FX系列PLC編程及應用課件+課題答案

可編程控制器原理與應用課前的話：開設這門課的目的是讓同學們更好的適應社會的需求，使你們的知識結(jié)構(gòu)更加完善，該課程專業(yè)性很強，是工業(yè)化大生產(chǎn)的必備知識。1/12/20232可編程控制器原理及應用教材及參考書教材：《可編程序控制器應用技術》，廖常初，重慶大學出版社，2007參考書：《FX系列PLC編程及應用》，廖常初，機械工業(yè)出版社，2005《常用低壓電器與可編程序控制器》，劉涳，西安電子科技大學出版社，2005《電氣控制與可編程控制器技術》，史國生，化學工業(yè)出版社，2004其它有關書籍1/12/20233可編程控制器原理及應用說明：課程開設總學時為40學時，其中課堂講授30學時、實驗10學時。課程考核為閉卷考試，課程成績組成部分：考勤10％平日及實驗20％卷面成績70％1/12/20234可編程控制器原理及應用

可編程控制器的定義

PLC的歷史及發(fā)展

PLC的基本結(jié)構(gòu)可編程控制器的特點及應用未來的可編程控制器第一章概述1/12/20235可編程控制器原理及應用第一節(jié)可編程控制器的定義

1969年時被稱為可編程邏輯控制器，簡稱PLC(ProgrammableLogicController)。70年代后期，隨著微電子技術和計算機技術的迅猛發(fā)展，稱其為可編程控制器，簡稱PC(ProgrammableController)。但由于PC容易和個人計算機(PersonalComputer)相混淆，故人們?nèi)粤晳T地用PLC作為可編程控制器的縮寫。一、可編程控制器的名稱演變1/12/20236可編程控制器原理及應用二、可編程控制器的定義

1987年頒布的PLC標準草案第三稿中對PLC作的定義：

PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器,用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作的指令,并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關的外圍設備都應按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體,易于擴展其功能的原則而設計。1/12/20237可編程控制器原理及應用定義中值得注意的幾點：①可編程控制器是“數(shù)字運算操作的電子裝置”。②可編程控制器是“為在工業(yè)環(huán)境下應用”而設計的計算機。③可編程控制器能控制“各種類型”的工業(yè)設備及生產(chǎn)過程。1/12/20238可編程控制器原理及應用可編程控制器實質(zhì)上是經(jīng)過一次開發(fā)的工業(yè)控制用計算機，它不僅具有計算機的內(nèi)核,還配置了許多使其適用于工業(yè)控制的器件。但是它只是一種通用機,不經(jīng)過二次開發(fā),不能在任何具體的工業(yè)設備上使用。不過可編程控制器二次開發(fā)十分容易且具有體積小、工作可靠性高、抗干擾能力強、控制功能完善,適應性強,安裝接線簡單等眾多優(yōu)點。

結(jié)論1/12/20239可編程控制器原理及應用電磁繼電器的結(jié)構(gòu)一、PLC之前的工業(yè)控制裝置

在PLC誕生之前,工業(yè)控制設備的主流品種是以繼電器、接觸器為主體的控制裝置。繼電器、接觸器是一些電磁開關。第二節(jié)PLC的歷史及發(fā)展1/12/202310可編程控制器原理及應用缺陷首先復雜的系統(tǒng)需要使用成百上千個各種各樣的繼電器和成千上萬根導線,只要有一個電器,一根導線出現(xiàn)故障,系統(tǒng)就不能正常工作,這大大降低了系統(tǒng)的可靠性。其次是查找和排除故障困難，維修及改造也很不容易，改造工期長、費用高。控制柜的安裝、接線工作量大1/12/202311可編程控制器原理及應用1968年，美國最大的汽車制造廠家通用汽車公司（GM公司）提出設想。1969年，美國數(shù)字設備公司研制出了世界上第一臺PC，型號為PDP-14。20世紀70年代初出現(xiàn)了微處理器，很快被引入可編程控制器,使PLC增加了運算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能,成為真正具有計算機特征的工業(yè)控制裝置。20世紀70年代中末期,可編程控制器進入了實用化發(fā)展階段，計算機技術已全面引入可編程控制器中,使其功能發(fā)生了飛躍。PLC的歷史及發(fā)展：1/12/202312可編程控制器原理及應用20世紀80年代初,可編程控制器在先進工業(yè)國家中已獲得了廣泛的應用。特點大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多,產(chǎn)量日益上升。

20世紀末期,可編程控制器的發(fā)展特點是更加適應于現(xiàn)代工業(yè)控制的需要。

21世紀初的幾年,可編程控制器重點發(fā)展網(wǎng)絡通訊能力。1/12/202313可編程控制器原理及應用PLC的國內(nèi)外狀況美國PLC發(fā)展得最快：1984年有48家，生產(chǎn)150多種PLC；1987年有63家，生產(chǎn)243種PLC；1996年有70余家，生產(chǎn)近300種PLC。著名廠家有A—B（Allen－Bradley）艾倫一布拉德利公司，MODICON莫迪康公司，GE－FSNUC公司，TI（TexasInstrument）德州儀器公司，WESTHOUSEElectric西屋電氣公司，IPM（InternationalParallelMachines）國際并行機器公司等。1/12/202314可編程控制器原理及應用PLC的國內(nèi)外狀況歐洲PLC的廠家有60余家:

西門子（Siemens）于1973年研制出第一臺PLC。金鐘默勒（KlocknerMoellerGmbh），AEG，法國的TE(Telemecanique）(施耐德）瑞士的Selectron公司等。1/12/202315可編程控制器原理及應用PLC的國內(nèi)外狀況

1971年，日本從美國引進PLC技術，由日立公司研制成功日本第一臺PLC。

日本生產(chǎn)PLC的廠家有40余家：三菱電機(MITSUBISHI),歐姆龍(OMRON),富士電機（FujiElectric）,東芝（TOSHIBA）,光洋（KOYO),松下電工（MEW）,和泉（IDEC）,夏普(SHARP）,安川等公司。1/12/202316可編程控制器原理及應用PLC的國內(nèi)外狀況我國在70年代末和80年代初開始引進PLC。我國早期獨立研制PLC的單位有：北京機械工業(yè)自動化研究所，上海工業(yè)自動化儀表研究所，大連組合機床研究所，成都機床電器研究所，中科院北京計算機所及自動化所，長春一汽，上海起重電器廠，上海香島機電公司，上海自力電子設備廠等單位。以上諸單位都沒有形成規(guī)?；a(chǎn)。1/12/202317可編程控制器原理及應用PLC的國內(nèi)外狀況遼寧無線電二廠引進德國西門子技術生產(chǎn)PLC；無錫電器和日本光洋合資生產(chǎn)的PLC;中美合資的廈門A—B公司生產(chǎn)的PLC；上海香島機電公司引進技術生產(chǎn)的PLC;上海OMRON公司;西安Siemens公司等。1/12/202318可編程控制器原理及應用PLC著名品牌1993年中國PLC市場排行榜上的世界十大廠家：美國A－B公司（Allen－Bradley）德國西門子公司（Siemens）美國GE－Fanuc公司美國的莫迪康（Modicon）和法國的TE電器公司日本歐姆龍公司（OMRON）日本三菱電機株式會社（MITSUBISHI）日本富士電機株式會社（FujiElectric）日本東芝公司（TOSHIBA）日本的光洋電子（KOYO）和中國的華光電子(CKE）日本松下電工株式會社（MEW）：MatsushitaElectricWorksLtd）1/12/202319可編程控制器原理及應用三菱PLC外形圖2006-3-320

