可編程序控制器技術(shù)（第3版）課件：可編程序控制器的指令系統(tǒng)

可編程序控制器的指令系統(tǒng)以FX3U為例，詳細介紹采用梯形圖的編程方法。第一節(jié)

編程方式和軟元件第三節(jié)

基本指令的應用第二節(jié)

基本指令系統(tǒng)第四節(jié)

應用指令和步進指令內(nèi)容提要一、編程方式1.梯形圖編程2.指令表編程3.SFC編程本節(jié)主要介紹采用梯形圖的編程方式第一節(jié)

編程方式和軟元件由軟件組成的內(nèi)部繼電器，按一定的規(guī)則進行編號。字母+序號X：輸入繼電器Y：輸出繼電器M：輔助繼電器D：數(shù)據(jù)寄存器T：定時器C：計數(shù)器S：狀態(tài)繼電器。二、軟元件號分配和功能概要輸入繼電器用于接收輸入設(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。在程序中輸入繼電器只有觸點。輸入模塊的電路可等效成輸入繼電器的輸入線圈。1.輸入繼電器Ｘ輸出繼電器是將輸出信號傳送給負載的元件。輸出繼電器的線圈由內(nèi)部程序驅(qū)動。輸出觸點有兩類，

1）由軟件構(gòu)成的內(nèi)部觸點（軟觸點）

2）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。2.輸出繼電器Ｙ起到中間繼電器的作用。有一類保持用繼電器，在PLC電源斷電時，能儲存ON/OFF狀態(tài)。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。M8000~M8511為特殊用繼電器。3.輔助繼電器Ｍ例如：1)M8000當PLC運行時，M8000為ON2)M8002當PLC開始運行的第一個掃描周期，M8002為ON3)M8005鋰電池電壓異常降低時工作4)M8012振蕩周期為100ms的脈沖5)M8013振蕩周期為1s的脈沖6)M8014振蕩周期為1min的脈沖7)M8020零標記8)M8021借位標記9)M8022進位標記是一種用于編制順序控制進步梯形圖的繼電器，與步進指令STL結(jié)合使用。在不做進步序號時，也可作為輔助繼電器使用。4.狀態(tài)繼電器S5.定時器T相當于繼電器控制系統(tǒng)中的通電延時時間繼電器。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。定時時間范圍為0.001~3276.7秒（1）內(nèi)部計數(shù)用計數(shù)器

16位加計數(shù)器，計數(shù)范圍為1~32767；

32位加法／減計數(shù)器，計數(shù)范圍為-2147483648~2147483647，利用M8200~M8234指定增/減方向。6.計數(shù)器C（2）高速計數(shù)器

32位，加法／減法計數(shù)，高速計數(shù)脈沖輸入。高速計數(shù)器與PLC用戶程序的運算無關(guān)，最高響應頻率為100kHz。（1）內(nèi)部計數(shù)用計數(shù)器

16位加計數(shù)器，計數(shù)范圍為1~32767；

32位加法／減計數(shù)器，計數(shù)范圍為-2147483648~2147483647，利用M8200~M8234指定增/減方向。7.數(shù)據(jù)寄存器D（2）高速計數(shù)器

32位的高速計數(shù)器用于高速脈沖輸入的加法／減法計數(shù)，計數(shù)脈沖從X000~X007輸入。高速計數(shù)器與PLC用戶程序的運算無關(guān)，最高響應頻率為100kHz。1.取指令和輸出指令LD、LDI、INVOUT第二節(jié)

基本指令系統(tǒng)LD、LDI、INV、OUT2.串聯(lián)和并聯(lián)指令AND、ANIOR、ORIAND、ANIOR、ORI3.塊與何塊或指令ANBORBANBORB4.主控與主控復位指令MCMCRMC、MCR5.脈沖檢測和脈沖輸出指令LDP、LDF、ORP、ORF、AND、ANF、PLS、PLFLDP、LDF、ORP、ORF、AND、ANFPLS、PLF6.置位和復位指令SETRSTSETRST7.進棧、讀棧和出棧指令MPS、MRD、MPPMPS、MRD、MPP8.空操作和程序結(jié)束指令NOP、END9.定時器的應用

T0，普通定時器，X000閉合，T0開始計時，10s時間到，T0的常開觸點閉合，線圈Y000得電；若觸點X000斷開，T0被復位0。

T250，積累型定時器，X001閉合，T250開始計時，若X001斷開或停電，T250仍保持已計時的時間；當X001再次閉合后，T250在原計時時間的基礎(chǔ)上繼續(xù)計時，直到10s時間到。當觸點X002閉合，T250被復位。10.

