《电工技术与电子技术》可编程序控制器

第17章可编程序控制器(PLC)

17.3PLC的编程软元件17.4PLC的指令系统17.2PLC基本的结构和工作原理17.1工厂常用低压电器17.5基本电气控制电路第17章可编程序控制器(PLC)本章要求：2.了解可编程控制器的结构和工作原理。2.了解可编程控制器的几种基本编程方法。3.熟悉常用的编程指令。4.学会使用梯形图编制简单的程序。1.了解常用低压电器的结构和工作原理。5.掌握基本电气控制电路第17章可编程序控制器17.1工厂常用低压控制电器

低压电器是指用于交、直流电压1200V及以下电路中起通断、控制、保护与调节等作用的电器设备。

分为以下两类：①低压配电电器。这类电器包括刀开关、转换开关、熔断器、自动开关和保护继电器。主要用于低压配电系统中，要求在系统发生故障情况下动作准确，工作可靠、有足够的热稳定性和动稳定性。②低压控制电器。这类电器包括控制继电器、接触器、起动器、调压器、主令电器（包括按钮，行程开关等）、变阻器和电磁铁。主要用于电力传动系统中，要求寿命长，体积小、重量轻和工作可靠。1.按钮(手动切换电器)(b)结构按钮常用于接通和断开控制电路。按钮的外形图和结构如图所示。按钮开关的外形和符号(a)外形图常闭触点常开触点复位弹簧支柱连杆常闭静触头桥式静触头常开静触头外壳按钮帽动画SBSBSB4结构符号名称常闭按钮(停止按钮)常开按钮(起动按钮)复合按钮1234123交流接触器的外形与结构2.接触器用于频繁地接通和断开控制电路和主电路。(a)外形(b)结构2.接触器~M3~线圈辅助触点铁心衔铁电源电机主触点常闭常开动画弹簧用于频繁地接通和断开控制电路和主电路。符号线圈KM

用于主电路流过的大电流(需加灭弧装置)用于控制电路流过的小电流(无需加灭弧装置)KM动合(常开)辅助触点动断(常闭)辅助触点KM属于同一器件的线圈和触点用相同的文字表示接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。动合(常开)主触点KM

通常用的电压等级：直流接触器有110V、220V和440V；交流接触器110V、220V、380V、500V等档次。

额定电流有5A、10A、20A、40A、60A、100A、150A、250A、400A和600A等几个等级。3.熔断器符号FU熔断器额定电流IF的选择(1)电灯、电炉等电阻性负载IF>IL(3)频繁起动的电机(2)单台电机用于低压线路中的短路保护。

常用的熔断器有插入式熔断器、螺旋式熔断器、管式熔断器和有填料式熔断器。4.热继电器用于电动机的过载保护。热继电器外形与结构(a)外形(b)结构~

发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金属片被加热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其向上弯曲，杠杆被弹簧拉回，常闭触点断开。发热元件杠杆4.热继电器工作原理结构原理图双金属片常闭触头用于电动机的过载保护。动画FRFR电路符号用于自动往复控制或限位保护等。5.行程开关(限位开关)(b)示意图

结构与按钮类似，但其动作要由机械撞击。未撞击撞击(a)外形图SQ常开触点常闭触点SQ(c)符号行程开关的外形符号(1)接触式行程开关

(2)非接触式的行程开关—接近开关和光电开关。①接近开关

当生产机械接近它到一定距离范围之内时，就能发出信号，不需施加机械力。一般用来控制生产机械的位置或进行计数。金属检测体感变头振荡器检波器鉴幅器输出电路稳压器整流电路开关量输出

接近开关电路原理框图②光电开关

利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。

对射式光电开关：由结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器组成，发射器发出的光线直接进入接收器。当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。

