PLC可編程控制器基礎(chǔ)知識(shí)課件

模塊一可編程控制器基礎(chǔ)知識(shí)要求主要介紹可編程控制器基礎(chǔ)知識(shí)。要求了解可編程控制器的硬件結(jié)構(gòu)、軟件系統(tǒng)和用戶程序的特點(diǎn)；熟悉可編程控制器的性能指標(biāo)、掃描周期、I/O響應(yīng)時(shí)間；掌握可編程控制器的掃描工作方式的基本原理。

6/4/20231專題一可編程控制器概述要求:了解PLC發(fā)展過(guò)程、應(yīng)用領(lǐng)域掌握PLC的定義6/4/20232PLC是在繼電器控制基礎(chǔ)上以微處理器為核心，將自動(dòng)控制技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體而發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。目前PLC已基本替代了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中最重要、應(yīng)用最多的控制裝置，居工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化三大支柱（可編程控制器、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造）的首位?？删幊炭刂破鳎≒rogrammableController）的英文縮寫(xiě)是PC，容易同個(gè)人計(jì)算機(jī)（PersonalComputer）混淆，因此通常都稱其為PLC（ProgrammableLogicController）。6/4/2023320世紀(jì)60年代末，美國(guó)通用汽車(chē)公司（GM）希望有一種“柔性”的汽車(chē)制造生產(chǎn)線來(lái)適應(yīng)汽車(chē)型號(hào)不斷更新的要求，GM提出10條要求，并公開(kāi)向制造商招標(biāo)。美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)以上要求，于1969年研制出了第一臺(tái)可編程控制器PDP－14，并在美國(guó)通用汽車(chē)公司的生產(chǎn)線上取得了成功。它用計(jì)算機(jī)的軟組件的邏輯編程成功取代了繼電器控制的硬接線編程，生產(chǎn)硬設(shè)備的生產(chǎn)線是“柔性”的愿望終于實(shí)現(xiàn)了。1.1.1可編程控制器的產(chǎn)生繼電器控制系統(tǒng)用硬件實(shí)現(xiàn)控制程序，當(dāng)產(chǎn)品更新時(shí)，必須改變相應(yīng)的器件和接線。現(xiàn)代社會(huì)制造工業(yè)迫切需要一種新的更先進(jìn)的“柔性”的控制系統(tǒng)來(lái)取代。柔性:第一方面是系統(tǒng)適應(yīng)外部環(huán)境變化的能力,可用系統(tǒng)滿足新產(chǎn)品要求的程度來(lái)衡量;第二方面是系統(tǒng)適應(yīng)內(nèi)部變化的能力,可用在有干擾(如機(jī)器出現(xiàn)故障)情況下,系統(tǒng)的生產(chǎn)率與無(wú)干擾情況下的生產(chǎn)率期望值之比來(lái)衡量。6/4/202341.1.2

PLC的特點(diǎn)初期：用來(lái)替代繼電器控制，進(jìn)行開(kāi)關(guān)量邏輯控制。70年后：隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，PLC以單片機(jī)或其它16位、32位的微處理器作為主控芯片,輸入/輸出等電路也采用LSI(大規(guī)模集成電路)或VLSI(超大規(guī)模集成電路),功能有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。PLC除有開(kāi)關(guān)量控制外，還具有數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)通信、模擬量控制和PID調(diào)節(jié)等功能。80年：

NEMA（美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)）將命名中的“邏輯”一詞摘掉，稱為ProgrammableController。6/4/20235定義：PC是一種數(shù)字式的電于裝置，它使用可編程序的存儲(chǔ)器以及存儲(chǔ)指令，能夠完成邏輯、順序、定時(shí)、計(jì)數(shù)及算術(shù)運(yùn)算等功能，并通過(guò)數(shù)字或模擬的輸入、輸出接口控制各種機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。6/4/202361.1.2

PLC的特點(diǎn)（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)

采用LSI，開(kāi)關(guān)是無(wú)觸點(diǎn)的，而硬繼電器用的是機(jī)械觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，可靠程度無(wú)法比擬。軟硬件抗干擾措施：硬件：器件篩選和老化。電路采用光電隔離器，隔斷I/O電路與內(nèi)部電路的直流通路，抑制外部干擾源的影響。電源采取屏蔽、穩(wěn)壓、保護(hù)等措施。設(shè)置“看門(mén)狗”（watchdog）電路，能把走飛程序拉回來(lái)（自動(dòng)恢復(fù)）。結(jié)構(gòu)上采用耐熱、密封、防潮、防塵和抗振的外殼封裝,適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境。6/4/20237軟件：數(shù)字濾波、故障檢測(cè)與診斷，自動(dòng)掃描，出錯(cuò)自動(dòng)處理(報(bào)警、保護(hù)數(shù)據(jù)和封鎖輸出)。采用EEPROM,保護(hù)斷電后用戶程序和數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。采用循環(huán)掃描的方式。6/4/20238（2）編程軟件，簡(jiǎn)單易學(xué)

從清晰直觀的繼電器控制線路演化過(guò)來(lái)的梯形圖程序易學(xué)易懂，易修改，深受電器工作人員的歡迎。（3）適應(yīng)性好，具有柔性

生產(chǎn)工藝或設(shè)備改變時(shí)，不必改變硬設(shè)備，只需改變相應(yīng)的軟件就可滿足新的控制要求。產(chǎn)品已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和模塊化，以適應(yīng)不同的控制要求。（4）功能完善，接口多樣

除基本單元外，還可選配各種特殊適配器，滿足不同的需要，如數(shù)字量/模擬量輸入輸出，定時(shí)計(jì)數(shù)，A/D與D／A轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)處理，通信聯(lián)網(wǎng)等功能。6/4/20239（5）易于操作，維護(hù)方便安裝方便：具有DIN標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝用卡扣。連接方便：具有輸入/輸出端子排，只要用螺絲刀就可以與不同的控制設(shè)備連接。調(diào)試方便：輸入信號(hào)可用開(kāi)關(guān)來(lái)模擬，輸出信號(hào)可觀察面板發(fā)光二極管。維護(hù)方便：完善的自診斷功能和運(yùn)行故障指示裝置。（6）體積小、重量輕、功耗低

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、功耗低。如FX1S－20MT型PLC：外形尺寸：75mm×90mm×87mm，重量：400g，功耗：20W。這種迷你型PLC很容易嵌入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。6/4/2023101.1.3PLC應(yīng)用PLC的主要應(yīng)用有以下5個(gè)方面。

（1）開(kāi)關(guān)量邏輯控制

是PLC最基本的應(yīng)用，即用PLC取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)邏輯控制和順序控制。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書(shū)機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等

（2）模擬量過(guò)程控制

控制連續(xù)變化的模擬量，如溫度、壓力、速度、流量、液位、電壓和電流等均為模擬量。通過(guò)各種傳感器將相應(yīng)的模擬量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，然后通過(guò)A/D模塊將它們轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送PLC內(nèi)部CPU處理，處理后的數(shù)字量再經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換為模擬量進(jìn)行輸出控制。6/4/202311（3）機(jī)械件位置控制用專用的位置控制模塊來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種機(jī)械構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)控制，如速度、位移、方向等。典型應(yīng)用有：機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制、機(jī)械手的位置控制、電梯運(yùn)動(dòng)控制等；PLC還可與計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）裝置組成數(shù)控機(jī)床，以數(shù)字控制方式控制零件的加工、金屬的切削等等，實(shí)現(xiàn)了高精度的加工。

6/4/202312（4）現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集處理可以方便地對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析和加工處理。通常用于機(jī)器人\機(jī)械手等（5）通信聯(lián)網(wǎng)、多級(jí)控制PLC與PLC之間、PLC與上位計(jì)算機(jī)之間通信，要采用專用通信模塊，并利用RS－232C或RS-422A接口，用雙絞線或同軸電纜或光纜將它們聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)。6/4/2023131.1.4PLC的分類

可以按照結(jié)構(gòu)形式、I/O點(diǎn)數(shù)和功能兩種形式分類。1.按結(jié)構(gòu)形式分類

PLC可分為整體式和模塊式兩種。（1）整體式將CPU、存儲(chǔ)器、I／O和電源等部件集中于一體，安裝在一個(gè)金屬或塑料的機(jī)殼的基本單元內(nèi)，機(jī)殼的上下兩側(cè)是輸入輸出接線端子，并配有反映輸入輸出狀態(tài)的微型發(fā)光二極管。整體式結(jié)構(gòu)的PLC具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小巧、重量輕、價(jià)格低的優(yōu)勢(shì)，適用于嵌入控制設(shè)備的內(nèi)部，常用于單機(jī)控制。一般小型以下PLC多采用這種結(jié)構(gòu)，如三菱公司的FX2N、FX0N、FX1S系列。圖1.1三菱FX1S系列PLC6/4/202314（2）模塊式把各個(gè)組成部分CPU、I/O、電源等分開(kāi)，做成各自獨(dú)立的模塊，各模塊做成插件式，插入機(jī)架底板的插座上?？砂凑湛刂埔?，選用不同檔次的CPU模塊、各種I/O模塊和其它特殊模塊，構(gòu)成不同功能的控制系統(tǒng)。模塊式結(jié)構(gòu)的PLC具有配置靈活、組裝方便，擴(kuò)展容易。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價(jià)也較高。一般大、中型PLC都采用這種結(jié)構(gòu)，如三菱A2NQ系列PLC。圖1.2三菱A2NQ系列PLC

6/4/202315按I/O點(diǎn)數(shù)、內(nèi)存容量和功能來(lái)分，PLC可分為微型、小型、中型、大型和超大型五類，如表1.1所示。小型PLC的存儲(chǔ)器容量一般在2KB～4KB之間，I/O點(diǎn)數(shù)一般在64～128之間。小型PLC具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)和計(jì)數(shù)等功能，適合于開(kāi)關(guān)量控制、定時(shí)和計(jì)數(shù)控制等場(chǎng)合，常用于代替繼電器控制的單機(jī)線路中。2.按I/O點(diǎn)數(shù)和功能分類6/4/2023161.1.4PLC的分類

