第8章 可編程控制器

1、可編程控制器（可編程控制器（Programmable Logical Controller）簡(jiǎn)稱(chēng)）簡(jiǎn)稱(chēng)PLC，由于其易于開(kāi)發(fā)和擴(kuò)展，抗擾性強(qiáng)等特點(diǎn)，在機(jī)電控，由于其易于開(kāi)發(fā)和擴(kuò)展，抗擾性強(qiáng)等特點(diǎn)，在機(jī)電控制系統(tǒng)中的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。它制系統(tǒng)中的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。它是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程的子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，

2、并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出來(lái)控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。和輸出來(lái)控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。1969年，著名的美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（年，著名的美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)）根據(jù)GM的功能的功能要求，研制出了這種新的工業(yè)控制裝置，并在要求，研制出了這種新的工業(yè)控制裝置，并在GM公司的一條公司的一條汽車(chē)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)上首次運(yùn)行并取得成功。這種新型的工業(yè)汽車(chē)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)上首次運(yùn)行并取得成功。這種新型的工業(yè)控制裝置以其控制裝置以其簡(jiǎn)單易懂、操作方便、可靠性高、使用靈活、簡(jiǎn)單易懂、操作方便、可靠性高、使用靈活、體積小、壽命長(zhǎng)體積小、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)迅速推廣到其他工業(yè)領(lǐng)域。等優(yōu)點(diǎn)迅速推廣到其他工業(yè)領(lǐng)域。目

3、前主要的目前主要的PLC生產(chǎn)廠家有德國(guó)的西門(mén)子公司、美國(guó)生產(chǎn)廠家有德國(guó)的西門(mén)子公司、美國(guó)Rockwell自動(dòng)化公司所屬的自動(dòng)化公司所屬的A-B公司、日本三菱公司和歐姆龍公司、日本三菱公司和歐姆龍公司、法國(guó)的施耐德公司等。公司、法國(guó)的施耐德公司等。 1抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高 2硬件配套齊全，通用性強(qiáng)硬件配套齊全，通用性強(qiáng) 3功能強(qiáng)，性?xún)r(jià)比高功能強(qiáng)，性?xún)r(jià)比高 4簡(jiǎn)單易學(xué)簡(jiǎn)單易學(xué) 5設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試周期短，維修方便設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試周期短，維修方便 6體積小，能耗低體積小，能耗低PLCPLC特點(diǎn)特點(diǎn) PLC其基本結(jié)構(gòu)與計(jì)算機(jī)類(lèi)似，都是以微處理器為核心。其基本結(jié)構(gòu)與計(jì)算機(jī)類(lèi)似，都是

4、以微處理器為核心。PLC基本結(jié)構(gòu)包括基本結(jié)構(gòu)包括中央處理器（中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入單元、）、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、電源、通信接口輸出單元、電源、通信接口等。通過(guò)等。通過(guò)CPU模塊或通信模塊模塊或通信模塊上的通信接口，上的通信接口，PLC被連接到通信網(wǎng)絡(luò)上，可以與計(jì)算機(jī)被連接到通信網(wǎng)絡(luò)上，可以與計(jì)算機(jī)或其他設(shè)備或或其他設(shè)備或PLC通信。通信。PLC可分為可分為整體式整體式和和組合式組合式兩類(lèi)。兩類(lèi)。PLCPLC基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)整體式PLC結(jié)構(gòu)示意圖PLC各組成部分的功能各組成部分的功能1CPU單元CPU是PLC的核心部件，是PLC的運(yùn)算與控制中心，包括微處理器及控制接口電路兩部

5、分。CPU芯片的性能將決定PLC的處理信息的速度與能力，目前PLC使用的CPU主要有以下幾種。（1）通用微處理器：例如8080、8086等，特點(diǎn)是價(jià)格便宜，通用性強(qiáng)。（2）單片機(jī):例如Intel公司的8051、Motorola公司的68HC系列等，特點(diǎn)是集成度高、體積小、可擴(kuò)充性好，適用于小型機(jī)。（ 3）位片式微處理器：例如AMD2900系列等。特點(diǎn)是可以使用多個(gè)微處理器，將任務(wù)劃分為多個(gè)平行處理的部分，多個(gè)微處理器同時(shí)處理，適用于高速運(yùn)算的PLC。主要任務(wù)包括對(duì)電源及內(nèi)部電路狀況進(jìn)行診斷，接收和存儲(chǔ)用戶(hù)的程序和數(shù)據(jù)，并診斷程序語(yǔ)法錯(cuò)誤，掃描接收和存儲(chǔ)輸入信號(hào)，逐條讀取、解釋和執(zhí)行用戶(hù)程序，并

