PLC可编程控制器基础知识课件

模块一可编程控制器基础知识要求主要介绍可编程控制器基础知识。要求了解可编程控制器的硬件结构、软件系统和用户程序的特点；熟悉可编程控制器的性能指标、扫描周期、I/O响应时间；掌握可编程控制器的扫描工作方式的基本原理。

12/24/20221模块一可编程控制器基础知识要求12/18/20221专题一可编程控制器概述要求:了解PLC发展过程、应用领域掌握PLC的定义12/24/20222专题一可编程控制器概述要求:12/18/20222PLC是在继电器控制基础上以微处理器为核心，将自动控制技术，计算机技术和通信技术融为一体而发展起来的一种新型工业自动控制装置。目前PLC已基本替代了传统的继电器控制系统，成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制装置，居工业生产自动化三大支柱（可编程控制器、机器人、计算机辅助设计与制造）的首位。可编程控制器（ProgrammableController）的英文缩写是PC，容易同个人计算机（PersonalComputer）混淆，因此通常都称其为PLC（ProgrammableLogicController）。12/24/20223PLC是在继电器控制基础上以微处理器为核心，将自动控制技术，20世纪60年代末，美国通用汽车公司（GM）希望有一种“柔性”的汽车制造生产线来适应汽车型号不断更新的要求，GM提出10条要求，并公开向制造商招标。美国数字设备公司（DEC）根据以上要求，于1969年研制出了第一台可编程控制器PDP－14，并在美国通用汽车公司的生产线上取得了成功。它用计算机的软组件的逻辑编程成功取代了继电器控制的硬接线编程，生产硬设备的生产线是“柔性”的愿望终于实现了。1.1.1可编程控制器的产生继电器控制系统用硬件实现控制程序，当产品更新时，必须改变相应的器件和接线。现代社会制造工业迫切需要一种新的更先进的“柔性”的控制系统来取代。柔性:第一方面是系统适应外部环境变化的能力,可用系统满足新产品要求的程度来衡量;第二方面是系统适应内部变化的能力,可用在有干扰(如机器出现故障)情况下,系统的生产率与无干扰情况下的生产率期望值之比来衡量。12/24/202241.1.1可编程控制器的产生继电器控制系统用硬件实现控制1.1.2PLC的特点初期：用来替代继电器控制，进行开关量逻辑控制。70年后：随着微电子技术、计算机技术的发展，PLC以单片机或其它16位、32位的微处理器作为主控芯片,输入/输出等电路也采用LSI(大规模集成电路)或VLSI(超大规模集成电路),功能有了突飞猛进的发展。PLC除有开关量控制外，还具有数据处理、数据通信、模拟量控制和PID调节等功能。80年：NEMA（美国电气制造商协会）将命名中的“逻辑”一词摘掉，称为ProgrammableController。12/24/202251.1.2PLC的特点初期：用来替代继电器控制，进行开关量定义：PC是一种数字式的电于装置，它使用可编程序的存储器以及存储指令，能够完成逻辑、顺序、定时、计数及算术运算等功能，并通过数字或模拟的输入、输出接口控制各种机械或生产过程。12/24/20226定义：12/18/202261.1.2PLC的特点（1）可靠性高，抗干扰能力强

采用LSI，开关是无触点的，而硬继电器用的是机械触点开关，可靠程度无法比拟。软硬件抗干扰措施：硬件：器件筛选和老化。电路采用光电隔离器，隔断I/O电路与内部电路的直流通路，抑制外部干扰源的影响。电源采取屏蔽、稳压、保护等措施。设置“看门狗”（watchdog）电路，能把走飞程序拉回来（自动恢复）。结构上采用耐热、密封、防潮、防尘和抗振的外壳封装,适应恶劣工业环境。12/24/202271.1.2PLC的特点（1）可靠性高，抗干扰能力强12软件：数字滤波、故障检测与诊断，自动扫描，出错自动处理(报警、保护数据和封锁输出)。采用EEPROM,保护断电后用户程序和数据不会丢失。采用循环扫描的方式。12/24/20228软件：数字滤波、故障检测与诊断，自动扫描，出错自动处理(报警（2）编程软件，简单易学

从清晰直观的继电器控制线路演化过来的梯形图程序易学易懂，易修改，深受电器工作人员的欢迎。（3）适应性好，具有柔性

生产工艺或设备改变时，不必改变硬设备，只需改变相应的软件就可满足新的控制要求。产品已标准化、系列化和模块化，以适应不同的控制要求。（4）功能完善，接口多样

除基本单元外，还可选配各种特殊适配器，满足不同的需要，如数字量/模拟量输入输出，定时计数，A/D与D／A转换，数据处理，通信联网等功能。12/24/20229（2）编程软件，简单易学12/18/20229（5）易于操作，维护方便安装方便：具有DIN标准导轨安装用卡扣。连接方便：具有输入/输出端子排，只要用螺丝刀就可以与不同的控制设备连接。调试方便：输入信号可用开关来模拟，输出信号可观察面板发光二极管。维护方便：完善的自诊断功能和运行故障指示装置。（6）体积小、重量轻、功耗低

产品结构紧凑、体积小、重量轻、功耗低。如FX1S－20MT型PLC：外形尺寸：75mm×90mm×87mm，重量：400g，功耗：20W。这种迷你型PLC很容易嵌入机械设备内部，是实现机电一体化的理想控制设备。12/24/202210（5）易于操作，维护方便12/18/2022101.1.3PLC应用PLC的主要应用有以下5个方面。

（1）开关量逻辑控制

是PLC最基本的应用，即用PLC取代传统的继电器控制系统，实现逻辑控制和顺序控制。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等

（2）模拟量过程控制

控制连续变化的模拟量，如温度、压力、速度、流量、液位、电压和电流等均为模拟量。通过各种传感器将相应的模拟量转化为电信号，然后通过A/D模块将它们转换为数字量送PLC内部CPU处理，处理后的数字量再经过D/A转换为模拟量进行输出控制。12/24/2022111.1.3PLC应用PLC的主要应用有以下5个方面。1（3）机械件位置控制用专用的位置控制模块来控制步进电机或伺服电机，实现对各种机械构件的运动控制，如速度、位移、方向等。典型应用有：机器人的运动控制、机械手的位置控制、电梯运动控制等；PLC还可与计算机数控（CNC）装置组成数控机床，以数字控制方式控制零件的加工、金属的切削等等，实现了高精度的加工。

12/24/202212（3）机械件位置控制12/18/202212（4）现场数据采集处理可以方便地对生产现场的数据进行采集、分析和加工处理。通常用于机器人\机械手等（5）通信联网、多级控制PLC与PLC之间、PLC与上位计算机之间通信，要采用专用通信模块，并利用RS－232C或RS-422A接口，用双绞线或同轴电缆或光缆将它们联成网络。12/24/20221312/18/2022131.1.4PLC的分类

