PLC的程序设计基础课件

1、plc的程序设计基础-1第3章 fx系列plc的程序设计基础 3.1 plc编程语言的国际标准编程语言的国际标准 1. 顺序功能图 用来编制顺序控制程序，第4章将详细介绍。 2. 梯形图 梯形图是使用得最多的图形编程语言。可以想象左右两侧垂直母线之间有一个左正右负的直流电源电压。触点电路接通时，有一个假想的“能流”流过线圈。能流只能从左向右流动。plc的程序设计基础-2 3. 功能块图 功能块图是类似于数字逻辑电路的编程语言，国内很少使用。 4. 指令表 指令表程序由指令组成，适合程序设计经验丰富的程序员使用。 5. 结构文本 结构文本是为iec 61131-3标准创建的一种专用的高级编程语言

2、。 梯形图中输入信号（触点）与输出信号（线圈）之间的逻辑关系一目了然，易于理解。指令表程序的输入方便快捷。 plc的程序设计基础-33.2 fx系列系列plc的软元件的软元件3.2.1 位软元件位软元件 位软元件只有两种不同的状态，线圈“通电”、常开触点接通、常闭触点断开称为on，相反的状态称为off。分别用二进制数1和0来表示这两种状态。 输入继电器和输出继电器的软元件号用八进制数表示，其他软元件的元件号为十进制数。八进制数只有07这8个数字，遵循“逢8进1”的运算规则。 1输入继电器（x） 输入继电器是plc接收外部输入的开关量信号的窗口。 图3-5中x0端子外接的输入电路接通时，它对应的

3、输入映像存储器为on，外接电路断开时为off。 基本单元的输入继电器和输出继电器的软元件号从0开始，扩展单元和扩展模块接着它左边的模块的输入、输出编号自动分配，但是元件号的末位数从0开始分配。 2输出继电器（y） 输出继电器是plc向外部负载发送信号的窗口。如果图3-5的梯形图中y4的线圈“通电”，继电器型输出模块中对应的硬件继电器的常开触点闭合，使外部负载工作。plc的程序设计基础-4 3一般用途辅助继电器（m） 辅助继电器相当于继电器系统的中间继电器，是一种内部的状态标志位，它没有断电保持功能。 4断电保持型辅助继电器 断电保持型辅助继电器可以记忆电源中断瞬时的状态。 在电源中断时，fx1

4、s、fx1n和fx3g等系列用e2prom或电容器中的电荷来保存软元件的信息。fx2n和fx3u等系列用ram和锂电池来保存软元件的信息。断电保持型辅助继电器只是在plc重新通电后的第一个扫描周期保持断电瞬时的状态。为了利用它们的断电记忆功能，可以采用图3-6中有记忆功能的电路。plc的程序设计基础-5 5特殊辅助继电器 fx3g、fx3u和fx3uc有512点特殊辅助继电器，其他系列为256点。特殊辅助继电器分为两类。 （1）触点利用型 在用户程序中直接使用其触点，下面是几个例子： 1）m8000（运行监视）：run模式为on；stop模式为off。 2）m8002（初始化脉冲）：仅在m80

5、00由off变为on的一个扫描周期内为on。 3）m8004（错误发生）：运算出错时为on，例如除法指令的除数为0。 4）m8005：锂电池电压下降至规定值时变为on。 5）m8011m8014分别是10ms、100ms、1s和1min时钟脉冲，占空比为50%。plc的程序设计基础-6 （2）线圈驱动型 由用户程序驱动其线圈，使plc执行特定的操作。例如： m8030的线圈“通电”后，“电池电压降低”发光二极管熄灭； m8034的线圈“通电”时，禁止所有的输出； 执行菜单命令“帮助”“特殊继电器/寄存器”，可以找到分类排列的特殊继电器和特殊寄存器的帮助信息。 6状态 状态（s，state）是用