6、將程序執(zhí)行結(jié)果進(jìn)行輸出。2存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器用于存放系統(tǒng)程序、用戶(hù)程序以及數(shù)據(jù)?？煞譃橹蛔x存儲(chǔ)器ROM（Read Only Memory）和隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM（Random Access Memory）兩種。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)通常采用ROM或PROM芯片存儲(chǔ)器存放PLC的操作系統(tǒng)程序、用戶(hù)解釋程序、系統(tǒng)診斷程序及通信及參數(shù)管理程序等。用戶(hù)程序存儲(chǔ)通常采用EPROM、EEPROM或Flash ROM存儲(chǔ)器。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)通常采用隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM，存儲(chǔ)工作過(guò)程中經(jīng)常變化的數(shù)據(jù)，包括輸出輸出數(shù)據(jù)、邏輯部件數(shù)據(jù)、中間變量等。對(duì)具有掉電保持的存儲(chǔ)區(qū)域，在停電時(shí)可通過(guò)后備電池保持其內(nèi)容。3.I/O單元I/O單元是PLC與現(xiàn)場(chǎng)

7、設(shè)備連接的接口。（1）開(kāi)關(guān)量輸入單元分為源型輸入和漏型輸入兩種形式（2）開(kāi)關(guān)量輸出單元開(kāi)關(guān)量輸出單元包括晶體管輸出單元、繼電器輸出單元和雙向晶閘管輸出單元三種類(lèi)型4I/O擴(kuò)展接口當(dāng)I/O數(shù)量不滿(mǎn)足控制要求時(shí)，整體式PLC可通過(guò)I/O擴(kuò)展接口擴(kuò)展一定數(shù)量的I/O接口，模塊組合式可以通過(guò)總線(xiàn)連接擴(kuò)展I/O接口。另外一些特殊功能I/O單元也通過(guò)I/O接口對(duì)PLC 功能進(jìn)行擴(kuò)展.5通信、外設(shè)接口通信接口是常用的外設(shè)接口，是實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話(huà)和機(jī)機(jī)對(duì)話(huà)的通道.6電源PLC電源單元包括系統(tǒng)的電源和后備電池。通常為交流220 V或直流24 V輸入.PLC運(yùn)行時(shí)，采用循環(huán)掃描方式，即按照一定的順序執(zhí)行任務(wù)，每一個(gè)循

8、環(huán)叫做一個(gè)循環(huán)掃描周期。一個(gè)掃描周期包括自診斷、輸入采樣、程序掃描、輸出刷新幾個(gè)外階段。PLC基本工作原理1PLC循環(huán)掃描工作過(guò)程（1）上電初始化（2）系統(tǒng)自檢（3）通訊服務(wù)（4）輸入采樣（5）執(zhí)行內(nèi)部程序（6）輸出刷新階段2I/O響應(yīng)時(shí)間在PLC的程序執(zhí)行階段，輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容要等到一個(gè)周期輸入處理階段才能改變。暫存在輸出狀態(tài)寄存器中的輸出信號(hào)，等到一個(gè)循環(huán)周期結(jié)束，CPU集中將這些輸出信號(hào)全部輸出給輸出鎖存器，這才成為實(shí)際的CPU輸出，因此，全部輸入、輸出狀態(tài)的改變就需要一個(gè)掃描周期。由于PLC的循環(huán)掃描工作方式，將出現(xiàn)輸出信號(hào)相對(duì)輸入信號(hào)滯后的現(xiàn)象，掃描周期越長(zhǎng)則滯后越嚴(yán)重。從輸入端

9、信號(hào)發(fā)生變化到輸出端反應(yīng)，這段時(shí)間稱(chēng)為響應(yīng)時(shí)間。對(duì)于實(shí)時(shí)性要求較高的系統(tǒng)，必須對(duì)PLC的響應(yīng)時(shí)間也即滯后時(shí)間進(jìn)行估算。 響應(yīng)時(shí)間包括輸入延遲時(shí)間、程序執(zhí)行時(shí)間和輸出延遲時(shí)間. 根據(jù)PLC結(jié)構(gòu)可將PLC分為整體式和模塊式兩類(lèi) （1）整體式PLC：特點(diǎn)是將PLC的基本部件，如CPU板、輸入板、輸出板、電源板等緊湊地安裝在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)殼內(nèi)，構(gòu)成一個(gè)整體，組成PLC的一個(gè)基本單元（主機(jī)）或擴(kuò)展單元，基本單元和擴(kuò)展單元之間可通過(guò)扁平電纜連接。整體式結(jié)構(gòu)的PLC體積小，成本低，安裝方便。 （2）模塊式PLC:特點(diǎn)是PLC各組成部分為一些標(biāo)準(zhǔn)模塊，如CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊和各種功能模塊等，模

10、塊被安裝于框架上或基板上。模塊可根據(jù)需要靈活配置，裝配方便，易于維護(hù)和擴(kuò)展。大、中型PLC多采用這種結(jié)構(gòu)形式。PLC分類(lèi)PLC按I/O點(diǎn)數(shù)及內(nèi)存容量可分為以下幾類(lèi)：（1）I/O點(diǎn)數(shù)小于64點(diǎn)的超小型PLC；（2）I/O點(diǎn)數(shù)在65128點(diǎn)的小型PLC；（3）I/O點(diǎn)數(shù)范圍在129512點(diǎn)的中型PLC；（4）I/O點(diǎn)數(shù)范圍在513896點(diǎn)的大型PLC（5）I/O點(diǎn)數(shù)在896點(diǎn)以上的超大型PLC。PLC也可根據(jù)所具有的功能不同，分為低檔PLC、中檔PLC和高檔PLC。PLC與繼電器接觸器控制系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)的區(qū)別1PLC與繼電器接觸器控制系統(tǒng)比較（1）繼電器控制采用硬接線(xiàn)方式，要改變控制功能必須更改硬件