Q系列PLCFX2N系列PLCFX1N系列PLCFX1S系列PLC1/12/202320可編程控制器原理及應用西門子PLC外形圖2006-3-321

S7-200系列PLCS7-300系列PLCS7-400系列PLC1/12/202321可編程控制器原理及應用歐姆龍PLC外形圖C200H系列PLCCPM1A、CPM2A系列PLC1/12/202322可編程控制器原理及應用第三節(jié)PLC的基本結(jié)構(gòu)一、PLC的基本組成主要由CPU模塊、存儲器、輸入\輸出模塊、編程設備和電源組成。按鈕、選擇開關、限位開關、電源等設備接觸器、電磁閥、指示燈、電源等設備CPU模塊1/12/202323可編程控制器原理及應用1.CPU模塊由微處理器CPU和存儲器組成(1)輸入處理：取入各種開關量輸入信號(2)執(zhí)行程序：讀取程序指令，編譯、執(zhí)行指令(3)輸出處理：把運算結(jié)果送到輸出端，控制外部負載1/12/202324可編程控制器原理及應用2.輸入、輸出模塊

輸出模塊：控制外部負載，包括接觸器、電磁閥等執(zhí)行器和顯示、報警裝置。輸入模塊：接受和采集輸入信號將按鈕、行程開關等產(chǎn)生的開關量輸入信號；電位器、各類變送器提供的模擬量輸入信號另外輸出電路也使計算機與外部強電隔離，同時I/O模塊也起到了電平裝換與噪聲隔離的作用，1/12/202325可編程控制器原理及應用編程設備：用來生成、檢查和修改用戶程序，還可以監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行情況。一是專用的手持式的編程器；二是安裝了專門的編程通訊軟件的個人計算機。PCFPPROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREADOTLWLORRWRANYWYSTXWXSRC(-)OP(BIN)K/HSCCTCEVTMTSVACLRENTBAFEDC

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4(DELT)CLR手持式的編程器3.編程設備與電源1/12/202326可編程控制器原理及應用可編程序控制器的電源一般使用220V交流電源，把外部供應的電源變換成系統(tǒng)內(nèi)部各單元所需的直流電源。有的電源單元還向外提供24v隔離直流電源，可供開關量輸入單元連接的現(xiàn)場無源開關等使用。

電源：1/12/202327可編程控制器原理及應用第四節(jié)可編程控制器的特點及應用一、PLC的特點1.易學易用,深受工程技術人員歡迎2.硬件配套齊全,用戶使用方便3.通用性和適用性強,性價比高4.可靠性高,抗干擾能力強5.系統(tǒng)的設計、安裝、調(diào)試工作量小6.維護方便,改造容易7.體積小,重量輕,能耗低1/12/202328可編程控制器原理及應用二、可編程控制器的應用領域

(一)開關量邏輯控制

(二)運動控制

(三)閉環(huán)過程控制

(四)數(shù)據(jù)處理

(五)通訊及聯(lián)網(wǎng)1/12/202329可編程控制器原理及應用第五節(jié)未來的可編程控制器從技術上看

計算機技術的新成果會更多地應用于可編程控制器的設計及制造上,會有運算速度更快、存儲容量更大、組網(wǎng)能力更強的品種出現(xiàn)。從產(chǎn)品規(guī)模上看

會進一步向超小型及超大型方向發(fā)展。

1/12/202330可編程控制器原理及應用從產(chǎn)品的配套性上看

產(chǎn)品的品種會更豐富,規(guī)格更齊備。完美的人機界面、完備的通訊設備會更好地適應各種工業(yè)控制場合的需求。從市場上看各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會隨著國際競爭的加劇而打破,會出現(xiàn)少數(shù)幾個品牌壟斷國際市場的局面,會出現(xiàn)國際通用的編程語言。1/12/202331可編程控制器原理及應用從網(wǎng)絡的發(fā)展情況來看可編程控制器和其他工業(yè)控制計算機組網(wǎng),構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術的發(fā)展方向。1/12/202332可編程控制器原理及應用

作為通用工業(yè)控制計算機,30多年來,可編程控制器從無到有,實現(xiàn)了工業(yè)控制領域接線邏輯到存儲邏輯的飛躍;其功能從弱到強,實現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進步;其應用領域從小到大,實現(xiàn)了單體設備簡單控制到勝任運動控制、過程控制及集散控制等各種任務的跨越。今天的可編程控制器正在成為工業(yè)控制領域的主流控制設備,在世界工業(yè)控制中發(fā)揮著越來越大的作用。結(jié)論1/12/202333可編程控制器原理及應用可編程控制器應用技術第3章PLC的編程語言與指令系統(tǒng)主要內(nèi)容：編程語言FX系列PLC梯形圖中的編程元件FX系列PLC的基本邏輯指令1/12/202335可編程控制器原理及應用第一節(jié)PLC的編程語言概述一、PLC編程語言的國際標準1994年5月公布PLC標準（IEC61131）圖3.1PLC的編程語言1/12/202336可編程控制器原理及應用

1.順序功能圖(Sequentialfunctionchart)順序功能圖常用來編制順序控制類程序。它包含步、動作、轉(zhuǎn)換三個要素。順序功能編程法將一個復雜的順序控制過程分解為一些小的工作狀態(tài),對這些小狀態(tài)的功能分別處理后再將它們依順序連接組合成整體的控制程序。步1步2步3動作1動作2轉(zhuǎn)換1轉(zhuǎn)換2

順序功能圖1/12/202337可編程控制器原理及應用

2.梯形圖(Ladderdiagram)梯形圖語言是一種以圖形符號及圖形符號在圖中的相互關系表示控制關系的編程語言,是從繼電器電路圖演變過來的。繼電器電路圖梯形圖1/12/202338可編程控制器原理及應用符號名稱繼電器電路圖符號梯形圖符號常開觸點常閉觸點線圈表2-2符號對照表1/12/202339可編程控制器原理及應用梯形圖設計思想:將可編程控制器中參與邏輯組合的元件看成和繼電器一樣,具有常開、常閉觸點及線圈,且線圈的得電失電將導致觸點的相應動作;再用母線代替電源線,用能量流概念來代替繼電器電路中的電流概念;使用繪制繼電器電路圖類似的思路繪出梯形圖。梯形圖PLC中的繼電器等編程元件不是實際物理元件,而只是計算機存儲器中一定的位,它的所謂接通不過是相應存儲單元置1而已。1/12/202340可編程控制器原理及應用梯形圖的主要特點:1)PLC梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，例如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等，但是它們不是真實的物理繼電器(即硬件繼電器)，而是在用戶程序中使用的編程元件。2)根據(jù)梯形圖中各觸點的狀態(tài)和邏輯關系，求出與圖中各線圈對應的編程元件的狀態(tài)，稱為梯形圖的邏輯運算。梯形圖1/12/202341可編程控制器原理及應用3)梯形圖兩側(cè)的垂直公共線稱為公共母線(busbar)。4)梯形圖中的線圈和其他輸出類指令應放在最右邊。5)梯形圖中各編程元件的常開觸點和常閉觸點均可以無限多次地使用。1/12/202342可編程控制器原理及應用3.指令表(Instructionlist)指令表：也叫做語句表。它和單片機程序中的匯編語言有點類似,由語句指令依一定的順序排列而成。一條指令一般可分為二部分,一為助記符,二為操作數(shù)。圖3.3梯形圖與語句表1/12/202343可編程控制器原理及應用3.指令表(Instructionlist)指令表語言和梯形圖有嚴格的對應關系：對指令表運用不熟悉的人可先畫出梯形圖,再轉(zhuǎn)換為語句表。另一方面,程序編制完畢裝入機內(nèi)運行時,簡易編程設備都不具備直接讀取圖形的功能,梯形圖程序只有改寫為指令表才有可能送入可編程控制器運行。圖3.3梯形圖與語句表1/12/202344可編程控制器原理及應用