6、于编制顺序控制程序的软元件，它与stl指令（步进梯形指令）一起使用（见第5章）。3.2.2 定时器定时器 16个连续的二进制位组成一个字（word）。定时器（t）的当前值字的最大值为32767。 定时器对plc内部的时钟脉冲进行加计数，达到设定值时，定时器的输出触点动作。可以用常数k或数据寄存器（d）的值来作定时器的设定值。plc的程序设计基础-7 1一般用途定时器 fx各子系列的定时器见表3-2。100ms、10ms和1ms定时器的最大定时时间分别为3276.7s、327.67s和32.767s。 图3-8中x0的常开触点接通时，t1的当前值计数器从零开始，对100ms时钟脉冲进行累加计数。

7、当前值等于设定值100（10s）时，t1的常开触点接通，当前值保持不变。x0的常开触点断开或plc断电时，t1被复位，复位后t1的常开触点断开，当前值被清零。一般用途定时器没有断电保持功能。 单击工具条上的线圈按钮 ，输入“t1 k100”。plc的程序设计基础-8plc的程序设计基础-9 2累计型定时器 图3-9中x1的常开触点接通时，累计型定时器t250的当前值计数器对100ms时钟脉冲进行累加计数。x1的常开触点断开或plc断电时停止定时，t250的当前值保持不变。x1的常开触点再次接通或重新上电时继续定时，累计时间为9s时，t250的常开触点动作。需要用复位指令rst将累计型定时器强制

8、复位。 plc的程序设计基础-10 3断开延时定时器电路 下图中的x3是主设备运行信号，y2用来控制冷却风扇。主设备停机后风扇延时10s才断电。x3为on时y2变为on并自保持。在x3变为off的下降沿，x3的常闭触点接通，t2开始定时。定时时间到时，t2的常闭触点断开，y2变为off，同时t2因为线圈断电被复位。plc的程序设计基础-11 4脉冲定时器电路 在输入信号x4的上升沿，y3的线圈通电并自保持，t3开始定时。定时时间到的时候，t3的常闭触点断开，使y3的线圈断电。输入脉冲的宽度可以大于输出脉冲的宽度，也可以小于输出脉冲的宽度。 5使用定时器的注意事项 在子程序或中断程序中应使用t1

9、92t199。plc的程序设计基础-123.2.3 内部计数器内部计数器 内部计数器（c）用来对plc的内部映像存储器（x、y、m和s）提供的信号计数，计数信号为on或off的持续时间应大于plc的扫描周期。 116位加计数器 16位加计数器的设定值为132767。当计数器的复位输入电路断开，x0的常开触点由断开变为接通时（即计数脉冲的上升沿），c0的当前值加1。c0的当前值等于设定值5时，c0的常开触点接通。再来计数脉冲时其当前值不变。计数器也可以通过数据寄存器来指定设定值。 x1的常开触点接通时，c0被复位，其常开触点断开，计数当前值被清0。 plc的程序设计基础-13 232位加减计数器

10、 32位加减计数器c200c234的设定值为 2147483648+2147483647，特殊辅助继电器m8200m8234为on时，对应的计数器为减计数，反之为加计数。plc的程序设计基础-143.2.4 高速计数器高速计数器 1高速计数器概述 高速计数器（hsc）用于对内部计数器无能为力的外部高速脉冲计数。表3-4给出了各高速计数器对应的输入端子的软元件号，表中的u和d分别为加、减计数输入，a和b分别为a、b相输入，r为复位输入，s为置位输入。 2单相单输入高速计数器 可以用m8235m8245来设置c235c245的计数方向，对应的特殊辅助继电器为on时为减计数，为off时为加计数。 图

11、3-14中的x14为on时，c235才能对x0提供的高速脉冲计数。c235的当前值大于等于设定值4510时，其输出触点为on，反之为off。 3单相双输入计数器 单相双输入计数器c246的线圈通电时，在加计数输入x0的上升沿，计数器的当前值加1，在减计数输入x1的上升沿，计数器的当前值减1。plc的程序设计基础-15 4双相双输入高速计数器 双相（又称为a-b相型）双计数输入高速计数器c251的线圈通电时，通过中断，对x0输入的a相信号和x1输入的b相信号的动作计数。当计数值大于等于设定值时，y2的线圈通电，反之y2的线圈断电。 a相输入为on时，若b相输入由off变为on（机械正转），为加计

