可編程序控制器指令系統(tǒng)

1、第三章可編程序控制器的指令系統(tǒng) 主編一、編程方式1.梯形圖編程 這是與繼電器電路形式基本類似的編程語言，它形象、直觀，為廣大電氣人員所熟知。用梯形圖語言編寫的程序如圖3 1a所示。圖3-1編程方式一、編程方式2.指令表編程 這是與匯編語言類似的一種助記符編程語言，又稱語句表、命令語句、助記符等。它比匯編語言通俗易懂，更為靈活，適應(yīng)性廣。由于指令語言中的助記符與梯形圖符號存在一一對應(yīng)關(guān)系，因此對于熟知梯形圖的電氣工程技術(shù)人員，在編程時，只要用手工畫出梯形圖，直接由鍵盤輸入指令即可。和圖3 1a梯形圖對應(yīng)的用指令語言編寫的程序如圖3 1b所示。一、編程方式3. SFC編程 SFC編程是根據(jù)機械操作

2、的流程，進行順序控制設(shè)計的輸入方式，如圖3 2所示。圖3-2SFC編程示意圖二、軟元件號分配和功能概要1.輸入繼電器 輸入繼電器是PLC用來接收用戶輸入設(shè)備發(fā)出的輸入信號。輸入繼電器只能由外部信號所驅(qū)動，不能用程序內(nèi)部的指令來驅(qū)動。因此，在程序中輸入繼電器只有觸點。由前文所述，輸入模塊可等效成輸入繼電器的輸入線圈，其等效電路如圖3 3所示。二、軟元件號分配和功能概要2.輸出繼電器 輸出繼電器是PLC用來將輸出信號傳送給負載的元件。輸出繼電器由內(nèi)部程序驅(qū)動，其觸點有兩類，一類是由軟件構(gòu)成的內(nèi)部觸點（軟觸點）；另一類則是由輸出模塊構(gòu)成的外部觸點（硬觸點），它具有一定的帶負載能力，其等效電路如圖3

3、4所示。二、軟元件號分配和功能概要表3-1輸入/輸出繼電器地址分配表3.輔助繼電器 在PLC內(nèi)部的繼電器叫做輔助繼電器。它與輸入/輸出繼電器不同，是一種程序用繼電器，不能讀取外部輸入，也不能直接驅(qū)動外部負載，只起到中間繼電器的作用。輔助繼電器中有一類保持用繼電器，即使在PLC電源斷電時，也能儲存ON/OFF狀態(tài)，其儲存的數(shù)據(jù)和狀態(tài)由鋰電池保護，當電源恢復供電時，能使控制系統(tǒng)繼續(xù)電源掉電前的控制。輔助繼電器等地址分配見表3 2。二、軟元件號分配和功能概要 其中M8000M8255為特殊用繼電器。它主要的功能有：PLC狀態(tài)、時鐘、標記、PLC方式、步進、中斷禁止、出錯檢測等。如：(1)M8000(

4、2)M8002初始脈沖，當PLC開始運行時，M8002為ON，接通時間為一個掃描周期。(3)M8005鋰電池電壓異常降低時工作。(4)M8012提供振蕩周期為100ms的脈沖，可用于計數(shù)和定時。 非備用區(qū)，根據(jù)設(shè)定參數(shù),可以變更為備用區(qū)。 電池備用區(qū)，根據(jù)設(shè)定參數(shù)可以變更為非電池備用區(qū)。二、軟元件號分配和功能概要表3-2輔助繼電器等地址分配表二、軟元件號分配和功能概要 電池備用固定區(qū)，區(qū)域特性不能變更。(5)M8013提供振蕩周期為1s的脈沖。(6)M8014提供振蕩周期為1min的脈沖。(7)M8020零標記，減法運算結(jié)果等于0時為ON。(8)M8021借位標記，減法運算為負的最大值以下時為

