點(diǎn)吸合后，Y000就有輸出。當(dāng)驅(qū)動輸入X000斷開或發(fā)生停電時，定時器就復(fù)位，輸出觸點(diǎn)也復(fù)位。 每個定時器只有一個輸入，它與常規(guī)定時器一樣，線圈通電時，開始計時；斷電時，自動復(fù)位，不保存中間數(shù)值。定時器有兩個數(shù)據(jù)寄存器，一個為設(shè)定值寄存器，另一個是現(xiàn)時值寄存器，編程時，由用戶設(shè)定累積值。 如果是積算定時器，它的符號接線如下圖所示：T250 X001 K345 RSTT250X002 定時器線圈T250的驅(qū)動輸入X001接通時，T250的當(dāng)前值計數(shù)器對100 ms的時鐘脈沖進(jìn)行累積計數(shù)，當(dāng)該值與設(shè)定值K345相等時，定時器的輸出觸點(diǎn)動作。在計數(shù)過程中，即使輸入X001在接通或復(fù)電時，計數(shù)繼續(xù)進(jìn)行，其累積時間為34.5s（100 ms*345=34.5s）時觸點(diǎn)動作。當(dāng)復(fù)位輸入X002接通 ，定時器就復(fù)位，輸出觸點(diǎn)也復(fù)位。五、 計數(shù)器（C） FX2N中的16位增計數(shù)器，是16位二進(jìn)制加法計數(shù)器，它是在計數(shù)信號的上升沿進(jìn)行計數(shù)，它有兩個輸入，一個用于復(fù)位，一個用于計數(shù)。每一個計數(shù)脈沖上升沿使原來的數(shù)值減1，當(dāng)現(xiàn)時值減到零時停止計數(shù)，同時觸點(diǎn)閉合。直到復(fù)位控制信號的上升沿輸入時，觸點(diǎn)才斷開，設(shè)定值又寫入，再又進(jìn)入計數(shù)狀態(tài)。 其設(shè)定值在K1K32767范圍內(nèi)有效。設(shè)定值K0與K1含義相同，即在第一次計數(shù)時，其輸出觸點(diǎn)就動作。通用計數(shù)器的通道號：C0 C99，共100點(diǎn)。保持用計數(shù)器的通道號：C100C199，共100點(diǎn)。通用與掉電保持用的計數(shù)器點(diǎn)數(shù)分配，可由參數(shù)設(shè)置而隨意更改。舉個例子： X010RSTC 0C 0 X011 K 計數(shù)器Y000 C 0 由計數(shù)輸入X011每次驅(qū)動C0線圈時，計數(shù)器的當(dāng)前值加1。當(dāng)?shù)?0次執(zhí)行線圈指令時，計數(shù)器C0的輸出觸點(diǎn)即動作。之后即使計數(shù)器輸入X011再動作，計數(shù)器的當(dāng)前值保持不變。l 當(dāng)復(fù)位輸入X010接通（ON）時，執(zhí)行RST指令，計數(shù)器的當(dāng)前值為0，輸出接點(diǎn)也復(fù)位。l 應(yīng)注意的是， 計數(shù)器C100C199，即使發(fā)生停電，當(dāng)前值與輸出觸點(diǎn)的動作狀態(tài)或復(fù)位狀態(tài)也能保持。六、 數(shù)據(jù)寄存器 數(shù)據(jù)寄存器是計算機(jī)必不可少的元件，用于存放各種數(shù)據(jù)。FX2N中每一個數(shù)據(jù)寄存器都是16bit（最高位為正、負(fù)符號位），也可用兩個數(shù)據(jù)寄存器合并起來存儲32 bit數(shù)據(jù)（最高位為正、負(fù)符號位）。1） 通用數(shù)據(jù)寄存器D 通道分配 D 0D199，共200點(diǎn)。 只要不寫入其他數(shù)據(jù)，已寫入的數(shù)據(jù)不會變化。但是，由RUNSTOP時， 全部數(shù)據(jù)均清零。（若特殊輔助繼電器M8033已被驅(qū)動，則數(shù)據(jù)不被清零）。2） 停電保持用寄存器 通道分配 D200D511，共312點(diǎn)，或D200D999，共800點(diǎn)（由機(jī)器的具體型號定）?；旧贤ㄓ脭?shù)據(jù)寄存器。除非改寫，否則原有數(shù)據(jù)不會丟失，不論電源接通與否，PLC運(yùn)行與否，其內(nèi)容也不變化。然而在二臺PLC作點(diǎn)對的通信時， D490D509被用作通信操作。 3） 文件寄存器 通道分配 D1000D2999，共2000點(diǎn)。文件寄存器是在用戶程序存儲器（RAM、EEPROM、EPROM）內(nèi)的一個存儲區(qū)，以500點(diǎn)為一個單位，最多可在參數(shù)設(shè)置時到2000點(diǎn)。