表1.1PLC分類

類型I/O點(diǎn)數(shù)存儲(chǔ)容量(KB)機(jī)型微型＜64＜2三菱FX1S系列小型64～1282～

4

三菱FX2N系列中型128～5124～16三菱A1N系列大型512～819216～64三菱A3N系列超大型＞8192＞64西門(mén)子SU-1556/4/2023171.1.5PLC的發(fā)展

1.國(guó)內(nèi)外PLC的發(fā)展69年：美國(guó)設(shè)備數(shù)字公司(DEC)研制了第一臺(tái)PLC。70年：日、德和法等國(guó)從美國(guó)引進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)，開(kāi)始生產(chǎn)PLC。PLC應(yīng)用幾乎覆蓋了機(jī)械、冶金、礦山、石油化工、輕工、交通運(yùn)輸?shù)人泄I(yè)行業(yè)，成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中最重要、應(yīng)用最多的控制設(shè)備，并已躍居現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化三大支柱的首位。70年：我國(guó)研制、生產(chǎn)自己的PLC，如江蘇嘉華公司的JH系列PLC等。我國(guó)的PLC技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入較快速度的發(fā)展階段，國(guó)產(chǎn)機(jī)在機(jī)床設(shè)備、生產(chǎn)自動(dòng)線等的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛、占有率也逐步提高。6/4/2023181.1.5PLC的發(fā)展

2PLC將向著更強(qiáng)大和更小巧的兩個(gè)方向發(fā)展。更強(qiáng)大是指存儲(chǔ)容量更大、I/O點(diǎn)數(shù)更多、執(zhí)行速度更高、智能化程度更強(qiáng)，數(shù)據(jù)更安全。這些大型PLC能與計(jì)算機(jī)組成多級(jí)分布式控制系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)全過(guò)程的集中管理。大型PLC代表了當(dāng)今世界的PLC發(fā)展的水平。

更小巧是指體積更小、價(jià)格更低，但性能卻更強(qiáng)的微型化PLC。主要用于取代繼電器系統(tǒng)，如注塑機(jī)、印刷機(jī)、包裝機(jī)、紡織機(jī)和電梯控制等機(jī)械配套控制電器上，也能適應(yīng)復(fù)雜單機(jī)、數(shù)控機(jī)床和工業(yè)機(jī)器人等領(lǐng)域的控制要求。小型和微型PLC使用的數(shù)量,代表了PLC普及的程度。6/4/2023191.1.6PLC的主要技術(shù)指標(biāo)

PLC的主要性能的可以按照以下6種指標(biāo)來(lái)描述。1.I/O總點(diǎn)數(shù)指PLC輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的數(shù)量，也就是輸入、輸出的端子數(shù)總和。注意，電源、COM等端子不能作為I/O端子計(jì)入.I/O總點(diǎn)數(shù)是描述PLC性能的重要指標(biāo)。2.存儲(chǔ)容量指用戶程序存儲(chǔ)器的容量，即用戶RAM的存儲(chǔ)容量。指令是按“步”存放的，一“步”占用一個(gè)地址單元。所以1步＝2字節(jié)。3.掃描速度指PLC掃描1000步指令所需的時(shí)間，以毫秒/千步為單位，也有用μs/步為單位。6/4/2023204.內(nèi)部寄存器

PLC內(nèi)部寄存器用以存放輸入/輸出變量的狀態(tài)、邏輯運(yùn)算的中間結(jié)果、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的數(shù)據(jù)。內(nèi)部寄存器的種類多少、容量大小，將影響到用戶編程的效率。5.編程語(yǔ)言與指令系統(tǒng)

有梯形圖、助詞符、SFC(狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖)（SequentialFunctionChart）以及高級(jí)語(yǔ)言等。在PLC的指令系統(tǒng)中，包含的指令種類越多，其功能就越強(qiáng)。6.特殊功能模塊

PLC除了基本單元外，還可選配各種特殊功能模塊。特殊功能模塊的種類多少、功能強(qiáng)弱是衡量PLC技術(shù)水平高低的一個(gè)重要指標(biāo)。6/4/202321要求：了解PLC的一般結(jié)構(gòu)掌握PLC工作原理專題二PLC的組成與工作原理

6/4/2023222.1.1

PLC的硬件系統(tǒng)

PLC是專為工業(yè)控制而設(shè)計(jì),采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu),主要由CPU、存儲(chǔ)器、采用掃描方式工作的I/O接口電路和電源等組成。圖1.3

PLC硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

2.1PLC的一般結(jié)構(gòu)6/4/2023231.微處理器（CPU）

CPU由控制器、運(yùn)算器和寄存器組組成，大多用8位、16位和32位微處理器或單片機(jī)作為主控芯片，是系統(tǒng)的控制/運(yùn)算中心，其它部件，如ROM、RAM和I/O部件等都是通過(guò)3總線AB、DB和CB掛靠在CPU上的。2.存儲(chǔ)器（ROM和RAM）ROM（ReadOnlyMemory）:存放系統(tǒng)程序，相當(dāng)于通用計(jì)算機(jī)中的BIOS。EPROM（ErasableROM）:可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器EEPROM（ElectricalEPROM）：電擦除可編程只讀存儲(chǔ)器。正常運(yùn)行時(shí)，和普通RAM一樣，可隨機(jī)讀寫(xiě)，又能象ROM那樣斷電后具有信息的非易失性。RAM（RandomAccessMemory）：放用戶應(yīng)用程序。6/4/2023243.輸入/輸出（I／O）單元

I／O單元是PLC與輸入/輸出設(shè)備間信息傳送的接口。(1)為什么要用輸入/輸出接口電路？①

數(shù)據(jù)鎖存――向外設(shè)輸出數(shù)據(jù)時(shí)的需要。②

電平隔離――使外設(shè)和CPU電路之間直流電平互不影響。③

速度協(xié)調(diào)――使外設(shè)和CPU之間，準(zhǔn)備好后才傳送數(shù)據(jù)。④

數(shù)據(jù)變換――:串/并變換、并/串變換、A/D變換、D/A變換等。

6/4/202325①

單元內(nèi)部已有24V的直流電源，所以輸入端子和COM端間可接無(wú)電壓開(kāi)關(guān)，也可接NPN型集電極開(kāi)路晶體管，輸入接好后，對(duì)應(yīng)的LED就會(huì)發(fā)亮。（2）FX系列PLC基本單元輸入電路6/4/202326②輸入采用：光電耦合器 ：耦合交流，隔離直流。RC濾波器：防止輸入干擾，引起10ms的I/O響應(yīng)延遲。X000～X017內(nèi)置數(shù)字濾波器：可按功能指令在0～60ms范圍內(nèi)變動(dòng)。③輸入電壓/電流：

DC24V/7mAX010后： DC24V/5mA。為可靠起見(jiàn)，ON電流分別為： >4.5mA/3.5mAOFF電流為： <1.5m。④

利用外接電源驅(qū)動(dòng)光電開(kāi)關(guān)等傳感器時(shí)，要求外接電源的電壓同內(nèi)部電源電壓相同；允許的范圍是：DC24V±4V。6/4/202327（3）FX系列PLC基本單元輸出電路輸出繼電器的輸出觸點(diǎn)接到PLC的輸出端子上，外部負(fù)載和工作電源與PLC的輸出端子和公共端子COM相連，負(fù)載工作與否受PLC程序運(yùn)行結(jié)果的控制。PLC輸出形式:繼電器輸出、晶體管輸出和晶閘管輸出

①

繼電器輸出優(yōu)點(diǎn)：電壓范圍寬，導(dǎo)通壓降小，價(jià)格也便宜，可控制交直流負(fù)載。缺點(diǎn)：觸點(diǎn)壽命短，斷開(kāi)有電弧，易產(chǎn)生干擾，轉(zhuǎn)換頻率低，響應(yīng)時(shí)間10ms。6/4/202328表1.2PLC分類

。6/4/202329當(dāng)PLC有輸出時(shí)，輸出繼電器線圈得電，其主觸點(diǎn)閉合，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載工作。繼電器可以將PLC的內(nèi)部電路與外部負(fù)載電路進(jìn)行電氣隔離。最大負(fù)載：純電阻負(fù)載2A/1點(diǎn)；感性負(fù)載80VA以下。

圖1.5

繼電器輸出電路

6/4/202330②

晶體管輸出借光耦使晶體管截止或飽和控制負(fù)載，并對(duì)內(nèi)部電路和輸出電路光電隔離。最大負(fù)載：純電阻負(fù)載0.5A/1點(diǎn)；考慮溫度上升的影響，要求總電流≤0.8A/4點(diǎn)。圖1.6

晶體管輸出電路

優(yōu)點(diǎn)：壽命長(zhǎng)，無(wú)觸點(diǎn)，無(wú)噪聲，可靠性高，響應(yīng)快，I/O響應(yīng)時(shí)間為0.2ms。缺點(diǎn)：價(jià)格高，過(guò)載能力差。6/4/202331③

晶閘管輸出籍光觸發(fā)雙向晶閘管，使其截止或?qū)▉?lái)控制負(fù)載。圖1.7

晶閘管輸出電路

優(yōu)點(diǎn)：壽命長(zhǎng)，無(wú)觸點(diǎn)，無(wú)噪聲，可靠性高，可驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載。缺點(diǎn)：價(jià)格高，負(fù)載能力較差。最大負(fù)載：純電阻負(fù)載0.3A/1點(diǎn)。6/4/2023324.電源單元

PLC的內(nèi)部有一高性能穩(wěn)壓電源，允許外部電源電壓額定值：＋10％～－15％。FX1S系列電源規(guī)格：①額定電壓： AC100～240；②電壓允許范圍： AC85～264；③傳感器電源： DC24V/400mA。一般小型PLC的電源包含在基本單元內(nèi)，大中型PLC才配有專用電源。PLC內(nèi)部還帶有鋰電池后備電源。