可以按照结构形式、I/O点数和功能两种形式分类。1.按结构形式分类

PLC可分为整体式和模块式两种。（1）整体式将CPU、存储器、I／O和电源等部件集中于一体，安装在一个金属或塑料的机壳的基本单元内，机壳的上下两侧是输入输出接线端子，并配有反映输入输出状态的微型发光二极管。整体式结构的PLC具有结构紧凑、体积小巧、重量轻、价格低的优势，适用于嵌入控制设备的内部，常用于单机控制。一般小型以下PLC多采用这种结构，如三菱公司的FX2N、FX0N、FX1S系列。图1.1三菱FX1S系列PLC12/24/2022141.1.4PLC的分类可以按照结构形式、I/O点数和（2）模块式把各个组成部分CPU、I/O、电源等分开，做成各自独立的模块，各模块做成插件式，插入机架底板的插座上。可按照控制要求，选用不同档次的CPU模块、各种I/O模块和其它特殊模块，构成不同功能的控制系统。模块式结构的PLC具有配置灵活、组装方便，扩展容易。其缺点是结构较复杂，造价也较高。一般大、中型PLC都采用这种结构，如三菱A2NQ系列PLC。图1.2三菱A2NQ系列PLC

12/24/202215（2）模块式图1.2三菱A2NQ系列PLC12/18/2按I/O点数、内存容量和功能来分，PLC可分为微型、小型、中型、大型和超大型五类，如表1.1所示。小型PLC的存储器容量一般在2KB～4KB之间，I/O点数一般在64～128之间。小型PLC具有逻辑运算、定时和计数等功能，适合于开关量控制、定时和计数控制等场合，常用于代替继电器控制的单机线路中。2.按I/O点数和功能分类12/24/2022162.按I/O点数和功能分类12/18/2022161.1.4PLC的分类

表1.1PLC分类

类型I/O点数存储容量(KB)机型微型＜64＜2三菱FX1S系列小型64～1282～4

三菱FX2N系列中型128～5124～16三菱A1N系列大型512～819216～64三菱A3N系列超大型＞8192＞64西门子SU-15512/24/2022171.1.4PLC的分类表1.1PLC分类类型I/1.1.5PLC的发展

1.国内外PLC的发展69年：美国设备数字公司(DEC)研制了第一台PLC。70年：日、德和法等国从美国引进这项技术，开始生产PLC。PLC应用几乎覆盖了机械、冶金、矿山、石油化工、轻工、交通运输等所有工业行业，成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制设备，并已跃居现代工业自动化三大支柱的首位。70年：我国研制、生产自己的PLC，如江苏嘉华公司的JH系列PLC等。我国的PLC技术已经进入较快速度的发展阶段，国产机在机床设备、生产自动线等的应用也越来越广泛、占有率也逐步提高。12/24/2022181.1.5PLC的发展1.国内外PLC的发展12/181.1.5PLC的发展

2PLC将向着更强大和更小巧的两个方向发展。更强大是指存储容量更大、I/O点数更多、执行速度更高、智能化程度更强，数据更安全。这些大型PLC能与计算机组成多级分布式控制系统、实现对生产全过程的集中管理。大型PLC代表了当今世界的PLC发展的水平。

更小巧是指体积更小、价格更低，但性能却更强的微型化PLC。主要用于取代继电器系统，如注塑机、印刷机、包装机、纺织机和电梯控制等机械配套控制电器上，也能适应复杂单机、数控机床和工业机器人等领域的控制要求。小型和微型PLC使用的数量,代表了PLC普及的程度。12/24/2022191.1.5PLC的发展2PLC将向着更强大和更小巧的1.1.6PLC的主要技术指标

PLC的主要性能的可以按照以下6种指标来描述。1.I/O总点数指PLC输入信号和输出信号的数量，也就是输入、输出的端子数总和。注意，电源、COM等端子不能作为I/O端子计入.I/O总点数是描述PLC性能的重要指标。2.存储容量指用户程序存储器的容量，即用户RAM的存储容量。指令是按“步”存放的，一“步”占用一个地址单元。所以1步＝2字节。3.扫描速度指PLC扫描1000步指令所需的时间，以毫秒/千步为单位，也有用μs/步为单位。12/24/2022201.1.6PLC的主要技术指标PLC的主要性能的可以按4.内部寄存器

PLC内部寄存器用以存放输入/输出变量的状态、逻辑运算的中间结果、定时器/计数器的数据。内部寄存器的种类多少、容量大小，将影响到用户编程的效率。5.编程语言与指令系统

有梯形图、助词符、SFC(状态转换图)（SequentialFunctionChart）以及高级语言等。在PLC的指令系统中，包含的指令种类越多，其功能就越强。6.特殊功能模块

PLC除了基本单元外，还可选配各种特殊功能模块。特殊功能模块的种类多少、功能强弱是衡量PLC技术水平高低的一个重要指标。12/24/2022214.内部寄存器12/18/202221要求：了解PLC的一般结构掌握PLC工作原理专题二PLC的组成与工作原理

12/24/202222要求：了解PLC的一般结构专题二PLC的组成与工作原理12.1.1PLC的硬件系统

PLC是专为工业控制而设计,采用了典型的计算机结构,主要由CPU、存储器、采用扫描方式工作的I/O接口电路和电源等组成。图1.3PLC硬件系统结构框图

2.1PLC的一般结构12/24/2022232.1.1PLC的硬件系统图1.3PLC硬件系统结构1.微处理器（CPU）

CPU由控制器、运算器和寄存器组组成，大多用8位、16位和32位微处理器或单片机作为主控芯片，是系统的控制/运算中心，其它部件，如ROM、RAM和I/O部件等都是通过3总线AB、DB和CB挂靠在CPU上的。2.存储器（ROM和RAM）ROM（ReadOnlyMemory）:存放系统程序，相当于通用计算机中的BIOS。EPROM（ErasableROM）:可擦除可编程只读存储器EEPROM（ElectricalEPROM）：电擦除可编程只读存储器。正常运行时，和普通RAM一样，可随机读写，又能象ROM那样断电后具有信息的非易失性。RAM（RandomAccessMemory）：放用户应用程序。12/24/2022241.微处理器（CPU）12/18/2022243.输入/输出（I／O）单元

I／O单元是PLC与输入/输出设备间信息传送的接口。(1)为什么要用输入/输出接口电路？①

数据锁存――向外设输出数据时的需要。②

电平隔离――使外设和CPU电路之间直流电平互不影响。③

速度协调――使外设和CPU之间，准备好后才传送数据。④

数据变换――:串/并变换、并/串变换、A/D变换、D/A变换等。

12/24/2022253.输入/输出（I／O）单元12/18/202225①

单元内部已有24V的直流电源，所以输入端子和COM端间可接无电压开关，也可接NPN型集电极开路晶体管，输入接好后，对应的LED就会发亮。（2）FX系列PLC基本单元输入电路12/24/202226①单元内部已有24V的直流电源，所以输入端子和COM端间可②输入采用：光电耦合器 ：耦合交流，隔离直流。RC滤波器：防止输入干扰，引起10ms的I/O响应延迟。X000～X017内置数字滤波器：可按功能指令在0～60ms范围内变动。③输入电压/电流：

DC24V/7mAX010后： DC24V/5mA。为可靠起见，ON电流分别为： >4.5mA/3.5mAOFF电流为： <1.5m。④

利用外接电源驱动光电开关等传感器时，要求外接电源的电压同内部电源电压相同；允许的范围是：DC24V±4V。12/24/20222712/18/202227（3）FX系列PLC基本单元输出电路输出继电器的输出触点接到PLC的输出端子上，外部负载和工作电源与PLC的输出端子和公共端子COM相连，负载工作与否受PLC程序运行结果的控制。PLC输出形式:继电器输出、晶体管输出和晶闸管输出

