第7章 三菱FX2N系列PLC的基本指令及編程

第7章三菱FX2N系列PLC的基本指令

及編程7.1

PLC編程語言概述7.2FX2N系列PLC技術(shù)特點

7.3FX2N系列PLC的基本指令7.4梯形圖編程的基本規(guī)則

7.5基本指令應(yīng)用舉例7.1PLC編程語言概述

PLC常用編程語言有梯形圖語言、助記符（語句表編程）語言、邏輯功能圖語言、高級語言等。本書主要講梯形圖語言和助記符語言。

1、梯形圖編程語言梯形圖沿續(xù)了繼電器控制電路的形式,它是在電路控制系統(tǒng)中常用的繼電器、接觸器邏輯控制基礎(chǔ)上簡化了符號演變來的,形象、直觀、實用。梯形圖的設(shè)計應(yīng)注意以下幾點:1)梯形圖中每個梯級流過的不是物理電流,而是“概念電流”,從左流向右,其兩端沒有電源。只是形象地描述用戶程序執(zhí)行中應(yīng)滿足線圈接通的條件。2)梯形圖中接點只有常開和常閉接點,通常是PLC內(nèi)部繼電器接點或內(nèi)部寄存器、計數(shù)器等的狀態(tài)。不同PLC內(nèi)每種接點有自己特定的號碼標記。3)梯形圖按從左到右、從上到下的順序排列。每一邏輯行起始于左母線,然后是觸點的串、并聯(lián)接,最后是線圈與右母線相聯(lián)。最左邊的豎線稱為起始母線也叫左母線,最后以繼電器線圈結(jié)束。4)輸入繼電器用于接收外部的輸入信號,而不能由PLC內(nèi)部其它繼電器的觸點來驅(qū)動。因此,梯形圖中只出現(xiàn)輸入繼電器的觸點,而不出現(xiàn)其線圈。輸出繼電器輸出程序執(zhí)行結(jié)果給外部輸出設(shè)備。5)梯形圖中的繼電器線圈如：輸出繼電器、輔助繼電器線圈等,它的邏輯動作只有線圈接通以后,才能使對應(yīng)的常開或常閉接點動作。6)梯形圖中的接點，可以任意串聯(lián)或并聯(lián),但繼電器線圈只允許并聯(lián)而不能串聯(lián)。7)當梯形圖中的輸出繼電器線圈得電時,就有信號輸出,但不是直接驅(qū)動輸出設(shè)備,而要通過輸出接口的繼電器、由晶體管或晶閘管才能實現(xiàn)。8)PLC是按循環(huán)掃描方式沿梯形圖的先后順序執(zhí)行程序的,對同一掃描周期中的結(jié)果，保留在輸出狀態(tài)暫存器中,所以輸出點的值在用戶程序中可當作條件使用。9)程序結(jié)束時，一般要有結(jié)束標志END。2.助記符編程語言助記符語言,表示一種與計算機匯編語言相類似的助記符編程方式，但比匯編語言直觀,編程簡單，比匯編語言易懂易學。要將梯形圖語言轉(zhuǎn)換成助記符語言,必須先弄清楚所用PLC的型號及內(nèi)部各種器件的標號,使用范圍及每條助記符使用方法。一條指令語句是由步序、指令語和作用器件編號三部分組成。

3.邏輯功能圖邏輯功能圖也是PLC的一種編程語言。也可以采用邏輯功能圖來編寫PLC程序，這種編程方式采用的是半導(dǎo)體邏輯電路的邏輯框圖來表達。框圖的左邊畫輸入,右邊畫輸出?？刂七壿嫵Ｓ谩芭c”、“或”、“非”三種邏輯功能來表達。4.高級語言對大型PLC設(shè)備，為了完成比較復(fù)雜的控制,有時采用BASIC等計算機高級語言,使PLC的功能更強大。7.2FX2N系列PLC技術(shù)特點