漫反射式光电开关：是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。6时间继电器

从得到输入信号(线圈通电或断电)起，经过一段时间延时后才动作的继电器，称为时间继电器。适用于定时控制。按工作原理划分

电磁式空气阻尼式晶体管式

数字式

时间继电器的延时方式有两种：

通电延时：接受输人信号后延迟一定的时间，输出信号才发生变化；当输人信号消失后，输出瞬时复原。

断电延时：接受输人信号时，瞬时产生相应的输出信号；当输人信号消失后，延迟一定的时间，输出才复原。1)通电延时继电器2)断电延时继电器KT线圈通电延时闭合常开触点KT通电延时断开常闭触点KTKT线圈(b)符号断电延时断开常开触点KT断电延时闭合常闭触点KT延时继电器的外形与结构(a)外形(1)空气阻尼式时间继电器通电延时的空气式时间继电器结构示意图常开触头延时闭合常闭触头延时打开微动开关2微动开关1常开触头常闭触头线圈通电衔铁向下吸合连杆动作触头动作工作原理调节螺丝进气孔托板线圈动铁心恢复弹簧挡块释放弹簧活塞杆橡皮膜排气孔(1)空气阻尼式时间继电器断电延时的空气式时间继电器结构示意图常闭延时闭合常闭延时断开常开触头常闭触头空气式时间继电器的延时范围大(有0.4~60s和0.4~180s两种)。结构简单，但准确度较低。时间继电器的型号有JS7-A和JJSK2等多种类型。晶体管式时间继电器晶体管式时间继电器又称半导体式时间继电器，它是利用RC电路的电容器充电时，电容电压不能突变的原理来获得延时的。因此，只要改变RC充电回路的时间常数（改变电阻值），即可改变延时时间。继电器的输出形式分有触点式和无触式，有触点式是用晶体管驱动小型电磁式继电器，而无触点式是采用晶体管或晶闸管输出。晶体管式时间继电器精度较高、体积小、耐冲击和耐振动、调节方便、寿命长，因此应用很广泛，但晶体管式时间继电器的延时易受电源电压波动的影响，抗干扰性差。

继电接触控制线路由一些基本控制环节组成，下面介绍继电接触控制线路的绘制。

在电工技术中所绘制的控制线路图为原理图，它不考虑电器的结构和实际位置，突出的是电气原理。电器自动控制原理图的绘制原则及读图方法：1.按国家规定的电工图形符号和文字符号画图。2.控制线路由主电路(被控制负载所在电路)

和控制电路(控制主电路状态)组成。3.

属同一电器元件的不同部分(如接触器的线圈和触点)按其功能和所接电路的不同分别画在不同的电路中，但必须标注相同的文字符号。7.可编程控制器（PLC）的基本概念1.可编程控制器定义：

专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置，是带有存储器、可以编制程序的控制器。它能够存储和执行指令，进行逻辑运算，顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，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产过程。2.可编程控制器的功能：

（1）开关量控制功能；（2）模拟量控制功能；（3）通信功能；（4）中断处理功能；（5）监控和自诊断功能；（6）扩展功能。3.可编程控制器的应用：

（1）开关量逻辑控制—机床电控、食品加工、印刷、电梯、物流等；（2）模拟量的过程控制—加热炉、轧钢、反应堆、酿酒等；（3）机械运动控制—数控机床、工业机器人；（4）建立自动化控制网络；（5）信号锁与报警；（6）扩展功能。4.可编程控制器的特点：

（1）可靠性高，抗干扰（1000V、1μs窄脉冲），无故障工作时间（5~10）万小时；（2）柔性好；（3）功能强大；（4）使用方便；（5）体积小、功耗低；（6）编程语言有待标准化。4.可编程控制器与继电器的比较：

（1）组成器件不同；（2）控制技术不同：PLC—计算机技术；继电器—以硬接线方式安装而成，触点的通断构成一种固定的逻辑关系；（3）工作方式不同：继电器—并行工作方式；PLC—串行方式；（4）功能范围不同：继电器—只能实现开关量的控制，实现既定的逻辑、顺序、定时和计数的简单功能；PLC—逻辑运算能力、算术运算能力、网络通信。5.可编程控制器的分类：

（1）按点数和功能分：小型PLC128点以下；中型PLC128—512点；大型PLC512点以上（2）按结构分；整体式和机架式。17.2PLC的基本结构与工作原理17.2.1PLC基本结构输入模块CPU模块输出模块可编程序控制器编程装置接触器电磁阀指示灯电源

电源

限位开关选择开关按钮

图1PLC控制系统

可编程控制器基本单元主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程装置组成。1．CPU模块

微处理器（CPU）和存储器组成。它用以运行用户程序、监控输入/输出接口状态、做出逻辑判断和进行数据处理。2．开关量输入输出模块

开关量输入模块用来接收和采集从按钮、选择开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等来的开关量输入信号。