6/4/2023332.1.2

PLC的軟件系統(tǒng)PLC軟件主要分為兩大類，系統(tǒng)程序和應(yīng)用軟件。1.PLC的系統(tǒng)程序（1）管理程序管理程序是系統(tǒng)控制中心，它管理PLC的所有資源，控制PLC各部件的操作，輸入/輸出、數(shù)據(jù)與代碼的傳送與存取、算術(shù)與邏輯運(yùn)算等操作，對(duì)PLC系統(tǒng)各部件進(jìn)行自檢和故障診斷。（2）編譯程序編譯程序相當(dāng)于一個(gè)翻譯，它能把用戶編的梯形圖程序、助詞符源程序和高級(jí)語(yǔ)言源程序翻澤成PLC能夠識(shí)別的機(jī)器語(yǔ)言。6/4/202334（3）系統(tǒng)調(diào)用功能模塊系統(tǒng)調(diào)用功能模塊由許多獨(dú)立的功能模塊組成，通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用實(shí)現(xiàn)某種獨(dú)立的功能，如輸入/輸出及特殊運(yùn)算操作。PLC根據(jù)不同的控制要求，選用不同的模塊完成不同的操作。6/4/2023352.應(yīng)用程序

包括PLC廠商開(kāi)發(fā)的供用戶使用的在各種平臺(tái)下使用的軟件，以及用戶根據(jù)控制要求，用PLC的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言編制的應(yīng)用程序。（1）本書(shū)用到的三菱工控產(chǎn)品的最新實(shí)用軟件①三菱MEDOC230，DOSV2.30版本，用于FX2N、FX1N、FX1S、FX0N、FX0S、A系列PLC編程軟件；②三菱SW0PC-FXGP/WIN-CFX2N、FX1N、FX1S、FX0N、FX0S系列PLC編程軟件，WindowsV3.00中文版。6/4/202336（2）用戶程序存儲(chǔ)在系統(tǒng)程序指定的存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)，其最大容量也是由系統(tǒng)程序限定的。在小型PLC中其循環(huán)掃描工作方式?jīng)Q定了用戶程序通常多為順序結(jié)構(gòu)，即從第一條指令至最后一條指令，不斷循環(huán)掃描。大中型PLC的用戶程序龐大而復(fù)雜，一般都采用模塊化結(jié)構(gòu)，就是將一個(gè)大程序劃分成多個(gè)功能模塊，然后按功能模塊來(lái)編程，最后再把各部分調(diào)試組合成一個(gè)完整的大程序。6/4/2023372.2

PLC的基本工作原理2.2.1PLC的工作方式PLC采用循環(huán)掃描工作方式，集中進(jìn)行輸入采樣，集中進(jìn)行輸出刷新。I/O映像區(qū)分別存放執(zhí)行程序之前的各輸入狀態(tài)和執(zhí)行過(guò)程中各結(jié)果的狀態(tài)。1.PLC循環(huán)掃描工作方式一般包括五個(gè)階段：(1)內(nèi)部處理與自診斷(2)與外設(shè)進(jìn)行通信處理(3)輸入采樣(4)用戶程序執(zhí)行(5)輸出刷新。6/4/202338圖1.13PLC循環(huán)掃描的工作過(guò)程

6/4/202339方式開(kāi)關(guān)置STOP:只執(zhí)行前2個(gè)階段，即只作內(nèi)部處理與自診斷與外設(shè)進(jìn)行通信處理；方式開(kāi)關(guān)置RUN:將執(zhí)行所有階段。上電復(fù)位時(shí)，PLC首先作內(nèi)部初始化處理，清除I/O映像區(qū)中的內(nèi)容；接著作自診斷，檢測(cè)存儲(chǔ)器、CPU及I/O部件狀態(tài)，確認(rèn)其是否正常；再進(jìn)行通信處理，完成各外設(shè)（編程器、打印機(jī)等）的通信連接；還將檢測(cè)是否有中斷請(qǐng)求，若有則作相應(yīng)中斷處理。在此階段可對(duì)PLC聯(lián)機(jī)或離線編程，如學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)的編程階段。上述階段確認(rèn)正常后，并且PLC方式開(kāi)關(guān)置于RUN位置時(shí)，PLC才進(jìn)入獨(dú)特的循環(huán)掃描，即周而復(fù)始的執(zhí)行輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新。6/4/2023406/4/202341（1）輸入采樣階段CPU順序掃描每個(gè)輸入端，順序讀取輸入端的狀態(tài)，并將其存入輸入映像區(qū)單元中。圖1.14RUN狀態(tài)下掃描過(guò)程

6/4/202342采樣結(jié)束后，輸入映像區(qū)被刷新，其內(nèi)容將被鎖存而保持著，并將作為程序執(zhí)行時(shí)的條件。當(dāng)進(jìn)入程序執(zhí)行階段后，若輸入端又發(fā)生變化，則輸入映像區(qū)相應(yīng)單元保存的信息，因被輸入鎖存器隔離而不會(huì)跟著改變。只有在下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段，輸入端信息才會(huì)被輸入鎖存器再次送入輸入映像區(qū)的單元中。因此，為了保證輸入脈沖信號(hào)能被正確讀入，要求脈寬必須大于一個(gè)掃描周期。6/4/202343（2）程序執(zhí)行階段

CPU從用戶程序第0步開(kāi)始，順序逐條掃描用戶梯形圖程序。掃描每支梯形圖，總是按先上后下、先左后右的順序?qū)τ山狱c(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算。這里接點(diǎn)就是I/O映像區(qū)存儲(chǔ)單元，由于它對(duì)應(yīng)的是輸入端的狀態(tài)，所以把它稱為接點(diǎn)（軟觸點(diǎn)）。以接點(diǎn)數(shù)據(jù)為條件，根據(jù)用戶程序進(jìn)行邏輯運(yùn)算，并把運(yùn)算結(jié)果存入輸出映像區(qū)單元中。在程序執(zhí)行階段，只有輸入端在I/O映像區(qū)存放的輸入采樣值不會(huì)發(fā)生改變，而其它各軟組件和輸出點(diǎn)在I/O映像區(qū)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能隨著程序的執(zhí)行而變化。請(qǐng)注意PLC非并行工作的特點(diǎn)，在程序的執(zhí)行過(guò)程中，上面邏輯行中線圈狀態(tài)的改變，會(huì)對(duì)其下面邏輯行中對(duì)應(yīng)的接點(diǎn)狀態(tài)起作用。反之，排在下面的邏輯行中線圈狀態(tài)的改變，只能等到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)其上面邏輯行對(duì)應(yīng)此線圈的接點(diǎn)狀態(tài)起作用。6/4/202344（3）輸出刷新階段CPU將輸出映像區(qū)的狀態(tài)信息轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，刷新其內(nèi)容，改變輸出端子的狀態(tài)，再通過(guò)輸出驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)被控外設(shè)（負(fù)載),這才是PLC的實(shí)際輸出。6/4/2023452.PLC處理輸入／輸出特點(diǎn)①在用戶RAM區(qū)中設(shè)置I/O映像區(qū)，分別存放執(zhí)行程序之前采樣的各輸入狀態(tài)和執(zhí)行過(guò)程中各結(jié)果的狀態(tài)。②輸入點(diǎn)在I/O映像區(qū)中的數(shù)據(jù)，取決于輸入端子在本掃描周期輸入采樣階段所刷新的狀態(tài)，而在程序執(zhí)行和輸出刷新階段，其內(nèi)容不會(huì)發(fā)生改變。③輸出點(diǎn)在I/O映像區(qū)中數(shù)據(jù)，取決于程序中輸出指令的執(zhí)行結(jié)果，而在輸入采樣和輸出刷新階段，其內(nèi)容不會(huì)發(fā)生改變。④輸出鎖存電路中的數(shù)據(jù)，取決于上一個(gè)掃描周期輸出刷新階段存入的內(nèi)容，而在輸入采樣和程序執(zhí)行階段，其內(nèi)容不會(huì)發(fā)生改變。⑤直接與外部負(fù)載連接的輸出端子的狀態(tài)，取決于輸出鎖存電路輸出的數(shù)據(jù)。⑥程序執(zhí)行中所需要的輸入/輸出狀態(tài)，取決于由I/O映像區(qū)中讀出的數(shù)據(jù)。6/4/2023463.PLC同傳統(tǒng)繼電器控制的異同繼電器控制采用硬邏輯并行運(yùn)行方式，一個(gè)繼電器線圈的通斷，將會(huì)同時(shí)影響該繼電器的所有常開(kāi)和常閉觸點(diǎn)動(dòng)作，同觸點(diǎn)在控制線路的位置無(wú)關(guān)。PLC采用循環(huán)掃描工作方式，一個(gè)軟繼電器的線圈通斷，只會(huì)影響該繼電器掃描到的接點(diǎn)動(dòng)作。但是，由于CPU的運(yùn)算處理速度很高，使得從外觀上看，用戶程序似乎是同時(shí)執(zhí)行的。6/4/202347表1.3PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)比較控制系統(tǒng)控制方式線圈通電繼電器硬邏輯并行運(yùn)行方式所有常開(kāi)/常閉觸點(diǎn)立即動(dòng)作PLC循環(huán)掃描工作方式CPU掃描到的接點(diǎn)才會(huì)動(dòng)作6/4/202348PLC全過(guò)程掃描一次所需的時(shí)間定為一個(gè)掃描周期。上電復(fù)位后，首先要進(jìn)行初始化工作，如自診斷、與外設(shè)通信等。當(dāng)PLC方式開(kāi)關(guān)置于RUN位置時(shí)，它才進(jìn)入輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新，并不斷循環(huán)重復(fù)執(zhí)行后三個(gè)階段，所以運(yùn)行后的掃描周期相應(yīng)的要短一些。2.2.2PLC的掃描周期