12、数（见图3-15b）；a相为on时，若b相由on变为off（机械反转），为减计数（见图3-15c）。 c251为减计数时m8251为on，加计数时m8251为off。plc的程序设计基础-16 3.2.5 数据寄存器、指针与常数数据寄存器、指针与常数 1数据寄存器 数据寄存器（d）用来存储16位二进制数（一个字），两个数据寄存器合并起来可以存放32位数据。在d0和d1组成的32位数据寄存器（d0，d1）中，d0存放低16位，d1存放高16位。数据寄存器的最高位为符号位，符号位为0时数据为正，为1时数据为负。 （1）一般用途数据寄存器没有断电保持功能。 （2）plc从run模式进入stop模式时

13、，断电保持型寄存器的值保持不变。 （3）扩展寄存器和扩展文件寄存器 fx3g、fx3u和fx3uc的扩展寄存器（r）用来扩展数据寄存器（d）。扩展寄存器（r）的内容可以保存在扩展文件寄存器（er）中。 2特殊用途的数据寄存器 fx3g、fx3u和fx3uc的特殊用途数据寄存器为512点（d8000d8511），其他系列为256点（d8000d8255），用来控制和监视plc内部的各种工作方式和软元件。可以用编程软件的帮助功能查看特殊用途数据寄存器的功能。plc的程序设计基础-17 3文件寄存器 d1000开始是断电保持型数据寄存器，可以将它们设置为最大7000点的文件寄存器（见表3-6），每5

14、00点文件寄存器为1个记录块。 文件寄存器用来设置具有相同软元件编号的数据寄存器的初始值。 4外部调整寄存器 fx1s、fx1n和fx3g有两个内置的设置参数用的小电位器，用小螺丝刀调节电位器，对应的数据寄存器d8030或d8031的值（0255）随之而变。 5变址寄存器 fx系列有16个变址寄存器v0v7和z0z7。在32位操作时将软元件号相同的v、z（例如v2、z2）合并使用，z为低位。 变址寄存器用来改变软元件的编号或常数的值。实例见4.1.1节。 6指针 指针包括分支、子程序用的指针（p），和中断用的指针（i）。 7常数 k用来表示十进制常数，例如k2358。 h用来表示十六进制常数，

15、例如h8a76，十六进制使用09和af这16个数字符号。 plc的程序设计基础-183.3 fx系列系列plc的基本指令的基本指令3.3.1 与触点线圈有关的指令与触点线圈有关的指令 ld和ldi分别是电路开始的常开触点和常闭触点对应的指令。 and和ani分别是常开触点和常闭触点串联连接指令。or和ori分别是常开触点和常闭触点并联连接指令。 上述触点指令可以用于软元件x、y、m、t、c和s。 out是驱动线圈的输出指令，可以用于y、m、t、c和s。线圈和输出类指令应放在梯形图同一行的最右边。连续使用的out指令相当于线圈的并联。 定时器和计数器的out指令之后应设置以字母k开始的十进制常数

16、或数据寄存器d。plc的程序设计基础-19 【例3-1】 已知图3-20中x1的波形，画出m0的波形。 在x1上升沿之前，x1的常开触点断开，m0和m1均为off，其波形用低电平表示。 在x1的上升沿，x1和m1的触点同时闭合，m0变为on。 从上升沿之后的第二个扫描周期开始，m1为on，其常闭触点断开，使m0为off。m0只是在x1的上升沿on一个扫描周期。 交换上下两行电路，m0的线圈不会通电。plc的程序设计基础-203.3.2 电路块串并联指令与堆栈指令电路块串并联指令与堆栈指令 1电路块串并联指令 orb和anb指令分别是多触点电路块的并联、串联连接指令。 指令表中的orb指令将它上