输出模块控制接触器、电磁阀、电磁铁、调节阀等执行器，外部负载也可以是指示灯、数字显示装置和报警装置等。（a）继电器输出电路

继电器输出形式用于电压范围较宽，导通压降损失小的场合，且价格便宜，缺点是寿命短，响应速度慢。（b）晶体管集电极输出电路

晶体管输出适用于开关频繁，低功率因数，导通压降小的场合，且价格低，缺点是过载能力差。

晶闸管输出适用于开关频繁，电感性大，低功率因数等场合，缺点是价格较高，过载能力差。3．电源

可编程序控制器一般使用220V交流电源或直流24V电源。可编程序控制器内部的直流稳压电源为各模块内的元件提供直流电压。

4．编程装置（1）编程器是PLC的外部编程设备，用户可通过编程器输入、检查、修改、调试程序或监示PLC的工作情况。（2）通过专用的编程电缆线将PLC与电脑联接起来，并利用编程软件进行电脑编程和监控，比编程器功能更加强大。5．扩展单元

扩展接口用于扩充外部输入、输出端子数。也可扩展其它特殊单元，如模拟量输入输出模块、显示模块及通信接口模块。17.2.2PLC的工作原理扫描过程运行停止内部处理通信操作输入采样程序执行输出刷新PLC采用“顺序扫描、不断循环”的工作方式，这个过程可分为输入采样，程序执行、输出刷新三个阶段，整个过程扫描并执行一次所需的时间称为扫描周期（几十毫秒）。1.内部处理阶段可编程序控制器检查CPU模块内部的硬件是否正常，将监控定时器复位，以及完成一些别的内部工作。2.通信服务阶段可编程序控制器与别的带微处理器的智能装置通信，响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容。3.输入采样阶段当CPU采样时，外部输入信号便进入输入映像寄存器——刷新。在此期间，输入映像寄存器将现场与CPU隔离，无论输入信号如何变化，输入映像寄存器中的内容保持到下一个扫描周期的输入采样阶段，才重新采样新的信号，即：输入映像寄存器每周期刷新一次。

4.程序执行阶段在没有跳转指令时，CPU从第一条指令开始，逐条顺序地执行用户程序，从输入映像寄存器或其它元件映像寄存器中读出元件状态。此时即使外部输入信号的状态发生了变化，输入映像寄存器的状态也不会随之而变，输入信号变化了的状态只能在下一个扫描周期的输入处理阶段被读入。5.输出刷新阶段

CPU不能直接驱动负载，其处理的结果存放在输出映像寄存器中，直至所有程序执行完毕，才将输出映像区的内容经输出锁存器（称为输出状态刷新）送到输出端子上驱动外部负载。17.2.3PLC的编程语言

现代的可编程控制器一般备有多种编程语言，供用户使用。目前PLC常用的编程语言有梯形图语言、指令语句表语言、顺序功能图语言、逻辑功能图语言等。

是在继电控制系统电气原理图基础上开发出来的一种图形语言。它继承了继电器接点、线圈、串联、并联等术语和类似的图形符号，具有形象、直观、实用的特点，不需学习计算机专业知识，电气技术人员使用最方便。1.梯形图梯形图是PLC中最常用的编程语言，学习中应注意以下概念：(1)梯形图中的继电器并不一定是物理继电器，每个继电器或输入接点各为存储器中的一位，相应位为“1”态，表示继电器线圈通电或常开触头闭合，或常闭触头断开。(2)梯形图中流过的电流不是物理电流，而是概念电流，是程序执行的形象表示方式。（3）PLC编程元件的触点在编程过程中可以无限次使用，每个继电器的线圈在梯形图中只能出现一次，它的触点可以使用无数次。（4）梯形图的每一逻辑行皆起始于左母线，终止于右母线。线圈总是处于最右边，且不能直接与左边母线相连。()()()()()不合理合理()（6）两个或两个以上的线圈可以并联，但不可以串联。()()X0X0Y1（5）编制梯形图时，应尽量做到“上重下轻、左重右轻”。2．指令语句表类似于汇编语言，使用助记符编程方式，通过编程器送到PLC中。不同厂家PLC指令语句表使用的助记符并不相同。3．顺序功能图一种较新的编程方法，是各种PLC编程语言规范化的方向。主要用于编制复杂的顺控程序，可以大大提高工作效率。4．逻辑功能图一种类似于数字逻辑电路的语言，国内很少使用。17.3PLC的编程软元件