1)FX2N系列PLC采用一體化箱體結(jié)構(gòu)，將CPU、存儲器、輸入輸出接口及電源等都集成在一個模塊內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧，成本低，安裝方便。2)FX2N是FX系列中功能最強,FX2N基本指令執(zhí)行時間高可達0.08μs，超過了許多大、中型PLC。3)FX2N的用戶存貯器容量可擴展到16K，F(xiàn)X2N的I/O點數(shù)最大可擴展到256點，F(xiàn)X2N內(nèi)裝實時鐘，有時鐘數(shù)據(jù)的比較、加減、讀出/寫入指令，可用于時間控制。4)FX2N有多種特殊功能模塊，如模擬量輸入輸出模塊、高速計數(shù)器模塊、脈沖輸出模塊、位置控制模塊、RS-232C/RS-422/RS-485串行通信模塊或功能擴展板、模擬定時器擴展板等。5)FX2N有3000多點輔助繼電器、1000點狀態(tài)繼電器、200多點定時器、200點16位加計數(shù)器、35點32位加/減計數(shù)器、8000多點16位數(shù)據(jù)寄存器、128點跳步指針、15點中斷指針。6)FX2N具有中斷輸入處理、修改輸入濾波器常數(shù)、數(shù)學運算、浮點數(shù)運算、數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)排序、PID運算、開平方、三角函數(shù)運算、脈沖輸出、脈寬調(diào)制、ACL碼輸出、串行數(shù)據(jù)傳送、校驗碼、比較觸點等功能指令。7)FX2N還有矩陣輸入、10鍵輸入、16鍵輸入、數(shù)字開關(guān)、方向開關(guān)、7段顯示器掃描顯示等指令。8)FX2NC的性能指標與FX2N基本相同，F(xiàn)X2NC的基本單元I/O點為16/32/64/96，所不同的是FX2NC采用插件式輸入輸出，用扁平電纜連接，體積更小。7.3FX2N系列PLC的基本指令FX系列PLC產(chǎn)品很多，本節(jié)以FX2N機型為例,介紹FX系列PLC的指令系統(tǒng)。FX2NPLC提供了基本指令27條、步進指令2條和應(yīng)用指令128種,298條。下面以FX2N機型為例，介紹三菱FX系列的PLC的基本指令及編程和部分功能指令及編程，。7.3.1LB、LDI、OUT指令

指令用法1)LD(Load)：取指令。表示第一個常開接點與母線連接指令。即以常開觸點開始一邏輯運算的指令，如圖5-1梯形圖中的X000的常開接點。在分支接點處也可使用。2)LDI(LoadInverse)：取反指令。表示第一個常閉接點與母線連接指令。即以常閉接點開始一邏輯運算的指令，如圖5-1中的X001常閉接點。在分支接點處也可使用。3)OUT(Out)：表示線圈驅(qū)動指令,用于將邏輯運算的結(jié)果驅(qū)動一個指定的線圈。也叫輸出指令。將運算結(jié)果輸出到指定的繼電器,是驅(qū)動線圈的輸出指令。指令使用方法如圖7-1、圖7-2所示.圖7-1LD、LDI、OUT指令圖7-2LD、LDI、OUT指令

7.3.2AND、ANI指令

指令用法1)AND(And)：與指令。用于單個常開接點串聯(lián)指令。2)ANI(AndInverse)：與非指令。用于單個常常閉接點串聯(lián)指令。接點串聯(lián)指令的助記符、功能、梯形圖等要素如表7-2所示。

圖7-3AND、ANI指令

7.3.30R、0RI指令

指令用法1)OR(Or):或指令。常開接點并聯(lián)指令。用于單個常開接點的并聯(lián)。如圖7-4中的常開接點X001。2)ORI(OrInverse):常閉接點并聯(lián)指令。用于單個常閉接點的并聯(lián)。如圖7-4中的常閉接點X003。接點并聯(lián)指令的助記符、功能、梯形圖等要素如表7-3所示。

圖7-4OR、ORI指令

7.3.4ORB指令

指令用法ORB:塊或指令。將兩個或兩個以上串聯(lián)電路塊并聯(lián)連接的指令。用于多觸點電路塊之間的并聯(lián)連接。兩個或兩個以上的接點串聯(lián)連接的電路叫串聯(lián)電路塊。