1.PLC掃描周期的定義6/4/2023492.PLC掃描周期的計(jì)算

一個(gè)完整的掃描周期可由自診斷時(shí)間、通信時(shí)間、掃描I/O時(shí)間和掃描用戶程序時(shí)間相加得到。①自診斷時(shí)間：同型號(hào)的PLC的自診斷時(shí)間通常是相同的，如三菱FX2系列機(jī)自診斷時(shí)間為0.96ms。②通信時(shí)間:取決于連接的外設(shè)數(shù)量，若外設(shè)為零，則通信時(shí)間為0秒。③掃描I/O時(shí)間:等于掃描的I/O總點(diǎn)數(shù)與每點(diǎn)掃描速度的乘積。④掃描用戶程序時(shí)間:等于基本指令掃描速度與所有基本指令步數(shù)的乘積；對(duì)于掃描功能指令的時(shí)間，也同樣計(jì)算，功能指令掃描速度與指令步數(shù)可以查閱相關(guān)用戶手冊(cè)。可見(jiàn)，PLC控制系統(tǒng)固定后，掃描周期將主要隨著掃描用戶程序時(shí)間的長(zhǎng)短而增減。當(dāng)機(jī)型確定后，掃描速度就確定了，掃描用戶程序時(shí)間的長(zhǎng)短將隨著用戶梯形圖程序的長(zhǎng)短而增減了。6/4/202350FX系列機(jī)型基本指令掃描速度應(yīng)用指令掃描速度FX0N1.6至3.6μS/指令幾十至幾百μS/指令FX1S0.55至0.7μS/指令3.7至幾百μS/指令FX2N0.08μS/指令1.52至幾百μS/指令表1.3PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)比較6/4/202351解： 掃描30點(diǎn)I/O所需要的時(shí)間為：

T1＝3.8μS/點(diǎn)×30點(diǎn)=0.11ms

掃描2000步程序所需要的時(shí)間為：

T2＝0.7μS／步×2000步=1.4ms

自診斷所需要的時(shí)間為：

T3＝1ms

通信時(shí)間為：T4＝0（不與外設(shè)通信） 一個(gè)掃描周期為：

T＝T1＋T2＋T3＋T4＝0.114＋1.4＋1ms＝2.5ms例1.1FX1S-30MT，其輸入/輸出點(diǎn)數(shù)為16/14，用戶程序?yàn)?000步基本指令，PLC運(yùn)行時(shí)不連接上位計(jì)算機(jī)等外設(shè)。I/O掃描速度為3.8μS/點(diǎn)，用戶程序的掃描速度取表1.4中0.7μs／步；自診斷所需的時(shí)間設(shè)為1ms，試計(jì)算一個(gè)掃描周期所需要的時(shí)間為多少？6/4/202352在實(shí)際使用中要精確計(jì)算PLC的掃描周期，也是比較麻煩的。特別是對(duì)于功能指令，邏輯條件滿足與否，執(zhí)行時(shí)間各不相同。為了方便用戶，F(xiàn)X系列PLC中，將掃描周期最大值、掃描周期最小值、掃描周期當(dāng)前值和恒定掃描周期的值分別存入D8012、D8011、D8010和D8039四個(gè)特殊數(shù)據(jù)寄存器中。PLC運(yùn)行時(shí)，用戶可以用編程器查看、監(jiān)控掃描周期的大小及變化。數(shù)據(jù)寄存器號(hào)內(nèi)容名稱備注[D]8010掃描周期當(dāng)前值（計(jì)時(shí)單位：0.1ms）含恒定掃描等待時(shí)間[D]8011掃描周期最小值（計(jì)時(shí)單位：0.1ms）[D]8012掃描周期最大值（計(jì)時(shí)單位：0.1ms）[D]8039恒定掃描時(shí)間初始值0（計(jì)時(shí)單位：1ms）表1.5有關(guān)掃描周期的4個(gè)特殊數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容恒掃描周期就是定時(shí)刷新輸出，非恒掃描是=輸入刷新時(shí)間+執(zhí)行全部程序時(shí)間+輸出刷新時(shí)間。6/4/202353例1.2某FX1S型號(hào)的PLC運(yùn)行時(shí)，查得D8010、D8011、D8012存放的數(shù)值如表1.6所示。試計(jì)算它的掃描周期最大值、掃描周期最小值、掃描周期當(dāng)前值和恒定掃描周期的值各為多少？表1.6例1.2中有關(guān)掃描周期的4個(gè)特殊數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)容

數(shù)據(jù)寄存器號(hào)內(nèi)容計(jì)時(shí)值[D]8010252.5ms[D]8011202ms[D]8012303ms[D]803944ms6/4/202354解：將各數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)值乘以各自的計(jì)時(shí)單位即可得到所求計(jì)時(shí)值如表1.6第3列所示。掃描周期當(dāng)前值：T＝25×0.1=2.5ms掃描周期最小值：Tmin＝20×0.1=2ms掃描周期最大值：Tmax＝30×0.1=3ms恒定掃描周期值：Tconst＝4×1=4ms,符合Tconst＞Tmax注意，要實(shí)現(xiàn)恒定掃描，須同時(shí)滿足：①Tconst＞Tmax。②

Tconst<WDT（警戒計(jì)時(shí)器設(shè)定值）。PLC的警戒計(jì)時(shí)器，監(jiān)視每次掃描是否超過(guò)規(guī)定時(shí)間，如果因故，掃描周期變長(zhǎng)，就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。6/4/202355PLC采用順序掃描工作方式，軟線圈控制其所屬接點(diǎn)是掃描到的接點(diǎn)才會(huì)動(dòng)作。這種輸入、輸出的滯后，會(huì)不會(huì)影響PLC控制系統(tǒng)正確取代繼電接觸控制系統(tǒng)呢？通過(guò)例1.1的計(jì)算：FX小型PLC的掃描周期為毫秒級(jí)（每秒可掃描用戶程序幾十到幾百次），被控對(duì)象繼電器、接觸器觸點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)間：100ms。相對(duì)而言，PLC的掃描過(guò)程幾乎是同時(shí)完成。PLC因掃描而引起的響應(yīng)滯后非但無(wú)害，反而可增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力，避免在同一時(shí)刻因有幾個(gè)電器同時(shí)動(dòng)作，而產(chǎn)生觸點(diǎn)動(dòng)作時(shí)序競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象。但對(duì)響應(yīng)時(shí)間要求高的設(shè)備，則應(yīng)選用高速CPU、快速響應(yīng)模塊、高速計(jì)數(shù)模塊，直至采用中斷傳輸方式。3.PLC掃描周期與繼電接觸控制系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間比較6/4/202356I/O響應(yīng)時(shí)間：從PLC的輸入信號(hào)變化開(kāi)始到引起相關(guān)輸出端信號(hào)的改變所需的時(shí)間，它反映了PLC的輸出滯后輸入的時(shí)間。引起輸出滯后輸入的主要原因是：①為了增強(qiáng)PLC的抗干擾能力，PLC的每個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入端都采用電容濾波、光電隔離等技術(shù)。②由于PLC采用集中I/O刷新方式，在程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段，即使輸入信號(hào)發(fā)生變化，輸入映象區(qū)的內(nèi)容也不會(huì)改變。響應(yīng)時(shí)間至少要一個(gè)掃描周期，一般均大于一個(gè)掃描周期甚至更長(zhǎng)。最短的I/O響應(yīng)時(shí)間：輸入信號(hào)的變化正好在采樣階段結(jié)束前發(fā)生，所以在本掃描周期能被及時(shí)采集，并在本掃描周期的輸出刷新階段開(kāi)始時(shí)就輸出。2.2.3PLC的I/O響應(yīng)時(shí)間

6/4/202357圖1.15最短的I/O響應(yīng)時(shí)間

圖1.16最長(zhǎng)的I/O響應(yīng)時(shí)間

最長(zhǎng)的I/O響應(yīng)時(shí)間：輸入信號(hào)正好在采樣階段結(jié)束后變化，要在下一掃描周期的采樣階段才能被采集到，在下一掃描周期的輸出刷新階段結(jié)束前輸出。

6/4/202358小結(jié)（1）PLC具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)，簡(jiǎn)單易學(xué)、適應(yīng)性強(qiáng)、調(diào)試維修方便等特點(diǎn)。（2）PLC除了用于開(kāi)關(guān)量控制控制，還能進(jìn)行模擬量控制、數(shù)據(jù)處理和通信聯(lián)網(wǎng)等。（3）PLC有著同通用微機(jī)相同的硬件結(jié)構(gòu)，其軟件系統(tǒng)也包括系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序。（4）熟悉PLC的主要技術(shù)指標(biāo)：I／O總點(diǎn)數(shù)、存儲(chǔ)容量、掃描速度、內(nèi)部軟組件、特殊功能模塊。（5）掌握PLC循環(huán)掃描工作方式。掃描梯形圖時(shí)，總是按先上后下、先左后右的順序進(jìn)行。邏輯行間作用特點(diǎn)是：上對(duì)下,立即影響；下對(duì)上,等待下次。掃描工作方式是產(chǎn)生I/O響應(yīng)滯后現(xiàn)象的主要原因。（6）會(huì)進(jìn)行掃描周期的計(jì)算。6/4/202359要求:了解三菱公司FX2N系列PLC特點(diǎn)，F(xiàn)X系列PLC產(chǎn)品簡(jiǎn)介，F(xiàn)X系列可編程控制器型號(hào)命名的基本格式,三菱FX2系列PLC內(nèi)部軟組件，輸入/輸出繼電器區(qū)域，專用繼電器與輔助繼電器區(qū)域，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器區(qū)域，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器,其它組件。專題三三菱FX系列PLC6/4/202360表2.1三菱小型PLC基本性能一覽表3.1三菱小型可編程控制器6/4/202361三菱小型可編程控制器分F、F1、F2、FX0、FX2、FX0N、FX2C幾個(gè)系列，其中F系列是早期的產(chǎn)品。各產(chǎn)品的主要基本性能如表2.1所示。

FX2系列PLC是1991年推出的產(chǎn)品，它是整體式和模塊式相結(jié)合的迭裝式結(jié)構(gòu)。FX2型PLC有一個(gè)16位微處理器和一個(gè)專用邏輯處理器。FX2的執(zhí)行速度為0.48μs/步，是目前運(yùn)行速度最快的小型PLC之一。FX0是在FX2之后推出的超小型PLC，最近又推出的FX0N超小型的標(biāo)準(zhǔn)PLC，它繼承了超小型Fl的特點(diǎn)和FX2的硬件和軟件概念。加強(qiáng)型的小型機(jī)FX2C，尺寸更小，性能更高，其基本單元連接采用接插件的輸入輸出方式，從而減少了接配線工時(shí)，F(xiàn)X2C的維護(hù)性能極佳。6/4/2023623.2三菱公司FX2N系列PLC產(chǎn)品簡(jiǎn)介