编程软元件指：继电器、定时器、计数器、数据寄存器等。一般情况下，X代表输入继电器，Y代表输出继电器，M代表辅助继电器，T代表定时器，C代表计数器，S代表状态继电器，D代表数据寄存器等。FX1N内部的编程元件初始化状态继电器S0～S9（10点）锁存状态继电器S0～S999（1000点）状态继电器S通用辅助继电器M0～M383(384点)锁存辅助继电器M384～M1535(1152点)特殊辅助继电器M8000～M8255(256点)辅助继电器MY000～Y017（16点）输出继电器YX000～X027(24点)输入继电器X

FX1N-40MRPLC软元件分配元件名称

定时器TT0～T199100ms（0.1S）(200点)最大3276.7sT200～T24510ms（0.01S）(46点)最大327.67sT246～T2491ms(0.001s)(4点)最大32.767s计数器高速计数器16位通用加计数器C0～C15(16点)16位锁存加计数器C16～C199(184点)32位通用加减计数器C200～C219（20点双向）32位锁存加减计数器C220～C234（15点双向）1相无启动复位输入C235～C238（4点）C235锁存1相带启动复位输入（3点）C241锁存，C242，C244锁存2相双向高速计数器（3点）C246，C247，C249全部锁存AB相双向高速计数器（3点）C251，C252，C254全部锁存数据寄存器D、V、Z通用数据寄存器16位128点D0～D127锁存数据寄存器16位7872点D128～D7999文件数据寄存器16位7000点D1000～D7999外部调节寄存器2点D8030，D8031范围0～255特殊寄存器16位256点D8000-D8255变址寄存器V，Z16位2点常数K(10进制)16位-32768～＋32767，32位-2147483648～＋2147483647H（16进制）16位0～FFFFH，32位0～FFFFFFFFH17.3.1用户数据的类型1.位数据（Bit）——占存储器中的1位，对应于一个“继电器”状态：“0”或“1”。FX系列PLC用KnP的形式表示连续的位元件组，每组由4个连续的位元件组成，P为位元件的首地址，n为组数（n=1～8）。例如K2X0表示由X0～X7组成的两个位元件组。2.字节数据（Byte）——占存储器中的8位，以BCD码（十进制）的形式存放。3.字数据（Word）——双字节数据，占存储器中的16位。4.双字数据（Dword）——占存储器中的32位。5.混合数据（位与字节或字）——如：定时器、计数器等的设定值和当前值均为字节或字数据，而它们的触点状态则为位数据。17.3.2编程元件1.输入继电器（X）

有常开/常闭两种触点供编程时随时使用，且使用次数不限。当外接的输入电路接通时，它对应的输入映像寄存器为1状态，断开时为0状态。输入触点X000X001COM输入模块X000X001Y003Y003Y003COM2外部负载外部电源实际触点PLC~图16.3.1输入继电器与输出继电器跳转2.输出继电器（Y）

输出继电器的线圈由程序控制，输出继电器的外部输出主触点接到PLC的输出端子上供外部负载使用，其余常开/常闭触点供内部程序使用。

图16.3.1中Y003线圈“得电”，继电器型输出模块对应的硬件继电器的常开触点闭合，使外部负载工作。输出模块中的每一个硬件继电器仅有一对常开触点，但在梯形图中输出继电器的常开和常闭触点使用次数不限。跳转3.辅助继电器（M）

辅助继电器也称中间继电器，它没有向外的任何联系，只供内部编程使用。它的电子常开/常闭触点使用次数不受限制。（1）通用辅助继电器

通用辅助继电器没有断电保持功能，如果PLC运行时电源突然中断，通用辅助继电器将全部变为OFF。若电源再次接通，除了因外部输入信号变为ON的外，其余保持OFF状态。如图16.3.2中的M300，它只起到一个自锁的功能。状态取决于按钮是否动作自锁M300X000X001(M300)(Y000)图16.3.2辅助继电器梯形图（2）电池后备/锁存辅助继电器