11、及其接線(xiàn)，更改量大，而PLC控制改變控制功能，僅須改變程序和少量的接線(xiàn)端子，就可適應(yīng)生產(chǎn)工藝的改變，功能擴(kuò)展方便。 （2）繼電器控制是一種“硬件邏輯系統(tǒng)”，屬于并行工作方式；PLC則是建立在計(jì)算機(jī)工作原理基礎(chǔ)之上的，順序依次完成各生產(chǎn)機(jī)械的工藝控制，屬于串行工作方式。（3）從適應(yīng)性、可靠性及設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)等各方面進(jìn)行比較，傳統(tǒng)的繼電器控制大多數(shù)將被PLC所取代。2PLC與計(jì)算機(jī)比較（1）工業(yè)上，計(jì)算機(jī)控制要求開(kāi)發(fā)人員具有較高的計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)知識(shí)和微機(jī)軟件編程的能力，而PLC由于采用了工廠技術(shù)人員熟悉的梯形圖語(yǔ)言編程，因此，易學(xué)易懂，便于推廣應(yīng)用。（2）PLC是專(zhuān)為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，具有更高的

12、可靠性，但是在模型復(fù)雜、計(jì)算量大且較難、實(shí)時(shí)性要求較高的環(huán)境中，工業(yè)控制機(jī)則更能發(fā)揮其專(zhuān)長(zhǎng)。（3）PLC專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)，抗惡劣環(huán)境和電磁干擾性能更強(qiáng)?？删幊炭刂破鱂X/Q系列概述1FX系列可編程控制器概述FX系列PLC是由三菱公司的高性能小型可編程控制器，其中FX2是1991年推出的產(chǎn)品，F(xiàn)X0是在FX2之后推出的超小型PLC，近幾年來(lái)又連續(xù)推出了將眾多功能凝集在超小型機(jī)殼內(nèi)的FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N、FX2NC等系列PLC，具有較高的性能價(jià)格比，應(yīng)用廣泛。2Q系列可編程控制器概述Q系列PLC采用了模塊化的結(jié)構(gòu)形式，基本組成包括電源模塊、CPU模塊、基板、I/O模塊等

13、。根據(jù)控制系統(tǒng)的需要，系列產(chǎn)品有多種電源模塊、CPU模塊、基板、I/O模塊可供用戶(hù)選擇。通過(guò)擴(kuò)展基板與I/O模塊可以增加I/O點(diǎn)數(shù)，通過(guò)擴(kuò)展存儲(chǔ)器卡可增加程序存儲(chǔ)器容量，通過(guò)各種特殊功能模塊可提高PLC的性能，擴(kuò)大PLC的應(yīng)用范圍。（1）繼電器類(lèi)1）輸入繼電器（X）在程序中用字母X表示，只能使用其常開(kāi)或常閉觸點(diǎn)。 2）輸出繼電器（Y）用字母Y表示。輸出繼電器的內(nèi)部常開(kāi)常閉觸點(diǎn)可以作為其他元件的工作條件，并可以無(wú)限制地使用。3）內(nèi)部繼電器（M）用字母M表示。在程序中，內(nèi)部繼電器的常開(kāi)和常閉觸點(diǎn)可無(wú)限使用，但是不能直接連接外部負(fù)載。內(nèi)部繼電器可分為一般用途、停電保持用和特殊用途三類(lèi)。4）狀態(tài)繼電器

14、（S）狀態(tài)繼電器是用于步進(jìn)梯形圖的編程元件，用字母S表示。FX/Q系列編程元件及基本編程語(yǔ)言FX/Q系列PLC中常用的編程器件與編程語(yǔ)言（2）定時(shí)計(jì)數(shù)類(lèi)1）定時(shí)器T定時(shí)器相當(dāng)于繼電器控制電路中的時(shí)間繼電器，它由一個(gè)設(shè)置值寄存器（字）、一個(gè)當(dāng)前值寄存器（字）和無(wú)數(shù)個(gè)觸點(diǎn)（位）組成。2）一般計(jì)數(shù)器C計(jì)數(shù)器用于對(duì)PLC內(nèi)部編程元件的信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到設(shè)定值時(shí)，其觸點(diǎn)動(dòng)作。一般定時(shí)器說(shuō)明 一般計(jì)數(shù)指令說(shuō)明3）高速計(jì)數(shù)器一般計(jì)數(shù)器不但可以對(duì)來(lái)自輸入端的信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，而且可以對(duì)PLC內(nèi)部其他元件Y、M、S、T、C的觸點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。Q系列PLC中常用的編程器件（1）繼電器類(lèi)1）鎖存繼電器（L）鎖存