圖7-5ORB指令7.3.5ANB指令

指令用法ANB：塊與指令。將并聯(lián)電路塊的始端與前一個電路串聯(lián)連接的指令。兩個或兩個以上接點并聯(lián)的電路稱作并聯(lián)電路塊,并聯(lián)電路塊串聯(lián)連接時要用ANB指令。在與前一個電路串聯(lián)的時候,用LD與LDI指令作分支電路的始端,分支電路的并聯(lián)電路塊完成之后,再用ANB指令來完成兩電路的串聯(lián)。

圖7-6ANB指令7.3.6多重輸出MPS、MRD、MPP指令

指令用法

MPS(Push):進棧指令。

MRD(Read):讀棧指令。

MPP(POP):出棧指令。MPS為進棧指令,將狀態(tài)讀入棧寄存器；

MRD為讀棧指令,讀出用MPS指令記憶的狀態(tài)；這組指令可將接點的狀態(tài)先進棧保護,當后面需要接點的狀態(tài)時，再出?；謴?fù)，確保后面電路正確連接。圖7-7一層棧指令圖7-8二層棧指令圖7-8二層棧指令

7.3.7SET、RST指令

指令用法1)SET:為置位指令。使動作保持，其功能是使操作保持ON的指令。2)RST:為復(fù)位指令。使操作保持復(fù)位。計數(shù)器和移位寄存器的復(fù)位指令。RST適用于將計數(shù)器的當前值回復(fù)到設(shè)定值或?qū)Χ〞r器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器、變址寄存器、移位寄存器中所有位的信息即清零。

圖7-9SET、RST指令7.3.8PLS、PLF指令

指令用法1)PLS：脈沖輸出指令,上升沿有效。2)PLF：脈沖輸出指令,下降沿有效。這兩個指令用于目標元件的脈沖輸出,當輸入信號跳變時產(chǎn)生一個寬度為掃描周期的脈沖。如圖7-10所示。圖7-10aPLS、PLF指令圖7-10bPLS、PLF指令7.3.9MC、MCR指令

指令用法1)MC：主控開始指令,公共串聯(lián)接點的連接指令(公共串聯(lián)接點另起新母線)。2)MCR：主控復(fù)位指令,MC指令的復(fù)位指令。

圖7-11MC、MCR指令圖7-12MC、MCR指令7.3.10NOP指令

指令用法NOP：空操作指令，用于刪除一條指令，空操作指令是該步序作空操作。恰當?shù)厥褂肗OP指令,會給用戶帶來許多方便。

圖7-13aNOP指令圖7-13bNOP指令圖7-13cNOP指令7.3.11END指令

指令用法END(End)：程序結(jié)束指令。在程序調(diào)試過程中,恰當?shù)厥褂肊ND指令,會給用戶帶來許多方便。END指令用于程序的結(jié)束,是無元件編號的獨立指令。7.3.12步進指令

步進指令及步進梯形圖STL(stepladder)：步進接點指令；RET(return)：步進返回指令在使用步進指令時，用狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖設(shè)計步進梯形圖，這兩種圖如圖7-14所示。狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖中的每個狀態(tài)表示順序工作的一個操作，因此步進指令常用于控制時間和位移等順序的操作過程。步進接點只有常開接點，沒有常閉接點,STL指令的梯形圖符號用表示,連接步進接點的其它繼電器接點用LD或LDI指令表示,該指令的作用為激活某個狀態(tài)，在梯形圖上體現(xiàn)為從主母線上引出的狀態(tài)接點。該狀態(tài)的所有操作均在子母線上進行。STL指令在梯形圖中的使用情況如圖7-14、7-15所示。(a)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖(b)梯形圖圖7-14STL、RET指令(c)指令(a)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖(b)梯形圖圖7-15STL、RET指令(c)指令圖7-15STL、RET指令7.3.13其他基本指令

1、LDP、LDF指令LDP：為上升沿的取指令LDF：為下降沿的取指令LDP是上升沿的取指令，用于在輸入信號的上升沿接通一個掃描周期。LDF是下降沿的取指令，用于在輸入信號的下降沿接通一個掃描周期。

