第4章 PLC编程元件与基本逻辑指令

1、4.24.2 梯形图的特点梯形图的特点 4.1 PLC4.1 PLC的编程语言的编程语言 4.3 PLC4.3 PLC的编程元件的编程元件 第第4章章 PLC的编程语言与基本的编程语言与基本 逻辑指令逻辑指令 4.4 PLC4.4 PLC的基本逻辑指令的基本逻辑指令 4.1 PLC4.1 PLC的编程语言的编程语言 国际电工委员会国际电工委员会IEC于于1994年年5月公布了月公布了PLC标准标准(IEC1131)，其中第三，其中第三 部分（部分（IEC1131-3）是）是PLC编程语言标准。编程语言标准。 PLC的编程语言越来越丰富，功能也不断提高。的编程语言越来越丰富，功能也不断提高。 多

2、种编程语言的并存、多种编程语言的并存、 互补与发展是互补与发展是PLC进步的一种趋势。进步的一种趋势。 PLC的的5种编程语言种编程语言 1）顺序功能图）顺序功能图SFC（Sequential Function Chart） 用来设计顺序控制程序，是位于其它语言之上用来设计顺序控制程序，是位于其它语言之上 的图形语言的图形语言 现在它实际上是一种组织编程的工具（相当于现在它实际上是一种组织编程的工具（相当于 流程图），还必须用其它语言（如梯形图）转换流程图），还必须用其它语言（如梯形图）转换 为为PLC可执行的程序。可执行的程序。 2）梯形图）梯形图 LD（Ladder Diagram） 是是

3、PLC使用最多的一种编程语言，易使用最多的一种编程语言，易 于被广大的电器工程人员掌握，特别适用于被广大的电器工程人员掌握，特别适用 于开关量逻辑控制。用线圈、常开触点、于开关量逻辑控制。用线圈、常开触点、 常闭触点表示。常闭触点表示。 编程语言编程语言 3）功能块图）功能块图FBD（Function Block Diagram） 类似于数字逻辑电路，有数电知识的人易于掌握。类似于数字逻辑电路，有数电知识的人易于掌握。 用类似与门、或门的方框来表示逻辑关系。用类似与门、或门的方框来表示逻辑关系。 很少用，西门子很少用，西门子“LOGO”逻辑模块用此语言。逻辑模块用此语言。 编程语言编程语言 4

4、）指令表）指令表IL（Instruction List） 类似于汇编语言，用助记符指令表达。类似于汇编语言，用助记符指令表达。 指令表程序不直观，较难阅读，逻辑关系很难一眼看到。一般设计指令表程序不直观，较难阅读，逻辑关系很难一眼看到。一般设计 时用梯形图语言。时用梯形图语言。 5）结构文本）结构文本ST（Struction Text） 类似于高级语言，能实现复杂的数学运算，编程简洁。类似于高级语言，能实现复杂的数学运算，编程简洁。 不同厂家的不同厂家的PLC编程语言互不兼容，指令系统自成体系，有所差别。编程语言互不兼容，指令系统自成体系，有所差别。 指令表、结构文本是文字语言，指令表、结构文

5、本是文字语言， 其它为图形编程语言其它为图形编程语言 1、编程元件沿用继电器这一名称、编程元件沿用继电器这一名称 如输入继电器、输出继电器，但应注意它们不是真实的物理继如输入继电器、输出继电器，但应注意它们不是真实的物理继 电器，而是软件编程单元，存储单元电器，而是软件编程单元，存储单元。 2、用能流的概念分析理解程序、用能流的概念分析理解程序 从左侧垂直线（叫公共母线从左侧垂直线（叫公共母线Bus bar）开始，想象）开始，想象能流能流从左到右从左到右 流动，这与执行用户程序的顺序是一致的。流动，这与执行用户程序的顺序是一致的。 4.2 4.2 梯形图的特点梯形图的特点 梯形图由触点、线圈和