15、繼電器是編寫(xiě)程序過(guò)程中的輔助元件，用字母L表示。2）信號(hào)報(bào)警器（F）信號(hào)報(bào)警器是用戶(hù)在檢測(cè)程序時(shí)經(jīng)常使用的內(nèi)部繼電器，用字母F表示。3）邊沿繼電器（V）邊沿繼電器是用來(lái)存儲(chǔ)梯形圖中程序塊運(yùn)行結(jié)果上升沿信號(hào)的編程元件，用字母V表示。4）通信繼電器（B）用字母B表示。5）特殊通信繼電器（SB）用字母SB表示。6）步進(jìn)繼電器（S）步進(jìn)繼電器是一種SFC程序編程元件。（2）寄存器類(lèi)1）數(shù)據(jù)寄存器（D） 2）文件寄存器（R）3）通信寄存器（W）4）特殊寄存器（SD）PLC的基本編程語(yǔ)言PLC的編程語(yǔ)言與一般計(jì)算機(jī)語(yǔ)言相比，具有明顯的特點(diǎn)，它既不同于高級(jí)語(yǔ)言，也不同于一般的匯編語(yǔ)言，它既要滿(mǎn)足易于編寫(xiě)，又

16、要滿(mǎn)足易于調(diào)試的要求。PLC編程語(yǔ)言主要有梯形圖、指令表、順序功能圖等。（1）梯形圖 梯形圖（Ladder diagram，簡(jiǎn)稱(chēng)LAD）沿用了繼電器的觸點(diǎn)、線(xiàn)圈、連線(xiàn)等圖形及符號(hào)，具有形象、直觀、實(shí)用的特點(diǎn)，適用于習(xí)慣電氣控制線(xiàn)路的電氣技術(shù)人員，是PLC編程中最為常用的語(yǔ)言。如右圖所示，程序中的“與”、“或”邏輯運(yùn)算利用觸點(diǎn)的串、并聯(lián)表示；“非”邏輯運(yùn)算利用常閉觸點(diǎn)表示；邏輯運(yùn)算結(jié)果利用“線(xiàn)圈”的形式輸出，其程序與繼電器控制電路相似。 梯形圖除了最為常用的類(lèi)似繼電器控制電路的符號(hào)外，還有其他類(lèi)型的編程指令與圖形符號(hào)，例如脈沖邊沿、置位/復(fù)位等。梯形圖（2）指令表指令表（Statement li

17、st，簡(jiǎn)稱(chēng)STL）是一種指令編程語(yǔ)言，包括若干條基本指令和功能指令，指令控制語(yǔ)句組成PLC助記符控制程序。不同的生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的PLC使用的助記符不同。指令表適用于習(xí)慣指令編程的計(jì)算機(jī)工作人員。如圖所示為與梯形圖相對(duì)應(yīng)的指令表程序，指令表程序中每一條指令通常包含“指令代碼”與“操作數(shù)”兩部分，也可以通過(guò)指令前增加“跳轉(zhuǎn)”標(biāo)記來(lái)實(shí)現(xiàn)跳轉(zhuǎn)。梯形圖對(duì)應(yīng)指令表程序在指令表中編程中，LD、OUT、AND、ANI、OR等稱(chēng)為指令代碼，代表“讀入”、“輸出”、“與”、“與非”、“或”等邏輯運(yùn)算，而X0、X1、Y0、M100、T0等則代表邏輯運(yùn)算的對(duì)象，稱(chēng)為操作數(shù)。（3）邏輯功能圖邏輯功能圖（Control S

18、ystem Flowchart，簡(jiǎn)稱(chēng)CSF）沿用數(shù)字電子線(xiàn)路的邏輯門(mén)電路、觸發(fā)器、連線(xiàn)等圖形與符號(hào)，每一種功能使用一個(gè)運(yùn)算方塊，其運(yùn)算功能由方塊內(nèi)的符號(hào)確定，適用于熟悉邏輯電路和具有邏輯代數(shù)基礎(chǔ)或從事電子線(xiàn)路設(shè)計(jì)的工程師。 邏輯功能塊圖（4）順序功能圖順序功能圖（Sequential Function Chart，簡(jiǎn)稱(chēng)SFC）是按照工藝流程圖進(jìn)行編程的圖形編程語(yǔ)言，是適用于順序邏輯控制的場(chǎng)合。右下圖為三菱PLC的順序功能圖程序。順序功能圖程序 基本邏輯指令1邏輯取、與、或及輸出指令LD：取指令。表示一個(gè)與輸入母線(xiàn)相連的常開(kāi)接點(diǎn)指令。LDI：取反指令。表示一個(gè)與輸入母線(xiàn)相連的常閉接點(diǎn)指令。LD，