①

继电器输出优点：电压范围宽，导通压降小，价格也便宜，可控制交直流负载。缺点：触点寿命短，断开有电弧，易产生干扰，转换频率低，响应时间10ms。12/24/20222812/18/202228表1.2PLC分类

。12/24/202229表1.2PLC分类。12/18/202229当PLC有输出时，输出继电器线圈得电，其主触点闭合，驱动外部负载工作。继电器可以将PLC的内部电路与外部负载电路进行电气隔离。最大负载：纯电阻负载2A/1点；感性负载80VA以下。

图1.5继电器输出电路

12/24/202230当PLC有输出时，输出继电器线圈得电，其主触点闭合，驱动外部②

晶体管输出借光耦使晶体管截止或饱和控制负载，并对内部电路和输出电路光电隔离。最大负载：纯电阻负载0.5A/1点；考虑温度上升的影响，要求总电流≤0.8A/4点。图1.6晶体管输出电路

优点：寿命长，无触点，无噪声，可靠性高，响应快，I/O响应时间为0.2ms。缺点：价格高，过载能力差。12/24/202231②晶体管输出图1.6晶体管输出电路优点：寿命长，无触点③

晶闸管输出籍光触发双向晶闸管，使其截止或导通来控制负载。图1.7晶闸管输出电路

优点：寿命长，无触点，无噪声，可靠性高，可驱动交流负载。缺点：价格高，负载能力较差。最大负载：纯电阻负载0.3A/1点。12/24/202232图1.7晶闸管输出电路优点：寿命长，无触点，无噪声，可靠4.电源单元

PLC的内部有一高性能稳压电源，允许外部电源电压额定值：＋10％～－15％。FX1S系列电源规格：①额定电压： AC100～240；②电压允许范围： AC85～264；③传感器电源： DC24V/400mA。一般小型PLC的电源包含在基本单元内，大中型PLC才配有专用电源。PLC内部还带有锂电池后备电源。

12/24/2022334.电源单元12/18/2022332.1.2PLC的软件系统PLC软件主要分为两大类，系统程序和应用软件。1.PLC的系统程序（1）管理程序管理程序是系统控制中心，它管理PLC的所有资源，控制PLC各部件的操作，输入/输出、数据与代码的传送与存取、算术与逻辑运算等操作，对PLC系统各部件进行自检和故障诊断。（2）编译程序编译程序相当于一个翻译，它能把用户编的梯形图程序、助词符源程序和高级语言源程序翻泽成PLC能够识别的机器语言。12/24/2022342.1.2PLC的软件系统PLC软件主要分为两大类，系统程（3）系统调用功能模块系统调用功能模块由许多独立的功能模块组成，通过系统调用实现某种独立的功能，如输入/输出及特殊运算操作。PLC根据不同的控制要求，选用不同的模块完成不同的操作。12/24/202235（3）系统调用功能模块12/18/2022352.应用程序

包括PLC厂商开发的供用户使用的在各种平台下使用的软件，以及用户根据控制要求，用PLC的程序设计语言编制的应用程序。（1）本书用到的三菱工控产品的最新实用软件①三菱MEDOC230，DOSV2.30版本，用于FX2N、FX1N、FX1S、FX0N、FX0S、A系列PLC编程软件；②三菱SW0PC-FXGP/WIN-CFX2N、FX1N、FX1S、FX0N、FX0S系列PLC编程软件，WindowsV3.00中文版。12/24/2022362.应用程序

包括PLC厂商开发的供用户使用的在各种平台下使（2）用户程序存储在系统程序指定的存储区内，其最大容量也是由系统程序限定的。在小型PLC中其循环扫描工作方式决定了用户程序通常多为顺序结构，即从第一条指令至最后一条指令，不断循环扫描。大中型PLC的用户程序庞大而复杂，一般都采用模块化结构，就是将一个大程序划分成多个功能模块，然后按功能模块来编程，最后再把各部分调试组合成一个完整的大程序。12/24/202237（2）用户程序12/18/2022372.2

PLC的基本工作原理2.2.1PLC的工作方式PLC采用循环扫描工作方式，集中进行输入采样，集中进行输出刷新。I/O映像区分别存放执行程序之前的各输入状态和执行过程中各结果的状态。1.PLC循环扫描工作方式一般包括五个阶段：(1)内部处理与自诊断(2)与外设进行通信处理(3)输入采样(4)用户程序执行(5)输出刷新。12/24/2022382.2PLC的基本工作原理2.2.1PLC的工作方式图1.13PLC循环扫描的工作过程

12/24/202239图1.13PLC循环扫描的工作过程12/18/20223方式开关置STOP:只执行前2个阶段，即只作内部处理与自诊断与外设进行通信处理；方式开关置RUN:将执行所有阶段。上电复位时，PLC首先作内部初始化处理，清除I/O映像区中的内容；接着作自诊断，检测存储器、CPU及I/O部件状态，确认其是否正常；再进行通信处理，完成各外设（编程器、打印机等）的通信连接；还将检测是否有中断请求，若有则作相应中断处理。在此阶段可对PLC联机或离线编程，如学生实验时的编程阶段。上述阶段确认正常后，并且PLC方式开关置于RUN位置时，PLC才进入独特的循环扫描，即周而复始的执行输入采样、程序执行、输出刷新。12/24/202240方式开关置STOP:只执行前2个阶段，即只作内部处理与自诊断12/24/20224112/18/202241（1）输入采样阶段CPU顺序扫描每个输入端，顺序读取输入端的状态，并将其存入输入映像区单元中。图1.14RUN状态下扫描过程