6、应用指令等组成梯形图由触点、线圈和应用指令等组成 触点代表逻辑输入条件，如开关、按钮、内部条件触点代表逻辑输入条件，如开关、按钮、内部条件 线圈代表逻辑输出结果，如指示灯、接触器线圈代表逻辑输出结果，如指示灯、接触器 梯形图实际上是输入输出关系的一种图形表达梯形图实际上是输入输出关系的一种图形表达 3、从上到下，从左到右的顺序进行逻辑运算、从上到下，从左到右的顺序进行逻辑运算 4、编程元件可以无限次地引用、编程元件可以无限次地引用 4.4.3 PLC3 PLC编程元件编程元件 FX系列系列PLC软继电器编号由字母软继电器编号由字母 和和 数字数字 组成组成 输入和输出继电器用八进制编号（如输入

7、和输出继电器用八进制编号（如X000-027），）， 其它用十进制其它用十进制 1、输入继电器输入继电器X X与输出继电器与输出继电器Y Y 输入继电器是输入继电器是PLC用来接收用户输入设备发来的输入信号用来接收用户输入设备发来的输入信号 输入继电器由外部输入信号驱动，不能用指令来驱动。输入继电器由外部输入信号驱动，不能用指令来驱动。在程序中绝对在程序中绝对 不能出现输入继电器的线圈，只能出现输入继电器的触点（无线圈）不能出现输入继电器的线圈，只能出现输入继电器的触点（无线圈） X为输入映象寄存器，为输入映象寄存器，每个每个X的常开与常闭触点均可无数次使用的常开与常闭触点均可无数次使用 输出

8、继电器是用来将输出继电器是用来将PLC内部信号输出传送给外部负载内部信号输出传送给外部负载 输出继电器线圈是由输出继电器线圈是由PLC内部程序驱动，再由输出单元对应的硬触点来驱内部程序驱动，再由输出单元对应的硬触点来驱 动外部负载动外部负载 每个输出继电器对应一个常开硬触点，但在程序中可以是常开或常闭触点，每个输出继电器对应一个常开硬触点，但在程序中可以是常开或常闭触点， 可无数次使用。可无数次使用。 Y有线圈、有触点；有线圈、有触点； X只有触点、没有线圈只有触点、没有线圈 1、输入继电器输入继电器X X与输出继电器与输出继电器Y Y FX2NPLC输入继电器输入继电器X，输出继电器，输出继

9、电器Y共共256点。如点。如FX2N-64MR，共，共64点点 其中，输入其中，输入32点，点，X000-X037 输出输出32点，点，Y000-Y037 输入和输出的输入和输出的COM不能连接在一起不能连接在一起 继电器输出型，输入为软继电器，输出为实际继电器继电器输出型，输入为软继电器，输出为实际继电器 注意注意 辅助继电器是辅助继电器是PLC中数量最多的一种继电器，相当于中间继电器。中数量最多的一种继电器，相当于中间继电器。 M不能接收外部输入信号，也不能直接驱动外部负载（要通过不能接收外部输入信号，也不能直接驱动外部负载（要通过Y实现）。实现）。 M的线圈由指令驱动，每个的线圈由指令驱

10、动，每个M有无限多对常开常闭触点，引用不受限制。有无限多对常开常闭触点，引用不受限制。 M是一种内部状态标志；不能当是一种内部状态标志；不能当X用，也不能当用，也不能当Y用；有线圈有触点用；有线圈有触点 M采用十进制编号，有：采用十进制编号，有： 通用辅助继电器通用辅助继电器M0-M499，共，共500点点 断电保持辅助继电器断电保持辅助继电器M500-M3071，共，共2572点点 特殊辅助继电器特殊辅助继电器M8000-M8255，共，共256点点 2、辅助、辅助继电器继电器M M X0 M0 M0 M0 断电保持辅助继电器用锂电池保持映象寄断电保持辅助继电器用锂电池保持映象寄 存器中的内