19、LDI的目標(biāo)元件是X，Y，M，S，T，C。OUT：輸出指令。是對(duì)輸出繼電器、內(nèi)部繼電器、狀態(tài)繼電器、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的線(xiàn)圈進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的指令。在程序中，OUT指令可以連續(xù)使用無(wú)數(shù)次，它相當(dāng)于線(xiàn)圈的并聯(lián)；對(duì)于定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的線(xiàn)圈，在使用OUT指令后，必須設(shè)定常數(shù)K或指定相應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器。OUT指令的目標(biāo)元件是Y，M，S，T，C。符號(hào)、名稱(chēng)功能電路表示和可用編程元件程序步LD取常開(kāi)觸點(diǎn)邏輯運(yùn)算開(kāi)始X、Y、M、S、T、C1LDI取反常閉觸點(diǎn)邏輯運(yùn)算開(kāi)始X、Y、M、S、T、C1OUT輸出線(xiàn)圈輸出 Y、M、S、T、CY、M：1；S、特M：2；T：3；C：35LD、LDI、OUT指令（2）AND、ANI指令A(yù)N

20、D、ANI指令符號(hào)、功能、電路表示和可用編程元件以及程序步見(jiàn)表8.2AND：與指令，用來(lái)串聯(lián)常開(kāi)觸點(diǎn)的指令，它可將前面的邏輯運(yùn)算結(jié)果與該指令所指定的編程元件相“與”。ANI：或指令，用來(lái)串聯(lián)常閉觸點(diǎn)的指令，也就是把ANI指令所指定的編程元件內(nèi)容取反，再與運(yùn)算前的結(jié)果進(jìn)行邏輯“與”操作。AND、ANI指令的應(yīng)用實(shí)例如圖所示。當(dāng)輸入X0信號(hào)狀態(tài)為“1”，X1信號(hào)狀態(tài)為“0”，則輸出Y0則是“1”，當(dāng)Y0的敞開(kāi)觸點(diǎn)狀態(tài)為“1”，則輸出Y1為“1”。 AND、ANI指令應(yīng)用（3）OR、ORI指令OR、ORI指令符號(hào)、功能、電路表示和可用編程元件以及程序步見(jiàn)表8.3。OR：或指令，用來(lái)并聯(lián)常開(kāi)觸點(diǎn)的指令

21、，它可將前面的邏輯運(yùn)算結(jié)果與該指令所指定的編程元件進(jìn)行邏輯“或”操作。ORI：或非指令，用來(lái)并聯(lián)常閉觸點(diǎn)的指令，也就是把ORI指令所指定的編程元件內(nèi)容取反，再與運(yùn)算前的結(jié)果進(jìn)行邏輯“或”操作。 OR、ORI指令（4）INV指令 INV取反指令應(yīng)用INV：取反指令。使用該指令可以將INV電路之前的運(yùn)算結(jié)果取反。2堆棧指令(ANB、ORB、MPS、MRD、MPP)（1）ANB、ORB指令A(yù)NB、ORB指令符號(hào)、功能、電路表示和可用編程元件以及程序步見(jiàn)表8.5。ANB指令用來(lái)實(shí)現(xiàn)多個(gè)指令塊的串聯(lián)連接。圖8.28為該指令的應(yīng)用實(shí)例，該程序?yàn)閮蓚€(gè)程序塊的疊加，當(dāng)X0或X2接通且X3或X4接通時(shí)，Y0輸出

22、。 ANB指令應(yīng)用ORB指令用來(lái)實(shí)現(xiàn)多個(gè)指令塊的并聯(lián)連接。下圖為該指令的應(yīng)用實(shí)例，該程序也可以看成兩個(gè)程序塊的疊加，當(dāng)X0、X3同時(shí)接通或X2、X4同時(shí)接通時(shí)，Y0輸出。 ORB指令應(yīng)用（2）MPS、MRD、MPP指令MPS、MRD、MPP指令符號(hào)、功能、電路表示和可用編程元件以及程序步見(jiàn)表8.6。MPS：進(jìn)棧指令 MRD：讀棧指令 MPP：出棧指令這組指令的功能是將連接點(diǎn)的結(jié)果存儲(chǔ)起來(lái)，以方便連接點(diǎn)后面的編程。PLC中有11個(gè)存儲(chǔ)運(yùn)算中間結(jié)果的存儲(chǔ)器，被稱(chēng)為堆棧存儲(chǔ)器。當(dāng)首次使用MPS指令時(shí)，運(yùn)算結(jié)果被壓入第一棧；當(dāng)再次使用時(shí)，運(yùn)算結(jié)果被壓入第一棧，而先前的第一棧中的數(shù)據(jù)被依次向下一棧推移。

23、MRD可以將第一棧所存的數(shù)據(jù)讀出，而MPP指令則是將棧內(nèi)的數(shù)據(jù)依次上移。MPS、MRD、MPP指令都是沒(méi)有操作數(shù)的指令。MPS、MRD、MPP指令應(yīng)用3邊沿信號(hào)指令（PLS、PLF、LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF）（1）PLS、PLF指令PLS、PLF指令的功能、梯形圖程序、使用的操作數(shù)和所占的程序步見(jiàn)表8.7PLS：上升沿脈沖指令，用于將指令信號(hào)的上升沿進(jìn)行微分，并將微分結(jié)果（接通一個(gè)掃描周期的脈沖）送給PLS指令后面所指定的目標(biāo)編程元件中，如PLS、PLF指令應(yīng)用圖中所示，X1即為PLS指令所要進(jìn)行微分的信號(hào)，M1為目標(biāo)編程元件。PLF：下降沿脈沖指令，用于將指令信號(hào)的