FX2N系列是小型化，高速度，高性能和所有方面都是相當(dāng)于FX系列中最高檔次的超小型程序裝置。除輸入輸出16～256點(diǎn)的獨(dú)立用途外，還可以適用于多個(gè)基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC。FX2N系列PLC的特點(diǎn)：①

系統(tǒng)配置既固定又靈活可進(jìn)行16～256點(diǎn)的靈活輸入輸出組合。可連接擴(kuò)展模塊，包括FXon系列擴(kuò)展模塊。②

編程簡(jiǎn)單，指令豐富功能指令種類多，有高速處理指令:、便利指令、數(shù)據(jù)處理:、特殊用途指令等等。6/4/202363③

品種豐富可選用16/32/48/64/80/128/點(diǎn)的主機(jī)，可以采用最小8點(diǎn)的擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展。也可根據(jù)電源及輸出形式，自由選擇。④

高性能內(nèi)置程序容量8000步，最大可擴(kuò)充至16K步,可輸入注釋，還有豐富的軟組件。⑤

高速運(yùn)算1個(gè)指令運(yùn)行時(shí)間，基本指令只需0.08μs，應(yīng)用指令在1.52μs～幾百μs之間。⑥

多種特殊用途FX2N系列中，1臺(tái)基本單元最多可連接8臺(tái)擴(kuò)展模塊或特殊功能模塊，連接上相關(guān)的特殊功能模塊后，可應(yīng)在模擬控制、定位控制等特殊場(chǎng)合。6/4/202364⑦

外部機(jī)器通訊簡(jiǎn)單化一臺(tái)FX2N主機(jī)可安裝一個(gè)機(jī)能擴(kuò)充板，使用FX2N－485－BD及FXON－485ADP的FX2N系列間，可作簡(jiǎn)易PLC通信連接。⑧

共同的外部設(shè)備可以共享FX系列的外部設(shè)備，如便攜式簡(jiǎn)易編程器FX－10P－E、FX－20P－E（需使用FX－20P－CAB0作連接線）。用SC－09電纜線與微機(jī)連接，可使用FX－PCS/WIN編程軟件。

6/4/2023653.3三菱FX系列PLC命名日本三菱公司的FX系列的PLC基本單元和擴(kuò)展單元的型號(hào)由字母和數(shù)字組成，其格式為：FX□-□□□□其中方框的含義如圖2.1所示：

圖2.1FX系列可編程控制器型號(hào)命名的基本格式

系列序號(hào)：0、2、ON、2C，如：FX1、FX2、FXONI/O總點(diǎn)數(shù)：4～2566/4/202366單元類型： M－－基本單元

E－－輸入、輸出混合擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊

EX－－輸入擴(kuò)展模塊

EY－－輸出擴(kuò)展模塊輸出形式：R－－繼電器輸出

S－－雙向可控硅輸出

T－－晶體管輸出特殊品種區(qū)別： D－－直流電源

A－－交流電源

S－－獨(dú)立端子(無(wú)公共端)擴(kuò)展模塊

H－－大電流輸出擴(kuò)展模塊

V－－立式端子排的擴(kuò)展模塊

F－－輸入濾波器1ms的擴(kuò)展模塊

L－－TTL輸入型擴(kuò)展模塊

A－－接插口輸入輸出方式6/4/202367

若無(wú)特殊品種區(qū)別一項(xiàng)符號(hào)，通指AC電源，DC輸入，橫式端子排，繼電器輸出為2A/點(diǎn)；晶體管輸出為0.5A/點(diǎn)：晶閘管輸出為0.3A/點(diǎn)。

例如FX－40MR含義為：FX系列，I/O總點(diǎn)數(shù)為40點(diǎn)，該模塊為基本單元，采用繼電器輸出。再如：FX－8EYR含義為：該模塊為FX系列，有8個(gè)繼電器輸出的擴(kuò)展模塊。

6/4/2023683.4三菱FX2系列PLC內(nèi)部軟組件軟組件定義：PLC中可被程序使用的所有功能性器件?？蓪⒏鱾€(gè)軟組件理解為具有不同功能的內(nèi)存單元，對(duì)這些單元的操作，就相當(dāng)于對(duì)內(nèi)存單元進(jìn)行讀寫(xiě)。由于PLC的設(shè)計(jì)的初衷是為了替代繼電器、接觸器控制，許多名詞仍借用了繼電器、接觸器控制中經(jīng)常使用的名稱，例如“母線”、“繼電器”等。軟組件種類：輸入繼電器X、輸出繼電器Y、輔助繼電器M、狀態(tài)組件S、指針P/I、常數(shù)K/H、定時(shí)器T、計(jì)數(shù)器C、數(shù)據(jù)寄存器D和變址寄存器V/Z。需要和外部進(jìn)行硬件連接的軟組件只有輸入和輸出繼電器，其它軟組件只能通過(guò)程序加以控制。6/4/2023693.4.1輸入/輸出繼電器1．輸入繼電器X（X000～X177）輸入繼電器與PLC的輸入端相連，它的代表符號(hào)是“X”。輸入繼電器的外部物理特性就相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān)量的輸入點(diǎn)，稱為輸入接點(diǎn)。外接開(kāi)關(guān)的兩個(gè)接線點(diǎn)中，一個(gè)接到輸入接點(diǎn)上，另一個(gè)接在輸入端的公共接點(diǎn)COM上。從內(nèi)部操作的角度看，一個(gè)輸入繼電器就是一個(gè)一位的只讀存儲(chǔ)器單元，可以無(wú)限次讀取，其量值只能有兩種狀態(tài)：當(dāng)外接的開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，是ON狀態(tài)，當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)是OFF狀態(tài)。但在使用中，既可以用輸入繼電器的常開(kāi)接點(diǎn)，也可以用輸入繼電器的常閉接點(diǎn)。在ON狀態(tài)下，其常開(kāi)接點(diǎn)閉合，常閉接點(diǎn)斷開(kāi)；在OFF狀態(tài)，則反之。6/4/202370注1:輸入繼電器須由外部信號(hào)驅(qū)動(dòng),不能用程序驅(qū)動(dòng)。注2:輸入接點(diǎn)的地址是按八進(jìn)制表示，因此，其地址不表示輸入接點(diǎn)的數(shù)量。如FX2－48M*，輸入接點(diǎn)為24個(gè)，地址是X000～X007、X010～X017、X020～X027表

2.3FX2系列PLC常用型號(hào)輸入繼電器接點(diǎn)配置

6/4/2023712．輸出繼電器Y（Y000～Y177）輸出繼電器的外部輸出接點(diǎn)連接到PLC的輸出端子上，它的代表符號(hào)是“Y”，其外部物理特性就相當(dāng)于一個(gè)接觸器的觸點(diǎn)，稱為輸出接點(diǎn)?？蓪⒁粋€(gè)輸出繼電器當(dāng)作一個(gè)受控的開(kāi)關(guān)，其斷開(kāi)或閉合受到程序的控制。輸出繼電器的初始狀態(tài)為斷開(kāi)狀態(tài)。一個(gè)輸出繼電器就是一個(gè)一位的讀/寫(xiě)的存儲(chǔ)器單元，可無(wú)限次讀/寫(xiě)。表2.4FX2系列PLC常用型號(hào)輸出繼電器接點(diǎn)配置

6/4/202372注1:輸出繼電器是無(wú)源的，需要外接電源。注2:輸出接點(diǎn)的地址也是八進(jìn)制的，請(qǐng)不要按十進(jìn)制來(lái)理解其地址含義。FX系列PLC的所有軟組件中只有輸入繼電器X和輸出繼電器Y采用八進(jìn)制地址，其它軟組件則都是采用十進(jìn)制地址。輔助繼電器的代表符號(hào)是“M”，其功能相當(dāng)于中間繼電器，可由其它軟組件驅(qū)動(dòng)，也可驅(qū)動(dòng)其它軟組件。它沒(méi)有輸出接點(diǎn)，不能驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，外部負(fù)載只能由輸出繼電器驅(qū)動(dòng)。中間繼電器是為了增加觸點(diǎn)的數(shù)量或提高控制電路的負(fù)載容量.3.4.2輔助繼電器6/4/202373（2）斷電保持輔助繼電器（M500～M1023）共524點(diǎn)，斷電并再次通電后，它們會(huì)保持?jǐn)嚯娗暗臓顟B(tài)，其它特性與通用輔助繼電器完全一樣。（FX2系列PLC有1024個(gè)常用的輔助寄存器和256個(gè)特殊功能輔助寄存器。（1）通用輔助繼電器（M0～M499）共500點(diǎn)，通電后，它們處于OFF狀態(tài)，一旦斷電，再次通電后，M0～M499都恢復(fù)為OFF狀態(tài)。6/4/202374共256點(diǎn)，用來(lái)表示PLC的某些狀態(tài)，提供時(shí)鐘脈沖和標(biāo)志(例如進(jìn)位、借位標(biāo)志），設(shè)定PLC運(yùn)行方式，或者用于步進(jìn)控制、禁止中斷、設(shè)定計(jì)數(shù)器是加計(jì)數(shù)還是減計(jì)數(shù)等。3）特殊功能輔助繼電器（M8000～M8255）6/4/202375②可控制的特殊功能輔助繼電器，驅(qū)動(dòng)之后，PLC將做一些特定的操作。例如：M8034：ON時(shí)禁止所有輸出。M8030：ON時(shí)熄滅，電池欠電壓指示燈。M8050：ON時(shí)禁止I0XX中斷。256個(gè)輔助繼電器區(qū)間是不連續(xù)的，對(duì)沒(méi)有定義的無(wú)法操作，有定義的可分為兩大類：①反映PLC工作狀態(tài)或?yàn)橛脩籼峁┏Ｓ霉δ艿钠骷?。例如：M8013：每秒發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，自動(dòng)每秒ON一次。M8020：加減結(jié)果為零，則狀態(tài)為ON，否則OFF。M8060：F0地址出錯(cuò)時(shí)置位（ON）。例如對(duì)不存在的X或Y進(jìn)行了操作。6/4/202376③通用狀態(tài)器： 480點(diǎn)，S20～S499④保持狀態(tài)器： 400點(diǎn)，S500～S899⑤報(bào)警用狀態(tài)器： 100點(diǎn)，S900～S999前4種同步進(jìn)指令STL配合使用，使編程簡(jiǎn)潔明了。第5種專為報(bào)警指示所編程序的錯(cuò)誤所設(shè)置的。不用步進(jìn)順控指令時(shí)，狀態(tài)組件S可以作為輔助繼電器M在程序中使用。3.4.3狀態(tài)組件S

