PLC组成及三菱PLC的基本指令

1、 任务任务5.1 PLC5.1 PLC的组成的组成 国际电工委员会（国际电工委员会（IECIEC）于于19871987年对可编程控制器定义如下：年对可编程控制器定义如下： “可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生并通过数字式和模拟式的输入和输出，

2、控制各种类型的机械或生产过程。产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都应按易于与工业系可编程控制器及其有关外围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”。 5.1.1 PLC5.1.1 PLC的作用的作用 （1 1）开关量的逻辑控制）开关量的逻辑控制 （2 2）运动控制）运动控制 （3 3）过程控制）过程控制 （4 4）数据处理）数据处理 （5 5）通信联网）通信联网 （6 6）在计算机集成制造系统中的应用）在计算机集成制造系统中的应用 5.1.2 PLC的面板 （1 1）外部接线端子）外部接线端子 外部端子包括外部端子包括P

3、LCPLC电源端子电源端子(L(L、N N、) )，直流，直流24V24V电电源端子（源端子（24+24+、COMCOM）、输入端子）、输入端子(X)(X)、输出端子、输出端子(Y)(Y)等。等。主要完成电源、输入信号和输出信号的连接。其中主要完成电源、输入信号和输出信号的连接。其中24+24+、COMCOM是机器为输入回路提供的直流是机器为输入回路提供的直流24V24V电源。一旦电源。一旦COMCOM与对与对应点接通，该点就为应点接通，该点就为“ON”“ON”，此时对应输入指示就点亮。，此时对应输入指示就点亮。 （2 2）指示部分）指示部分 指示部分包括各指示部分包括各I IO O点的状态指

4、示、点的状态指示、PLCPLC电源电源(POWER)(POWER)指示、指示、PLCPLC运行运行(RUN)(RUN)指示、用户程序存储器后备电池指示、用户程序存储器后备电池(BATT)(BATT)状态指示及程序出错状态指示及程序出错(PROG-E)(PROG-E)、CPUCPU出错出错(CPU-E)(CPU-E)指示等，用于反映指示等，用于反映I IO O点及点及PLCPLC机器的状态。机器的状态。 （3 3）接口部分）接口部分 接口部分主要包括编程器、扩展单元、扩展模块、接口部分主要包括编程器、扩展单元、扩展模块、特殊模块及存储卡盒等外部设备的接口，其作用是完成特殊模块及存储卡盒等外部设备

5、的接口，其作用是完成基本单元同上述外部设备的连接。在编程器接口旁边，基本单元同上述外部设备的连接。在编程器接口旁边，还设置了一个还设置了一个PLCPLC运行模式转换开关运行模式转换开关SWlSWl，它有，它有RUNRUN和和STOPSTOP两个运行模式，两个运行模式，RUNRUN模式能使模式能使PLCPLC处于运行状态处于运行状态(RUN(RUN指示指示灯亮灯亮) )，STOPSTOP模式能使模式能使PLCPLC处于停止状态处于停止状态(RUN(RUN指示灯灭指示灯灭) )，此时，此时，PLCPLC可进行用户程序的录入、编辑和修改。可进行用户程序的录入、编辑和修改。 4 4）通信装置）通信装置

6、 通常采用通常采用PCPC作为编程、监视设备。作为编程、监视设备。 5.1.3 PLC5.1.3 PLC的工作原理的工作原理 工作方式：工作方式： PLC PLC采用周期循环扫描、集中输入与集中输出的工采用周期循环扫描、集中输入与集中输出的工作方式。每次扫描的时间称为扫描周期。作方式。每次扫描的时间称为扫描周期。 工作过程：工作过程： （1 1）输入采样阶段：）输入采样阶段：PLCPLC以扫描方式依次读入所有输以扫描方式依次读入所有输入状态和数据，并将它们存入入状态和数据，并将它们存入I/OI/O映像区中相应的存储单映像区中相应的存储单元内。元内。 （2 2）程序执行阶段：）程序执行阶段：CP