4.功能塊圖(Functionblockdiagram)功能塊圖：是一種類似于數(shù)字邏輯電路的編程語言。該編程語言用類似與門、或門的方框來表示邏輯運算關系,方框的左側(cè)為邏輯運算的輸入變量,右側(cè)為輸出變量,輸入端、輸出端的小圓圈表示“非”運算,信號自左向右流動。ORANDSRS1Q1RTest1Test2Sw1%IX3ResetStart1/12/202345可編程控制器原理及應用結(jié)構(gòu)文本(ST)

為IEC61131-3標準創(chuàng)建的一種專用的高級編程語言。

在ST語言中支持運算符、控制語句、函數(shù)。兩大優(yōu)點：能實現(xiàn)復雜的數(shù)學運算；非常簡潔和緊湊。1/12/202346可編程控制器原理及應用3.2FX系列PLC梯形圖中的編程元件一、FX系列的用戶數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與基本性能

1.三種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)bit數(shù)據(jù)：位編程單元，表示開關量的狀態(tài)；字數(shù)據(jù)：16位二進制數(shù)，以二進制補碼的形式存儲；字與位的結(jié)合

2.基本性能：（表3.1，表3.2）1/12/202347可編程控制器原理及應用二、PLC的編程元件在可編程控制器內(nèi)部設置的具有各種功能、能方便地代表控制過程中的事物的元器件。定義物理實質(zhì)是電子電路及存儲器。注：具有不同使用目的的編程元件的電子電路是有所不同的。

1/12/202348可編程控制器原理及應用分類及編號

FX系列PLC編程元件的編號分為兩個部分。第一部分是代表功能的字母,如輸入繼電器用“X”表示,輸出繼電器用“Y”表示;

第二部分為數(shù)字,數(shù)字為該類器件的序號。

FX2N系列PLC中輸入繼電器及輸出繼電器的序號為八進制,其余器件的序號為十進制。從元件的最大序號可以了解可編程控制器可能具有的某類器件的最大數(shù)量。編程元件輸入繼電器輸出繼電器輔助繼電器定時器計數(shù)器數(shù)據(jù)寄存器指針字母表示XYMTCDP/I1/12/202349可編程控制器原理及應用1.輸入繼電器(X)輸入繼電器是接收機外信號的窗口?？删幊炭刂破鬏斎虢涌诘囊粋€接線點對應一個輸入繼電器。輸入繼電器的線圈只能由機外信號驅(qū)動,在反映機內(nèi)器件邏輯關系的梯形圖中并不出現(xiàn)。梯形圖中常見的是輸入繼電器的常開、常閉觸點。它們的工作對象是其他軟元件的線圈。輸入繼電器的應用1/12/202350可編程控制器原理及應用2.輸出繼電器(X)

輸出繼電器是PLC中惟一具有外部觸點的繼電器，可編程控制器輸出接口的一個接線點對應一個輸出繼電器。輸出繼電器可通過外部接點接通該輸出口上連接的輸出負載或執(zhí)行器件。輸出繼電器的線圈只能由程序驅(qū)動,輸出繼電器的內(nèi)部常開常閉觸點可作為其他器件的工作條件出現(xiàn)在程序中。1/12/202351可編程控制器原理及應用圖3.6輸入繼電器與輸出繼電器1/12/202352可編程控制器原理及應用3.輔助繼電器與狀態(tài)（1）通用型輔助繼電器

M0～M499(500點)常用于邏輯運算的中間狀態(tài)存儲及信號類型的變換。輔助繼電器的線圈只能由程序驅(qū)動。它只具有內(nèi)部觸點。通用型輔助繼電器的應用1/12/202353可編程控制器原理及應用

掉電保持是指在PLC外部電源停電后,由機內(nèi)電池為某些特殊工作單元供電,可以記憶它們在掉電前的狀態(tài)。掉電保持的通用型輔助繼電器具有記憶能力。其中M500～1023為出廠時設定為停電保持區(qū)域,M1024～M3071為固定停電保持區(qū)域。如需要改變時,用戶可在M0～M499及M500～1023區(qū)域中自由安排停電保持區(qū)。

(2)具有掉電保持的通用型輔助繼電器

M500～1023(524點)及M1024～M3071(2048點)

1/12/202354可編程控制器原理及應用

(3)特殊輔助繼電器

M8000～M8255(256點）特殊輔助繼電器根據(jù)使用方式可以分為二類。觸點利用型：由PLC的系統(tǒng)程序驅(qū)動其線圈。線圈驅(qū)動型：由用戶程序驅(qū)動其線圈。用來表示PLC的某些狀態(tài)，提供時鐘脈沖和標志（例如進位、借位標志），設定PLC的運行方式，或者用于步進順控、禁止中斷、設定計數(shù)器是加計數(shù)或是減計數(shù)等。1/12/202355可編程控制器原理及應用例：M8000:運行監(jiān)視，RUN模式為1，STOP模式為0；M8002：初始化脈沖，僅在M8000由OFF變?yōu)镺N時的一個掃描周期內(nèi)為ON，可用其常開觸點使有斷電保持功能的元件初始化復位和清零；M8012：產(chǎn)生100MS時鐘脈沖1/12/202356可編程控制器原理及應用(4)狀態(tài)用于編制順序控制程序的一種編程元件，與STL指令（步進梯形指令）一起使用。通用狀態(tài)（S0~S499）沒有斷電保持功能，但用程序可以將它們設定為有斷電保持功能的狀態(tài)。S500~S899有斷電保持功能S900~S999供報警器使用。注：不使用步進梯形指令時，可把它們當作普通輔助繼電器使用1/12/202357可編程控制器原理及應用4.定時器(T)

相當于繼電器系統(tǒng)中的時間繼電器。包括一個設定值寄存器(一個字長)、一個當前值寄存器(一個字長)和一個用來儲存其輸出觸點狀態(tài)的映像寄存器(占二進制的一位)。工作原理：定時器滿足計時條件時開始計時,當前值寄存器則開始計數(shù),當它的當前值與設定值寄存器存放的設定值相等時定時器動作,其常開觸點接通,常閉觸點斷開,并通過程序作用于控制對象,達到時間控制的目的。1/12/202358可編程控制器原理及應用(1)通用定時器(T0～T245)100ms定時器

T0～T199(200點),計時范圍:0.1～3276.7s10ms定時器

T200～T245(46點),計時范圍:0.01～327.67s分類：通用定時器(T0～T245)累計型定時器(T246～T255)1/12/202359可編程控制器原理及應用圖3.10延時停止輸出定時器圖3.9通用定時器1/12/202360可編程控制器原理及應用1ms累計型定時器

T246～T249(4點:中斷動作),計時范圍：0.001～32.767s100ms累計型定時器

T250～T255(6點),計時范圍:0.1～3276.7s(2)累計型定時器(T246～T255)1/12/202361可編程控制器原理及應用圖3.11累計型定時器1/12/202362可編程控制器原理及應用

5.計數(shù)器計數(shù)器在程序中用作計數(shù)控制。

分類內(nèi)部計數(shù)器外部計數(shù)器1/12/202363可編程控制器原理及應用(1)內(nèi)部計數(shù)器對PLC的內(nèi)部信號X,Y,M,S等計數(shù)1)16位加計數(shù)器(設定值:1～32767)類型：通用的C0～C99(100點)

掉電保持用的C100～C199(100點)。

16位指其設定值及當前值寄存器為二進制16位寄存器,其設定值在K1～K32767范圍內(nèi)有效。設定值K0與K1意義相同,均在第一次計數(shù)時,其觸點動作。1/12/202364可編程控制器原理及應用圖3.1216位加計數(shù)器1/12/202365可編程控制器原理及應用2)32位加/減計數(shù)器(設定值:-2147483648～+2147483647)

類型：通用的C200～C219(20點)

掉電保持用的C220～C234(15點)。32位指其設定值寄存器為32位，其首位為符號位。設定值的最大絕對值為31位二進制數(shù)所表示的十進制數(shù)。即為-2147483648～+2147483647。設定值可直接用常數(shù)或間接用數(shù)據(jù)寄存器D的內(nèi)容。間接設定時,要用元件號緊連在一起的兩個數(shù)據(jù)寄存器。計數(shù)的方向