12/24/202242（1）输入采样阶段图1.14RUN状态下扫描过程12/1采样结束后，输入映像区被刷新，其内容将被锁存而保持着，并将作为程序执行时的条件。当进入程序执行阶段后，若输入端又发生变化，则输入映像区相应单元保存的信息，因被输入锁存器隔离而不会跟着改变。只有在下一个扫描周期的输入采样阶段，输入端信息才会被输入锁存器再次送入输入映像区的单元中。因此，为了保证输入脉冲信号能被正确读入，要求脉宽必须大于一个扫描周期。12/24/202243采样结束后，输入映像区被刷新，其内容将被锁存而保持着，并将作（2）程序执行阶段CPU从用户程序第0步开始，顺序逐条扫描用户梯形图程序。扫描每支梯形图，总是按先上后下、先左后右的顺序对由接点构成的控制线路进行逻辑运算。这里接点就是I/O映像区存储单元，由于它对应的是输入端的状态，所以把它称为接点（软触点）。以接点数据为条件，根据用户程序进行逻辑运算，并把运算结果存入输出映像区单元中。在程序执行阶段，只有输入端在I/O映像区存放的输入采样值不会发生改变，而其它各软组件和输出点在I/O映像区的状态和数据都有可能随着程序的执行而变化。请注意PLC非并行工作的特点，在程序的执行过程中，上面逻辑行中线圈状态的改变，会对其下面逻辑行中对应的接点状态起作用。反之，排在下面的逻辑行中线圈状态的改变，只能等到下一个扫描周期才能对其上面逻辑行对应此线圈的接点状态起作用。12/24/202244（2）程序执行阶段12/18/202244（3）输出刷新阶段CPU将输出映像区的状态信息转存到输出锁存器中，刷新其内容，改变输出端子的状态，再通过输出驱动电路驱动被控外设（负载),这才是PLC的实际输出。12/24/202245（3）输出刷新阶段12/18/2022452.PLC处理输入／输出特点①在用户RAM区中设置I/O映像区，分别存放执行程序之前采样的各输入状态和执行过程中各结果的状态。②输入点在I/O映像区中的数据，取决于输入端子在本扫描周期输入采样阶段所刷新的状态，而在程序执行和输出刷新阶段，其内容不会发生改变。③输出点在I/O映像区中数据，取决于程序中输出指令的执行结果，而在输入采样和输出刷新阶段，其内容不会发生改变。④输出锁存电路中的数据，取决于上一个扫描周期输出刷新阶段存入的内容，而在输入采样和程序执行阶段，其内容不会发生改变。⑤直接与外部负载连接的输出端子的状态，取决于输出锁存电路输出的数据。⑥程序执行中所需要的输入/输出状态，取决于由I/O映像区中读出的数据。12/24/2022462.PLC处理输入／输出特点12/18/2022463.PLC同传统继电器控制的异同继电器控制采用硬逻辑并行运行方式，一个继电器线圈的通断，将会同时影响该继电器的所有常开和常闭触点动作，同触点在控制线路的位置无关。PLC采用循环扫描工作方式，一个软继电器的线圈通断，只会影响该继电器扫描到的接点动作。但是，由于CPU的运算处理速度很高，使得从外观上看，用户程序似乎是同时执行的。12/24/2022473.PLC同传统继电器控制的异同12/18/202247表1.3PLC控制系统与继电器控制系统比较控制系统控制方式线圈通电继电器硬逻辑并行运行方式所有常开/常闭触点立即动作PLC循环扫描工作方式CPU扫描到的接点才会动作12/24/202248表1.3PLC控制系统与继电器控制系统比较控制系统控制方式PLC全过程扫描一次所需的时间定为一个扫描周期。上电复位后，首先要进行初始化工作，如自诊断、与外设通信等。当PLC方式开关置于RUN位置时，它才进入输入采样、程序执行、输出刷新，并不断循环重复执行后三个阶段，所以运行后的扫描周期相应的要短一些。2.2.2PLC的扫描周期

1.PLC扫描周期的定义12/24/202249PLC全过程扫描一次所需的时间定为一个扫描周期。上电复位后，2.PLC扫描周期的计算

一个完整的扫描周期可由自诊断时间、通信时间、扫描I/O时间和扫描用户程序时间相加得到。①自诊断时间：同型号的PLC的自诊断时间通常是相同的，如三菱FX2系列机自诊断时间为0.96ms。②通信时间:取决于连接的外设数量，若外设为零，则通信时间为0秒。③扫描I/O时间:等于扫描的I/O总点数与每点扫描速度的乘积。④扫描用户程序时间:等于基本指令扫描速度与所有基本指令步数的乘积；对于扫描功能指令的时间，也同样计算，功能指令扫描速度与指令步数可以查阅相关用户手册。可见，PLC控制系统固定后，扫描周期将主要随着扫描用户程序时间的长短而增减。当机型确定后，扫描速度就确定了，扫描用户程序时间的长短将随着用户梯形图程序的长短而增减了。12/24/2022502.PLC扫描周期的计算12/18/202250FX系列机型基本指令扫描速度应用指令扫描速度FX0N1.6至3.6μS/指令几十至几百μS/指令FX1S0.55至0.7μS/指令3.7至几百μS/指令FX2N0.08μS/指令1.52至几百μS/指令表1.3PLC控制系统与继电器控制系统比较12/24/202251FX系列机型基本指令扫描速度应用指令扫描速度FX0N1.6至解： 扫描30点I/O所需要的时间为： T1＝3.8μS/点×30点=0.11ms 扫描2000步程序所需要的时间为： T2＝0.7μS／步×2000步=1.4ms 自诊断所需要的时间为： T3＝1ms 通信时间为：T4＝0（不与外设通信） 一个扫描周期为： T＝T1＋T2＋T3＋T4＝0.114＋1.4＋1ms＝2.5ms例1.1FX1S-30MT，其输入/输出点数为16/14，用户程序为2000步基本指令，PLC运行时不连接上位计算机等外设。I/O扫描速度为3.8μS/点，用户程序的扫描速度取表1.4中0.7μs／步；自诊断所需的时间设为1ms，试计算一个扫描周期所需要的时间为多少？12/24/202252解： 扫描30点I/O所需要的时间为：例1.1FX1S-3在实际使用中要精确计算PLC的扫描周期，也是比较麻烦的。特别是对于功能指令，逻辑条件满足与否，执行时间各不相同。为了方便用户，FX系列PLC中，将扫描周期最大值、扫描周期最小值、扫描周期当前值和恒定扫描周期的值分别存入D8012、D8011、D8010和D8039四个特殊数据寄存器中。PLC运行时，用户可以用编程器查看、监控扫描周期的大小及变化。数据寄存器号内容名称备注[D]8010扫描周期当前值（计时单位：0.1ms）含恒定扫描等待时间[D]8011扫描周期最小值（计时单位：0.1ms）[D]8012扫描周期最大值（计时单位：0.1ms）[D]8039恒定扫描时间初始值0（计时单位：1ms）表1.5有关扫描周期的4个特殊数据寄存器的内容恒扫描周期就是定时刷新输出，非恒扫描是=输入刷新时间+执行全部程序时间+输出刷新时间。12/24/202253在实际使用中要精确计算PLC的扫描周期，也是比较麻烦的。特别例1.2某FX1S型号的PLC运行时，查得D8010、D8011、D8012存放的数值如表1.6所示。试计算它的扫描周期最大值、扫描周期最小值、扫描周期当前值和恒定扫描周期的值各为多少？表1.6例1.2中有关扫描周期的4个特殊数据寄存器内容

数据寄存器号内容计时值[D]8010252.5ms[D]8011202ms[D]8012303ms[D]803944ms12/24/202254例1.2某FX1S型号的PLC运行时，查得D8010、D解：将各数据寄存器中的数值乘以各自的计时单位即可得到所求计时值如表1.6第3列所示。扫描周期当前值：T＝25×0.1=2.5ms扫描周期最小值：Tmin＝20×0.1=2ms扫描周期最大值：Tmax＝30×0.1=3ms恒定扫描周期值：Tconst＝4×1=4ms,符合Tconst＞Tmax注意，要实现恒定扫描，须同时满足：①Tconst＞Tmax。②Tconst<WDT（警戒计时器设定值）。PLC的警戒计时器，监视每次扫描是否超过规定时间，如果因故，扫描周期变长，就会发出报警信号。12/24/202255解：将各数据寄存器中的数值乘以各自的计时单位即可得到所求计时PLC采用顺序扫描工作方式，软线圈控制其所属接点是扫描到的接点才会动作。这种输入、输出的滞后，会不会影响PLC控制系统正确取代继电接触控制系统呢？通过例1.1的计算：FX小型PLC的扫描周期为毫秒级（每秒可扫描用户程序几十到几百次），被控对象继电器、接触器触点的动作时间：100ms。相对而言，PLC的扫描过程几乎是同时完成。PLC因扫描而引起的响应滞后非但无害，反而可增强系统的抗干扰能力，避免在同一时刻因有几个电器同时动作，而产生触点动作时序竞争现象。但对响应时间要求高的设备，则应选用高速CPU、快速响应模块、高速计数模块，直至采用中断传输方式。3.PLC扫描周期与继电接触控制系统响应时间比较12/24/202256PLC采用顺序扫描工作方式，软线圈控制其所属接点是扫描到的接I/O响应时间：从PLC的输入信号变化开始到引起相关输出端信号的改变所需的时间，它反映了PLC的输出滞后输入的时间。引起输出滞后输入的主要原因是：①为了增强PLC的抗干扰能力，PLC的每个开关量输入端都采用电容滤波、光电隔离等技术。②由于PLC采用集中I/O刷新方式，在程序执行阶段和输出刷新阶段，即使输入信号发生变化，输入映象区的内容也不会改变。响应时间至少要一个扫描周期，一般均大于一个扫描周期甚至更长。最短的I/O响应时间：输入信号的变化正好在采样阶段结束前发生，所以在本扫描周期能被及时采集，并在本扫描周期的输出刷新阶段开始时就输出。2.2.3PLC的I/O响应时间