7、UCPU按自上而下、自左而右顺序扫按自上而下、自左而右顺序扫描用户程序，逐句执行各条指令。描用户程序，逐句执行各条指令。 （3 3）输出刷新阶段：）输出刷新阶段：所有程序执行完毕后，所有程序执行完毕后，CPUCPU将所有将所有需输出的数据一次性输出以驱动外部负载。需输出的数据一次性输出以驱动外部负载。 1.PLC1.PLC的硬件结构的硬件结构 PLCPLC的硬件：的硬件：中央处理器（中央处理器（CPUCPU）、）、存储器、输入接口、存储器、输入接口、输出接口、通信接口、电源等输出接口、通信接口、电源等微处理器（CPU）运算器控制器外设I/O接口I/O扩展接口存储器 EPROM(系统程序) （用

8、户程序）输入单元输出单元电源I/O扩展模块编程器打印机EPROM写入器上位计算机图形监控系统主机PLC的硬件系统简化图用户输入设备用户输出设备基本组成 输入部件：输入部件： 输入部件是输入部件是PLCPLC与工业生产现场被控对象之间的与工业生产现场被控对象之间的 连接部件。是现场信号进入连接部件。是现场信号进入PLCPLC的桥梁。的桥梁。 输出部件：输出部件： 输出部件也是输出部件也是PLCPLC与现场设备之间的连接部件，其功能是与现场设备之间的连接部件，其功能是控制现场设备进行工作。控制现场设备进行工作。 FX2N-48FX2N-48点为例点为例 输入寄存器为：输入寄存器为：X000-X00

9、7X000-X007、X010-X017X010-X017、 X020-X027X020-X027共共2424点。点。 输出寄存器为：输出寄存器为：Y000-Y007Y000-Y007、Y010-Y017Y010-Y017、 Y020-Y027Y020-Y027共共2424点。点。 知识链接知识链接 PLC控制系统与继电-接触器逻辑控制系统的比较： 组成器件不同：组成器件不同：继电器控制线路是许多真正的硬件继继电器控制线路是许多真正的硬件继电器组成，而梯形图则由许多所谓电器组成，而梯形图则由许多所谓“软继电器软继电器”组成。组成。 触点数量不同：触点数量不同：硬继电器的触点数量有限，用于控制硬

10、继电器的触点数量有限，用于控制的继电器的触的继电器的触 点数一般只有点数一般只有4 48 8对；而梯形图中每个对；而梯形图中每个“软继电器软继电器”供编程使用的触点数有无限对。供编程使用的触点数有无限对。 实施控制的方法不同：实施控制的方法不同：在继电器控制线路中，实现某在继电器控制线路中，实现某种控制是通过各种继电器之间硬接线解决的。而种控制是通过各种继电器之间硬接线解决的。而PLCPLC控制控制是通过梯形图即软件编是通过梯形图即软件编 程解决的。程解决的。 工作方式不同：工作方式不同：在继电器控制线路中，采用并行工作在继电器控制线路中，采用并行工作方式；而在梯形图的控制线路中，采用串行工作

11、方式。方式；而在梯形图的控制线路中，采用串行工作方式。 任务任务5.2 5.2 三菱三菱PLCPLC的编程语言及基本指令的编程语言及基本指令 知识准备知识准备 西门子西门子plcplc在工作过程中最大优点：可靠性在工作过程中最大优点：可靠性 PLC PLC不需要大量的活动元件和连线电子元件。不需要大量的活动元件和连线电子元件。它的连线大大减少。与此同时，系统的维修简它的连线大大减少。与此同时，系统的维修简单，维修时间短。单，维修时间短。P PLCLC采用了一系列可靠性设计采用了一系列可靠性设计的方法进行设计。例如：断电保护，故障诊断的方法进行设计。例如：断电保护，故障诊断和信息保护及恢复。和信

12、息保护及恢复。PLCPLC是为工业生产过程控制是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它采用了精简化的编而专门设计的控制装置，它采用了精简化的编程语言。编程出错率大大降低。程语言。编程出错率大大降低。 5.2.1 PLC5.2.1 PLC的编程语言的编程语言 1 1、梯形图语言（、梯形图语言（LDLD） 梯形图语言是梯形图语言是PLCPLC程序设计中最常用的程序设计中最常用的编程语言。它是与继电器线路类似的一种编程语言。它是与继电器线路类似的一种编程语言。由于电气设计人员对继电器控编程语言。由于电气设计人员对继电器控制较为熟悉，因此，梯形图编程语言得到制较为熟悉，因此，梯形图编程语言得到了广