S是構(gòu)成狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的重要軟組件，在步進(jìn)順控程序中使用。FX2系列PLC狀態(tài)組件共有1000點(diǎn)，分為五類：①初始狀態(tài)器： 10點(diǎn)，S0～S9②回零狀態(tài)器： 10點(diǎn)，S10～S196/4/202377

2.4.4指針P/I與常數(shù)K/H指針P/I兩種標(biāo)號(hào)：“P”標(biāo)號(hào)，用于子程序調(diào)用或跳轉(zhuǎn)；“I”標(biāo)號(hào)專用于中斷服務(wù)程序的入口地址。（1）“P”標(biāo)號(hào)64個(gè)：P0～P63，不能隨意指定，P63當(dāng)于END。它在程序中只能出現(xiàn)一次，但可多次引用跳轉(zhuǎn)指令中使用格式為：CJP0～CJP62。子程序調(diào)用中使用格式為：CALLP0～CALLP63。6/4/202378（2）“I”標(biāo)號(hào)有9點(diǎn)：I0□□～I(xiàn)5□□共6點(diǎn)用于外中斷，表示由輸入繼電器X000～X005引起的中斷。如：I000 表示輸入繼電器X0下降沿引起中斷，I001 表示輸入繼電器X0上升沿引起中斷。I6□□～I(xiàn)8□□共3點(diǎn)用于內(nèi)中斷，表示由內(nèi)部定時(shí)器引起的中斷。最多只能有3個(gè)定時(shí)器中斷服務(wù)程序。注：中斷序號(hào)第二位只能用一次，如：用了I300就不能再用I301。中斷序號(hào)的后2位將會(huì)在第5章詳細(xì)介紹。6/4/2023792.常數(shù)K/H

常數(shù)也作為器件對(duì)待，它在存儲(chǔ)器中占有一定的空間，PLC最常用的是兩種常數(shù)：（1）前綴K：表示十進(jìn)制數(shù)。如：K23表示十進(jìn)制數(shù)23。（2）前綴H：表示十六進(jìn)制數(shù)。如：H64表示十六進(jìn)制數(shù)64，對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)100。常數(shù)一般用于定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的設(shè)定值或數(shù)據(jù)操作。PLC中的數(shù)據(jù)全部是以二進(jìn)制表示的，最高位是符號(hào)位，0表示正數(shù)，1表示負(fù)數(shù)。但一般的編程器往往只能檢測(cè)到十進(jìn)制數(shù)或十六進(jìn)制數(shù)。6/4/202380定時(shí)器作用相當(dāng)于時(shí)間繼電器，它有一個(gè)設(shè)定值寄存器，一個(gè)當(dāng)前值寄存器，以及無(wú)限個(gè)接點(diǎn)。FX2系列PLC的定時(shí)組件全部都是容量為32K（1～32767）的定時(shí)器，共有256個(gè)，T0～T255。⑴通用定時(shí)器（T0～T245）有100ms與10ms兩種。①100ms通用定時(shí)器：有200個(gè)，地址為T(mén)0～T199。定時(shí)區(qū)間為0.1～3276.7s。3.4.5定時(shí)器T（T0～T255）圖2.2100ms通用定時(shí)器使用示例

6/4/202381②10ms通用定時(shí)器：有46個(gè)，地址為T(mén)200～T245。定時(shí)區(qū)間為0.01～327.67s。圖2.3所示為定時(shí)器T200的常規(guī)用法。設(shè)定時(shí)間用D0指定，并設(shè)D0＝K918。由X000驅(qū)動(dòng)T200工作。D0＝K918表示要定時(shí)918個(gè)10ms，即9.18s。時(shí)間到達(dá)后，Y000被驅(qū)動(dòng)。圖2.310ms通用定時(shí)器使用示例6/4/202382（2）累計(jì)定時(shí)器（T246～T255）累計(jì)定時(shí)器有1ms與100ms兩種。①1ms累計(jì)定時(shí)器：有4個(gè)，地址為T(mén)246～T249。定時(shí)區(qū)間為0.001～32,767s。圖2.4中

K1000表示定時(shí)時(shí)間為1s。X000閉合后，T246開(kāi)始計(jì)時(shí)。若中間X000斷開(kāi)或斷電，所計(jì)時(shí)間將保留再次通電后，只要X000閉合，將繼續(xù)計(jì)時(shí)，直至定時(shí)時(shí)間到。若要使T246復(fù)位，必須用RST指令。若定時(shí)時(shí)間到后，驅(qū)動(dòng)邏輯為OFF，則對(duì)定時(shí)器沒(méi)有任何影響，這一點(diǎn)在使用中必須注意。1ms累計(jì)定時(shí)器可以在子程序或中斷中使用。圖2.41ms累計(jì)定時(shí)器的使用示例

6/4/202383②100ms累計(jì)定時(shí)器：有6個(gè)，地址為T(mén)250～T255。定時(shí)區(qū)間為0.1～3276.7s。100ms累計(jì)定時(shí)器除了不能在中斷或子程序中使用和定時(shí)分辨率為0.1s外，其余特性與1ms累計(jì)定時(shí)器沒(méi)有區(qū)別。圖2.5中設(shè)D10＝K100，表示100個(gè)100ms，即定時(shí)10s。X000閉合之后，T250開(kāi)始計(jì)時(shí)。中間斷電或X000斷開(kāi)T250只會(huì)停止計(jì)數(shù)，而不會(huì)復(fù)位。當(dāng)再次通電或X000再次閉合后，T250在原來(lái)計(jì)數(shù)值的基礎(chǔ)上繼續(xù)計(jì)時(shí)，直至10s時(shí)間到，T250常開(kāi)驅(qū)動(dòng)Y000動(dòng)作，這種狀態(tài)一直保持，即使X000斷開(kāi)T250也不復(fù)位，Y000也不斷開(kāi)。當(dāng)X001閉合時(shí)，RST指令才對(duì)T250復(fù)位，這時(shí)Y000才斷開(kāi)。6/4/202384圖2.5100ms累計(jì)定時(shí)器的使用和復(fù)位示例

6/4/2023853.4.6計(jì)數(shù)器C（C0～C255）FX2系列PLC的計(jì)數(shù)器共有256個(gè)，從C0～C255。按特性的不同可分為5種，分別是：增量通用計(jì)數(shù)器斷電保持式增量通用計(jì)數(shù)器通用雙向計(jì)數(shù)器斷電保持式雙向計(jì)數(shù)器高速計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器能對(duì)指定輸入端子上的輸入脈沖或其它繼電器邏輯組合的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。達(dá)到計(jì)數(shù)的設(shè)定值時(shí)，計(jì)數(shù)器的接點(diǎn)動(dòng)作。輸入脈沖一般要求具有一定的寬度。計(jì)數(shù)發(fā)生在輸入脈沖的上升沿。每個(gè)計(jì)數(shù)器都有一個(gè)常開(kāi)接點(diǎn)和一個(gè)常閉接點(diǎn)?？梢詿o(wú)限次引用。6/4/202386（1）增量通用計(jì)數(shù)器（C0～C99）共有100個(gè)，計(jì)數(shù)范圍為1～32767。要求：輸入脈沖周期≧掃描周期的兩倍，實(shí)際工程中都能滿足。若中途發(fā)生斷電，則前面所計(jì)數(shù)值全部丟失。再次通電后，從0開(kāi)始計(jì)數(shù)。（2）斷電保持式增量通用計(jì)數(shù)器（C100～C199）共有100個(gè)，計(jì)數(shù)范圍為1～32767。它們能夠在斷電后保持已經(jīng)計(jì)下的數(shù)值，再次通電后，只要復(fù)位信號(hào)從來(lái)沒(méi)有對(duì)計(jì)數(shù)器復(fù)位過(guò)，那么，計(jì)數(shù)器將在原來(lái)計(jì)數(shù)值的基礎(chǔ)上，繼續(xù)計(jì)數(shù)。斷電保持式增量通用計(jì)數(shù)器的其它特性及使用方法完全和增量通用計(jì)數(shù)器相同。6/4/202387（3）通用雙向計(jì)數(shù)器（C200～C219

）共有20個(gè)，計(jì)數(shù)范圍為-2,147,483,648～+2,147,483,647雙向是指有增計(jì)數(shù)和減計(jì)數(shù)兩種，其輸入脈沖只能有一個(gè)，計(jì)數(shù)方向是由特殊功能繼電器M82XX定義：若M8200為OFF，則C200為增計(jì)數(shù)；若M8200為ON，則C200為減計(jì)數(shù)?！癤X”與計(jì)數(shù)器相對(duì)應(yīng)，如C200的計(jì)數(shù)方向由M8200定義。默認(rèn)的C2××都是增計(jì)數(shù)。（4）斷電保持式雙向計(jì)數(shù)器（C220～C234