計數(shù)器的應用

C0，普通計數(shù)器，X011閉合一次，C0的當前值加1，直到其當前值為5，觸點C0閉合。以后即使繼續(xù)有計數(shù)輸入，計數(shù)器的當前值不變。當X010閉合，執(zhí)行RSTC0指令，計數(shù)器C0被復位，當前值為0，觸點C0斷開，輸出繼電器線圈Y001失電。普通計數(shù)器和停電保持用計數(shù)器不同之處在于，在切斷PLC的電源后，普通計數(shù)器的當前值被清除，而停電保持用計數(shù)器則可存貯計數(shù)器在停電前的計數(shù)值。當恢復供電后，停電保持用計數(shù)器可在上一次保存的計數(shù)值上累計計數(shù)，因此它時一種累積計數(shù)器。在基本指令的基礎(chǔ)上介紹一些常用的單元程序。一個完整的實現(xiàn)某種控制功能的用戶程序，總可分解為一系列簡單、典型的單元程序。熟悉這些程序，既能鞏固前面所學的指令，又能從中掌握編程的邏輯及規(guī)律，還能這些單元程序的基礎(chǔ)上進行改造、擴充、組合，設(shè)計出豐富多彩的應用程序。第三節(jié)

基本指令的應用1．起動、停止控制——自鎖邏輯的應用控制要求：1）按下按鈕SB1，線圈KM得電，主電路電動機M轉(zhuǎn)動，并保持，即自鎖。2）按下按鈕SB2，或電動機過載時，線圈KM失電，主電路電動機M停止。3）若電動機過載，在熱繼電器FR動作、電動機M停止的同時，報警燈H閃爍。1．梯形圖編寫實例梯形圖解讀：1）按下按鈕SB1，X000閉合，輸出Y000得電，在第一個掃描周期后，觸點Y000閉合。此后即使X000斷開，輸出Y000仍然得電，即自鎖。2）按下按鈕SB2，或電動機過載時，常閉觸點X001或X002斷開，輸出Y000才會失電。2．正反轉(zhuǎn)控制——互鎖邏輯的應用控制要求：1）電動機停止時，按下SB2，接觸器KM1得電，電動機正轉(zhuǎn)；2）電動機停止時，按下SB3，接觸器KM2得電，電動機反轉(zhuǎn)；3）按下SB1，或熱繼電器動合觸點FR閉合時，電動機停轉(zhuǎn)。4）在輸出電路中設(shè)置電路互鎖外；在梯形圖中也要求軟觸點互鎖。2．梯形圖編寫實例梯形圖解讀：1.電動機未起動時，按下SB2時，輸入X001閉合，輸出Y000被驅(qū)動，并自鎖，電動機正轉(zhuǎn)；在第2條梯形圖中，Y000的常閉觸點斷開，以確保Y001不能得電，實現(xiàn)互鎖；2.同理，若電動機反轉(zhuǎn)，輸出Y001得電，在第1條梯形圖中，Y001的常閉觸點斷開，Y000也不能得電，實現(xiàn)互鎖。3．