24、下降沿進(jìn)行微分，并將微分結(jié)果（接通一個(gè)掃描周期的脈沖）送給PLF指令后面所指定的目標(biāo)編程元件，如PLS、PLF指令應(yīng)用圖中所示，X2即為PLF指令所要進(jìn)行微分的信號(hào)，M2為目標(biāo)編程元件。PLS、PLF指令應(yīng)用（2）LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF指令PLS、PLF指令的功能、梯形圖程序、使用的操作數(shù)和所占的程序步見(jiàn)表8.8。LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF指令都是邏輯運(yùn)算指令，其編程規(guī)則和LD、AND、OR指令相同，只是指令表達(dá)的觸點(diǎn)性質(zhì)有所不同。LDP、ANDP、ORP指令是進(jìn)行上升沿檢測(cè)的觸點(diǎn)指令，它們所驅(qū)動(dòng)的編程元件僅在指定編程元件的上升沿到來(lái)（OFF

25、 ON）時(shí)接通一個(gè)掃描周期；LDF、ANDF、ORF指令是進(jìn)行下降沿檢測(cè)的觸點(diǎn)指令，它們所驅(qū)動(dòng)的編程元件僅在指定編程元件的下降沿到來(lái)（ONOFF）時(shí)接通一個(gè)掃描周期。LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF指令應(yīng)用4置位復(fù)位指令（SET、RST）SET、RST指令的功能、梯形圖程序、所操作的元件和所占的程序步見(jiàn)表8.9。5主控指令（MC、MCR）MC、MCR指令的功能、梯形圖程序、所操作的元件和所占的程序步見(jiàn)表8.10。圖8.34 MC、MCR應(yīng)用MC：主控指令MCR：主控置位指令當(dāng)MC的驅(qū)動(dòng)條件滿(mǎn)足時(shí)，執(zhí)行MC與MCR之間的程序，因此，MC與MCR總是成對(duì)出現(xiàn)。MC為進(jìn)入主控狀態(tài)，

26、而MCR為主控復(fù)位返回母線(xiàn)。在執(zhí)行主控程序時(shí)，可以再次使用MC指令，這種用法稱(chēng)為嵌套。6其他指令（NOP、END）NOP、END指令的功能、電路表示和所占的程序步見(jiàn)表8-11。NOP：空操作指令，僅占程序步，無(wú)實(shí)際動(dòng)作。END：PLC程序結(jié)束指令。PLC反復(fù)進(jìn)行輸入處理、程序運(yùn)算、輸出處理，若在程序最后寫(xiě)入END指令，則END以后的程序步就不再執(zhí)行，直接進(jìn)行輸出處理。在程序分段調(diào)試時(shí)，可以采用該指令將程序進(jìn)行分段調(diào)試。注意：在整個(gè)程序結(jié)束時(shí)，一定要寫(xiě)入END或其他表示程序結(jié)束的指令。在FX系列PLC中，為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化編程、增強(qiáng)PLC的應(yīng)用功能和范圍，除了基本邏輯指令，常采用應(yīng)用指令進(jìn)行編程，包

27、括程序流程指令，如條件跳轉(zhuǎn)、子程序調(diào)用、中斷指令；傳送指令、比較與移位指令、數(shù)據(jù)運(yùn)算指令、代碼處理指令、高速處理指令等。Q系列PLC與FX系列PLC相比，在性能和使用功能方面有了很大的提高。其指令系統(tǒng)大致可以分為基本指令（順序指令）、應(yīng)用指令、數(shù)據(jù)鏈接指令、QCPU指令和冗余系統(tǒng)指令等幾大類(lèi)。（1）梯形圖的各種符號(hào)，要以左母線(xiàn)為起點(diǎn)，右母線(xiàn)為終點(diǎn)（可允許省略右母線(xiàn)），自上而下依次繪制，同時(shí)，觸點(diǎn)、線(xiàn)圈都應(yīng)有編號(hào)，以相互區(qū)別，程序結(jié)束以“END”為標(biāo)記。（2）梯形圖中的觸點(diǎn)應(yīng)畫(huà)在水平線(xiàn)上，不能畫(huà)在垂直分支線(xiàn)上。如下圖所示，應(yīng)根據(jù)信號(hào)單向自左至右、自上而下流動(dòng)的原則和對(duì)輸出線(xiàn)圈的幾種可能控制路徑繪

