FX系列PLC编程及应用(廖常初)第3章

1、第3章 FX系列PLC编程基础 3.1 PLC的编程语言的编程语言 1. 顺序功能图 用来编制顺序控制程序，第5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。在分析梯形图中的逻辑关系时，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。 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。 梯形图中输入信号（触点）与输出信号（线

2、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。 3.2 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。 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。 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。 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

3、是元件号的末位数从0开始分配。 图3-5中X0端子外接的输入电路接通时，它对应的输入映像存储器为ON，外接电路断开时为OFF。 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。 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，FX1S、FX1N和FX3G等系列用EEPROM或电容器中的电荷来保存软元件的信息。FX2N和F

4、X3U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。 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M8000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

5、。 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%。 （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（

6、Word）。定时器（T）的当前值字的最大值为32767。 定时器对PLC内部的1ms、10ms和100ms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。 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。 在子程序或中断程序中应使用T192T199。 图3-9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。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

7、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。 2累计型定时器 图3-10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复位。 3.2.3 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

8、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。 232位加减计数器 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。3.2.4 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

9、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3-13中的X9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

10、数器的当前值减1。 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），为加计数（见图3-14b）；A相为ON时，若B相由ON变为OFF（机械反转），为减计数（见图3-14c）。 C251减计数时M8251为ON，加计数时M8251为OFF。 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

11、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，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

12、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。 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500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、

13、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，例如H8A76，十六进制使用09和AF这16个数字符号。 3.3 编程软件与仿真软件使用入门编程软件与仿真软件使用入门3.3.1 安装软件安装软件 首先安装MELSOFT通用环境软件，然后安装编程软件GX Developer，最后安装仿真软件GX SimulatorV6-C。3.3.2 编程软件使用入门编程软件使用入门 1GX Developer的工具

14、条设置 第一次打开时GX Developer，按图3-19关闭很少使用的工具条。 2创建一个新项目 单击工具条上的新建项目按钮，或执行菜单命令“工程”“创建新工程”，打开“创建新工程”对话框，设置PLC的系列和型号。 单击选中多选框“设置工程名”，设置项目（即工程）的名称。 3输入用户程序 4程序的变换 单击工具条上的“程序变换/编译”按钮，或执行菜单命令“变换”“变换”，变换操作首先对用户程序进行语法检查，如果没有错误，将用户程序转换为可以下载的代码格式。变换成功后梯形图中灰色的背景消失。 单击工具条上的“程序批量变换/编译”按钮，可批量变换所有的程序。 删除线圈，再执行“变换”命令，出现提

15、示错误信息的对话框。 5与串联电路并联的触点的画法 6分支电路的画法 7用划线功能生成分支电路 按下工具条上的“划线输入”按钮，将矩形光标放置到要输入划线的起始位置，按住鼠标左键，移动鼠标，在梯形图上划出一条折线。可删除划线。 8读出模式与写入模式 单击工具条上的按钮，切换这两种模式。读出模式可查找软元件。写入模式可以修改梯形图。 10剪贴板的使用 在写入模式的梯形图中，按住鼠标左键移动鼠标，可以选中一个长方形区域。在最左边的步序号区按住鼠标左键，上下移动鼠标，可以选中一个或多个电路。 可以用删除键删除选中的部分，或用剪贴板功能复制和剪切选中的部分，将它粘贴到其他地方或同时打开的其他项目。 1

16、1程序区的放大/缩小 执行菜单命令“显示”“放大/缩小”，可以设置显示的倍率。也可以用工具条上的按钮改变显示倍率。如果选中“自动倍率”，将根据程序区的宽度自动确定倍率。 12查找与替换功能 在读出模式，可以用“查找与替换”菜单中的命令，或工具条上的按钮，查找软元件、指令、步序号、字符串、触点/线圈和注释。 在写入模式执行菜单“查找与替换”中的命令，可以完成各种替换操作。 13程序检查 单击工具条上的“程序检查”按钮，可以完成设置的程序检查操作。3.3.3 生成与显示注释、声明和注解生成与显示注释、声明和注解 1生成和显示软元件注释 （1）生成软元件注释 双击软件左边窗口的“软元件注释”文件夹中

17、的“COMMENT”（注释），右边出现输入继电器注释视图，输入X0、X1和Y0的注释。 在写入模式按下工具条上的“注释编辑”按钮，进入注释编辑模式。双击梯形图中的某个触点或线圈，可以用出现的“注释输入”对话框输入注释或修改已有的注释。 （2）显示软元件注释 打开程序，执行菜单命令“显示”“注释显示”，可以显示或关闭梯形图中软元件下面的注释。 2设置注释的显示方式 执行菜单命令“显示”“注释显示形式”，设置注释的显示形式。 执行菜单命令“显示”“软元件注释行数”，可选14行。建议设置显示格式为48和一行，最多显示8个字符或4个汉字。 执行菜单命令“显示”“当前值监视行显示”，建议设置为“仅在监视

18、时显示”。在RUN模式单击工具条上的“监视模式”按钮 ，将会在应用指令的操作数和定时器、计数器的线圈下面的“当前值监视行”显示监视值。 3生成和显示声明 双击步序号所在处，用出现的“梯形图输入”对话框输入声明。声明必须以英文的分号开始。 执行菜单命令“显示”“声明显示”，将会在电路上面显示或关闭输入的声明。在写入模式按下工具条上的“声明编辑”按钮，进入或退出申明编辑模式。双击梯形图中的某个步序号或某块电路，可以用出现的对话框输入声明或修改已有的声明。 双击显示出的声明，可以用出现的对话框编辑它。可以删除选中的声明。 4生成和显示注解 双击图3-33中Y0的线圈，在出现的“梯形图输入”对话框Y0