11、容，如机械手，要求断电后保存器中的内容，如机械手，要求断电后保 持原态，避免出事故。持原态，避免出事故。 特殊辅助继电器为系统占用，作一些专用特殊辅助继电器为系统占用，作一些专用 功能。如功能。如M8000，当，当PLC处于处于RUN状态时状态时 为为ON，为，为STOP状态时为状态时为OFF。 断电保持功能断电保持功能 特殊辅助继电器特殊辅助继电器分为两类：分为两类：触点型触点型和和线圈型线圈型 触点型触点型 用户只可以利用其触点，不用其线圈。用户只可以利用其触点，不用其线圈。 线圈型线圈型用户用其线圈，不用其触点。用户用其线圈，不用其触点。 特殊辅助继电器特殊辅助继电器 触点型触点型 M8

12、002（M8003）-初始化脉冲，只在程序开始时接通一下，作初始化用。初始化脉冲，只在程序开始时接通一下，作初始化用。 M8011、M8012、M8013、M8014-分别为产生周期为分别为产生周期为10ms、100ms、1s、 1min时钟脉冲的时钟脉冲的M，可以提供给计数器作长延时。，可以提供给计数器作长延时。 触点型触点型 M8034 - 禁止全部输出的特殊辅助继电器禁止全部输出的特殊辅助继电器 当当M8034线圈被接通时，则线圈被接通时，则PLC的所有输出自动断开的所有输出自动断开 M8235 -被驱动，则设置被驱动，则设置C235为减计数方式为减计数方式 M8236 -被驱动，则设置

13、被驱动，则设置C236为减计数方式为减计数方式 M8237 -被驱动，则设置被驱动，则设置C237为减计数方式为减计数方式 M8238 -被驱动，则设置被驱动，则设置C238为减计数方式为减计数方式 M8241 -被驱动，则设置被驱动，则设置C241为减计数方式为减计数方式 M8242 -被驱动，则设置被驱动，则设置C242为减计数方式为减计数方式 M8244 -被驱动，则设置被驱动，则设置C244为减计数方式为减计数方式 Status，是用于编写顺序控制程序的一种编程元件。它与后述的，是用于编写顺序控制程序的一种编程元件。它与后述的STL指令指令 （步进梯形指令）一起使用。（步进梯形指令）一

14、起使用。不使用步进指令时，不使用步进指令时，也可以当辅助继电器用。也可以当辅助继电器用。 3、状态继电器、状态继电器S 1）通用状态继电器）通用状态继电器S0-S499，共共500点点 供初始化状态用的供初始化状态用的S0-S9，共，共10点点 供返回原点用的供返回原点用的S10-S19，共，共10点点 2）有断电保护功能的状态继电器）有断电保护功能的状态继电器S500-S899，共，共400点点 3）供报警用的状态继电器）供报警用的状态继电器S900-S999，共，共100点点 例如：某机械手先后有下降、夹紧和上升例如：某机械手先后有下降、夹紧和上升3个动作，其个动作，其 顺序功能图顺序功能

15、图 X0起动按钮，起动按钮， Y0下降电磁阀下降电磁阀 X1下限位开关，下限位开关， Y1夹紧电磁阀夹紧电磁阀 X2夹紧到位，夹紧到位， Y2上升电磁阀上升电磁阀 随着动作的转移，前一状态自动变为随着动作的转移，前一状态自动变为OFF 定时器相当于通电延时时间继电器定时器相当于通电延时时间继电器 定时器可提供无数对的常开、常闭触点供编程用定时器可提供无数对的常开、常闭触点供编程用 定时器有定时器有 一个时间设定值寄存器（一个时间设定值寄存器（16位），可用常数位），可用常数K或数据寄存器或数据寄存器D 一个当前时间值寄存器（一个当前时间值寄存器（16位），动态变化位），动态变化 一个时间到输出

16、触点（一个时间到输出触点（1位），时间到动作位），时间到动作 这三个量使用同一个元件号。如这三个量使用同一个元件号。如T2 定时器工作原理：定时器工作原理： 定时器是根据时钟脉冲累积计数而达到定时的目的，时钟脉冲有定时器是根据时钟脉冲累积计数而达到定时的目的，时钟脉冲有 1ms 、10ms 、100ms，当计数达到设定值时，其触点动作。当计数达到设定值时，其触点动作。 4、定时器、定时器T（T0-T255） 定时器可分为通用定时器、积算定时器二种。定时器可分为通用定时器、积算定时器二种。 1）通用定时器（）通用定时器（T0-T249） 通用定时器不具备断电的保持功能，通用定时器有通用定时器不具