12/24/202257I/O响应时间：从PLC的输入信号变化开始到引起相关输出端信图1.15最短的I/O响应时间

图1.16最长的I/O响应时间

最长的I/O响应时间：输入信号正好在采样阶段结束后变化，要在下一扫描周期的采样阶段才能被采集到，在下一扫描周期的输出刷新阶段结束前输出。

12/24/202258图1.15最短的I/O响应时间图1.16最长的I/O响应小结（1）PLC具有可靠性高、抗干扰能力强，简单易学、适应性强、调试维修方便等特点。（2）PLC除了用于开关量控制控制，还能进行模拟量控制、数据处理和通信联网等。（3）PLC有着同通用微机相同的硬件结构，其软件系统也包括系统程序和应用程序。（4）熟悉PLC的主要技术指标：I／O总点数、存储容量、扫描速度、内部软组件、特殊功能模块。（5）掌握PLC循环扫描工作方式。扫描梯形图时，总是按先上后下、先左后右的顺序进行。逻辑行间作用特点是：上对下,立即影响；下对上,等待下次。扫描工作方式是产生I/O响应滞后现象的主要原因。（6）会进行扫描周期的计算。12/24/202259小结（1）PLC具有可靠性高、抗干扰能力强，简单易学、适应性要求:了解三菱公司FX2N系列PLC特点，FX系列PLC产品简介，FX系列可编程控制器型号命名的基本格式,三菱FX2系列PLC内部软组件，输入/输出继电器区域，专用继电器与辅助继电器区域，数据存储器与扩展数据存储器区域，定时器/计数器,其它组件。专题三三菱FX系列PLC12/24/202260要求:专题三三菱FX系列PLC12/18/202260表2.1三菱小型PLC基本性能一览表3.1三菱小型可编程控制器12/24/202261表2.1三菱小型PLC基本性能一览表3.1三菱小型三菱小型可编程控制器分F、F1、F2、FX0、FX2、FX0N、FX2C几个系列，其中F系列是早期的产品。各产品的主要基本性能如表2.1所示。

FX2系列PLC是1991年推出的产品，它是整体式和模块式相结合的迭装式结构。FX2型PLC有一个16位微处理器和一个专用逻辑处理器。FX2的执行速度为0.48μs/步，是目前运行速度最快的小型PLC之一。FX0是在FX2之后推出的超小型PLC，最近又推出的FX0N超小型的标准PLC，它继承了超小型Fl的特点和FX2的硬件和软件概念。加强型的小型机FX2C，尺寸更小，性能更高，其基本单元连接采用接插件的输入输出方式，从而减少了接配线工时，FX2C的维护性能极佳。12/24/202262三菱小型可编程控制器分F、F1、F2、FX0、FX2、FX03.2三菱公司FX2N系列PLC产品简介

FX2N系列是小型化，高速度，高性能和所有方面都是相当于FX系列中最高档次的超小型程序装置。除输入输出16～256点的独立用途外，还可以适用于多个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。FX2N系列PLC的特点：①

系统配置既固定又灵活可进行16～256点的灵活输入输出组合。可连接扩展模块，包括FXon系列扩展模块。②

编程简单，指令丰富功能指令种类多，有高速处理指令:、便利指令、数据处理:、特殊用途指令等等。12/24/2022633.2三菱公司FX2N系列PLC产品简介FX2N系列③

品种丰富可选用16/32/48/64/80/128/点的主机，可以采用最小8点的扩展模块进行扩展。也可根据电源及输出形式，自由选择。④

高性能内置程序容量8000步，最大可扩充至16K步,可输入注释，还有丰富的软组件。⑤

高速运算1个指令运行时间，基本指令只需0.08μs，应用指令在1.52μs～几百μs之间。⑥

多种特殊用途FX2N系列中，1台基本单元最多可连接8台扩展模块或特殊功能模块，连接上相关的特殊功能模块后，可应在模拟控制、定位控制等特殊场合。12/24/202264③品种丰富12/18/202264⑦

外部机器通讯简单化一台FX2N主机可安装一个机能扩充板，使用FX2N－485－BD及FXON－485ADP的FX2N系列间，可作简易PLC通信连接。⑧

共同的外部设备可以共享FX系列的外部设备，如便携式简易编程器FX－10P－E、FX－20P－E（需使用FX－20P－CAB0作连接线）。用SC－09电缆线与微机连接，可使用FX－PCS/WIN编程软件。

12/24/20226512/18/2022653.3三菱FX系列PLC命名日本三菱公司的FX系列的PLC基本单元和扩展单元的型号由字母和数字组成，其格式为：FX□-□□□□其中方框的含义如图2.1所示：

图2.1FX系列可编程控制器型号命名的基本格式

系列序号：0、2、ON、2C，如：FX1、FX2、FXONI/O总点数：4～25612/24/2022663.3三菱FX系列PLC命名日本三菱公司的FX系列的单元类型： M－－基本单元 E－－输入、输出混合扩展单元或扩展模块 EX－－输入扩展模块 EY－－输出扩展模块输出形式：R－－继电器输出 S－－双向可控硅输出 T－－晶体管输出特殊品种区别： D－－直流电源 A－－交流电源 S－－独立端子(无公共端)扩展模块 H－－大电流输出扩展模块 V－－立式端子排的扩展模块F－－输入滤波器1ms的扩展模块 L－－TTL输入型扩展模块 A－－接插口输入输出方式12/24/202267单元类型： M－－基本单元12/18/202267

若无特殊品种区别一项符号，通指AC电源，DC输入，横式端子排，继电器输出为2A/点；晶体管输出为0.5A/点：晶闸管输出为0.3A/点。

例如FX－40MR含义为：FX系列，I/O总点数为40点，该模块为基本单元，采用继电器输出。再如：FX－8EYR含义为：该模块为FX系列，有8个继电器输出的扩展模块。