28、制。梯形圖觸點(diǎn)位置繪制梯形圖的基本規(guī)則（3）不宜使用雙線(xiàn)圈輸出，同一程序中同一元件的線(xiàn)圈使用兩次或多次，則稱(chēng)為雙線(xiàn)圈輸出，這時(shí)由PLC循環(huán)掃描的原理，只有最后一次才有效，因此，一般不應(yīng)出現(xiàn)雙線(xiàn)圈輸出。如下圖所示，要求X1為“1”或X2為“1”時(shí)，Y1為“1”，但由于使用雙線(xiàn)圈輸出，則當(dāng)X2為“0”時(shí)，由于映像寄存器保存的是最后一次運(yùn)行結(jié)果，因此，輸出為“0”，所以程序應(yīng)該修改為（b）所示梯形圖。雙線(xiàn)圈輸出（4）觸點(diǎn)可以串聯(lián)、并聯(lián)，線(xiàn)圈只能并聯(lián)，同時(shí)線(xiàn)圈右邊應(yīng)無(wú)觸點(diǎn)。梯形圖觸點(diǎn)位置（5）輸出線(xiàn)圈不能不經(jīng)過(guò)任何接點(diǎn)直接接在兩個(gè)邏輯電源線(xiàn)之間。如下圖所示，此時(shí)可以通過(guò)增加上電運(yùn)行監(jiān)控觸點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制要

29、求。 線(xiàn)圈的繪制（6）多個(gè)串聯(lián)回路并聯(lián)時(shí)，串聯(lián)觸點(diǎn)多的回路應(yīng)該寫(xiě)在上方。多個(gè)并聯(lián)回路串聯(lián)時(shí)，并聯(lián)觸點(diǎn)多的回路應(yīng)該寫(xiě)在左方。如下圖所示，改進(jìn)后程序的步數(shù)由9變成了7，使得程序執(zhí)行時(shí)間得到減少。梯形圖的改進(jìn)順序步進(jìn)指令和編程順序控制，就是按照生產(chǎn)工藝預(yù)先規(guī)定的順序，根據(jù)輸入信號(hào)的的變化、內(nèi)部狀態(tài)和時(shí)間的順序，控制生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)地有序地工作。順序控制法又叫步進(jìn)控制設(shè)計(jì)法，其設(shè)計(jì)思想是將系統(tǒng)的一個(gè)工作周期劃分為若干個(gè)順序相連的階段，這些階段稱(chēng)為步，根據(jù)外部信號(hào)及內(nèi)部狀態(tài)進(jìn)行步的切換、跳轉(zhuǎn)和循環(huán)。1順序功能圖的組成順序功能圖又叫狀態(tài)流程圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，是專(zhuān)用于工業(yè)順序控制程序設(shè)計(jì)的一種功能說(shuō)

30、明性語(yǔ)言，能方便、清晰、完整地描述控制系統(tǒng)的控制過(guò)程、功能和特性，包括步、有向連線(xiàn)、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件和動(dòng)作。（1）步步是根據(jù)輸出量的狀態(tài)變化來(lái)劃分的，一步內(nèi)的各個(gè)輸出量ON/OFF狀態(tài)不變，而相鄰步的輸出量總的狀態(tài)是不同的。步、初始步圖形符號(hào)步的圖形符號(hào)用矩形框表示，而初始步采用雙線(xiàn)框表示，其中，框中的數(shù)字是該步的編號(hào)，編號(hào)可以是該步對(duì)應(yīng)的工步序號(hào)，也可以是與該步相對(duì)應(yīng)的編程元件（如狀態(tài)元件、PLC內(nèi)部的通用輔助繼電器、步標(biāo)志繼電器等）。一個(gè)控制系統(tǒng)至少有一個(gè)初始步，這是系統(tǒng)運(yùn)行的起點(diǎn)。（2）有向連線(xiàn)、轉(zhuǎn)換及轉(zhuǎn)換條件有向連線(xiàn)用來(lái)表示步的活動(dòng)狀態(tài)和進(jìn)展方向，從上到下和從左到右這兩個(gè)方向上的箭頭可以

31、省略，其他方向上必須加上箭頭用來(lái)表示步的進(jìn)展方向；轉(zhuǎn)換用同有向連線(xiàn)垂直的短劃線(xiàn)表示，用來(lái)將相鄰兩步分隔開(kāi)；轉(zhuǎn)換條件是與轉(zhuǎn)換有關(guān)的邏輯條件，可以用文字語(yǔ)言、布爾代數(shù)表達(dá)式或圖形符號(hào)標(biāo)注在表示轉(zhuǎn)換的短線(xiàn)的旁邊。有向連線(xiàn)、轉(zhuǎn)換及轉(zhuǎn)換條件（3）動(dòng)作一個(gè)步可以對(duì)應(yīng)一個(gè)或多個(gè)動(dòng)作，可以在步右邊加一個(gè)矩形框，在框中用簡(jiǎn)明的文字說(shuō)明該步對(duì)應(yīng)的動(dòng)作。步及其動(dòng)作2順序功能圖結(jié)構(gòu)形式順序功能圖的結(jié)構(gòu)形式包括順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)和復(fù)合結(jié)構(gòu)四種。（1）順序結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)也叫單序列結(jié)構(gòu)，由一系列相繼激活的步組成，每一步的后面僅有一個(gè)轉(zhuǎn)換條件，每一個(gè)轉(zhuǎn)換條件后僅有一步。順序結(jié)構(gòu)（2）分支結(jié)構(gòu)分支結(jié)構(gòu)包括選擇分支結(jié)構(gòu)和