用外部設(shè)備口進(jìn)行寫入操作。在PLC運(yùn)行時，可用BMOV指令讀到通用數(shù)據(jù)寄存器中，但是不能用指令將數(shù)據(jù)寫入文件寄存器。用BMOV將 數(shù)據(jù)寫入RAM后，再從RAM中讀出。將數(shù)據(jù)寫入EEPROM盒時，需要花費(fèi)一定的時間，務(wù)必請注意。4） RAM文件寄存器 通道分配 D6000D7999，共2000點(diǎn)。 驅(qū)動特殊輔助繼電器M8074，由于采用掃描被禁止，上述的數(shù)據(jù)寄存 器可作為文件寄存器處理，用BMOV指令傳送數(shù)據(jù)（寫入或讀出）。5）特殊用寄存器 通道分配 D8000D8255，共256點(diǎn)。是寫入特定目的的數(shù)據(jù)或已經(jīng)寫入數(shù)據(jù)寄存器，其內(nèi)容在電源接通時，寫入初始化值（一般先清零，然后由系統(tǒng)ROM來寫入）。 4 FX2N系列的基本邏輯指令 基本邏輯指令是PLC中最基本的編程語言，掌握了它也就初步掌握了PLC的使用方法，各種型號的PLC的基本邏輯指令都大臺大同小異，現(xiàn)在我們針對FX2N系列，逐條學(xué)習(xí)其指令的功能和使用方法，。每條指令及其應(yīng)用實例都以梯形圖和語句表兩種編程語言對照說明。一、 輸入輸出指令（LD/LDI/OUT）下面把LD/LDI/OUT三條指令的功能、梯形圖表示形式、操作元件以列表的形式加以說明： 符號 功 能 梯形圖表示 操作元件 LD（?。?常開觸點(diǎn)與母線相連 X，Y，M，T，C,S LDI（取反） 常閉觸點(diǎn)與母線相連 X，Y，M，T，C,SOUT（輸出） 線圈驅(qū)動 () Y，M，T，C，S,F LD與LDI指令用于與母線相連的接點(diǎn)，此外還可用于分支電路的起點(diǎn)。OUT 指令是線圈的驅(qū)動指令，可用于輸出繼電器、輔助繼電器、定時并行器、計數(shù)器、狀態(tài)寄存器等，但不能用于輸入繼電器。輸出指令用于輸出，能連續(xù)使用多次。 X000 Y000 地址 指令 數(shù)據(jù) 0000 LD X000 0001 OUT Y000二、觸點(diǎn)串連指令（AND/ANDI）、并聯(lián)指令（OR/ORI） 符號（名稱） 功 能 梯形圖表示 操作元件 AND（與） 常開觸點(diǎn)串聯(lián)連接 X，Y，M，T，C,S ANDI（與非） 常閉觸點(diǎn)串聯(lián)連接 X，Y，M，T，C,S OR（或） 常開觸點(diǎn)并聯(lián)連接 X，Y，M，T，C，S ORI （ 或非） 常閉觸點(diǎn)并聯(lián)連接 X，Y，M，T，C，S AND、ANDI指令用于一個觸點(diǎn)的串聯(lián)，但串聯(lián)觸點(diǎn)的數(shù)量不限，這兩個指令可連續(xù)使用。 OR、ORI是用于一個觸點(diǎn)的并聯(lián)連接指令。 X001 X002 Y001 地址 指令 數(shù)據(jù) 0002 LD X001 X003 0003 ANDI X002 0004 OR X003 0005 OUT Y001 三、電路塊的并聯(lián)和串聯(lián)指令（ORB、ANB） 符號（名稱） 功 能 梯形圖表示 操作元件 ORB（塊或） 電路塊并聯(lián)連接 無 ANB（塊與） 電路塊串聯(lián)連接 無 含有兩個以上觸點(diǎn)串聯(lián)連接的電路稱為“串聯(lián)連接塊”，串聯(lián)電路塊并聯(lián)連接時，支路的起點(diǎn)以LD或LDNOT指令開始，而支路的終點(diǎn)要用ORB指令。ORB指令是一種獨(dú)立指令，其后不帶操作元件號，因此，ORB指令不表示觸點(diǎn)，可以看成電路塊之間的一段連接線。如需要將多個電路塊并聯(lián)連接，應(yīng)在每個并聯(lián)電路塊之后使用一個ORB指令，用這種方法編程時并聯(lián)電路塊的個數(shù)沒有限制；也可將所有要并聯(lián)的電路塊依次寫出，然后在這些電路塊的末尾集中寫出ORB的指令，但這時ORB指令最多使用7次。