17、备断电的保持功能，通用定时器有100ms和和10ms两种两种 T0-T199为为100ms定时器，定时范围定时器，定时范围0.1-3276.7s 通用定时器通用定时器 T0-T199为为100ms定时器，定时范围定时器，定时范围0.1-3276.7s 其中其中T192-T199为子程序和中断服务程序专用为子程序和中断服务程序专用 T200-T245为为10ms 定时器，定时范围定时器，定时范围0.01-327.67s 例如：例如：X0接通，接通，T200线圈得电，开始对线圈得电，开始对10ms时钟时钟 脉冲计数。当定时器的当前值等于脉冲计数。当定时器的当前值等于123，即达到，即达到 1.23

18、s，定时器，定时器T200常开触点接通，驱动常开触点接通，驱动Y0。 12310ms=1230ms=1.23s 当定时器线圈失电，定时器复位，当前值为当定时器线圈失电，定时器复位，当前值为0， 常开触点断开，常闭触点接通。常开触点断开，常闭触点接通。 X0要一直通电，到设定值定时器不再累加。要一直通电，到设定值定时器不再累加。 为通电延时定时器，即定时器得电，延时一个设为通电延时定时器，即定时器得电，延时一个设 定值动作。断电延时功能没有，可设计。定值动作。断电延时功能没有，可设计。 断电复位断电复位 积算定时器具有计数累积的功能，中途定时器线圈断电积算定时器具有计数累积的功能，中途定时器线圈

19、断电，当前值保持，再当前值保持，再 通电，在原基础上累积。只有复位，当前值才变为通电，在原基础上累积。只有复位，当前值才变为0。 2）积算定时器（）积算定时器（T246-T255） T246-T249为为1ms积算定时器，定时范围积算定时器，定时范围0.001-32.767s T250-T255为为100ms积算定时器，定时范围积算定时器，定时范围0.1-3276.7s 累积时间累积时间: t1+t2=34.5 定时器触点接通，定时器触点接通，Y1得电，直到得电，直到X2接通，接通， T250复位。复位。 断电延迟动作，可用合理设计实现。断电延迟动作，可用合理设计实现。 X1按下后，过按下后，

20、过20s断断Y0 RST指令复位指令复位 X1 5、计数器、计数器C（C0-C255） 16位加计数器（位加计数器（C0-C199） C0-C99为通用型，为通用型，100点点 C100-C199为断电保持型，为断电保持型，100点点 X10接通，复位接通，复位C0 X10断开，可开始计数断开，可开始计数 X11计数脉冲，计数脉冲， 使使C0加加1计数计数 C0C0当前值当前值=9，则，则Y0=1，再来计数脉冲，当前值不变。，再来计数脉冲，当前值不变。 直到复位，直到复位，Y0=0，当前值，当前值=0 16位计数器的设定值为位计数器的设定值为1-32767 1）内部计数器）内部计数器 对对PL

21、C的内部信号（如的内部信号（如X、Y、M、S、T等）进行计数。等）进行计数。 RST指令复位指令复位 内部计数器内部计数器 32位加位加/减计数器（减计数器（C200-C234） （32位可逆计数器）位可逆计数器） C200-C219为通用型，为通用型，20点点 C220-C234为断电保持型，为断电保持型，15点点 计数器的设定值可以用常数计数器的设定值可以用常数K直接给出，还可以用数据寄存器给出，直接给出，还可以用数据寄存器给出， 如用如用D0，则设定值在，则设定值在D1和和D0连续的两个连续的两个D中。中。 加加/减的设定是通过特殊辅助继电器减的设定是通过特殊辅助继电器M8200-M82