12/24/202268 若无特殊品种区别一项符号，通指AC电源，DC输入，横式端子3.4三菱FX2系列PLC内部软组件软组件定义：PLC中可被程序使用的所有功能性器件。可将各个软组件理解为具有不同功能的内存单元，对这些单元的操作，就相当于对内存单元进行读写。由于PLC的设计的初衷是为了替代继电器、接触器控制，许多名词仍借用了继电器、接触器控制中经常使用的名称，例如“母线”、“继电器”等。软组件种类：输入继电器X、输出继电器Y、辅助继电器M、状态组件S、指针P/I、常数K/H、定时器T、计数器C、数据寄存器D和变址寄存器V/Z。需要和外部进行硬件连接的软组件只有输入和输出继电器，其它软组件只能通过程序加以控制。12/24/2022693.4三菱FX2系列PLC内部软组件软组件定义：12/13.4.1输入/输出继电器1．输入继电器X（X000～X177）输入继电器与PLC的输入端相连，它的代表符号是“X”。输入继电器的外部物理特性就相当于一个开关量的输入点，称为输入接点。外接开关的两个接线点中，一个接到输入接点上，另一个接在输入端的公共接点COM上。从内部操作的角度看，一个输入继电器就是一个一位的只读存储器单元，可以无限次读取，其量值只能有两种状态：当外接的开关闭合时，是ON状态，当开关断开时是OFF状态。但在使用中，既可以用输入继电器的常开接点，也可以用输入继电器的常闭接点。在ON状态下，其常开接点闭合，常闭接点断开；在OFF状态，则反之。12/24/2022703.4.1输入/输出继电器1．输入继电器X（X000～X注1:输入继电器须由外部信号驱动,不能用程序驱动。注2:输入接点的地址是按八进制表示，因此，其地址不表示输入接点的数量。如FX2－48M*，输入接点为24个，地址是X000～X007、X010～X017、X020～X027表2.3FX2系列PLC常用型号输入继电器接点配置

12/24/202271表2.3FX2系列PLC常用型号输入继电器接点配置12．输出继电器Y（Y000～Y177）输出继电器的外部输出接点连接到PLC的输出端子上，它的代表符号是“Y”，其外部物理特性就相当于一个接触器的触点，称为输出接点。可将一个输出继电器当作一个受控的开关，其断开或闭合受到程序的控制。输出继电器的初始状态为断开状态。一个输出继电器就是一个一位的读/写的存储器单元，可无限次读/写。表2.4FX2系列PLC常用型号输出继电器接点配置

12/24/2022722．输出继电器Y（Y000～Y177）表2.4FX2系列P注1:输出继电器是无源的，需要外接电源。注2:输出接点的地址也是八进制的，请不要按十进制来理解其地址含义。FX系列PLC的所有软组件中只有输入继电器X和输出继电器Y采用八进制地址，其它软组件则都是采用十进制地址。辅助继电器的代表符号是“M”，其功能相当于中间继电器，可由其它软组件驱动，也可驱动其它软组件。它没有输出接点，不能驱动外部负载，外部负载只能由输出继电器驱动。中间继电器是为了增加触点的数量或提高控制电路的负载容量.3.4.2辅助继电器12/24/202273注1:输出继电器是无源的，需要外接电源。3.4.2辅助（2）断电保持辅助继电器（M500～M1023）共524点，断电并再次通电后，它们会保持断电前的状态，其它特性与通用辅助继电器完全一样。（FX2系列PLC有1024个常用的辅助寄存器和256个特殊功能辅助寄存器。（1）通用辅助继电器（M0～M499）共500点，通电后，它们处于OFF状态，一旦断电，再次通电后，M0～M499都恢复为OFF状态。12/24/202274FX2系列PLC有1024个常用的辅助寄存器和256个特殊功共256点，用来表示PLC的某些状态，提供时钟脉冲和标志(例如进位、借位标志），设定PLC运行方式，或者用于步进控制、禁止中断、设定计数器是加计数还是减计数等。3）特殊功能辅助继电器（M8000～M8255）12/24/202275共256点，用来表示PLC的某些状态，提供时钟脉冲和标志(例②可控制的特殊功能辅助继电器，驱动之后，PLC将做一些特定的操作。例如：M8034：ON时禁止所有输出。M8030：ON时熄灭，电池欠电压指示灯。M8050：ON时禁止I0XX中断。256个辅助继电器区间是不连续的，对没有定义的无法操作，有定义的可分为两大类：①反映PLC工作状态或为用户提供常用功能的器件。例如：M8013：每秒发出一个脉冲信号，自动每秒ON一次。M8020：加减结果为零，则状态为ON，否则OFF。M8060：F0地址出错时置位（ON）。例如对不存在的X或Y进行了操作。12/24/202276②可控制的特殊功能辅助继电器，驱动之后，PLC将做一些特定的③通用状态器： 480点，S20～S499④保持状态器： 400点，S500～S899⑤报警用状态器： 100点，S900～S999前4种同步进指令STL配合使用，使编程简洁明了。第5种专为报警指示所编程序的错误所设置的。不用步进顺控指令时，状态组件S可以作为辅助继电器M在程序中使用。3.4.3状态组件S

S是构成状态转移图的重要软组件，在步进顺控程序中使用。FX2系列PLC状态组件共有1000点，分为五类：①初始状态器： 10点，S0～S9②回零状态器： 10点，S10～S1912/24/202277③通用状态器： 480点，S20～S4993.4.3

2.4.4指针P/I与常数K/H指针P/I两种标号：“P”标号，用于子程序调用或跳转；“I”标号专用于中断服务程序的入口地址。（1）“P”标号64个：P0～P63，不能随意指定，P63当于END。它在程序中只能出现一次，但可多次引用跳转指令中使用格式为：CJP0～CJP62。子程序调用中使用格式为：CALLP0～CALLP63。12/24/202278 2.4.4指针P/I与常数K/H当于END。它在程序（2）“I”标号有9点：I0□□～I5□□共6点用于外中断，表示由输入继电器X000～X005引起的中断。如：I000 表示输入继电器X0下降沿引起中断，I001 表示输入继电器X0上升沿引起中断。I6□□～I8□□共3点用于内中断，表示由内部定时器引起的中断。最多只能有3个定时器中断服务程序。注：中断序号第二位只能用一次，如：用了I300就不能再用I301。中断序号的后2位将会在第5章详细介绍。12/24/20227912/18/2022792.常数K/H

常数也作为器件对待，它在存储器中占有一定的空间，PLC最常用的是两种常数：（1）前缀K：表示十进制数。如：K23表示十进制数23。（2）前缀H：表示十六进制数。如：H64表示十六进制数64，对应十进制数100。常数一般用于定时器、计数器的设定值或数据操作。PLC中的数据全部是以二进制表示的，最高位是符号位，0表示正数，1表示负数。但一般的编程器往往只能检测到十进制数或十六进制数。12/24/2022802.常数K/H12/18/202280定时器作用相当于时间继电器，它有一个设定值寄存器，一个当前值寄存器，以及无限个接点。FX2系列PLC的定时组件全部都是容量为32K（1～32767）的定时器，共有256个，T0～T255。⑴通用定时器（T0～T245）有100ms与10ms两种。①100ms通用定时器：有200个，地址为T0～T199。定时区间为0.1～3276.7s。3.4.5定时器T（T0～T255）图2.2100ms通用定时器使用示例

12/24/202281定时器作用相当于时间继电器，它有一个设定值寄存器，一个当前值②10ms通用定时器：有46个，地址为T200～T245。定时区间为0.01～327.67s。图2.3所示为定时器T200的常规用法。设定时间用D0指定，并设D0＝K918。由X000驱动T200工作。D0＝K918表示要定时918个10ms，即9.18s。时间到达后，Y000被驱动。图2.310ms通用定时器使用示例12/24/202282②10ms通用定时器：有46个，地址为T200～T245。（2）累计定时器（T246～T255）累计定时器有1ms与100ms两种。①1ms累计定时器：有4个，地址为T246～T249。定时区间为0.001～32,767s。图2.4中