5、ON。(9)M8022進位標記， 運算發(fā)生進位時為ON。其余可見用戶手冊。二、軟元件號分配和功能概要4.狀態(tài)繼電器S 狀態(tài)繼電器是一種用于編制順序控制步進梯形圖的繼電器，它與步進指令STL結(jié)合使用。在不做步進序號時，也可作為輔助繼電器使用，還可以作信號器，用于外部故障診斷。狀態(tài)繼電器的地址分配見表3 2。二、軟元件號分配和功能概要5.定時器 PLC中的定時器相當于繼電器控制系統(tǒng)中的通電延時時間繼電器。它將PLC內(nèi)的1ms、10ms、100ms等時鐘脈沖進行加法計數(shù)，當達到設(shè)定值時，定時器的輸出觸點動作。定時器利用時鐘脈沖可定時的時間范圍為000132767s。定時器的地址分配見表3 2。其中T

6、199也可用于中斷子程序內(nèi)；T250T255為100ms累積定時器，其當前值是累積數(shù)，定時器線圈的驅(qū)動輸入為OFF時，當前值被保持，作為累積操作使用。二、軟元件號分配和功能概要6.計數(shù)器C常用的計數(shù)器有以下兩種：(1)內(nèi)部計數(shù)用計數(shù)器它是一種通用停電保持用計數(shù)器。(2)高速計數(shù)器32位的高速計數(shù)器可用于加法減法計數(shù)，計數(shù)脈沖從X000X007輸入，高速計數(shù)器與PLC的運算無關(guān)，最高響應(yīng)頻率為60kHz。對于定時器的計時線圈或計數(shù)器的計數(shù)線圈，必須設(shè)定常數(shù)K，也可指定數(shù)據(jù)寄存器的地址號，用數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)作為定時器、計數(shù)器的設(shè)定值。常數(shù)K的設(shè)定范圍和實際的定時值見表3 3。二、軟元件號分配和功

7、能概要表3-3定時器和計數(shù)器的設(shè)定范圍7.數(shù)據(jù)寄存器 數(shù)據(jù)寄存器是存儲數(shù)值、數(shù)據(jù)的軟元件，F(xiàn)X2N可編程序控制器的數(shù)據(jù)寄存器全部為16位（二進制，最高位為正負位），用兩個寄存器組合可以處理32位（二進制，最高為正負位）的數(shù)值。數(shù)據(jù)寄存器用于定時器、計數(shù)器設(shè)定值的間接指定和應(yīng)用指令中。數(shù)據(jù)寄存器的地址分配見表3 2。第二節(jié)基本指令系統(tǒng)1.取指令和輸出指令2.串聯(lián)和并聯(lián)指令3.塊與和塊或指令4.主控指令和主控復位指令5.脈沖檢測和脈沖輸出指令6. 置位和復位指令1.取指令和輸出指令表3-4取指令和輸出指令1.取指令和輸出指令表3-4取指令和輸出指令1)LD指令用于將常開觸點接到母線上；LDI指令用

8、于將常閉觸點接到母線上。2)OUT指令是對輸出繼電器、輔助繼電器、狀態(tài)繼電器、定時器、計數(shù)器線圈的驅(qū)動指令，對輸入繼電器不能使用。3)OUT指令可多次并聯(lián)使用。1.取指令和輸出指令4)INV指令是將INV指令執(zhí)行前的運算結(jié)果取反，不用指定軟元件號。LD、LDI、OUT、INV的應(yīng)用如圖3 5所示。3z5.tif2.串聯(lián)和并聯(lián)指令表3-5串聯(lián)和并聯(lián)指令1)AND、ANI用于LD、LDI后一個常開或常閉觸點的串聯(lián)，串聯(lián)的數(shù)量不限制；OR、ORI用于LD、LDI后一個常開或常閉觸點的并聯(lián)，并聯(lián)的數(shù)量不限制。2.串聯(lián)和并聯(lián)指令2)當串聯(lián)的是兩個或兩個以上的并聯(lián)觸點或并聯(lián)的是兩個或兩個以上的串聯(lián)觸點時，