17、面的两个触点电路块并联，它相当于电路块间右侧的一段垂直连线。在指令表中，要并、串联的电路块的起始触点使用ld或ldi指令。 指令表中的anb指令将它上面的两个触点电路块串联。anb指令相当于两个电路块之间的串联连线，该点也是它右边的电路块的ld点。plc的程序设计基础-21 【例3-2】 将图3-23中的指令表程序转换为梯形图。 首先在语句表中将电路划分为若干块，各电路块从含有ld的指令（例如ld、ldi和ldp等）开始，在下一条含有ld的指令或anb、orb指令之前结束。然后分析各块电路之间的串并联关系。 orb或anb指令并、串联的是它上面靠近它的已经连接好的电路。plc的程序设计基础-2

18、2 2堆栈指令与多分支输出电路 mps、mrd和mpp指令分别是压入堆栈、读取堆栈和弹出堆栈指令，它们用于多重输出电路。堆栈采用先进后出的数据存取方式，mps指令用于储存电路中分支处的逻辑运算结果，执行mps指令时，逻辑运算结果压入堆栈的第一层，堆栈中原来的数据依次向下一层推移。 mrd指令读取存储在堆栈最上层的电路中分支点处的运算结果，将下一个触点强制性地连接在该点。plc的程序设计基础-23 mpp指令弹出（调用并去掉）存储在堆栈最上层的电路分支点的运算结果。将下一触点连接到该点，然后从堆栈中去掉该点的运算结果。堆栈中各层的数据向上移动一层，最上层的数据在读出后从堆栈内消失。 将梯形图转换

19、为指令表程序时，编程软件自动加入mps、mrd和mpp指令。写入指令表程序时，必须由用户来写入mps、mrd和mpp指令。 每一条mps指令必须有一条对应的mpp指令，处理最后一条支路时必须使用mpp指令，而不是mrd指令。 3.3.3 边沿检测指令与微分输出指令边沿检测指令与微分输出指令 1边沿检测指令 pls是上升沿检测指令，plf是下降沿检测指令。plc的程序设计基础-24 它们只能用于输出继电器和非特殊的辅助继电器。图3-26中的m0仅在x0的常开触点由断开变为接通（即x0的上升沿）时的一个扫描周期内为on，m1仅在x0的常开触点由接通变为断开（即x0的下降沿）时的一个扫描周期内为on

20、。 2边沿检测触点指令 ldp、andp和orp是用来检测上升沿的触点指令，ldf、andf和orf是用来检测下降沿的触点指令。plc的程序设计基础-25 【例3-3】单按钮控制电路的仿真实验 电动机停机时按下按钮，因为m2的线圈断电，其常闭触点闭合，x7的上升沿检测触点使y15的线圈通电并自保持，电动机开始运行。再次按下按钮，m2的线圈通电，其常闭触点断开，使y15的线圈断电，电动机停机。plc的程序设计基础-263.3.4 其他指令其他指令1置位指令与复位指令 置位指令set将指定的软元件置位，x3的常开触点接通时，m3变为on并保持该状态。复位指令rst将指定的软元件复位，x5的常开触点

21、接通时，m3变为off并保持该状态。置位复位指令有记忆和保持的功能。set指令可以用于y、m和s，rst指令可以用于复位y、m、s，或将字软元件d、z和v的内容清零，还用来复位累计型定时器和计数器。plc的程序设计基础-27plc的程序设计基础-28 2主控指令与主控复位指令 主控指令mc用于表示主控区的开始。mc指令只能用于输出继电器y和非特殊辅助继电器m。主控复位指令mcr是mc的复位指令，用来表示主控区的结束。 执行mc指令后，母线（ld点）移到主控触点的下面去了，mcr使左侧母线回到原来的位置。与主控触点下面的母线相连的触点使用ld或ldi指令。 图3-31的左图是写入模式，右图是监视模式