K1000表示定时时间为1s。X000闭合后，T246开始计时。若中间X000断开或断电，所计时间将保留再次通电后，只要X000闭合，将继续计时，直至定时时间到。若要使T246复位，必须用RST指令。若定时时间到后，驱动逻辑为OFF，则对定时器没有任何影响，这一点在使用中必须注意。1ms累计定时器可以在子程序或中断中使用。图2.41ms累计定时器的使用示例

12/24/202283（2）累计定时器（T246～T255）图2.41ms累②100ms累计定时器：有6个，地址为T250～T255。定时区间为0.1～3276.7s。100ms累计定时器除了不能在中断或子程序中使用和定时分辨率为0.1s外，其余特性与1ms累计定时器没有区别。图2.5中设D10＝K100，表示100个100ms，即定时10s。X000闭合之后，T250开始计时。中间断电或X000断开T250只会停止计数，而不会复位。当再次通电或X000再次闭合后，T250在原来计数值的基础上继续计时，直至10s时间到，T250常开驱动Y000动作，这种状态一直保持，即使X000断开T250也不复位，Y000也不断开。当X001闭合时，RST指令才对T250复位，这时Y000才断开。12/24/202284再次闭合后，T250在原来计数值的基础上继续计时，直至10s图2.5100ms累计定时器的使用和复位示例

12/24/202285图2.5100ms累计定时器的使用和复位示例12/183.4.6计数器C（C0～C255）FX2系列PLC的计数器共有256个，从C0～C255。按特性的不同可分为5种，分别是：增量通用计数器断电保持式增量通用计数器通用双向计数器断电保持式双向计数器高速计数器。计数器能对指定输入端子上的输入脉冲或其它继电器逻辑组合的脉冲进行计数。达到计数的设定值时，计数器的接点动作。输入脉冲一般要求具有一定的宽度。计数发生在输入脉冲的上升沿。每个计数器都有一个常开接点和一个常闭接点。可以无限次引用。12/24/2022863.4.6计数器C（C0～C255）FX2系列PLC的（1）增量通用计数器（C0～C99）共有100个，计数范围为1～32767。要求：输入脉冲周期≧扫描周期的两倍，实际工程中都能满足。若中途发生断电，则前面所计数值全部丢失。再次通电后，从0开始计数。（2）断电保持式增量通用计数器（C100～C199）共有100个，计数范围为1～32767。它们能够在断电后保持已经计下的数值，再次通电后，只要复位信号从来没有对计数器复位过，那么，计数器将在原来计数值的基础上，继续计数。断电保持式增量通用计数器的其它特性及使用方法完全和增量通用计数器相同。12/24/202287（1）增量通用计数器（C0～C99）12/18/202287（3）通用双向计数器（C200～C219）共有20个，计数范围为-2,147,483,648～+2,147,483,647双向是指有增计数和减计数两种，其输入脉冲只能有一个，计数方向是由特殊功能继电器M82XX定义：若M8200为OFF，则C200为增计数；若M8200为ON，则C200为减计数。“XX”与计数器相对应，如C200的计数方向由M8200定义。默认的C2××都是增计数。（4）断电保持式双向计数器（C220～C234）共有15个，其特性与计数器C200～C219相同，唯一区别就是断电后再次通电时，其当前计数值和接点状态都能保持断电前的状态.12/24/202288（3）通用双向计数器（C200～C219）12/18/2PLC为什么要设有高速计数器功能呢?这要从PLC的扫描周期来理解。PLC内部的普通计数器的计数方式是PLC在进行输入扫描而得到的信号变化时计一次数。但是PLC在程序执行过程中，是不进行输入扫描的。也就是说，PLC扫描一次输入信号的状态后（专业语言应该是：输入刷新）进入程序执行过程，程序执行过程中输入再有变化，PLC就不会知道了，程序也不会做出影响。这种状态，我们用普通计数器对高速输入脉冲就无能为力了。（5）高速计数器（C235～C255）共有21个，计数范围为-2,147,483,648～+2,147,483,647或0～2,147,483,647。12/24/202289PLC为什么要设有高速计数器功能呢?这要从PLC的扫描周期来高速计数器是指那些能对频率高于执行程序的扫描周期的输入脉冲进行计数的计数器。扫描周期一般在几十毫秒左右，因此普通计数器就只能处理频率在20Hz左右的输入脉冲。为了处理20Hz以上的频率输入，要用高速计数器。高速计数器输入端只有6点，X000～X005，其它端子不能对高速脉冲信号进行处理。X006和X007也是高速输入，但只能用作启动信号而不能用于高速计数。不同类型的计数器可同时使用，但它们的输入不能共享12/24/202290高速计数器是指那些能对频率高于执行程序的扫描周期的输入脉冲进12/24/20229112/18/202291因此当指定的计数器占用了某个端子的时候，这个端子的功能就被固定下来，其它计数器就不能再使用。同时，这个端子也不能再用于其它用途。单个输入端子所能处理的最高频率如下：①X000，X002，X003：最高10kHz；②X001，X004，X005：最高7kHz。高速计数器按特性可分为4种：①单相无启动/复位端数量：6地址：C235～C240②单相有启动/复位端数量：5地址：C241～C245③双相 数量：5地址：C246～C250④鉴相式 数量：5地址：C251～C255每个高速计数器的输入端子都不是任意的。12/24/202292因此当指定的计数器占用了某个端子的时候，这个端子的功能就被固所有高速计数器都是双向的，都可以进行增计数或减计数。鉴相式高速计数器的增减计数方式取决于两个输入信号之间的相位差。增减计数脉冲由一个输入端子进入计数器，其工作方式与前面介绍的双向计数器类似，增减计数仍然用M82XX控制。不同类型的高速计数器可以同时使用的条件是：不能多于6个和不能使用相同的输入端。由于中断的输入也用X000～X005，因此也就不能使用该端子上的中断。例如：选用了C235作为高速计数器，则由表2.8可知其输入端子必须是X000，而且其增减计数由M8235的状态决定。这时不能再选用C241、C244、C246、C247、C249、C251、C252、C254，也不能再用中断I00X。12/24/202293所有高速计数器都是双向的，都可以进行增计数或减计数。鉴相式高（6）高速计数器的使用方法由于高速计数器按中断原则工作，因此其驱动逻辑必须始终有效，而不能像普通计数器那样用产生脉冲信号端子驱动高速计数器。高速计数器的正确用法如图2.7所示，C235的脉冲信号从X000输入，但必须用其它的端子X010来始终驱动C235，而不能象图2.6所示用X000直接驱动C235。图2.6高速计数器的错误用法图2.7高速计数器的正确用法