9、就要用到下面講述的塊與(ANB)或塊或(ORB)指令。AND、ANI指令的應(yīng)用如圖3 6所示。3z6.tif2.串聯(lián)和并聯(lián)指令3z7.tif3.塊與和塊或指令表3-6塊與、塊或指令1)兩個或兩個以上觸點并聯(lián)的電路稱為并聯(lián)電路塊；兩個或兩個以上觸點串聯(lián)的電路稱串聯(lián)電路塊。2)當一個并聯(lián)電路塊和前面的觸點或電路塊串聯(lián)時，需要用塊與ANB指令；當一個串聯(lián)電路塊和前面的觸點或電路塊并聯(lián)時，需要用塊或ORB指令。3.塊與和塊或指令3)若對每個電路塊分別使用ANB、ORB指令，則串聯(lián)或并聯(lián)的電路塊沒有限制；也可成批使用ANB、ORB指令，但重復使用次數(shù)限制在8次以下。ORB指令的應(yīng)用如圖3 8所示。4.主

10、控指令和主控復位指令3z9.tif4.主控指令和主控復位指令3z10.tif4.主控指令和主控復位指令表3-7主控指令和主控復位指令1)主控指令中的公共串聯(lián)觸點相當于電氣控制中一組電路的總開關(guān)。2)通過更改軟元件Y、M的地址號，可多次使用主控指令。3)在MC內(nèi)再采用MC指令，就成為主控指令的嵌套，相當于在總開關(guān)后接分路開關(guān)。4.主控指令和主控復位指令3z11.tifMC、MCR指令的應(yīng)用如圖3 11所示。5.脈沖檢測和脈沖輸出指令3z12.tif5.脈沖檢測和脈沖輸出指令表3-8脈沖檢測和脈沖輸出指令5.脈沖檢測和脈沖輸出指令表3-8脈沖檢測和脈沖輸出指令1)在脈沖檢測指令中，P代表上升沿檢測

11、，它表示在指定的軟元件觸點閉合(上升沿)時，被驅(qū)動的線圈得電一個掃描周期T；F代表下降沿檢測，它表示指定的軟元件觸點斷開(下降沿)時，被驅(qū)動的線圈得電一個掃描周期T。5.脈沖檢測和脈沖輸出指令2)在脈沖輸出指令中，PLS表示在指定的驅(qū)動觸點閉合(上升沿)時，被驅(qū)動的線圈得電一個掃描周期T；PLF表示在驅(qū)動觸點斷開(下降沿)時，被驅(qū)動的線圈得電一個掃描周期T。脈沖檢測和脈沖輸出指令可用圖3 13形象地說明。波形圖中的高電平表示觸點閉合或線圈得電。3z13.tif6. 置位和復位指令1)在圖3-14a中，觸點X000一旦閉合，線圈Y000得電；觸點X000斷開后，線圈Y000仍得電。表3-9置位和

12、復位指令圖3-14SET和RST指令的應(yīng)用 2)對同一軟元件，SET、RST可多次使用，順序先后也可任意，但以最后執(zhí)行的一行有效。如圖3-14中，將第一條與第二條梯形圖對換，當X000、X001都閉合時，因為SET指令在RST指令后面，所以線圈Y000一直得電。3)對于數(shù)據(jù)寄存器D，可使用RST指令。4)積累定時器T246T255當前值的復位和觸點復位也可用RST指令。7. 進棧、讀棧和出棧指令表3-10進棧、讀棧、出棧指令1)在可編程控制器中有11個存儲器，它們用來存儲運算的中間結(jié)果，稱為棧存儲器。2)使用MRD指令是讀出最上段所存的最新數(shù)據(jù)，棧存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)不發(fā)生移動。3)使用MPP指令，

13、各數(shù)據(jù)依次向上移動，并將最上段的數(shù)據(jù)讀出，同時該數(shù)據(jù)從棧存儲器中消失。4)MPS指令可反復使用，但最終MPS指令和MPP指令數(shù)要一致。7. 進棧、讀棧和出棧指令MPS、MRD、MPP指令的應(yīng)用如圖3 15所示。從圖中看出，這項指令在進行分支多重輸出電路的編程時，十分方便。需要說明的是在用指令表編程時此指令才有用。圖3-15MPS、MRD、MPP指令的應(yīng)用8. 空操作和程序結(jié)束指令表3-11空操作和程序結(jié)束指令1)在將全部程序清除時，全部指令成為空操作。2)在PLC反復進入輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理時，若在程序的最后寫入END指令，那么，以后的其余程序步不再執(zhí)行，而直接進行輸出處理；若在程序中