將分支電路（并聯(lián)電路塊）與前面的電路串聯(lián)連接時使用ANB指令，各并聯(lián)電路塊的起點(diǎn)，使用LD或LDNOT指令；與ORB指令一樣，ANB指令也不帶操作元件，如需要將多個電路塊串聯(lián)連接，應(yīng)在每個串聯(lián)電路塊之后使用一個ANB指令，用這種方法編程時串聯(lián)電路塊的個數(shù)沒有限制，若集中使用ANB指令，最多使用7次。 ANB X000 X002 X003 Y006 X001 X004 X005 ORB X006 X003 地 址 指 令 數(shù) 據(jù) 0000 LD X000 0001 OR X001 0002 LD X002 0003 AND X003 0004 LDI X004 0005 AND X005 0006 OR X006 0007 ORB 0008 ANB 0009 OR X003 0010 OUT Y006 四、程序結(jié)束指令（END） 符號（名稱） 功 能 梯形圖表示 操作元件END結(jié)束 END（結(jié)束） 程序結(jié)束 無 在程序結(jié)束處寫上END指令，PLC只執(zhí)行第一步至END之間的程序，并立即輸出處理。若不寫END指令，PLC將以用戶存貯器的第一步執(zhí)行到最后一步，因此，使用END指令可縮短掃描周期。另外。在調(diào)試程序時，可以將END指令插在各程序段之后，分段檢查各程序段的動作，確認(rèn)無誤后，再依次刪去插入的END指令。 其他的一些指令，如置位復(fù)位、脈沖輸出、清除、移位、主控觸點(diǎn)、空操作、跳轉(zhuǎn)指令等，同學(xué)們可以參考一些課外書，在這里我們不詳細(xì)介紹了。下面同學(xué)們可練習(xí)由梯形圖寫出與之對應(yīng)的助記符形式的指令。并由后面的GPP軟件傳輸?shù)絇LC中，實時運(yùn)行。1） X000 X001 X002 X003 Y000 X004 X005END2） X000 X001 X004 X005 Y000 X002 X003 X006 X007 END3） X000 X001 X002 Y000 X003 X004 X005 X006 X007END 5 梯形圖的設(shè)計與編程方法 梯形圖是各種PLC通用的編程語言，盡管各廠家的PLC所使用的指令符號等不太一致，但梯形圖的設(shè)計與編程方法基本上大同小異。一、 確定各元件的編號，分配I/O地址 利用梯形圖編程，首先必須確定所使用的編程元件編號，PLC是按編號來區(qū)別操作元件的 。我們選用的FX2N型號的PLC，其內(nèi)部元件的地址編號如下表所示，使用時一定要明確，每個元件在同一時刻決不能擔(dān)任幾個角色。一般講，配置好的PLC，其輸入點(diǎn)數(shù)與控制對象的輸入信號數(shù)總是相應(yīng)的，輸出點(diǎn)數(shù)與輸出的控制回路數(shù)也是相應(yīng)的（如果有模擬量，則模擬量的路數(shù)與實際的也要相當(dāng)），故I/O的分配實際上是把PLC的入、出點(diǎn)號分給實際的I/O電路，編程時按點(diǎn)號建立邏輯或控制關(guān)系，接線時按點(diǎn)號“對號入坐”進(jìn)行接線。FX2N系列的I/O地址分配及一些其他的內(nèi)存分配前面都已介紹過了，同學(xué)們也可以參考FX系列的編程手冊。二、 梯形圖的編程規(guī)則 1、 每個繼電器的線圈和它的觸點(diǎn)均用同一編號，每個元件的觸點(diǎn)使用時沒有數(shù)量限制。2、 梯形圖每一行都是從左邊開始，線圈接在最右邊（線圈右邊不允許再有接觸點(diǎn)），如圖(a)錯，圖(b)正確。 圖 ( a ) 圖 （b）3、線圈不能直接接在左邊母線上。4、在一個程序中，同一編號的線圈如果使用兩次，稱為雙線圈輸出，它很容易引起誤操作，應(yīng)盡量避免。5、在梯形圖中沒有真實的電流流動，為了便于分析PLC的周期掃描原理和邏輯上的因果關(guān)系，假定在梯形圖中有“電流”流動，這個“電流”只能在梯形圖中單方向流動即從左向右流動，層次的改變只能從上向下。 下圖是一個錯誤的橋式電路梯形圖。 三、 編程實例首先介紹一個常用的點(diǎn)動計時器，其功能為每次輸入X000時，接通時，Y000輸出一個脈寬為定長的脈沖，脈寬由定時器T000設(shè)定值設(shè)定。它的時序圖如下圖所示： X000 Y000 T T 根據(jù)時序圖我們就可畫出相應(yīng)的梯形圖： M000 T0 M000 X000 M000 T0 M000 T0 Y000 END 運(yùn)用定時器還可構(gòu)成振蕩電路，如根據(jù)下面的時序圖，我們可用兩個定時器T001、T002構(gòu)成振蕩電路，其梯形圖如下： X000 Y000 T1 T2 X000 T002 T001 T001 T002 Y000 Y000 T002END下面是一個延時接通/延時斷開電路。