12/24/202294（6）高速计数器的使用方法图2.6高速计数器的错误用法3.4.7数据寄存器D数据寄存器用于存储中间数据、需要变更的数据等。数据的长度为二进制16位，最高位是符号位。根据需要也可以将两个数据寄存器合并为一个32位字长的数据寄存器。32位的数据寄存器最高位是符号位，两个寄存器的地址必须相邻，写出的数据寄存器地址是低位字节，比该地址大一个数的单元为高字节。16位有符号数所能够表示数的范围：32767～-32768。32位有符号数所能够表示数的范围：2147483647～-2147483648。按照数据寄存器特性，可分为如下4种：12/24/2022953.4.7数据寄存器D数据寄存器用于存储中间数据、需要（1）通用数据寄存器（D0～D199）共有200个，字长16位，都具有“取之不尽，后入为主”的特性。PLC上电后，所有数据寄存器都清“0”。RUN→STOP时，若M8033＝OFF，也会将所有数据寄存器清“0”；若M8033＝ON，数据寄存器内容将保持。（2）断电保持数据寄存器（D200～D511）共有312个，除数据断电保持外，所有特性都与通用数据寄存器相同。当两台PLC之间进行点对点通信时，D490～D509被用作通信操作。（3）特殊用途数据寄存器（D8000～D8255）共有256个，其内容在PLC上电后由系统监控程序写入，用来反映PLC中各个组件的工作状态，尤其在调试过程中，可通过读取这些寄存器的内容来监控PLC的当前状态。它们有的可读写，有的为只读。12/24/202296（1）通用数据寄存器（D0～D199）12/18/20229上述区间有一些没有定义的寄存器地址，对这些寄存器的操作将是无意义的。（4）文件寄存器（D1000～D2999）共有2000个，其功能是存储用户程序中用到的数据文件，只能用编程器写入，不能在程序中用指令写入。但在程序中可用指令将文件寄存器中的内容读到普通的数据寄存器中。

12/24/202297上述区间有一些没有定义的寄存器地址，对这些寄存器的操作将是无小结本章介绍的软组件是指可以被程序使用的所有功能器件，可以将它们理解为具有不同功能的内存单元。对这些单元的操作，就相当于对内存单元的读/写。只是在它们的名称上借用了继电器控制中常用的“继电器”、“定时器”、“计数器”等名词。在使用PLC时，需要在外部进行硬件连接的软组件只有输入／输出继电器，其它软组件只能通过程序加以控制。12/24/202298小结本章介绍的软组件是指可以被程序使用的所有功能器件，可以将专题四PLC编程语言与编程方法

要求重点介绍梯形图和助记符语言以及其程序设计方法，三菱PLC编程软件,都要求熟练掌握。

12/24/202299专题四PLC编程语言与编程方法要求12/184.1三菱FX系列PLC的程序设计语言

1．从继电接触控制图到梯形图

例3.1图3.1是常见的电机启―保－停继电接触控制线路，试将其控制部分线路改用与其等效的PLC控制的梯形图。解：图3.1电路的工作原理可以用如下动作顺序表来表示：图3.1电机启―保－停控制电路图

12/24/20221004.1三菱FX系列PLC的程序设计语言1．从继电接触控制与图3.1等效PLC控制梯形图如图3.2，比较两图，可得出结论：①输入、输出信号完全相同，其输入/输出点的分配表如表3.2。图3.3电机启―保－停控制梯形图图3.1电机启―保－停控制电路图表3.1输入、输出点分配表12/24/2022101与图3.1等效PLC控制梯形图如图3.2，比较两图，可得出结②电机启停过程的控制逻辑相同。两图中都是使用常开、常闭、线圈等器件，只不过梯形图中使用的是简化的器件符号。③

两者区别：前者使用硬器件，靠接线连接形成控制程序；后者使用PLC中的内部存储器组成的软器件，靠软件实现控制程序。如前者图中使用的KM是实际继电器和KM的实际辅助接点，使用的SB1为实际常开按钮，SB2为实际常闭按钮，FR为实际常闭接点。在后者图中使用的Y000是软继电器和软接点，X000为常开输入接点，X001和X002均为常闭输入接点。也就是用PLC内部的存储器位来映像上面提到的这些外部硬器件的状态，如存储位为1，表示对应的线圈得电或开关接通，存储位为0，表示对应的线圈失电或开关断开。PLC的存储过程控制具有很高的柔性，不需改变接线即能改变控制过程。④梯形图中不存在实际的电流，而是用一种假想的能流(PowerFlow)来模拟继电接触控制逻辑。12/24/2022102②电机启停过程的控制逻辑相同。两图中都是使用常开、常闭、线2．梯形图中的图元符号梯形图中的图元符号是对继电接触控制图中的图形符号的简化和抽象，两者的对应关系如表3.3所示。可得出结论：①

对应继电接触控制图中的各种常开符号，在梯形图表3.2梯形图中的图元符号与继电接触控制图中的图形符号比较12/24/20221032．梯形图中的图元符号表3.2梯形图中的图元符号与继电接触中一律抽象为一种图元符号来表示。同样，对应继电接触控制图中的各种常闭符号，在梯形图中也一律抽象为一种图元符号来表示。②不同的PLC编程软件（或版本），在其梯形图中使用的图元符号可能会略有不同。如在表3.3中的“梯形图中的图元符号”这一列中，有两种常闭符号，三种线圈符号。3．梯形图的格式梯形图是形象化的编程语言，它用接点的连接组合表示条件、用线圈的输出表示结果而绘制的若干逻辑行组成的顺控电路图。梯形图的绘制格式：12/24/2022104中一律抽象为一种图元符号来表示。同样，对应继电接触控制图中的①梯形图按从上到下、从左至右顺序编写。每一逻辑行总是从起始母线开始，终止于终止母线（可省）。②逻辑行由一个或几个支路组成，左边是由接点组成的支路，表示控制条件。逻辑行的最右端必须连接输出线圈，表示控制的结果。输出线圈总是终止于右母线，同一标识的输出线圈只能使用一次。③梯形图中每一常开和常闭接点都有自己的标识，以互相区别。同一标识的常开和常闭接点均可多次重复使用，次数不限。④接点可任意串联和并联，而输出线圈只能并联，不能串联。⑤最后一个逻辑行要用程序结束符“END”。12/24/2022105①梯形图按从上到下、从左至右顺序编写。每一逻辑行总是从起始4.2助记符语言（Mnemonic）1助记符语言：汇编指令的格式来表示控制程序的程序设计语言。梯形图编程要求配置较大的显示器。而在现场调试时，小型PLC往往只配备显示屏只有几行宽度的简易编程器，这时，梯形图就无法输入了，但助记符指令却可以一条一条的输入，滚屏显示。助记符指令组成：操作码＋操作数。操作码用便于记忆的助记符表示，用来表示指令的功能，告诉CPU要执行什么操作，如LD表示取、OR表示或。操作数用标识符和参数表示，用来表示参加操作的数的类别和地址。如用X表示输入、用Y表示输出。操作数是可选项，如END指令就没有对应的操作数。12/24/20221064.2助记符语言（Mnemonic）1助记符语言：汇编指令人工将图3.2梯形图转换成指令表方法：也是按梯形图的逻辑行和逻辑组件的编排顺序自上而下、自左向右依次进行。

表3.4对应图3.3梯形图的指令表

图3.3电机启―保－停控制梯形图12/24/2022107人工将图3.2梯形图转换成指令表方法：也是按梯形图的逻辑行和4.3流程图语言（SFC）流程图（SequentialFunctionChart）是一种描述顺序控制系统功能的图解表示法。对于复杂的顺控系统，内部的互锁关系非常复杂，若用梯形图来编写，其程序步就会很长、可读性也会大大降低。符合IEC标准的流程图语言，以流程图形式表示机械动作，即以SFC语言的状态转移图方式编程，特别适合于编制复杂的顺控程序。例3.2图3.4（a）是某机床的运动简图，行程开关SQ1为动力头1的原位开关,SQ2为终点限位开关;SB2为工作循环开始的起动按钮,M是动力头1的驱动电机。试按照图3.4（b）机床的工作循环图，用流程图语言描述动力头1的动作过程。12/24/20221084.3流