22、34来实现，当来实现，当M82XX 为为ON，为减计数，反之为加，一个对一个。，为减计数，反之为加，一个对一个。 2）高速计数器）高速计数器 C235-C255，21点点 采用中断方式进行计数，与采用中断方式进行计数，与 PLC的扫描周期无关的扫描周期无关 输入计数频率可以很高，有断电保持功能输入计数频率可以很高，有断电保持功能 例：例：C200- M8200 当当M8200为为ON时，时，C200为减计数为减计数 当当M8200为为OFF时，时，C200为加计数为加计数 PLC在进行输入输出处理、模拟量控制、位置控制时，需要许多数据寄在进行输入输出处理、模拟量控制、位置控制时，需要许多数据寄

23、 存器以存储数据和参数存器以存储数据和参数 用用D表示数据寄存器表示数据寄存器 数据寄存器为数据寄存器为16位，最高位为符号位位，最高位为符号位 32位数据可用两个数据寄存器来存储（如位数据可用两个数据寄存器来存储（如D1D0） 1） 通用数据寄存器通用数据寄存器 D0-D199，16位共位共200点点 2）断电保持数据寄存器）断电保持数据寄存器 D200-D7999，16位共位共7800点点 3） 特殊数据寄存器特殊数据寄存器 D8000-D8255，共，共256点。系统占用点。系统占用 例如：例如： D8000-WDT定时器定时参数（初始值定时器定时参数（初始值200ms） 4） 文件寄存

24、器文件寄存器 以以500点为单位，可将点为单位，可将D1000-D7999设为文件寄存器，设为文件寄存器，PLC的参数区的参数区 6、数据寄存器、数据寄存器D 1.如何实现断电延时？如何实现断电延时？ 如：如：当当X0接通时，接通时，Y0马上得电；当马上得电；当X0断开时，断开时，Y0过过20S后断电。后断电。 2.当一个定时器的定时时间不够时，怎么办当一个定时器的定时时间不够时，怎么办? 如：如：当当X0接通后，接通后，Y0过过5000S后得电并保持，至到后得电并保持，至到X1接通为止。接通为止。 3. 如何实现如下图所示周期为如何实现如下图所示周期为50s的脉冲输出？的脉冲输出？ 如何用计

25、数器实现定时功能？如何用计数器实现定时功能？ 2. 如何用计数器与定时器配合实现长延时？如何用计数器与定时器配合实现长延时？ X0接通时，接通时，Y0马上得电；马上得电；X0断开时，断开时，Y0过过20S后断电。后断电。 X0接通，接通，Y0过过5000S后得电并保持，至到后得电并保持，至到X1接通为止。接通为止。 要求：要求： 熟练掌握基本逻辑指令及应用。熟练掌握基本逻辑指令及应用。 掌握梯形图编程规则。掌握梯形图编程规则。 FX2N系列系列PLC有：有： 基本逻辑指令，基本逻辑指令，27条条 步进指令，步进指令，2条条 功能指令，功能指令，128条条 仅基本逻辑指令就可开发开关量控制系统的

26、程序仅基本逻辑指令就可开发开关量控制系统的程序 4.4 P LC4.4 P LC的基本逻辑指令的基本逻辑指令 PLCPLC基本逻辑指令、步进指令基本逻辑指令、步进指令 1、逻辑取及线圈驱动指令、逻辑取及线圈驱动指令LD、LDI、OUT LD（Load）取指令，常开触点与母线相连接的指令）取指令，常开触点与母线相连接的指令 LDI（Load Inverse）取反指令，常闭触点与母线相连接的指令）取反指令，常闭触点与母线相连接的指令 OUT（Out）线圈驱动的输出指令。不可用来驱动）线圈驱动的输出指令。不可用来驱动X。 指令的用法见图示指令的用法见图示 软件可以自动将梯形图转软件可以自动将梯形图转