Υ/Δ減壓起動控制——時間邏輯的應用控制要求：1）按下起動按鈕SB1，KM1、KM2得電，電動機M成Y接法，開始起動，同時定時器開始定時；定時時間到，KM2失電，KM3得電，電動機M成Δ接法，正常運轉(zhuǎn)。2）按下停止按鈕SB2，接觸器線圈均失電，電動機M停止。3）電動機過載時，F(xiàn)R動合觸點閉合，接觸器線圈均失電，電動機M停止。4）為了提高可靠性，KM2和KM3除輸出電路中有觸點互鎖外，在梯形圖中增加軟觸點互鎖。3．梯形圖編寫實例梯形圖解讀：1）按下起動按鈕SB1，X000得電，Y000、Y001得電，KM1、KM2得電，電動機Y接法，開始起動。2）定時器T0開始定時；定時時間到，Y001（KM2）失電，Y002（KM3）得電，電動機Δ接法，正常運轉(zhuǎn)。3）為了提高可靠性，KM2和KM3除輸出電路中有觸點互鎖外，在梯形圖中增加軟觸點互鎖。4．兩地控制——異或和同或邏輯的應用兩地控制最典型的應用：一燈雙控照明電路，使用兩只雙聯(lián)開關(guān)控制要求：1.用單聯(lián)開關(guān)實現(xiàn)兩地控制；2.實現(xiàn)多地控制。4．梯形圖編寫實例梯形圖解讀：1.用X000、X001構(gòu)成異或邏輯電路來實現(xiàn)；2.也可以用同或電路來實現(xiàn)。3.三地控制，有三個輸入，分兩步運算。5．單按鈕起動、停止控制——雙穩(wěn)態(tài)邏輯的應用控制要求：用一只普通按鈕代替起動和停止兩個按鈕的功能；按鈕按一次，輸出點ON，再按一次按鈕，輸出點為OFF……不斷循環(huán)。梯形圖解讀1.第1條，觸點X001閉合，在M0上產(chǎn)生一個脈沖（M0得電一個掃描周期）；2.第2條，典型的異或電路，它將M0的狀態(tài)和Y000的狀態(tài)相異或后，在Y000輸出。注意??！一定要使用脈沖形式，千萬不能將PLS去掉。如果去掉，當X000閉合時，在每個掃描周期，輸出線圈Y000的狀態(tài)都要改變一次，這顯然是達不到控制目的。6．輸入信號的防抖動控制——單穩(wěn)態(tài)邏輯的應用控制要求：

1.用軟件消除因為輸入按鈕觸點接觸不良造成的輸入誤差。梯形圖解讀：1.X000閉合，通過第一個掃描周期，輔助繼電器M0立即得電并自鎖。2.第二個掃描周期及以后的脈沖對M0沒有影響。3.定時器T0使M0輸出的信號脈寬均為0.5s，相當于M0的高電平覆蓋了X000在0.5s內(nèi)的所有抖動信號4.用M0的信號來替代X000。7．矩形波的產(chǎn)生和控制——無穩(wěn)態(tài)邏輯的應用控制要求：

1.當X000為ON時，產(chǎn)生一個周期為3s的矩形波。梯形圖解讀：1.當X000閉合，T0開始計時；1s時間到，常開觸點T0閉合，T1開始計時；2s時間到，常閉觸點T1斷開，將T0復位→常開觸點T0斷開→T1復位→常閉觸點T1閉合→使定時器T0又重新開始計時……2.在Y000和Y001端得到一個周期為3s的波形輸出。3.Y001是Y000的互補輸出。1sY001X0002sY0008．序列脈沖的發(fā)生和控制——自復位邏輯的應用控制要求：

1.當X000為ON時，產(chǎn)生一個周期為5s，脈沖周期為一個掃描周的序列脈沖。梯形圖解讀：1.當X000閉合，T0開始計時；

2.5s時間到，常開觸點T0閉合，Y000得電；

3.下一個掃描周期，常閉觸點T0斷開，將T0復位；

4.再下一個掃描周期，因T0已復位，常閉觸點T0閉合→T0又重新開始計時……5.在Y000輸出一個周期為5s（忽略了一個掃描周期的時間）的脈沖序列。9．搶答器控制程序分析——程序塊概念初步競賽規(guī)則要求：1）主持人出題，按下開始按鈕（X000），開始指示燈（Y000）亮，選手方可搶答；若有選手搶先在主持人前按下按鈕，主持人再按下按鈕，指示燈（Y000）不亮。2）開始指示燈（Y000）亮后，某選手搶先按下按鈕，該選手指示燈亮，表示搶答成功；3）開始指示燈（Y000）未亮時，某選手搶先按下按鈕，該選手指示燈閃爍，表示犯規(guī)，其他選手按下無效，不作為犯規(guī)；4）按下復位按鈕，所有指示燈滅，可重新開始。梯形圖解讀：用M1、M2、M3、M4來表示1#~4#選手搶先按下按鈕的狀態(tài)，主持人按鈕（X000）和M1~M4的關(guān)系。表示選手按鈕沒有按下時，主持人開始按鈕按下有效，并自鎖，Y000為ON；如有選手搶先按下，M1~M4有一個常閉觸點斷開，主持人開始按鈕按下無效，Y000為OFF。復位按鈕（X005）按下，復位Y000。