）共有15個(gè)，其特性與計(jì)數(shù)器C200～C219相同，唯一區(qū)別就是斷電后再次通電時(shí)，其當(dāng)前計(jì)數(shù)值和接點(diǎn)狀態(tài)都能保持?jǐn)嚯娗暗臓顟B(tài).6/4/202388PLC為什么要設(shè)有高速計(jì)數(shù)器功能呢?這要從PLC的掃描周期來(lái)理解。PLC內(nèi)部的普通計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)方式是PLC在進(jìn)行輸入掃描而得到的信號(hào)變化時(shí)計(jì)一次數(shù)。但是PLC在程序執(zhí)行過(guò)程中，是不進(jìn)行輸入掃描的。也就是說(shuō)，PLC掃描一次輸入信號(hào)的狀態(tài)后（專業(yè)語(yǔ)言應(yīng)該是：輸入刷新）進(jìn)入程序執(zhí)行過(guò)程，程序執(zhí)行過(guò)程中輸入再有變化，PLC就不會(huì)知道了，程序也不會(huì)做出影響。這種狀態(tài)，我們用普通計(jì)數(shù)器對(duì)高速輸入脈沖就無(wú)能為力了。（5）高速計(jì)數(shù)器（C235～C255）共有21個(gè)，計(jì)數(shù)范圍為-2,147,483,648～+2,147,483,647或0～2,147,483,647。6/4/202389高速計(jì)數(shù)器是指那些能對(duì)頻率高于執(zhí)行程序的掃描周期的輸入脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器。掃描周期一般在幾十毫秒左右，因此普通計(jì)數(shù)器就只能處理頻率在20Hz左右的輸入脈沖。為了處理20Hz以上的頻率輸入，要用高速計(jì)數(shù)器。高速計(jì)數(shù)器輸入端只有6點(diǎn)，X000～X005，其它端子不能對(duì)高速脈沖信號(hào)進(jìn)行處理。X006和X007也是高速輸入，但只能用作啟動(dòng)信號(hào)而不能用于高速計(jì)數(shù)。不同類型的計(jì)數(shù)器可同時(shí)使用，但它們的輸入不能共享6/4/2023906/4/202391因此當(dāng)指定的計(jì)數(shù)器占用了某個(gè)端子的時(shí)候，這個(gè)端子的功能就被固定下來(lái)，其它計(jì)數(shù)器就不能再使用。同時(shí)，這個(gè)端子也不能再用于其它用途。單個(gè)輸入端子所能處理的最高頻率如下：①X000，X002，X003：最高10kHz；②X001，X004，X005：最高7kHz。高速計(jì)數(shù)器按特性可分為4種：①單相無(wú)啟動(dòng)/復(fù)位端數(shù)量：6地址：C235～C240②單相有啟動(dòng)/復(fù)位端數(shù)量：5地址：C241～C245③雙相 數(shù)量：5地址：C246～C250④鑒相式 數(shù)量：5地址：C251～C255每個(gè)高速計(jì)數(shù)器的輸入端子都不是任意的。6/4/202392所有高速計(jì)數(shù)器都是雙向的，都可以進(jìn)行增計(jì)數(shù)或減計(jì)數(shù)。鑒相式高速計(jì)數(shù)器的增減計(jì)數(shù)方式取決于兩個(gè)輸入信號(hào)之間的相位差。增減計(jì)數(shù)脈沖由一個(gè)輸入端子進(jìn)入計(jì)數(shù)器，其工作方式與前面介紹的雙向計(jì)數(shù)器類似，增減計(jì)數(shù)仍然用M82XX控制。不同類型的高速計(jì)數(shù)器可以同時(shí)使用的條件是：不能多于6個(gè)和不能使用相同的輸入端。由于中斷的輸入也用X000～X005，因此也就不能使用該端子上的中斷。例如：選用了C235作為高速計(jì)數(shù)器，則由表2.8可知其輸入端子必須是X000，而且其增減計(jì)數(shù)由M8235的狀態(tài)決定。這時(shí)不能再選用C241、C244、C246、C247、C249、C251、C252、C254，也不能再用中斷I00X。6/4/202393（6）高速計(jì)數(shù)器的使用方法由于高速計(jì)數(shù)器按中斷原則工作，因此其驅(qū)動(dòng)邏輯必須始終有效，而不能像普通計(jì)數(shù)器那樣用產(chǎn)生脈沖信號(hào)端子驅(qū)動(dòng)高速計(jì)數(shù)器。高速計(jì)數(shù)器的正確用法如圖2.7所示，C235的脈沖信號(hào)從X000輸入，但必須用其它的端子X(jué)010來(lái)始終驅(qū)動(dòng)C235，而不能象圖2.6所示用X000直接驅(qū)動(dòng)C235。圖2.6高速計(jì)數(shù)器的錯(cuò)誤用法圖2.7高速計(jì)數(shù)器的正確用法

6/4/2023943.4.7數(shù)據(jù)寄存器D數(shù)據(jù)寄存器用于存儲(chǔ)中間數(shù)據(jù)、需要變更的數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度為二進(jìn)制16位，最高位是符號(hào)位。根據(jù)需要也可以將兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器合并為一個(gè)32位字長(zhǎng)的數(shù)據(jù)寄存器。32位的數(shù)據(jù)寄存器最高位是符號(hào)位，兩個(gè)寄存器的地址必須相鄰，寫(xiě)出的數(shù)據(jù)寄存器地址是低位字節(jié)，比該地址大一個(gè)數(shù)的單元為高字節(jié)。16位有符號(hào)數(shù)所能夠表示數(shù)的范圍：32767～-32768。32位有符號(hào)數(shù)所能夠表示數(shù)的范圍：2147483647～-2147483648。按照數(shù)據(jù)寄存器特性，可分為如下4種：6/4/202395（1）通用數(shù)據(jù)寄存器（D0～D199）共有200個(gè)，字長(zhǎng)16位，都具有“取之不盡，后入為主”的特性。PLC上電后，所有數(shù)據(jù)寄存器都清“0”。RUN→STOP時(shí)，若M8033＝OFF，也會(huì)將所有數(shù)據(jù)寄存器清“0”；若M8033＝ON，數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)容將保持。（2）斷電保持?jǐn)?shù)據(jù)寄存器（D200～D511）共有312個(gè)，除數(shù)據(jù)斷電保持外，所有特性都與通用數(shù)據(jù)寄存器相同。當(dāng)兩臺(tái)PLC之間進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信時(shí)，D490～D509被用作通信操作。（3）特殊用途數(shù)據(jù)寄存器（D8000～D8255）共有256個(gè)，其內(nèi)容在PLC上電后由系統(tǒng)監(jiān)控程序?qū)懭耄脕?lái)反映PLC中各個(gè)組件的工作狀態(tài)，尤其在調(diào)試過(guò)程中，可通過(guò)讀取這些寄存器的內(nèi)容來(lái)監(jiān)控PLC的當(dāng)前狀態(tài)。它們有的可讀寫(xiě)，有的為只讀。6/4/202396上述區(qū)間有一些沒(méi)有定義的寄存器地址，對(duì)這些寄存器的操作將是無(wú)意義的。（4）文件寄存器（D1000～D2999）共有2000個(gè)，其功能是存儲(chǔ)用戶程序中用到的數(shù)據(jù)文件，只能用編程器寫(xiě)入，不能在程序中用指令寫(xiě)入。但在程序中可用指令將文件寄存器中的內(nèi)容讀到普通的數(shù)據(jù)寄存器中。

6/4/202397小結(jié)本章介紹的軟組件是指可以被程序使用的所有功能器件，可以將它們理解為具有不同功能的內(nèi)存單元。對(duì)這些單元的操作，就相當(dāng)于對(duì)內(nèi)存單元的讀/寫(xiě)。只是在它們的名稱上借用了繼電器控制中常用的“繼電器”、“定時(shí)器”、“計(jì)數(shù)器”等名詞。在使用PLC時(shí)，需要在外部進(jìn)行硬件連接的軟組件只有輸入／輸出繼電器，其它軟組件只能通過(guò)程序加以控制。6/4/202398專題四

PLC編程語(yǔ)言與編程方法

要求重點(diǎn)介紹梯形圖和助記符語(yǔ)言以及其程序設(shè)計(jì)方法，三菱PLC編程軟件,都要求熟練掌握。

6/4/2023994.1三菱FX系列PLC的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言

1．從繼電接觸控制圖到梯形圖

例3.1圖3.1是常見(jiàn)的電機(jī)啟―保－停繼電接觸控制線路，試將其控制部分線路改用與其等效的PLC控制的梯形圖。解：圖3.1電路的工作原理可以用如下動(dòng)作順序表來(lái)表示：圖3.1電機(jī)啟―保－?？刂齐娐穲D

6/4/2023100與圖3.1等效PLC控制梯形圖如圖3.2，比較兩圖，可得出結(jié)論：①輸入、輸出信號(hào)完全相同，其輸入/輸出點(diǎn)的分配表如表3.2。圖3.3電機(jī)啟―保－?？刂铺菪螆D圖3.1電機(jī)啟―保－?？刂齐娐穲D表3.1輸入、輸出點(diǎn)分配表6/4/2023101②電機(jī)啟停過(guò)程的控制邏輯相同。兩圖中都是使用常開(kāi)、常閉、線圈等器件，只不過(guò)梯形圖中使用的是簡(jiǎn)化的器件符號(hào)。③

兩者區(qū)別：前者使用硬器件，靠接線連接形成控制程序；后者使用PLC中的內(nèi)部存儲(chǔ)器組成的軟器件，靠軟件實(shí)現(xiàn)控制程序。如前者圖中使用的KM是實(shí)際繼電器和KM的實(shí)際輔助接點(diǎn)，使用的SB1為實(shí)際常開(kāi)按鈕，SB2為實(shí)際常閉按鈕，F(xiàn)R為實(shí)際常閉接點(diǎn)。在后者圖中使用的Y000是軟繼電器和軟接點(diǎn)，X000為常開(kāi)輸入接點(diǎn)，X001和X002均為常閉輸入接點(diǎn)。也就是用PLC內(nèi)部的存儲(chǔ)器位來(lái)映像上面提到的這些外部硬器件的狀態(tài)，如存儲(chǔ)位為1，表示對(duì)應(yīng)的線圈得電或開(kāi)關(guān)接通，存儲(chǔ)位為0，表示對(duì)應(yīng)的線圈失電或開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。PLC的存儲(chǔ)過(guò)程控制具有很高的柔性，不需改變接線即能改變控制過(guò)程。④梯形圖中不存在實(shí)際的電流，而是用一種假想的能流(PowerFlow)來(lái)模擬繼電接觸控制邏輯。6/4/20231022．梯形圖中的圖元符號(hào)梯形圖中的圖元符號(hào)是對(duì)繼電接觸控制圖中的圖形符號(hào)的簡(jiǎn)化和抽象，兩者的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表3.3所示?？傻贸鼋Y(jié)論：①