13、泛的欢迎和应用。了广泛的欢迎和应用。 梯形图编程语言的特点是：与电气操梯形图编程语言的特点是：与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性；作原理图相对应，具有直观性和对应性；与原有继电器控制相一致，电气设计人员与原有继电器控制相一致，电气设计人员易于掌握。易于掌握。 梯形图编程语言与原有的继电器控制的梯形图编程语言与原有的继电器控制的不同点是，梯形图中的能流不是实际意义不同点是，梯形图中的能流不是实际意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的的电流，内部的继电器也不是实际存在的继电器，应用时，需要与原有继电器控制继电器，应用时，需要与原有继电器控制的概念区别对待。的概念区别对待。 两种控制的梯形

14、图比较两种控制的梯形图比较000000100001000PLC控制控制00001SB2KMKM继电器继电器 控控 制制SB1线圈线圈线圈线圈常开触点常开触点常开触点常开触点常闭触点常闭触点常闭触点常闭触点 2 2、指令表语言（、指令表语言（ILIL） 指令表编程语言是与汇编语言类似的一种助记符指令表编程语言是与汇编语言类似的一种助记符编程语言，和汇编语言一样由操作码和操作数组成。编程语言，和汇编语言一样由操作码和操作数组成。在无计算机的情况下，适合采用在无计算机的情况下，适合采用PLCPLC手持编程器对用手持编程器对用户程序进行编制。同时，指令表编程语言与梯形图编户程序进行编制。同时，指令表编

15、程语言与梯形图编程语言图一一对应，在程语言图一一对应，在PLCPLC编程软件下可以相互转换。编程软件下可以相互转换。 LD 00000，表示逻辑操表示逻辑操作开始作开始 OR 01000 ；表示常开触点表示常开触点01000与前面的触点并联与前面的触点并联 AND NOT 00001； 表示常闭触点表示常闭触点00101与前面的触点串联与前面的触点串联 OUT 01000；表示前面的逻辑运算结果输出给表示前面的逻辑运算结果输出给01000 END ;表示程序结表示程序结 指令表表编程语言的特点是：采用助记符来表示指令表表编程语言的特点是：采用助记符来表示操作功能，具有容易记忆，便于掌握；在手持

16、编程操作功能，具有容易记忆，便于掌握；在手持编程器的键盘上采用助记符表示，便于操作，可在无计器的键盘上采用助记符表示，便于操作，可在无计算机的场合进行编程设计；与梯形图有一一对应关算机的场合进行编程设计；与梯形图有一一对应关系。其特点与梯形图语言基本一致。系。其特点与梯形图语言基本一致。 3 3、 顺序功能流程图语言（顺序功能流程图语言（SFCSFC） 顺序功能图常用来编制顺序控制程序，它包括步、顺序功能图常用来编制顺序控制程序，它包括步、动作、转换三个要素。顺序功能图法可以将一个复动作、转换三个要素。顺序功能图法可以将一个复杂的控制过程分解为一些小的工作状态。对于这些杂的控制过程分解为一些小

17、的工作状态。对于这些小状态的功能依次处理后再把这些小状态依一定顺小状态的功能依次处理后再把这些小状态依一定顺序控制要求连序控制要求连 接成组合整体的控制程序。接成组合整体的控制程序。 步步1 1步步2 2步步3 3动作动作1 1动作动作2 2转换转换1 1转换转换2 2 顺序功能图顺序功能图 5.2.2 FX2N5.2.2 FX2N系列系列PLCPLC的基本指令的基本指令 在继电控制系统中，所使用的触点有在继电控制系统中，所使用的触点有动合动合、动断动断。连接方式有。连接方式有串联串联、并联并联及及混联混联等。等。 1.1. LD、LDI、OUT指令指令 LD、LDI指令分别用于将常开、常闭触