按模塊編寫程序（1）主持人和選手的關(guān)系梯形圖解讀：是一個互鎖的關(guān)系按模塊編寫程序（2）選手和選手間的關(guān)系梯形圖解讀：選手狀態(tài)（M1~M4）和指示燈（Y001~Y004）一一對應。如沒有犯規(guī)，觸點Y000閉合，Ｍ8013(振蕩周期為1s的脈沖)觸點被短接，選手對應的指示燈常亮；若有犯規(guī)，觸點Y000斷開，Ｍ8013觸點開始作用，選手對應的指示燈閃爍。按模塊編寫程序（3）開始指示燈狀態(tài)和選手搶答狀態(tài)的組合10．帶式輸送機控制

——正序起動、逆序停止控制程序的設(shè)計（1）控制要求

1）正常起動

為了避免在前段輸送皮帶上物料堆積，要求正序起動起動順序為：M1→M2→M3→YV，時間間隔分別為6s、5s、4s。

2）正常停止逆序停止，停止順序為:YV→M3→M2→M1，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；M3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。YVM3M2M1料斗終點主要功能：將料斗中的料，依次通過皮帶機3（M3帶動）、皮帶機2（M2帶動）、皮帶機1（M1帶動）將料傳送到終點。（2）I/O地址分配梯形圖解讀：利用了3個定時器，由各定時器的常開觸點依次控制下一個狀態(tài)的實現(xiàn)。起動時，按下起動按鈕SB1，觸點X001閉合，Y001得電并自鎖，同時定時器T0開始計時，定時6s；6s時間到，常開觸點T0閉合，Y002得電，同時定時器T1開始定時……，直到輸出繼電器Y000得電。按下急停按鈕SB2，常閉觸點X002斷開，按梯形圖順序，依次使Y001、Y002、Y003、Y000失電，在一個掃描周期內(nèi)完成所有停止動作。（3）順序起動和緊急停止梯形圖解讀：按下正常停止按鈕SB3時，觸點X003閉合，M1得電并自鎖，定時器T3開始定時，然后依次起動T4、T5，進入正常停止過程；定時器各自的常閉觸點串聯(lián)到前4條的梯形圖中，如圖中虛線框內(nèi)所示，使線圈Y000、Y003、Y002、Y001依次失電，T2、T1、T0依次復位；當最后Y001失電后，其常開觸點斷開，使T3、T4、T5復位，為下一次操作做好準備。過載保護請自行分析。（4）正常停止和過載保護11．編程注意事項（1）關(guān)于輸入元件的動斷觸點在通常的控制電路中，為了達到控制的可靠性，停止按鈕SB2和熱繼電器FR都采用動斷觸點接入，修改梯形圖SB2和FR。由于SB2、FR采用動斷觸點，所以梯形圖中的常開觸點X001、X002在未動作時都是閉合的，常閉觸點X002在未動作時是斷開的。由于X001、X002在梯形圖中的常開觸點形式，使初學者分析時較為困難，所以在后面的介紹中，還是沿用動合觸點的接入方法。（2）線圈位置不對的梯形圖及轉(zhuǎn)換

（3）橋式電路

（4）同名雙線圈輸出及其對策

在實際執(zhí)行中，當觸點A、B閉合，而觸點C、D斷開時，線圈F并不得電。這是因為在輸入采樣后；在運算第一條電路時，線圈F得電，在運算到第二條電路時，線圈F失電；最后的輸出是線圈F失電。一、常用的應用指令

FX3U的指令除基本指令（27條）外，還有步進指令（2條）和應用指令（128種，298條，本節(jié)共介紹9條，其余可詳見《編程手冊》。第四節(jié)

應用指令和步進指令應用指令的格式1-D表示使用32位指令的指令2-應用指令的功能號及指令符號3-P表示脈沖執(zhí)行指令的指令4-操作數(shù)

條件跳轉(zhuǎn)指令CJ其功能是在條件成立時，跳過不執(zhí)行的部分程序第四節(jié)

應用指令和步進指令梯形圖解釋當觸點X000閉合時，直接跳轉(zhuǎn)到P8，在跳轉(zhuǎn)指令到P8間的梯形圖都不執(zhí)行。2.比較指令CMP梯形圖解釋當觸點X000閉合時，將常數(shù)10和計數(shù)器C20中的當前值進行比較。目標軟元件為M0，則M1、M2即被自動占用。當常數(shù)10大于C0的當前值時，觸點M0閉合，Y000得電；當常數(shù)10等于C20的當前值時，觸點M1閉合，Y001得電；當常數(shù)10小于C20的當前值時，觸點M2閉合，Y002得電。其功能是將兩個源數(shù)據(jù)字進行比較，并將比較的結(jié)果存放于目標