27、 换成指令表换成指令表 AND（And）与指令）与指令常开触点的串联指令常开触点的串联指令 ANI（And Inverse）与非指令）与非指令常闭触点的串联指令常闭触点的串联指令 是单个触点与左边的电路串联，不是电路块的串联。串联是单个触点与左边的电路串联，不是电路块的串联。串联 触点个数没有限制。触点个数没有限制。 2、触点串联指令、触点串联指令AND、ANI 可连续输出可连续输出 M101后通过后通过T1 驱动驱动Y4 3、触点并联指令、触点并联指令OR、ORI OR（Or）或）或常开触点并联指令常开触点并联指令 ORI（ Or Inverse）或非）或非常闭触点并联指令常闭触点并联指令

28、为边沿检测的触点指令为边沿检测的触点指令 带带“P”的为上升沿有效，只通一个扫描周期的为上升沿有效，只通一个扫描周期 带带“F”的为下降沿有效，只通一个扫描周期的为下降沿有效，只通一个扫描周期 4、LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF指令指令 上例中，上例中，Y0只通一个扫描周期只通一个扫描周期 边沿检测的触点指令举例边沿检测的触点指令举例 例中，已知例中，已知X0的波形画出的波形画出M1和和Y0的波形的波形 u 首先在首先在Y0=0的情况下，的情况下，X0的上升沿使的上升沿使Y0=1并保持，并保持，M1=0 u 在在X0的第二个上升沿，的第二个上升沿，M1=1，而，而M1的常闭

29、断开，使的常闭断开，使Y0=0 u 一个扫描周期到，一个扫描周期到，M1=0。M1实际上只通一个扫描周期又断了实际上只通一个扫描周期又断了 u 在在X0的第三个上升沿的第三个上升沿 重复前面的，循环重复前面的，循环 这是分频电路：这是分频电路： Y0变化的频率是变化的频率是X0的的1/2 l ORB（Or Block）多触点电路块的并联连接指令多触点电路块的并联连接指令 l 2个以上的触点串联连接的电路称为个以上的触点串联连接的电路称为“串联电路块串联电路块” l 串联电路块并联连接时，分支的开始用串联电路块并联连接时，分支的开始用LD、LDI指令指令 5、电路块并联指令、电路块并联指令ORB

30、 ANB（And Block）多触点电路块的串联连接指令多触点电路块的串联连接指令 2个以上并联连接的电路称为个以上并联连接的电路称为“并联电路块并联电路块” 并联电路块串联连接时，分支的开始用并联电路块串联连接时，分支的开始用LD、LDI指令指令 使用使用ANB前，应完成并联电路块的内部连接前，应完成并联电路块的内部连接 可以引入临时母线的概念，并联电路块之间的垂直线可以引入临时母线的概念，并联电路块之间的垂直线 6、电路块串联指令、电路块串联指令ANB 对指令中含有对指令中含有ORB和和ANB时，首先要分析电路块的连接关系时，首先要分析电路块的连接关系 以以LD或或LDI指令为基础，分块指

31、令为基础，分块 找到找到ORB和和ANB指令，分出指令，分出ANB指令的电路块，确定临时母线指令的电路块，确定临时母线 电路块串并联指令举例电路块串并联指令举例 将指令表程序转换为梯形图将指令表程序转换为梯形图 MPS（PUSH）进栈，进栈后栈内数据依次移动进栈，进栈后栈内数据依次移动 MRD（READ）读栈，读栈后栈内数据不变读栈，读栈后栈内数据不变 MPP（POP）出栈，出栈后栈内数据上移出栈，出栈后栈内数据上移 主要用于多重输出电路主要用于多重输出电路 7、堆栈、堆栈指令指令MPS、MRD、MPP 一层的情况一层的情况 堆栈采用先进后出的管理原则堆栈采用先进后出的管理原则 堆栈指令没有目标元件堆栈指令没有目标元件 MPS、MPP必须成对使用必须成对使用 栈的层次最多为栈的层次最多为11层层 实际上是利用堆栈保存中间逻辑结果实际上是利用堆栈保存中间逻辑结果 二层的情况二层的情况 MC（Master Control）主控指令主控指令 MCR（ Master Control Reset）主控复位指令主控复位指令 许多触点受控于某个触点时使用许多触点受控于某个触点时使用 主控触点是控制一组电路的总开关，母线移到主