(加計數(shù)器或減計數(shù)器)由特殊輔助繼電器M8200～M8234設定。對應的特殊輔助繼電器為ON時為減計數(shù)，反之為加計數(shù)。1/12/202366可編程控制器原理及應用圖3-1332位增/減計數(shù)器的工作過程1/12/202367可編程控制器原理及應用(2)高速計數(shù)器

C235~C255；21點；

C235~C240：1相，無啟動/復位端

C241~C245：1相，帶啟動/復位端

C246~C250：1相，雙計數(shù)輸入

C251~C255：2相，雙計數(shù)輸入均為32位加/減計數(shù)器；

用特殊輔助繼電器M8235～M8245設定計數(shù)方向。對應的特殊輔助繼電器為ON時為減計數(shù)，反之為加計數(shù)。1/12/202368可編程控制器原理及應用1/12/202369可編程控制器原理及應用圖3.14一相高速計數(shù)器1/12/202370可編程控制器原理及應用圖3.15AB相高速計數(shù)器1/12/202371可編程控制器原理及應用6.數(shù)據(jù)寄存器(D)在模擬量檢測與控制以及位置控制等場合用來儲存數(shù)據(jù)和參數(shù)，數(shù)據(jù)寄存器為16位(最高位為符號位)，兩個合并起來可以存放32位數(shù)據(jù)。(1)通用數(shù)據(jù)寄存器(2)保持型數(shù)據(jù)寄存器(3)特殊數(shù)據(jù)寄存器(4)文件寄存器(5)外部調(diào)整寄存器(6)變址寄存器分類1/12/202372可編程控制器原理及應用1)通用數(shù)據(jù)寄存器特殊輔助寄存器M8033的為OFF時,當PLC從RUN模式進入STOP模式時，所有的通用數(shù)據(jù)寄存器的值被改寫為0。2)保持型數(shù)據(jù)寄存器當PLC從RUN模式進入STOP模式時，保持型數(shù)據(jù)寄存器的值保持不變。1/12/202373可編程控制器原理及應用3)特殊數(shù)據(jù)寄存器用來控制和監(jiān)視PLC內(nèi)部的各種工作方式和元件，例如：

D8010～D8012：分別是PLC掃描時間的當前值，最大值，最小值；

D8008:FX2N系列PLC的停電檢測時間寄存器；PLC上電時，這些數(shù)據(jù)寄存器被寫入默認的值。4)文件寄存器以500點為單位，可以被外部設備存取。1/12/202374可編程控制器原理及應用5)外部調(diào)整寄存器FX1S和FX1N有兩個內(nèi)置的設置參數(shù)用的小電位器，可改變指定的數(shù)據(jù)寄存器D8030和D8031的值。FX2N和FX2NC可用附加的特殊功能擴展板實現(xiàn)同樣的功能。常用來修改定時器的時間設定值。圖3.16設置參數(shù)的小電位器1/12/202375可編程控制器原理及應用6)變址寄存器16個：V0~V7,Z0~Z7用來改變編程元件的元件號，通過修改變址寄存器的值，可以改變實際的操作數(shù)，例：

當V0＝12時，數(shù)據(jù)寄存器的元件號D6V0相當于D18也可用來修改常數(shù)的值，例：當Z0＝21時，K48Z0相當于K691/12/202376可編程控制器原理及應用7.指針與常數(shù)指針：包括分支和子程序用的指針(P)和中斷用的指針(I)。在梯形圖中，指針放在左側(cè)母線的左邊。常數(shù)：常數(shù)K用來表示十進制常數(shù)常數(shù)H用來表示十六進制常數(shù)1/12/202377可編程控制器原理及應用后面為后補充內(nèi)容1/12/202378可編程控制器原理及應用第一節(jié)數(shù)據(jù)類軟元件及存儲器組織一、數(shù)據(jù)類軟元件的類型及使用

1.數(shù)據(jù)寄存器（D）數(shù)據(jù)寄存器是用于存儲數(shù)值數(shù)據(jù)的軟元件，F(xiàn)X2N系列機中為16位（最高位為符號位，可處理數(shù)值范圍為-32,768～+32，768），如將2個相鄰數(shù)據(jù)寄存器組合，可存儲32位（最高位為符號位,可處理數(shù)值范圍為-2，147，483,648～+2,147,483,648）的數(shù)值數(shù)據(jù)。1/12/202379可編程控制器原理及應用第一節(jié)數(shù)據(jù)類軟元件及存儲器組織圖6-116/32位二進制數(shù)據(jù)各位權(quán)值1/12/202380可編程控制器原理及應用第一節(jié)數(shù)據(jù)類軟元件及存儲器組織常用數(shù)據(jù)寄存器有以下幾類:通用數(shù)據(jù)寄存器(D0～D199共200點)斷電保持數(shù)據(jù)寄存器(D200～D511共312點)特殊數(shù)據(jù)寄存器(D8000～D8255共256點)1/12/202381可編程控制器原理及應用第一節(jié)數(shù)據(jù)類軟元件及存儲器組織舉例在D8000中,存有監(jiān)視定時器的時間設定值。它的初始值由系統(tǒng)只讀存儲器在通電時寫入。要改變時可利用傳送指令(FNC12MOV)寫入未定義的特殊數(shù)據(jù)寄存器不要使用！圖6-2特殊數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)的寫入FNC12MOVK250

D800FNC07WDTM8002將監(jiān)視定時器設為250ms監(jiān)視定時器刷新1/12/202382可編程控制器原理及應用第一節(jié)數(shù)據(jù)類軟元件及存儲器組織變址寄存器V、Z和通用數(shù)據(jù)寄存器一樣,是進行數(shù)值數(shù)據(jù)讀、寫的16位數(shù)據(jù)寄存器。主要用于運算操作數(shù)地址的修改。進行32位數(shù)據(jù)運算時,將V0～V7,Z0～Z7對號結(jié)合使用,如指定Z0為低位,則V0為高位,組合成為:(V0,Z0)。變址寄存器V、Z的組合如圖6-3所示。

2.變址寄存器(V0～V7,Z0～Z7共16點)V0Z0V0Z016位32位16位高位低位變址寄存器V、Z的組合1/12/202383可編程控制器原理及應用第一節(jié)數(shù)據(jù)類軟元件及存儲器組織舉例軟元件的變址FNC12MOVD5V0

D10Z0X000如:當V0=8,Z0=14時,D(5+8)=D(13);D(10+14)=D(24)則(D13)→(D24)當V0=9,D(5+9)=D(14),則(D14)→(D24)圖6-4變址寄存器的使用說明可以用變址寄存器進行變址的軟元件是:X、Y、M、S、P、T、C、D、K、H、KnX、KnY、KnM、KnS。1/12/202384可編程控制器原理及應用第一節(jié)數(shù)據(jù)類軟元件及存儲器組織注意！變址寄存器不能修改V與Z本身或位數(shù)指定用的Kn參數(shù)。例如K4M0Z有效,而K0ZM0無效。1/12/202385可編程控制器原理及應用第一節(jié)數(shù)據(jù)類軟元件及存儲器組織在FX2N可編程控制器的數(shù)據(jù)寄存器區(qū)域,D1000號以上的數(shù)據(jù)寄存器為通用停電保持寄存器,利用參數(shù)設置可作為最多7000點的文件寄存器使用,文件寄存器實際上是一類專用數(shù)據(jù)寄存器,用于集中存儲大量的數(shù)據(jù),例如采集數(shù)據(jù)、統(tǒng)計計算數(shù)據(jù)、多組控制參數(shù)等。