19、00的后面，输入以英文的分号开始的注解。 执行菜单命令“显示”“注解显示”，将会在Y0的线圈上面显示或关闭输入的注解。 在写入模式按下工具条上的“注解项编辑”按钮，进入注解编辑模式。双击梯形图中的某个线圈或输出指令，可以用出现的对话框输入注解或修改已有的注解。 双击显示出的注解，可以用出现的对话框编辑注解。可以删除选中的注解。 5梯形图与指令表的相互切换 用工具条上的按钮切换梯形图和指令表显示。3.3.4 指令的帮助信息与指令的帮助信息与PLC参数设置参数设置 1特定指令的帮助信息 在写入模式双击梯形图中的某条指令，出现该指令的“梯形图输入”对话框。单击“帮助”按钮，出现“指令帮助”对话框。单

20、击“详细”按钮，出现“详细的指令帮助”对话框。“说明”区中是指令功能的详细说明。“可以使用的软元件”列表中的“S”行是源操作数，“D”行是目标操作数。“数据型”列的BIN16是16位的二进制整数，X、Y等软元件列中的“*”表示可以使用对应的软元件，“-”表示不能使用对应的软元件。可以在该对话框中输入指令的操作数。 2查找任意指令的帮助信息 打开“指令帮助”对话框中的“指令选择”选项卡。用“类型一览表”选择指令的类型，双击“指令一览表”中的某条指令，打开该指令“详细的指令帮助”对话框。 3PLC的参数设置 双击左边工程数据列表的参数文件夹中的“PLC参数”，打开“PLC参数设置”对话框，可以设置

21、PLC的参数。3.3.5 仿真软件使用入门仿真软件使用入门 1仿真软件GX Simulator的功能 仿真软件用来模拟PLC的系统程序和用户程序的运行。它与编程软件GX Developer配套使用，可以对FX系列PLC的绝大多数指令仿真。仿真时可以使用编程软件的各种监控功能。 2GX Simulator支持的指令 GX Simulator V6-C支持FX1S、FX1N、FX1NC、FX2N和FX2NC绝大部分的指令。不支持中断指令、PID指令、位置控制指令、与硬件和通信有关的指令。 3GX Simulator对软元件的处理 从RUN模式切换到STOP模式时，断电保持的软元件的值被保留，非断电

22、保持软元件的值被清除。 4打开仿真软件 打开一个项目后，单击工具条上的“梯形图逻辑测试起动/停止”按钮，打开仿真软件GX Simulator。用户程序被自动写入仿真PLC，写入结束后RUN LED（发光二极管）变为黄色，PLC进入运行模式，自动进入监视状态。 5打开软元件监视视图 执行仿真软件的菜单命令“菜单起动”“继电器内存监视”，出现软元件监视视图。执行其菜单命令“软元件”“位软元件窗口”“X”，出现X窗口。 将X窗口拖动到最左边位置，调节它的位置和宽度。用同样的方法打开和调节Y、M和定时器当前值窗口（见图3-42）。 6仿真操作 双击X窗口中的0000（X0），它的背景色变为黄色，X0变

23、为ON，梯形图中X0的常开触点接通，Y0的线圈通电，同时Y窗口中0000（Y0）的背景色变为黄色，表示Y0为ON。 再次双击X窗口中的0000，X0变为OFF，0000的背景色变为灰色。梯形图中X0的常开触点断开。 两次双击X窗口中的0001（X1），模拟按下和松开停止按钮，Y0变为OFF。3.4 FX系列系列PLC的基本指令的基本指令3.4.1 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

24、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开始的十进制常数或数据寄存器D。 【例3-1】 已知图3-47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。3.4.2 电路

25、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。 【例3-2】 将图3-50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

26、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。 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。 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。

27、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。 3.4.3 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。 它们只能用于输出继电器和非特殊的辅助继电器。图3-53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

28、通变为断开（即X0的下降沿）时的一个扫描周期内为ON。 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。 【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。 3FX3U、FX3UC和FX3G系列增加的基本指令 MEP（运算结果的上升沿时为ON）指令仅在该指令左边电路从断开到接通的一个扫描周期有能流流过它。 MEF（运算结果的下降沿时为

29、ON）指令仅在该指令左边电路从接通到断开的一个扫描周期有能流流过它。3.4.4 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。 2取反指令INV将该指令之前的逻辑运算结果取反。 3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

30、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3-60的左图是写入模式，右图是监视模式，写入模式不显示主控触点。 图3-60中X16的常开触点接通时，执行MC和MCR之间的指令。X16的常开触点断开时，不执行上述区间的指令，用OUT指令驱动的软元件变为OFF。 在MC指令区内使用MC指令称为嵌套。MC和MCR指令中包含嵌套的层数N0N7，N0为最高层，N7为最低层。 有嵌套时，MCR指令将同时复位低的嵌套层，例如指令“MCR N2”

31、将复位27层。 主控指令实际上用得不多。 4空操作指令与END指令 NOP为空操作指令，使该步序作空操作。 END指令为程序结束指令，将强制结束当前的扫描执行过程。 3.4.5 编程注意事项编程注意事项 1双线圈输出 在同一个程序中，如果同一个软元件的线圈使用了两次或多次，称为双线圈输出。一般应避免出现双线圈输出现象。 2程序的优化设计 在设计并联电路时，应将单个触点的支路放在下面；设计串联电路时，应将单个触点放在右边。在有线圈的并联电路中，应将单个线圈放在上面。3.5 定时器计数器应用例程定时器计数器应用例程 1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。 2脉冲定时器电路 3参数可调的指示灯闪烁电路参数可调的指示灯闪烁电路 X5的常开触点接通后，T4开始定时，2s后定时时间到，T4的常开触点接通，Y4变为ON，T5开始定时。3s后