對(duì)應(yīng)繼電接觸控制圖中的各種常開(kāi)符號(hào)，在梯形圖表3.2梯形圖中的圖元符號(hào)與繼電接觸控制圖中的圖形符號(hào)比較6/4/2023103中一律抽象為一種圖元符號(hào)來(lái)表示。同樣，對(duì)應(yīng)繼電接觸控制圖中的各種常閉符號(hào)，在梯形圖中也一律抽象為一種圖元符號(hào)來(lái)表示。②不同的PLC編程軟件（或版本），在其梯形圖中使用的圖元符號(hào)可能會(huì)略有不同。如在表3.3中的“梯形圖中的圖元符號(hào)”這一列中，有兩種常閉符號(hào)，三種線圈符號(hào)。3．梯形圖的格式梯形圖是形象化的編程語(yǔ)言，它用接點(diǎn)的連接組合表示條件、用線圈的輸出表示結(jié)果而繪制的若干邏輯行組成的順控電路圖。梯形圖的繪制格式：6/4/2023104①梯形圖按從上到下、從左至右順序編寫(xiě)。每一邏輯行總是從起始母線開(kāi)始，終止于終止母線（可省）。②邏輯行由一個(gè)或幾個(gè)支路組成，左邊是由接點(diǎn)組成的支路，表示控制條件。邏輯行的最右端必須連接輸出線圈，表示控制的結(jié)果。輸出線圈總是終止于右母線，同一標(biāo)識(shí)的輸出線圈只能使用一次。③梯形圖中每一常開(kāi)和常閉接點(diǎn)都有自己的標(biāo)識(shí)，以互相區(qū)別。同一標(biāo)識(shí)的常開(kāi)和常閉接點(diǎn)均可多次重復(fù)使用，次數(shù)不限。④接點(diǎn)可任意串聯(lián)和并聯(lián)，而輸出線圈只能并聯(lián)，不能串聯(lián)。⑤最后一個(gè)邏輯行要用程序結(jié)束符“END”。6/4/20231054.2助記符語(yǔ)言（Mnemonic）1助記符語(yǔ)言：匯編指令的格式來(lái)表示控制程序的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。梯形圖編程要求配置較大的顯示器。而在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)，小型PLC往往只配備顯示屏只有幾行寬度的簡(jiǎn)易編程器，這時(shí)，梯形圖就無(wú)法輸入了，但助記符指令卻可以一條一條的輸入，滾屏顯示。助記符指令組成：操作碼＋操作數(shù)。操作碼用便于記憶的助記符表示，用來(lái)表示指令的功能，告訴CPU要執(zhí)行什么操作，如LD表示取、OR表示或。操作數(shù)用標(biāo)識(shí)符和參數(shù)表示，用來(lái)表示參加操作的數(shù)的類別和地址。如用X表示輸入、用Y表示輸出。操作數(shù)是可選項(xiàng)，如END指令就沒(méi)有對(duì)應(yīng)的操作數(shù)。6/4/2023106人工將圖3.2梯形圖轉(zhuǎn)換成指令表方法：也是按梯形圖的邏輯行和邏輯組件的編排順序自上而下、自左向右依次進(jìn)行。

表3.4對(duì)應(yīng)圖3.3梯形圖的指令表

圖3.3電機(jī)啟―保－?？刂铺菪螆D6/4/20231074.3流程圖語(yǔ)言（SFC）流程圖（SequentialFunctionChart）是一種描述順序控制系統(tǒng)功能的圖解表示法。對(duì)于復(fù)雜的順控系統(tǒng)，內(nèi)部的互鎖關(guān)系非常復(fù)雜，若用梯形圖來(lái)編寫(xiě)，其程序步就會(huì)很長(zhǎng)、可讀性也會(huì)大大降低。符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的流程圖語(yǔ)言，以流程圖形式表示機(jī)械動(dòng)作，即以SFC語(yǔ)言的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖方式編程，特別適合于編制復(fù)雜的順控程序。例3.2圖3.4（a）是某機(jī)床的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，行程開(kāi)關(guān)SQ1為動(dòng)力頭1的原位開(kāi)關(guān),SQ2為終點(diǎn)限位開(kāi)關(guān);SB2為工作循環(huán)開(kāi)始的起動(dòng)按鈕,M是動(dòng)力頭1的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。試按照?qǐng)D3.4（b）機(jī)床的工作循環(huán)圖，用流程圖語(yǔ)言描述動(dòng)力頭1的動(dòng)作過(guò)程。6/4/2023108解：從圖3.4（b）可知，機(jī)床工作自動(dòng)循環(huán)分為三個(gè)工步。工步1：按下啟動(dòng)鈕SB2＿電機(jī)M正轉(zhuǎn)＿動(dòng)力頭1前進(jìn)＿至終點(diǎn)壓下限位開(kāi)關(guān)SQ2，并作為轉(zhuǎn)換主令，控制工作循環(huán)切換到工步2工步2

：SQ2的動(dòng)斷接點(diǎn)斷開(kāi)＿電機(jī)M停轉(zhuǎn)＿動(dòng)力頭1停在終點(diǎn)位圖3.4機(jī)床的工作過(guò)程

圖3.5機(jī)床的工作流程

136/4/2023109，等待動(dòng)力頭2的到來(lái)。同時(shí)，SQ2的動(dòng)合接點(diǎn)接通＿控制動(dòng)力頭2前進(jìn)＿直至動(dòng)力頭2壓下其終點(diǎn)限位開(kāi)關(guān)SQ4，SQ4信號(hào)也作為轉(zhuǎn)換主令，控制工作循環(huán)切換到工步3。工步3

：SQ4的動(dòng)合接點(diǎn)接通＿控制電機(jī)M反轉(zhuǎn)＿兩動(dòng)力頭隨之由終點(diǎn)向原位返回＿動(dòng)力頭1至原位壓下原位行程開(kāi)關(guān)SQ1_電機(jī)M停轉(zhuǎn)，動(dòng)力頭1停在原位，完成一次工作循環(huán)。用流程圖語(yǔ)言來(lái)描述得到機(jī)床的順序流程圖如圖3.4所示，它就是狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的原型。用SFC語(yǔ)言編制順控程序的思路：（1）按結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的要求，將一復(fù)雜的控制過(guò)程分解為若干工步，這些工步稱為狀態(tài)。狀態(tài)與狀態(tài)間由轉(zhuǎn)移分隔，當(dāng)轉(zhuǎn)移條件得到滿足時(shí)，就實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移，即上一狀態(tài)的動(dòng)作結(jié)束而下一狀態(tài)的動(dòng)作開(kāi)始。用狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖描述控制系統(tǒng)直觀、簡(jiǎn)單，是設(shè)計(jì)順控程序有力工具6/4/2023110（2）SFC語(yǔ)言元素，由狀態(tài)、轉(zhuǎn)移和有向線段組成。①狀態(tài)表示過(guò)程中的一個(gè)工步（動(dòng)作）。狀態(tài)符號(hào)用單線框表示，框內(nèi)是狀態(tài)的組件號(hào)。一個(gè)控制系統(tǒng)還必須要有一個(gè)初始狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的是其運(yùn)行的原點(diǎn)，初始狀態(tài)的符號(hào)是雙線框。②轉(zhuǎn)移是表示從一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)的變化。狀態(tài)間要用向線段連接，以表示轉(zhuǎn)移方向。有向線段上的垂直短線和它旁邊標(biāo)注的文字符號(hào)或邏輯表達(dá)式表示狀態(tài)轉(zhuǎn)移條件，凡從上到下、從左到右的有向線段箭頭可省去不畫(huà)。③與狀態(tài)對(duì)應(yīng)的動(dòng)作用該狀態(tài)右邊的一個(gè)或幾個(gè)矩形框來(lái)表示，實(shí)際上其旁邊大多是被驅(qū)動(dòng)的線圈等。116/4/2023111（3）SFC流程圖的基本形式

SFC的基本形式按結(jié)構(gòu)可分為三種形式：①單流程結(jié)構(gòu)：其狀態(tài)是一個(gè)接著一個(gè)地順序進(jìn)行，每個(gè)狀態(tài)僅連接一個(gè)轉(zhuǎn)移，每個(gè)轉(zhuǎn)移也僅連接一個(gè)狀態(tài)。圖3.6SFC流程圖的三種基本形式6/4/2023112②選擇結(jié)構(gòu)：在某一狀態(tài)后有幾個(gè)單流程分支，當(dāng)相應(yīng)的轉(zhuǎn)移條件滿足時(shí)，一次只能選擇進(jìn)入一個(gè)單流程分支。選擇結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)移條件是在某一狀態(tài)后連接一條水平線，水平線下再連接各個(gè)單流程分支的第一個(gè)轉(zhuǎn)移。各個(gè)單流程分支結(jié)束時(shí)，也要用一條水平線表示，而且其下不允許再有轉(zhuǎn)移。③并行結(jié)構(gòu)是指在某一轉(zhuǎn)移下，若轉(zhuǎn)移條件滿足，將同時(shí)觸發(fā)并行的幾個(gè)單流程分支，這些并行的順序分支應(yīng)畫(huà)在兩條雙水平線之間。三種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言比較：梯形圖具有與傳統(tǒng)繼電接觸控制相似的特征，編程直觀、形象，易于掌握。助記符語(yǔ)言適合編程器在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試程序。SFC語(yǔ)言以狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖方式編程，適合于編制復(fù)雜的順控程序。6/4/2023113梯形圖程序設(shè)計(jì)規(guī)則（1）梯形圖中的階梯都是始于左母線，終于右母線。每行的左邊是接點(diǎn)的組合，表示驅(qū)動(dòng)邏輯線圈的條件，而表示結(jié)果的邏輯線圈只能接在右邊的母線上，接點(diǎn)是不能出現(xiàn)在線圈的右邊的。所以，圖3.26（a）應(yīng)改畫(huà)為圖3.26（b）。4.4梯形圖程序設(shè)計(jì)方法

4.4.1梯形圖程序編程基本原則

圖3.26接點(diǎn)不能出現(xiàn)在線圈的右邊的原則

（2）接點(diǎn)應(yīng)畫(huà)在水平線上，不要畫(huà)在垂直線上。如圖3.27（a）中接點(diǎn)X005與其它接點(diǎn)之間的連接關(guān)系不能識(shí)別，對(duì)此類橋式電路，要將其化為連接關(guān)系明確的電