3.文件寄存器(D1000～D2999共2000點)1/12/202386可編程控制器原理及應用第一節(jié)數(shù)據(jù)類軟元件及存儲器組織

4.指針用途用作跳轉(zhuǎn)、中斷等程序的入口地址,與跳轉(zhuǎn)、子程序、中斷程序等指令一起應用。地址號采用十進制數(shù)分配。分類按用途可分為分支類指針P和中斷用指針I(yè)兩類,其中中斷用指針又可分為輸入中斷用,定時器中斷用及計數(shù)器中斷用等三種。1/12/202387可編程控制器原理及應用第一節(jié)數(shù)據(jù)類軟元件及存儲器組織(1)指針P

指針P用于分支指令,其地址號P0～P63,共64點。P63即相當于END指令。圖6-5指針P的使用1/12/202388可編程控制器原理及應用第一節(jié)數(shù)據(jù)類軟元件及存儲器組織

(2)指針I(yè)

①輸入中斷用指針。輸入中斷用指針I(yè)00□～I50□,共6點。6個輸入中斷僅接收對應于輸入口X000～X005的信號觸發(fā)。這些輸入口無論是硬件設置還是軟件管理上都與一般的輸入口不同,可以處理比掃描周期短的輸入中斷信號。上升沿或下降沿指對輸入信號類別的選擇。I□□00:下降沿中斷1:上升沿中斷輸入號位0～5，每個輸入只能用一次指針的格式例如：I001為輸入X000從OFF→ON變化時,執(zhí)行由該指針作為標號后面的中斷程序,并在執(zhí)行IRET指令時返回。1/12/202389可編程控制器原理及應用第一節(jié)數(shù)據(jù)類軟元件及存儲器組織②定時器中斷用指針。定時器中斷用指針I(yè)6□□～I8□□,共3點。定時器中斷為機內(nèi)信號中斷。由指定編號為6～8的專用定時器控制。設定時間在10～99ms間選取。每隔設定時間中斷一次。用于不受PLC運算周期影響的循環(huán)中斷處理控制程序。I□□□定時器中斷號6～8，每個定時器只能用一次指針的格式10～99ms定時器中斷例如：I610為每隔10ms就執(zhí)行標號為I610的中斷程序一次,在IRET指令執(zhí)行時返回。1/12/202390可編程控制器原理及應用第一節(jié)數(shù)據(jù)類軟元件及存儲器組織③計數(shù)器中斷用指針。計數(shù)器中斷用指針I(yè)010～I060,共6點。計數(shù)器中斷可根據(jù)PLC內(nèi)部的高速計數(shù)器比較結(jié)果執(zhí)行中斷程序。指針的格式I□00計數(shù)器中斷號1～6,每個中斷號只能用一次。1/12/202391可編程控制器原理及應用3.3FX系列PLC的基本邏輯指令一、LD，LDI，OUT指令LD(load)：常開觸點與母線連接的指令?？梢杂糜赬，Y，M，T，C和S。LDI(loadinverse)：常閉觸點與母線連接的指令?？梢杂糜赬，Y，M，T，C和S。OUT(out)：驅(qū)動線圈的輸出指令。可以用于Y，M，T，C，S這些元件，不能用于輸入繼電器。1/12/202392可編程控制器原理及應用圖3.17LD，LDI與OUT指令注：OUT指令可以連續(xù)使用若干次，相當于線圈的并聯(lián)。1/12/202393可編程控制器原理及應用二、串聯(lián)指令與并聯(lián)指令(1)串聯(lián)指令AND(and)：常開觸點串聯(lián)連接指令。ANI(andinverse)：常閉觸點串聯(lián)連接指令。(2)并聯(lián)指令OR(or)：常開觸點的并聯(lián)連接指令。ORI(orinverse)：常閉觸點的并聯(lián)連接指令。(3)ORB指令(orblock)：電路塊并聯(lián)連接指令。(4)ANB指令(andblock)：電路塊串聯(lián)連接指令。1/12/202394可編程控制器原理及應用圖3.18AND與ANI指令1/12/202395可編程控制器原理及應用圖3.20OR與ORI指令1/12/202396可編程控制器原理及應用圖3.22ANB指令1/12/202397可編程控制器原理及應用圖3.21ORB指令1/12/202398可編程控制器原理及應用注：AND,ANI,OR,ORI應用于單個觸點；ORB，ANB應用于電路塊。兩個以上的觸點組成的電路稱為電路塊，電路塊的起始觸點要使用LD或LDI指令AND,ANI,OR,ORI后面有元件號；ORB，ANB后面沒有元件號。1/12/202399可編程控制器原理及應用三、置位與復位指令SET：置位指令，使操作保持的指令。RST：復位指令，使操作保持復位的指令。任何情況下都優(yōu)先執(zhí)行。圖3.24置位復位指令1/12/2023100可編程控制器原理及應用圖3.25定時器與計數(shù)器的復位1/12/2023101可編程控制器原理及應用四、棧存儲器與多重輸出指令

MPS(pointstore)，MRD(read)，MPP(pop)指令分別是進棧、讀棧和出棧指令，它們用于多重輸出電路。

FX系列有11個存儲中間運算結(jié)果的棧存儲器。堆棧采用先進后出的存取方式。

MPS與MPP指令必須成對出現(xiàn)

MRD指令讀取存儲在堆棧最上層的運算結(jié)果，讀數(shù)后堆棧中的數(shù)據(jù)不變化。

MPP指令彈出存儲在堆棧最上層的運算結(jié)果，運行此指令后最上層的數(shù)據(jù)從堆棧中消失。1/12/2023102可編程控制器原理及應用圖3.26棧存儲器與多重輸出指令1/12/2023103可編程控制器原理及應用圖3.27使用二層堆棧的分支電路1/12/2023104可編程控制器原理及應用1、主控指令

MC(mastercontrol)：主控指令，或公共觸點串聯(lián)連接指令。

MCR(mastercontrolreset)：主控復位指令，MC指令的復位指令。

主控觸點：使用主控指令的觸點，是控制一組電路的總開關，在梯形圖中與一般的觸點垂直。五、其他指令1/12/2023105可編程控制器原理及應用圖3.28主控與主控復位指令1/12/2023106可編程控制器原理及應用注：

MC指令只能用于輸出繼電器Y和輔助繼電器M。

MC指令使母線移到了主控觸點的下面，因此與主控觸點相連的觸點必須用LD或LDI指令，MCR指令使母線回到原來的位置。在MC指令區(qū)內(nèi)使用MC指令稱為嵌套，無嵌套時，通常用N0編程，使用次數(shù)沒有限制，有嵌套時，嵌套級N的編號順序增大1/12/2023107可編程控制器原理及應用圖3.29多重嵌套主控指令1/12/2023108可編程控制器原理及應用2、取反指令圖3.30INV指令

INV(inverse)：將執(zhí)行該指令之前的運算結(jié)果取反，運算結(jié)果如果為0將它變?yōu)?，運算結(jié)果為1則變?yōu)?。圖3.30中，如果串聯(lián)觸點電路接通，則Y0為OFF；如果串聯(lián)觸點電路斷開，則Y0為ON。1/12/2023109可編程控制器原理及應用3、微分輸出指令PLS(pulse)：上升沿微分輸出指令。PLF：下降沿微分輸出指令。只能用于輸出繼電器和輔助繼電器。圖3.31微分輸出指令1/12/2023110可編程控制器原理及應用4、邊沿檢測觸點指令

LDP，ANDP和ORP：用來做上升沿檢測的觸點指令，它們僅在指定位元件的上升沿(由OFF→ON變化)時接通一個掃描周期。

LDF，ANDF和ORF：用來做下降沿檢測的觸點指令，它們僅在指定位元件的下降沿(由ON→OFF變化)時接通一個掃描周期。指令中的LD，AND和OR分別表示開始的觸點、并聯(lián)和串聯(lián)的觸點1/12/2023111可編程控制器原理及應用圖3.32邊沿觸點檢測指令1/12/2023112可編程控制器原理及應用5、NOP與END指令NOP(nonprocessing)：空操作指令。END(end)：結(jié)束指令，表示程序結(jié)束。使用END指令可以縮短掃描周期。1/12/2023113可編程控制器原理及應用六、雙線圈輸出與程序的優(yōu)化設計