同學(xué)們根據(jù)時序圖，畫出梯形圖。T1 T2 第四章 實驗部分下面我們提供四個實驗題目，讓同學(xué)們自己設(shè)計梯形圖，并輸入到計算機(jī)中，帶動負(fù)載運(yùn)行。 實驗一、 用可編程控制器控制交流異步電動機(jī)預(yù)習(xí)要求（1） 復(fù)習(xí)已學(xué)過的磁力啟動器、正反轉(zhuǎn)控制線路及異步電動機(jī)順序控制的有關(guān)內(nèi)容。（2） 閱讀材料中有關(guān)可編程控制器和交流異步電動機(jī)控制的有關(guān)內(nèi)容。（3） 閱讀實驗指導(dǎo)書，預(yù)先設(shè)計線路和梯形圖。（4） 熟悉GPP軟件及其應(yīng)用。一、實驗?zāi)康?、 學(xué)習(xí)自己設(shè)計梯形圖。2、 熟練應(yīng)用GPP軟件進(jìn)行編程，并在ON LINE 狀態(tài)下運(yùn)行負(fù)載。 3、學(xué)習(xí)用可編程控制器控制交流異步電動機(jī)正反轉(zhuǎn)，并對電動機(jī)正反轉(zhuǎn)進(jìn)行接線。二、實驗器材：1 個人電腦PC。2 PLC程控器實驗裝置。3 RS232數(shù)據(jù)通信線。4 繼電控制裝置實驗板。5 異步電動機(jī)一臺。6 導(dǎo)線若干。三、實驗內(nèi)容說明吊車或某些生產(chǎn)機(jī)械的提升機(jī)構(gòu)需要作左右上下兩個方向的運(yùn)動，拖動它們的電動機(jī)必須能作正、反兩個方向的旋轉(zhuǎn)。由異步電動機(jī)的工作原理可知，要使電動機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，需對調(diào)三根電源線中的兩根以改變定子電流的相序。因此實現(xiàn)電動機(jī)的正、反轉(zhuǎn)需要兩個接觸器。電機(jī)正反轉(zhuǎn)的繼電器控制線路實驗圖如下圖4-1所示。 A B C FR SB1 SBF KMR KMFKMF KMR KMF SBR KMF KMR M FR KMR 圖 4-1虛線框部分，我們稱為主電路，其余部分稱為控制電路。從圖中主電路可見，若正轉(zhuǎn)接觸器KMF主觸點(diǎn)閉合，電動機(jī)正轉(zhuǎn)，若KMF主觸點(diǎn)斷開而反轉(zhuǎn)接觸器KMR主觸點(diǎn)閉合，電動機(jī)接通電源的三根線中有兩根對調(diào)，因而反向旋轉(zhuǎn)。不難看出，若正、反轉(zhuǎn)接觸器主觸點(diǎn)同時閉合，將造成電源二相短路。用可編程控制器控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)時控制電路中的接觸器觸點(diǎn)邏輯關(guān)系可用編程實現(xiàn)從而使線路接線大為簡化。用可編程控制器實現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)的接線圖，主電路不變，控制電路如圖4-2所示。 正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) 正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) 停車相 相KMF KMR 220V 綠 黃 紅 220V 中 中 Y000 Y001 COM Y005 Y006 Y007 COM 程控器輸出端接線 X001 X002 X003 X004 COM 24VDC 程控器輸入端接線 圖 4-2 下面是異步電動機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制輸入/輸出地址定義表 輸入口地址 定 義 輸出口地址 定 義 X001 正轉(zhuǎn)起動按鈕（常開） Y000 正轉(zhuǎn)接觸器線圈 X002 反轉(zhuǎn)起動按鈕（常開） Y001 反轉(zhuǎn)接觸器線圈 X003 停止按鈕（常閉） Y005 正轉(zhuǎn)運(yùn)行指示燈（綠色） X004 熱繼電器（常閉） Y006 反轉(zhuǎn)運(yùn)行指示燈（黃色） Y007 停止運(yùn)行指示燈（紅色）三、實驗步驟1. 根據(jù)定義