14、沒有END指令，則要處理到最后的程序步。3)程序開始的首次執(zhí)行，從執(zhí)行END指令開始。9. 定時器的應(yīng)用圖3-16定時器的應(yīng)用10. 計數(shù)器的應(yīng)用圖3-17加法計數(shù)器的應(yīng)用第三節(jié)基本指令的應(yīng)用1.三相異步電動機起動、停止控制2.電動機正反轉(zhuǎn)控制3. /減壓起動控制4.異或控制程序(用單聯(lián)開關(guān)實現(xiàn)兩地或多地控制)5.雙穩(wěn)態(tài)控制程序(單按鈕單地起動、停止控制)6.單穩(wěn)態(tài)控制程序(防抖動電路)7.無穩(wěn)態(tài)控制程序(多諧振蕩電路)8.序列脈沖發(fā)生程序9.計數(shù)器和定時器構(gòu)成的長定時程序10.帶式運輸機控制11.編程注意事項1.三相異步電動機起動、停止控制1)按下按鈕SB1，線圈KM得電，主電路電動機M轉(zhuǎn)動

15、，并保持。2)按下按鈕SB2，線圈KM失電，主電路電動機M停止。3)若電動機過載時，熱繼電器FR動作，其動合觸點閉合，電動機M停止，同時報警燈HL閃爍。圖3-18三相異步電動機起動、停止控制電路1.三相異步電動機起動、停止控制表3-12I/O地址分配表1.三相異步電動機起動、停止控制圖3-19利用觸點組合編寫的控制梯形圖(1) 利用觸點組合編寫的控制梯形圖利用觸點組合編寫的梯形圖如圖3-19所示。在計算機上編寫如圖3 19所示的梯形圖，并傳送到PLC，使PLC處于“RUN”狀態(tài)。按下起動按鈕SB1，“輸入繼電器”X000得電，在梯形圖上，其常開觸點X000閉合，“輸出繼電器”Y000得電，內(nèi)部

16、常開觸點Y000閉合自鎖，Y000外部動合觸點閉合，線圈KM得電，從而使主電路電動機M旋轉(zhuǎn)。1.三相異步電動機起動、停止控制圖3-20利用置位、復位指令編寫的控制梯形圖(2)利用置位、復位指令編寫的控制梯形圖利用置位、復位指令編寫的控制梯形圖如圖3-20所示。 在圖3 20中，起動時，當SB1（X000）一經(jīng)閉合，線圈KM(Y000)被置位（得電），SB1斷開后，KM得電保持；當停止或過載時，SB2（X001）或FR（X002）閉合，線圈KM(Y000)立即復位（失電），SB2或FR斷開后，KM仍舊失電；當SB1和SB2均閉合時，由于RST指令在后，所以KM失電，這就是所謂的停止優(yōu)先控制。1.

17、三相異步電動機起動、停止控制(2)利用置位、復位指令編寫的控制梯形圖利用置位、復位指令編寫的控制梯形圖如圖3-20所示。 在圖3 20中，起動時，當SB1（X000）一經(jīng)閉合，線圈KM(Y000)被置位（得電），SB1斷開后，KM得電保持；當停止或過載時，SB2（X001）或FR（X002）閉合，線圈KM(Y000)立即復位（失電），SB2或FR斷開后，KM仍舊失電；當SB1和SB2均閉合時，由于RST指令在后，所以KM失電，這就是所謂的停止優(yōu)先控制。若將圖3 20第0、1兩條梯形圖對換，就構(gòu)成了起動優(yōu)先控制。讀者不妨一試。2.電動機正反轉(zhuǎn)控制圖3-21電動機正反轉(zhuǎn)控制電路2.電動機正反轉(zhuǎn)控制