(1)雙線圈輸出：同一元件的線圈在程序中使用了兩次或多次。

圖3.33雙線圈輸出1/12/2023114可編程控制器原理及應用圖3.34梯形圖的優(yōu)化設計(2)梯形圖的優(yōu)化設計不出現(xiàn)雙線圈輸出情況；設計并聯(lián)支路，為簡化指令表應將單個觸點的支路放在下面；1/12/2023115可編程控制器原理及應用圖3.35梯形圖的優(yōu)化設計設計串聯(lián)電路時，為簡化指令表應將單個觸點放在右面；在有線圈的并聯(lián)電路中將單個線圈放在上面，可以避免使用入棧和出棧指令。1/12/2023116可編程控制器原理及應用遇到不可編程的梯形圖時,可根據(jù)信號流對原梯形圖重新編排,以便于正確應用PLC基本指令來編程。Y1/12/2023117可編程控制器原理及應用(3)語句表的編輯規(guī)則:①利用PLC基本指令對梯形圖編程時,必須按梯形圖節(jié)點從左到右、自上而下的原則進行。②在處理較復雜的觸點結(jié)構(gòu)時,如觸點塊的串聯(lián)并聯(lián)或堆棧相關指令,指令表的表達順序為:先寫出參與因素的內(nèi)容,再表達參與因素間的關系。

1/12/2023118可編程控制器原理及應用1/12/2023119可編程控制器原理及應用可編程控制器應用技術第4章梯形圖程序的設計方法主要內(nèi)容：基本電路分析開關量控制系統(tǒng)梯形圖的設計方法1/12/2023121可編程控制器原理及應用一、梯形圖的基本電路

1、起動-保持-停止電路

圖4.1起保停電路1/12/2023122可編程控制器原理及應用圖4.2異步電動機正反轉(zhuǎn)電路2、三相異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路KM1、KM2：控制正轉(zhuǎn)運行與反轉(zhuǎn)運行的交流接觸器FR：手動復位的熱繼電器主回路控制回路停止按鈕正轉(zhuǎn)啟動按鈕1/12/2023123可編程控制器原理及應用圖4.3異步電動機正反轉(zhuǎn)電路的PLC外部接線圖與梯形圖要點：兩個起保停電路分別控制電動機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)互鎖系統(tǒng)：Y0與Y1的常閉觸點分別與對方的線圈串連，保證它們不會同時接通。按鈕互鎖：將XO、X1的常閉觸點分別與線圈Y1、Y0串連，保證Y1、Y0不會同時接通。硬件互鎖電路：PLC輸出電路中KM1、KM2的輔助常閉觸點組成。1/12/2023124可編程控制器原理及應用問題的提出：

FX系列定時器的最長定時時間為3276.7s，如果要定更長時間怎么辦？3、定時器計數(shù)器應用程序

(1)定時范圍的擴展方法一：利用輔助繼電器M8014的觸點向計數(shù)器提供周期為1min的時鐘脈沖，可把單個計數(shù)器的最長定時時間延長為32767min。1/12/2023125可編程控制器原理及應用方法二：利用程序設定，圖4.4所示圖4.4定時范圍的擴展設T0和C0的設定值分別為KT和KC，對于100ms定時器，總的定時時間為：1/12/2023126可編程控制器原理及應用圖4.5閃爍電路(2)閃爍電路Y0“通電”和“斷電”的時間由T1和T0的設定值決定。1/12/2023127可編程控制器原理及應用圖4.6延時接通/斷開電路(3)延時接通/斷開電路1/12/2023128可編程控制器原理及應用PLC程序設計常用的方法

1.經(jīng)驗設計法2.繼電器控制電路轉(zhuǎn)換為梯形圖法3.順序控制設計法4.2梯形圖的經(jīng)驗設計法1/12/2023129可編程控制器原理及應用經(jīng)驗設計法:在一些典型的控制電路程序的基礎上，根據(jù)被控制對象的具體要求，進行選擇組合，并多次反復調(diào)試和修改梯形圖，有時需增加一些輔助觸點和中間編程環(huán)節(jié)，才能達到控制要求。這種方法沒有規(guī)律可遵循，設計所用的時間和設計質(zhì)量與設計者的經(jīng)驗有很大的關系，所以稱為經(jīng)驗設計法。經(jīng)驗設計法用于較簡單的梯形圖設計。應用經(jīng)驗設計法必須熟記一些典型的控制電路，如起保停電路、脈沖發(fā)生電路等。

1/12/2023130可編程控制器原理及應用例：送料小車自動控制系統(tǒng)的梯形圖設計要解決的問題：送料小車在限位開關X4處裝料，10S后裝料結(jié)束，開始右行，碰到X3后停下來卸料，15S后左行，碰到X4后又停下來裝料，如此循環(huán)往復。1/12/2023131可編程控制器原理及應用設計過程：

根據(jù)問題描述我們想到了電動機正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)。再考慮需修改的地方：要增加時間控制和限位開關控制。1/12/2023132可編程控制器原理及應用用經(jīng)驗法設計梯形圖存在的問題：1)設計方法很難掌握，設計周期長。沒有一套固定的方法和步驟可以遵循，具有很大的試探性和隨意性；在設計復雜的梯形圖時，由于要考慮的因素很多，往往交織在一起，分析起來非常困難。2)裝置交付使用后維修困難。用經(jīng)驗設計法設計出的梯形圖往往非常復雜，分析起來非常困難，給PLC控制系統(tǒng)的維修和改進帶來了很大困難。1/12/2023133可編程控制器原理及應用4.3根據(jù)繼電器電路圖設計梯形圖的方法因為老的繼電器控制系統(tǒng)已被證明能完成系統(tǒng)要求的控制功能，而繼電器電路圖又與梯形圖有很多相似之處，因此可以將繼電器電路圖“翻譯”成梯形圖，用PLC的硬件和梯形圖軟件來實現(xiàn)繼電器控制系統(tǒng)的功能。這種設計方法的優(yōu)點：改造前后的系統(tǒng)沒有太大區(qū)別，操作工人易適應。一般不需改動控制面板和它上面的器件，可減少硬件改造的費用和改造的工作量。1/12/2023134可編程控制器原理及應用4.3根據(jù)繼電器電路圖設計梯形圖的方法步驟：（1）熟悉現(xiàn)有的繼電器控制線路。（2）對照PLC的I/O端子接線圖，將繼電器電路圖上的被控器件（如接觸器線圈、指示燈、電磁閥等）換成接線圖上對應的輸出點的編號，將電路圖上的輸入裝置（如傳感器、按鈕開關、行程開關等）觸點都換成對應的輸入點的編號。（3）將繼電器電路圖中的中間繼電器、定時器，用PLC的輔助繼電器、定時器來代替。（4）畫出全部梯形圖，并予以簡化和修改。1/12/2023135可編程控制器原理及應用例：

某臥式鏜床繼電器電路

熟悉現(xiàn)有的繼電器控制線路

該鏜床電機能實現(xiàn)高、低速運轉(zhuǎn)；正、反轉(zhuǎn)運行；可通過開關按鈕及限位開關實現(xiàn)對它的相應操作。1/12/2023136可編程控制器原理及應用確定輸入信號和輸出負載，并畫出PLC的外部接線圖1/12/2023137可編程控制器原理及應用中間繼電器ZZJ→輔助繼電器M200中間繼電器ZFJ→輔助繼電器M201時間繼電器SJ→定時器T0確定輔助繼電器和定時器的元件號1/12/2023138可編程控制器原理及應用根據(jù)需要增設的中間單元1/12/2023139可編程控制器原理及應用注意事項:(1)應遵守梯形圖語言的語法規(guī)定梯形圖中的線圈應放在最右邊1/12/2023140可編程控制器原理及應用注意事項:(1)應遵守梯形圖語言的語法規(guī)定在梯形圖中最好將繼電器電路圖中連在一起的線圈對應的控制電路分開。