18、点连指令分别用于将常开、常闭触点连接到母线上接到母线上.OUT指令是对输出继电器、辅助继电指令是对输出继电器、辅助继电器、状态器、定时器、计数器的线圈驱动指令。器、状态器、定时器、计数器的线圈驱动指令。 助 记 符 ， 名 称功 能回 路 表 示 和 可 用 软 元 件程 序 步X,Y,M ,S,T,CX,Y,M ,S,T,C11线 圈 驱 动 Y,M ,S,T,C LD 取LDI 取 反 OUT 输 出常 闭 触 点 逻 辑 运 算开 始常 开 触 点 逻 辑 运 算开 始Y，M： 1 S， 特 殊M：2T ： 3 C ： 35 LD、LDI、OUT指令的使指令的使用用 2. AND、ANI

19、指令指令 AND、ANI指令分别用于单个常开、常闭触点的指令分别用于单个常开、常闭触点的串联，串联触点的数量不受限制，该指令可以连串联，串联触点的数量不受限制，该指令可以连续多次使用。续多次使用。助 记 符 ， 名 称功 能回 路 表 示 和 可 用 软 元 件程 序 步X ,Y ,M ,S,T,CX ,Y ,M ,S,T,C11A N D 与A N I 与 非常 开 触 点 串 联 连 接常 闭 触 点 串 联 连 接AND、ANI指令指令的应用的应用 3. OR、ORI指令指令 OR、ORI指令分别用于单个常开、常闭触点的并指令分别用于单个常开、常闭触点的并联，并联触点的数量不受限制，该指

20、令可以连续联，并联触点的数量不受限制，该指令可以连续多次使用。多次使用。功 能回 路 表 示 和 可 用 软 元 件程 序 步X,Y,M ,S,T,CX,Y,M ,S,T,C11助 记 符 ， 名 称OR 或ORI 或 非常 开 触 点 并 联 连 接常 闭 触 点 并 联 连 接OR、ORI指令的应用指令的应用 4. NOP、END指令指令: NOPNOP为空操作指令为空操作指令 在程序中加入在程序中加入NOPNOP指令，有利于修改指令，有利于修改或增加程序时，减小程序步号的变化，但是程序要求或增加程序时，减小程序步号的变化，但是程序要求有余量。有余量。 ENDEND为程序结束指令为程序结束

21、指令 NOP助 记 符 ， 名 称功 能回 路 表 示 和 可 用 软 元 件程 序 步无 动 作软 元 件 ： 无1没 有 回 路 表 示NOP 空 操 作1软 元 件 ： 无输 入 输 出 处 理 以 及 返 回到 0步END 结 束END 5. ORB、ANB指令指令 若有若有多个串联回路块按顺序与前面的回路并联多个串联回路块按顺序与前面的回路并联时时，对每个回路块使用，对每个回路块使用ORBORB指令，则对并联的回路指令，则对并联的回路个数没有限制。若个数没有限制。若成批使用成批使用ORBORB指令并联连接多个指令并联连接多个串联回路块时，串联回路块时，由于由于LDLD、LDILDI指

22、令的重复次数限制指令的重复次数限制在在8 8次以下，因此这种情况下并联的回路个数限制次以下，因此这种情况下并联的回路个数限制在在8 8个以下。个以下。助记符，名称功能回路表示和可用软元件程序步软元件： 无11软元件： 无ORB 回路块或ANB 回路块与串联回路块并联连接并联回路块串联连接ORB指令的应用指令的应用 若有若有多个并联回路块按顺序与前面的回路串联多个并联回路块按顺序与前面的回路串联时，时，对每个回路块使用对每个回路块使用ANBANB指令，则对串联的回路指令，则对串联的回路个数没有限制。个数没有限制。 若若成批使用成批使用ANBANB指令串联连接多个并联回路指令串联连接多个并联回路块

23、时块时，由于，由于LDLD、LDILDI指令的重复次数限制在指令的重复次数限制在8 8次以下，次以下，因此这种情况下串联的回路个数限制在因此这种情况下串联的回路个数限制在8 8个以下。个以下。 块后ANB指令的应用指令的应用 6. 定时器指令定时器指令 FX2NFX2N系列中定时器时可分为通用定时器、积算系列中定时器时可分为通用定时器、积算定时器二种定时器二种。它们是通过对一定周期的时钟脉冲的。它们是通过对一定周期的时钟脉冲的进行累计而实现定时的，进行累计而实现定时的，时钟脉冲有周期为时钟脉冲有周期为1ms1ms、10ms10ms、100ms100ms三种三种，当所计数达到设定值时触点动，当所