18、(1)使用觸點組合的控制梯形圖符合控制要求的梯形圖如圖3-22所示，在本梯形圖中對每個元件都作了注釋，目的是為了便于閱讀，元件注釋可在使用編程軟件編寫梯形圖時完成。圖3-22電動機正反轉(zhuǎn)控制梯形圖2.電動機正反轉(zhuǎn)控制(2)使用置位、復位指令的控制梯形圖電動機的正反轉(zhuǎn)控制梯形圖也能用SET、RST指令實現(xiàn)，如圖3-23所示，請讀者自行分析其原理。圖3-23用SET、RST指令的電動機正反轉(zhuǎn)控制梯形圖3. /減壓起動控制圖3-24三相異步電動機/減壓起動控制電路3. /減壓起動控制(1)具體控制要求具體控制要求如下：1)按下起動按鈕SB1，接觸器線圈KM1、KM2得電，主電路電動機M成接法，開始起

19、動，同時開始定時；定時時間到，接觸器線圈KM2失電，KM3得電，電動機M成接法，進入正常運轉(zhuǎn)。2)按下停止按鈕SB2，接觸器線圈均失電，主電路電動機M停止。3)若電動機過載，F(xiàn)R動合觸點閉合，接觸器線圈也均失電，電動機M停止。4)KM1和KM2除在輸出回路中有電路中的實際觸點互鎖外，在梯形圖程序中軟觸點互鎖。(2)控制梯形圖符合/減壓起動控制要求的梯形圖如圖3-25所示。3. /減壓起動控制圖3-25/減壓起動控制梯形圖3. /減壓起動控制圖3-26用單聯(lián)開關(guān)實現(xiàn)兩地控制I/O接線圖4.異或控制程序(用單聯(lián)開關(guān)實現(xiàn)兩地或多地控制)圖3-27一燈雙控照明電路圖4.異或控制程序(用單聯(lián)開關(guān)實現(xiàn)兩地

20、或多地控制)圖3-28控制梯形圖5.雙穩(wěn)態(tài)控制程序(單按鈕單地起動、停止控制)圖3-29利用PLS指令編寫的單按鈕控制程序(1)用脈沖輸出指令和觸點組合編寫的梯形圖利用PLS指令和觸點組合編寫的控制梯形圖如圖3-29所示。5.雙穩(wěn)態(tài)控制程序(單按鈕單地起動、停止控制)圖3-30檢測輸入信號上升沿的控制程序(2)用脈沖檢測指令和觸點組合編寫的梯形圖更簡單的程序單元如圖3-30所示，它直接檢測輸入信號的上升沿，使程序更加簡單，這是最直觀的對邊沿信號處理方法。6.單穩(wěn)態(tài)控制程序(防抖動電路)圖3-31單穩(wěn)態(tài)控制程序7.無穩(wěn)態(tài)控制程序(多諧振蕩電路)圖3-32無穩(wěn)態(tài)控制程序7.無穩(wěn)態(tài)控制程序(多諧振蕩

21、電路)圖3-33無穩(wěn)態(tài)控制程序另一種設(shè)計8.序列脈沖發(fā)生程序圖3-34序列脈沖發(fā)生程序8.序列脈沖發(fā)生程序圖3-35長定時程序10.帶式運輸機控制圖3-36帶式運輸機的示意圖(1)控制要求10.帶式運輸機控制1)正常起動：起動時為了避免在前段運輸帶上物料的堆積，要求逆物料流動方向按一定時間間隔順序起動，起動順序為：M1M2M3YV，時間間隔分別為6s、5s、4s。2)正常停止：停止順序為:YVM3M2M1，時間間隔均為4s。3)緊急停止：YV、M3、M2、M1立即停止。4)故障停止：M1過載時，YV、M3、M2、M1立即同時停止；M2過載時，YV、M3、M2立即同時停止，M1延時4s后停止；M

22、3過載時，YV、M3立即同時停止，M2延時4s后停止，M1在M2停止后再延時4s停止。(2)I/O地址分配I/O地址分配表見表3-13。表3 13I/O地址分配表10.帶式運輸機控制表3-13I/O地址分配表10.帶式運輸機控制圖3-37順序起動和緊急停止控制程序(3)順序起動和緊急停止順序起動和緊急停止控制程序如圖310.帶式運輸機控制-37所示。(4)順序起動、緊急停止、正常停止和過載保護功能完整的梯形圖如圖3-38所示。圖3-38順序起動、緊急停止、正常停止和過載保護控制程序11.編程注意事項(1)關(guān)于輸入元件的動斷觸點在上述實例中，停止按鈕和熱繼電器都采用動合觸點接入，目的是使初學者方