1/12/2023141可編程控制器原理及應用注意事項：(2)盡量減少PLC的輸入信號和輸出信號

因PLC的價格與I/O點數(shù)有關，因此要減少I/O點數(shù)以降低硬件費用。如果繼電器電路圖中幾個輸入元件觸點的串并聯(lián)電路只出現(xiàn)一次，或者作為整體多次出現(xiàn)，可將它們作為PLC的一個輸入信號，只占一個輸入點。例圖4.11中的2JPK的常開觸點和2ZPK的常閉觸點的并聯(lián)電路圖4.14局部等效電路圖1/12/2023142可編程控制器原理及應用注意事項：(2)盡量減少PLC的輸入信號和輸出信號圖4.14局部等效電路圖又如1ZPK和1JPK的常開觸點的串聯(lián)電路，還有一個它們的常閉觸點的并聯(lián)電路，因,即1ZPK與1JPK的常開觸點的串聯(lián)電路對應的“與”邏輯表達式取反后，即為它們的常閉觸點的并聯(lián)電路對應的邏輯表達式。因此可將1ZPK與1JPK的常開觸點的串聯(lián)電路作為一個輸入信號。1/12/2023143可編程控制器原理及應用注意事項:(3)適當?shù)卦O置中間單元

例梯形圖4.13中增加的輔助繼電器M2021/12/2023144可編程控制器原理及應用注意事項:(3)適當?shù)卦O置中間單元

例梯形圖4.13中增加的輔助繼電器M2021/12/2023145可編程控制器原理及應用注意事項:(4)異步電動機正反轉(zhuǎn)的外部聯(lián)鎖電路

1/12/2023146可編程控制器原理及應用注意事項:(5)外部負載的額定電壓

PLC的繼電器輸出模塊和雙向晶閘管輸出模塊一般最高只能驅(qū)動額定電壓AC220V的負載，如果系統(tǒng)原來的交流接觸器的線圈是380V的，應換成220V的。1/12/2023147可編程控制器原理及應用4.4順序控制設計法與順序功能圖一、順序控制設計法

所謂順序控制，就是按照生產(chǎn)工藝預先規(guī)定的順序，在各個輸入信號的作用下，各個執(zhí)行機構(gòu)在生產(chǎn)過程中根據(jù)外部輸入信號、內(nèi)部狀態(tài)和時間的順序，自動而有秩序地進行操作。如果一個控制系統(tǒng)可以分解成幾個獨立的控制動作或工序，且這些動作或工序必須嚴格按照一定的先后次序執(zhí)行才能保證生產(chǎn)的正常進行，這樣的控制系統(tǒng)稱為順序控制系統(tǒng)。1/12/2023148可編程控制器原理及應用4.4順序控制設計法與順序功能圖一、順序控制設計法所謂順序控制設計法，就是根據(jù)順序功能圖，以步為核心，用轉(zhuǎn)換條件控制代表各步的編程元件，從起始步開始使它們的狀態(tài)按一定的順序變化，然后用代表各步的編程元件去控制各輸出繼電器。

順序功能圖SFC(SequentialFunctionChart)就是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能及特性的一種圖形。順序功能圖的三要素是步、轉(zhuǎn)換條件與動作。

1/12/2023149可編程控制器原理及應用二、順序功能圖

1、步將系統(tǒng)的一個工作周期劃分為若干個順序相連的階段，這些階段稱為步。步是根據(jù)輸出量的狀態(tài)劃分的。用編程元件（輔助繼電器M或狀態(tài)S）代表各步。圖4.15步的劃分1/12/2023150可編程控制器原理及應用圖4.17順序功能圖1/12/2023151可編程控制器原理及應用初始步：與系統(tǒng)的初始狀態(tài)相對應的步稱為初始步，初始狀態(tài)一般是系統(tǒng)等待起動命令的相對靜止的狀態(tài)。在順序功能圖中初始步用雙線框表示，一般步用矩形框表示，矩形框中用數(shù)字表示步的編號?；顒硬剑寒斚到y(tǒng)正處于某一步所在的階段時，稱該步處于活動狀態(tài)，該步為“活動步”。1/12/2023152可編程控制器原理及應用2、動作被控系統(tǒng)在某一步中要完成某些“動作”；在順序功能圖中動作用矩形框表示，矩形框可用文字或符號表示。3、轉(zhuǎn)換條件使系統(tǒng)由當前步進入下一步的信號稱為轉(zhuǎn)換條件，轉(zhuǎn)換條件可能是外部輸入信號，也可能是PLC內(nèi)部產(chǎn)生的信號，還可能是若干個信號的與、或、非邏輯組合。1/12/2023153可編程控制器原理及應用圖4.19轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)換條件轉(zhuǎn)換條件X(X):表示當X(X)為1(0)狀態(tài)時轉(zhuǎn)換實現(xiàn)。

X(X)：表示當X從0→1(1→0)狀態(tài)時轉(zhuǎn)換實現(xiàn)。1/12/2023154可編程控制器原理及應用圖4.17順序功能圖1/12/2023155可編程控制器原理及應用有向連線:在順序功能圖中，有向連線將代表各步的方框按它們成為活動步的先后次序排列并連接起來。轉(zhuǎn)換：將相鄰各步分隔開，在有向連線上用與有向連線垂直的的短劃線表示。轉(zhuǎn)換條件：標注在表示轉(zhuǎn)換的短線的旁邊，可以是文字語言、布爾代數(shù)表達式或圖形符號。

1/12/2023156可編程控制器原理及應用三、順序功能圖的基本結(jié)構(gòu)(1)單序列由一系列相繼激活的步組成，每一步的后面僅接有一個轉(zhuǎn)換，每一個轉(zhuǎn)換的后面只有一個步。1/12/2023157可編程控制器原理及應用三、順序功能圖的基本結(jié)構(gòu)(2)選擇序列選擇序列的開始稱為分支，轉(zhuǎn)換符號只能標在水平連線之下。選擇序列的結(jié)束稱為合并，轉(zhuǎn)換符號只允許標在水平連線之上。1/12/2023158可編程控制器原理及應用三、順序功能圖的基本結(jié)構(gòu)(3)并行序列并行序列用來表示系統(tǒng)的幾個同時工作的獨立部分的工作情況。并行序列中的水平連線用雙線表示，且只允許有一個轉(zhuǎn)換符號。并行序列的開始稱為分支，結(jié)束稱為合并。1/12/2023159可編程控制器原理及應用四、順序功能圖中轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的基本規(guī)則1、轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的條件該轉(zhuǎn)換所有的前級步都是活動步；相應的轉(zhuǎn)換條件得到滿足。圖4.24轉(zhuǎn)換的同步實現(xiàn)1/12/2023160可編程控制器原理及應用四、順序功能圖中轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的基本規(guī)則2、轉(zhuǎn)換實現(xiàn)應完成的操作使所有由有向連線與相應轉(zhuǎn)換符號相連的后續(xù)步都變?yōu)榛顒硬剑皇顾杏捎邢蜻B線與相應轉(zhuǎn)換符號相連的前級步都變?yōu)椴换顒硬剑?/12/2023161可編程控制器原理及應用順序功能圖的特點：兩個步必須用一個轉(zhuǎn)換將它們分隔開，不能直接相連；兩個轉(zhuǎn)換必須用一個步將它們分隔開，不能直接相連；順序功能圖中的初始步是必不可少的；一方面是因為該步與它的相鄰步相比，從總體上說輸出變量的狀態(tài)并不相同；另一方面如果沒有該步，系統(tǒng)無法返回初始停止狀態(tài)。自動控制系統(tǒng)多次重復執(zhí)行同一工藝過程，在順序功能圖中一般應有步和有向連線組成的閉環(huán)，即從最后一步返回初始步。用一個適當?shù)男盘枌⒊跏疾街脼榛顒硬健?/12/2023162可編程控制器原理及應用圖4.17順序功能圖1/12/2023163可編程控制器原理及應用可編程控制器應用技術第5章順序控制梯形圖的編程方法主要內(nèi)容：使用起保停電路的編程方法以轉(zhuǎn)換為中心的編程方法使用STL指令的編程方法1/12/2023165可編程控制器原理及應用一、使用起保停電路的編程方法1、基本編程方法設計起保停電路的關鍵是找出它的起動條件和停止條件。例：已知圖5.12所示的順序功能圖，求其梯形圖。圖5.121/12/2023166可編程控制器原理及應用根據(jù)轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的基本規(guī)則找轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的條件。步M2變?yōu)榛顒硬降臈l件是前級步M1為活動步，且轉(zhuǎn)換條件X1＝1，因此應將M1和XI的常開觸點串聯(lián)后作為控制M2的啟動電路。步M2變?yōu)榛顒硬胶?，M1應變?yōu)椴换顒硬?，即切斷M2的啟動電路，因此應把M2的常開觸點與M1和X1的串聯(lián)電路并聯(lián)。