24、计数达到设定值时触点动作。设定值可用常数作。设定值可用常数K K或数据寄存器或数据寄存器D D的内容来设置。的内容来设置。 （1 1）通用定时器）通用定时器 通用定时器的特点是不具备断电的保持功能，即当通用定时器的特点是不具备断电的保持功能，即当输入电路断开或停电时定时器复位。输入电路断开或停电时定时器复位。通用定时器有通用定时器有100ms100ms和和10ms10ms通用定时器两种通用定时器两种。 1 1）100ms100ms通用定时器（通用定时器（T0T0T199T199） 共共200200点点，其中其中T192T192T199T199为子程序和中断服务程序专用定为子程序和中断服务程序专

25、用定时器。这类定时器是对时器。这类定时器是对100ms100ms时钟累积计数，设定时钟累积计数，设定值为值为1所以其定时范围为，所以其定时范围为0.10.13276.7s3276.7s。 2 2）10ms10ms通用定时器（通用定时器（T200T200T245T245） 共共4646点点。这类定时器是对这类定时器是对10ms10ms时钟累积计数，设定值为时钟累积计数，设定值为1所以其定时范围为，所以其定时范围为0.010.01327.67s327.67s。 如图所示，当输入如图所示，当输入X0X0接通时，定时器接通时，定时器T200T200从

26、从0 0开开始对始对10ms10ms时钟脉冲进行累积计数，当计数值与设定时钟脉冲进行累积计数，当计数值与设定值值K123K123相等时，定时器的常开接通相等时，定时器的常开接通Y0Y0，经过的时间，经过的时间为为1231230.01s=1.23s0.01s=1.23s。当。当X0X0断开后定时器复位，计断开后定时器复位，计数值变为数值变为0 0，其常开触点断开，其常开触点断开，Y0Y0也随之也随之OFFOFF。若外。若外部电源断电，定时器也将复位。部电源断电，定时器也将复位。 2积算定时器 积算定时器具有计数累积的功能。在定时过程中如果断电或定时器线圈OFF，积算定时器将保持当前的计数值（当前

27、值），通电或定时器线圈ON后继续累积，即其当前值具有保持功能，只有将积算定时器复位，当前值才变为0。 （1）1ms积算定时器（T246T249） 共4点，是对1ms时钟脉冲进行累积计数的，定时的时间范围为0.00132.767s。 （2）100ms积算定时器（T250T255）共6点，是对100ms时钟脉冲进行累积计数的定时的时间范围为0.13276.7s。 如图所示，当X0接通时，T253当前值计数数器开始累积100ms的时钟脉冲的个数。当X0经t0后断开，而T253尚未计数到设定值K345，其计数的当前值保留。当X0再次接通，T253从保留的当前值开始继续累积，经过t1时间，当前值达到K3

28、45时，定时器的触点动作。累积的时间为t0+t1=0.1345=34.5s。当复位输入X1接通时，定时器才复位，当前值变为0，触点也跟随复位。 7.计数器指令计数器指令 FX2NFX2N系列系列PLCPLC的计数器共有的计数器共有256256个，即个，即C0C0C255.C255. 计数器的功能是计数器的功能是对指定的输入端子上的输入脉对指定的输入端子上的输入脉冲或其他继电器逻辑组合的脉冲计数。达到计数的冲或其他继电器逻辑组合的脉冲计数。达到计数的设定值，计数器触点动作。计数发生在输入脉冲的设定值，计数器触点动作。计数发生在输入脉冲的上升沿。每个计数器有一个动合和一个动断触点。上升沿。每个计数器有一个动合和一个动断触点。 1 1）增量通用计数器）增量通用计数器 FX2N FX2N系列系列PLCPLC共有共有100100个增量通用计数器。地个增量通用计数器。地址为址为C0C0C99.C99.计数范围计数范围1 .断电后从断电后从0 0开始计开始计数。数。 2 2）断电保持式增量通用计数器）断电保持式增量通用计数器 FX2N FX2N系列系列PLCPLC共有共有100100个断电保持式增量通用个断电保持式增量通用计数器。地址为计数器。地址为C100C100C199.C199.计数范围计数范围1 132767