32、并行分支結(jié)構(gòu)。選擇分支結(jié)構(gòu)中包括多個(gè)可選路徑，其畫(huà)法是連接到一根單橫線(xiàn)上的并行路徑，程序運(yùn)行時(shí)，按從左到右的順序掃描每個(gè)路徑前的轉(zhuǎn)換條件如轉(zhuǎn)換條件為真，則執(zhí)行該路徑的步和轉(zhuǎn)換，如有多條路徑為真，則選擇最左的路徑。（3）循環(huán)結(jié)構(gòu)循環(huán)結(jié)構(gòu)用于一個(gè)順序過(guò)程的多次或往復(fù)執(zhí)行。（4）復(fù)合結(jié)構(gòu)復(fù)合結(jié)構(gòu)中包括以上多種結(jié)構(gòu)形式。選擇分支結(jié)構(gòu)并行分支結(jié)構(gòu)循環(huán)結(jié)構(gòu)復(fù)合結(jié)構(gòu)3繪制順序功能圖的原則（1）一個(gè)功能圖至少應(yīng)有一個(gè)初始步，且一般應(yīng)有由初始步和有向連線(xiàn)組成的閉環(huán)，從而保證控制系統(tǒng)的多次重復(fù)執(zhí)行。（2）在單系列中，只有當(dāng)某一步的前級(jí)步是活動(dòng)步時(shí)，該步才有可能變成活動(dòng)步。對(duì)于初始步，須利用初始化脈沖M8002常開(kāi)

33、觸點(diǎn)作為轉(zhuǎn)換條件，將初始步轉(zhuǎn)化為活動(dòng)步。（3）步與步不能直接相連，必須用轉(zhuǎn)移分開(kāi)；轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)換不能直接相連，必須用步分開(kāi)；步與轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換與步之間采用有向線(xiàn)段相連。（4）當(dāng)步的順序是從上向下或從左到右時(shí)，有向線(xiàn)段可省略箭頭，否則必須加箭頭。如圖8.48所示，某小車(chē)往返兩地運(yùn)送貨物。按下啟動(dòng)按鈕X1為“1”，小車(chē)在A、B兩地往返，到達(dá)A點(diǎn)，X2為“1”，到達(dá)B點(diǎn)X3為“1”，Y2為“1”小車(chē)前進(jìn)，Y1為“1”小車(chē)返回。根據(jù)控制工藝要求得到順序功能圖如下圖所示。PLC上電，M8002產(chǎn)生開(kāi)機(jī)脈沖，初始步0激活，此時(shí)，如果按下啟動(dòng)按鈕，X1為“1”轉(zhuǎn)換條件0滿(mǎn)足，切換到步10，Y2為“1”，小車(chē)前進(jìn)，當(dāng)

34、到達(dá)A點(diǎn)，X2為“1”，轉(zhuǎn)換條件1滿(mǎn)足，切換到步11，Y3為“1”，小車(chē)返回，當(dāng)?shù)竭_(dá)B點(diǎn)，X3為“1”，轉(zhuǎn)換條件2滿(mǎn)足，跳轉(zhuǎn)到初始步0，循環(huán)進(jìn)行。 運(yùn)料小車(chē)順序功能圖例題例題原則：安全、可靠、簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、易于維護(hù)和擴(kuò)展。1PLC控制系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)原則（1）實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝要求的全部動(dòng)作，并滿(mǎn)足產(chǎn)品的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率要求。（2）保證控制系統(tǒng)安全可靠，符合安全規(guī)范。（3）盡可能簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，降低成本。（4）提高自動(dòng)化程度，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。（5）改善操作，易于維護(hù)和擴(kuò)展。2PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)步驟控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容包括對(duì)擬訂控制系統(tǒng)的技術(shù)；選擇控制系統(tǒng)的構(gòu)成形式；選擇PLC型號(hào)；選擇輸入輸出設(shè)備；I/O分配；繪制相應(yīng)的接線(xiàn)圖；設(shè)計(jì)PLC控制程序及調(diào)試；編寫(xiě)人機(jī)界面；繪制操作平臺(tái)及控制柜結(jié)構(gòu)尺寸圖；編寫(xiě)相應(yīng)技術(shù)文檔等。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括以下步驟。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖（1）深入了解和分析被控對(duì)象的工藝條件和控制要求（2）確定I/O設(shè)備（3）PLC選型（4）分配I/O點(diǎn)（5）主回路與控制回路設(shè)計(jì)（6）設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)PLC程序（7）程序下載（8）軟件測(cè)試（9）系統(tǒng)調(diào)試（10）編制技術(shù)文件（1）控制要求同樣是一個(gè)小車(chē)往返兩地運(yùn)送貨物，如圖8.51所示，要求如下：1）按下啟動(dòng)按鈕X1為“1”，小車(chē)啟動(dòng)；2）Y2為“1