2、ANDP、ANDF指令A(yù)NDP：為上升沿的與指令A(yù)NDF：為下降沿的與指令A(yù)NDP是上升沿進行與邏輯操作的指令,ANDF是下降沿進行與邏輯操作的指令。

3、ORP、ORF指令ORP：為上升沿的或指令ORF：為下降沿的或指令ORP是上升沿的或邏輯操作指令,ORP是下降沿的或邏輯操作指令。

4、INV指令I(lǐng)NV：為邏輯取反指令I(lǐng)NV是取反指令，將運算結(jié)果進行取反。當執(zhí)行到該指令時,將INV指令之前的運算結(jié)果變?yōu)橄喾吹臓顟B(tài),比如由原來的OFF到ON變?yōu)橛蒓N到OFF的狀態(tài)。7.4梯形圖編程的基本規(guī)則

梯形圖程序是采用順序信號和軟元件地址號,梯形圖作為一種編程語言，繪制時應(yīng)當有一定的規(guī)則。在掌握了這種編程方式梯形圖編程語言和PLC基本指令系統(tǒng)后，就可根據(jù)控制要求進行編程。為了使編程準確、快速和優(yōu)化，必須掌握編程的基本規(guī)則和一些技巧。1)梯形圖的各種符號,每一行要以左母線為起點,右母線為終點，在畫圖時可以省去右母線。梯形圖是按照從上到下、從左到右的順序設(shè)計,繼電器線圈與右母線直接連接,在右母線與線圈之間不能連接其它元素,如圖7-16所示。(a)錯誤(b)正確圖7-162)避免使用雙線圈。在同一梯形圖中,同一編號的線圈應(yīng)盡量避免線圈重復(fù)使用。一般情況下只能出現(xiàn)一次。如圖7-17b所示。(a)(b)圖7-17避免雙線圈3)觸點和線圈的常規(guī)位置。觸點應(yīng)畫在水平線上,不能畫在垂直分支線上。梯形圖的左母線與線圈間一定要有觸點,而線圈與右母線間不能有任何觸點,因此,應(yīng)根據(jù)從上到下、從左到右順序的原則和對輸出線圈Y的幾種可能控制路徑畫成右圖所示的形式。如圖7-18所示。圖7-18垂直觸點的編輯排(a)(b)4)輸出線圈、內(nèi)部繼電器線圈及運算處理框必須寫在一行的最右端,他們的右邊不許再有任何的觸點存在。5)輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、定時器、計數(shù)器和狀態(tài)繼電器的接點可以多次使用,不受限制。6)在梯形圖中,每行串聯(lián)的接點數(shù)和每組并聯(lián)電路的并聯(lián)接點數(shù),雖然理論上沒有限制。但在使用圖形編程器時，要受到屏幕尺寸的限制,則每行串聯(lián)點數(shù)最好不要超過11個。7)繼電器的輸入線圈是由輸入點上的外部輸入信號控制驅(qū)動的,因此梯形圖中繼電器的輸入接點用以表示對應(yīng)點上的輸入信號。

8)把并聯(lián)電路最多的接點電路編排在左邊,這樣,才會使編制的程序簡潔明了,語句較少,如圖7-19(b)所示?？墒∪ヒ粭lANB指令。

圖7-19(a)(b)

9)對橋式電路的編程。橋式電路不能直接編程,必須畫相應(yīng)的等效梯形圖,如圖7-20(a)所示,圖中接點5有雙向“能流”通過,這是不可編程的電路,因此必須根據(jù)邏輯功能,對該電路進行等效變換成可編程的電路,圖7-20是對橋式電路的處理。

（a）（b）圖7-20橋式電路的處理

10)對復(fù)雜電路的編程處理。如果電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜,用ANB、ORB等難以處理,可以重復(fù)使用一些觸點改畫出等效電路,這樣能使編程清晰明了,簡便可行,不易出錯。例如圖7-21a電路,可等效變換成圖7-21(b)電路。(a)(b)圖7-21復(fù)雜電路的編程處理7.5基本指令應(yīng)用舉例

設(shè)計一個