M3變?yōu)榛顒硬胶驧2應變?yōu)椴换顒硬?，因此M3的常閉觸點應串聯(lián)在上述電路后。1/12/2023167可編程控制器原理及應用例：

動力頭控制系統(tǒng)的順序功能圖和梯形圖1/12/2023168可編程控制器原理及應用注：如某一輸出量僅在某一步中為1狀態(tài)，可將它們的線圈分別與對應步的輔助繼電器線圈并聯(lián)，如圖中的Y0、Y2、T0。如某一輸出量在幾步中都為1狀態(tài)，為避免出現(xiàn)雙線圈現(xiàn)象，應將代表各有關步的輔助繼電器的常開觸點并聯(lián)后驅(qū)動該輸出繼電器的線圈。例圖中的Y1。起保停電路僅僅使用與觸點和線圈有關的指令，因此是一種通用的編程方法。1/12/2023169可編程控制器原理及應用2、選擇序列與并行序列的編程方法

(1)選擇序列的分支的編程方法如果某一步的后面有一個由N條分支組成的選擇序列，則應將N個后續(xù)步對應的輔助繼電器的常閉觸點與該步的線圈串聯(lián)作為結(jié)束該步的條件。1/12/2023170可編程控制器原理及應用2、選擇序列與并行序列的編程方法

(2)選擇序列的合并的編程方法如果某一步之前有N個轉(zhuǎn)換，則代表該步的輔助繼電器的啟動電路由N條支路并聯(lián)而成，各支路由各前級步對應的輔助繼電器的常開觸點與相應轉(zhuǎn)換條件對應的觸點或電路串聯(lián)而成。1/12/2023171可編程控制器原理及應用1/12/2023172可編程控制器原理及應用(3)并行序列的分支的編程方法如果某一步的后面有一個由N條分支組成的并行序列，則應將代表該步的輔助繼電器的常開觸點與相應轉(zhuǎn)換條件對應的觸點或電路串聯(lián)作為后續(xù)各步的啟動電路。將代表其中任一步的輔助繼電器的常閉觸點作為結(jié)束該步的條件。1/12/2023173可編程控制器原理及應用(4)并行序列的合并的編程方法如果某一步的前面有一個由N條分支組成的并行序列，則應將代表前級各步的輔助繼電器的常開觸點的串聯(lián)且與相應轉(zhuǎn)換條件對應的觸點或電路串聯(lián)后作為該步的啟動電路，代表該步的輔助繼電器的常閉觸點作為結(jié)束前級各步的條件。1/12/2023174可編程控制器原理及應用1/12/2023175可編程控制器原理及應用(5)注意事項①不允許出現(xiàn)雙線圈現(xiàn)象。②如果在順序功能圖中有僅由兩步組成的小閉環(huán)，相應的輔助繼電器將不能“通電”，為解決此問題應增設一中間單元，如下圖所示：1/12/2023176可編程控制器原理及應用二、以轉(zhuǎn)換為中心的編程方法1、中心思想：以順序功能圖中的轉(zhuǎn)換為中心，使用置位、復位指令的編程方法。用轉(zhuǎn)換所有前級步對應的輔助繼電器的常開觸點與轉(zhuǎn)換對應的觸點或電路串聯(lián)，作為執(zhí)行SET、RST指令的條件

用SET指令使所有后續(xù)步對應的輔助繼電器置位。用RST指令使所有前續(xù)步對應的輔助繼電器復位。1/12/2023177可編程控制器原理及應用例：以圖5.22中X1對應的轉(zhuǎn)換為中心的編程方法圖5.22以轉(zhuǎn)換為中心的編程方法注：使用此種編程方法時，不能將輸出繼電器的線圈與SET、RST指令并聯(lián)，應用代表步的輔助繼電器的常開觸點或它們的并聯(lián)電路來驅(qū)動輸出繼電器的線圈。1/12/2023178可編程控制器原理及應用例：信號燈控制系統(tǒng)的順序功能圖與梯形圖1/12/2023179可編程控制器原理及應用2、選擇序列的編程方法圖5.26選擇序列每個轉(zhuǎn)換只有一個前級步和一個后級步。因此編程方法和單序列相同1/12/2023180可編程控制器原理及應用圖5.27梯形圖圖5.26選擇序列1/12/2023181可編程控制器原理及應用3、并行序列的編程方法圖5.28并行序列并行序列的分支處的轉(zhuǎn)換有多個后續(xù)步，因此該轉(zhuǎn)換所對應的電路塊中應將這些后續(xù)步對應的輔助繼電器置位并行序列的合并處的轉(zhuǎn)換有多個前級步，因此該轉(zhuǎn)換所對應的電路塊中應將這些前級步對應的輔助繼電器的常開觸點串聯(lián)作為后續(xù)步置位的條件。1/12/2023182可編程控制器原理及應用圖5.29梯形圖圖5.28并行序列1/12/2023183可編程控制器原理及應用三、使用STL指令的編程方法使用專門用于編制順序控制程序的編程元件狀態(tài)(S)和步進梯形指令編程1、相關概念

STL：步進梯形指令；

RET：使STL指令復位的指令；

IST：使狀態(tài)初始化的應用指令；

STL觸點：使用STL指令的狀態(tài)的常開觸點1/12/2023184可編程控制器原理及應用類別元件編號點數(shù)用途及特點初始狀態(tài)S0～S910用于狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖(SFC)的初始狀態(tài)返回原點S10～S1910多運行模式控制當中,用作返回原點的狀態(tài)一般狀態(tài)S20～S499480用作狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖(SFC)的中間狀態(tài)掉電保持狀態(tài)S500～S899400具有停電保持功能,用于停電恢復后需繼續(xù)執(zhí)行停電前狀態(tài)的場合信號報警狀態(tài)S900～S999100用作報警元件使用FX2N系列PLC的狀態(tài)元件（P37）

注:1.狀態(tài)的編號必須在指定范圍內(nèi)選擇。

2.各狀態(tài)元件的觸點,在PLC內(nèi)部可自由使用,次數(shù)不限。

3.在不用步進順控指令時,狀態(tài)元件可作為輔助繼電器在程序中使用。

4.通過參數(shù)設置,可改變一般狀態(tài)元件和掉電保持狀態(tài)元件的地址分配。81/12/2023185可編程控制器原理及應用RET指令助記符、名稱功能梯形圖符號程序步STL步進梯形指令步進接點驅(qū)動1RET步進返回指令步進程序結(jié)束返回1表5-2步進順控指令功能及梯形圖符號91/12/2023186可編程控制器原理及應用圖5.2STL指令