23、便學習，因為如圖3-19所示的梯形圖和習慣的繼電接觸器控制電路十分一致,便于分析。圖3-39停止按鈕、熱繼電器采用動斷觸點的梯形圖11.編程注意事項(2)線圈位置不對的梯形圖及轉(zhuǎn)換線圈位置不對的梯形圖如圖3-40a表示。圖3-40線圈位置不對的梯形圖及轉(zhuǎn)換(3)橋式電路橋式電路如圖3-41a所示，從圖中看出該電路的目的是在觸點A與B閉合或觸點C與D閉合或觸點A與E與D閉合或觸點C與E與B閉合時，線圈F得電。圖3-41橋式電路的轉(zhuǎn)換11.編程注意事項(4)同名雙線圈輸出及其對策圖3-42a所示為同名雙線圈輸出梯形圖。圖3-42同名雙線圈輸出11.編程注意事項(5)注意梯形圖的結(jié)構(gòu)1)宜將串聯(lián)電路

24、多的部分畫在梯形圖上方。2)宜將并聯(lián)電路多的部分畫在梯形圖左方。圖3-43合理安排串聯(lián)電路圖3-44合理安排并聯(lián)電路一、常用的應(yīng)用指令圖3-45應(yīng)用指令的格式1使用32位指令的指令2應(yīng)用指令的功能號及指令符號3脈沖執(zhí)行指令的指令4操作數(shù)一、常用的應(yīng)用指令1. 條件跳轉(zhuǎn)指令CJCJ指令的功能號為00。其功能是在條件成立時，跳過不執(zhí)行的部分程序。條件跳轉(zhuǎn)指令的應(yīng)用如圖3 46所示。圖中P8為操作數(shù)，它表示當條件符合時所要跳轉(zhuǎn)到的位置。圖3-46條件跳轉(zhuǎn)指令的應(yīng)用一、常用的應(yīng)用指令1)當要求由MC外跳轉(zhuǎn)到MC外時，可隨意跳轉(zhuǎn)。2)當要求由MC外跳轉(zhuǎn)到MC內(nèi)時，跳轉(zhuǎn)與MC的動作有關(guān)。3)當要求由MC內(nèi)

25、跳轉(zhuǎn)到MC內(nèi)時，若主控斷開，則不跳轉(zhuǎn)。4)當要求由MC內(nèi)跳轉(zhuǎn)到MC外時，若主控斷開，則不跳轉(zhuǎn)；若主控接通，則跳轉(zhuǎn)，但MCR無效。由于主控指令和跳轉(zhuǎn)指令一起使用較為復雜，建議初學者最好不要同時使用，以避免一些意想不到的問題出現(xiàn)。圖3-47比較指令的應(yīng)用一、常用的應(yīng)用指令2. 比較指令CMPCMP指令的功能號為10。其功能是將兩個源數(shù)據(jù)字進行比較，所有的源數(shù)據(jù)均按二進制處理，并將比較的結(jié)果存放于目標軟元件中。其中兩個數(shù)據(jù)字可以是以K為標志的常數(shù)，也可以是計數(shù)器、定時器的當前值，還可以是數(shù)據(jù)寄存器中存放的數(shù)據(jù)。目標軟元件為Y、M、S。比較指令的應(yīng)用如圖3 47所示。在圖中當觸點X000閉合時，將常數(shù)10和計數(shù)器C20中的當前值進行比較。目標軟元件選定為M0，則M1、M2即被自動占用。當常數(shù)10大于C20的當前值時，觸點M0閉合；當常數(shù)10等于C20的當前值時，觸點M1閉合；當常數(shù)10小于C20的當前值時，觸點M2閉合。當觸點X000斷開時，不執(zhí)行CMP指令，但以前的比較結(jié)果被保存，可用RST指令復位清零。一、常用的應(yīng)用指令3. 傳送指令MOVMOV指令的功能號為12。其功能是將