某些控制系统要求记忆电源中断瞬时的状态。电源中断时用锂电池保持映像寄存器的内容，它们只是在PLC重新通电后第一个扫描周期保持断电瞬时的状态。（3）特殊辅助继电器（M8000-M8255）触点利用型特殊辅助继电器

由PLC的程序来驱动它们的线圈，在用户程序中直接使用其触点，但是不能出现它们的线圈。如：M8000（运行监视）：当PLC执行用户程序时，

M8000为ON；停止执行时，M8000为

OFF。

②线圈驱动型特殊辅助继电器

由用户程序驱动其线圈，使PLC执行特定的操作，用户并不使用它们的触点。如：M8030,M8034。M8002(初始化脉冲)：M8002仅在M8000由OFF变ON的一个扫描周期内为ON，使有断电保持功能的元件初始化复位或给某些元件置初值。M8005(锂电池电压降低)：电池电压低于规定值变为ON,驱动指示装置报警。M8011-M8014分别是10ms,100ms,1s,1min时钟脉冲。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”后，禁止所有输出；但是程序仍然正常执行。4．定时器（T）PLC中的定时器相当于继电器系统中的时间继电器，分为通用定时器和积算定时器。在PLC内的定时器是根据时钟脉冲的累积形式，当所计时间达到设定值时，其输出触点动作。FX1N-40MR定时器通道范围如下：

100ms定时器T0～T199，共200点，设定值：0.1～3276.7秒；

10ms定时器T200～T245，共46点，设定值：0.01～327.67秒；

1ms积算定时器T245～T249，共4点，设定值：0.001～32.76秒；

100ms积算定时器T250～T255，共6点，设定值：0.1～3276.7秒；(Y000)T200X000K123(T200)图16.3.3通用定时器应用梯形图

如X000接通，则T200（10ms）进行计数，当前值与设定值K123（1.23s）相等时，定时器输出接点动作，Y000就有输出。当驱动输入X000断开或发生停电时，定时器就复位，输出触点也复位。

[RST

T250]X200X001K345(T250)图16.3.4积算定时器应用梯形图如X001接通，则T250（100ms积算定时器）进行计数，当前值与设定值K345相等时，定时器输出触点动作。在定时过程中，即使输入X001断开或发生停电时，计数状态能够保持，其累积时间为34.5s（100ms×345=34.5s）时触点动作。当复位输入X002接通，定时器就复位，输出触点也复位。

5.计数器（C）

内部计数器（C）用来对PLC内部映像寄存器（X,Y,M,S）提供信号计数，计数脉冲为ON或OFF的持续时间，应大于PLC的扫描周期。（1）16位加法计数器其设定值在K1～K32767范围内有效。通用计数器的通道号：C0～C15，共16点；锁存计数器的通道号：C16～C199，共184点。当X011接通，则C0进行加1计数，当第10次执行线圈指令时，计数器C0的输出触点即动作。且计数器的当前值保持不变。当复位输入X010接通时，执行RST指令，计数器的当前值为零，输出触点也复位。

图16.3.5加法计数器应用梯形图[RST

C0]X011X010K10(C0)(Y000)C0（2）32位双向计数器32位双向计数器C200～C234的设定值为：-2147483648～+2147483647，其加减计数方式由特殊辅助继电器M8200～M8234设定，对应的特殊辅助继电器为ON时，为减计数，反之为加计数。图16.3.632为双向计数器应用梯形图[RST

C0]X001X000K5(M8200)(C200)X002(Y001)C200

图中C200的设定值为5，当X000为OFF时，M8200为OFF，C200为加计数。当计数输入X002每次驱动C200线圈时，计数器的当前值加1。若计数器的当前值由4变5，则C200输出触点变ON，当前值大于5时，输出触点仍为ON。当前值小于等于4时，输出触点为OFF。

使用电池后备/锁存计数器，在电源中断时，计数器停止计数，并保持计数当前值，再次通电后，在原来当前值基础上继续计数，因此使用电池后备/锁存计数器可以实现对输入信号的累积计数。6.数据寄存器（D）

（1）通用数据寄存器D

存储单元又称通道，每个通道有16个二进制数位，通道分配D0～D127，共128点。在模拟量检测与控制中用来存储数据，在D0与D1组成的双字中，D0存低16位，D1存高16位。最高位为符号位，0为正，1为负。只要不写入其他数据，已写入的数据不会变化。但是，由RUN→STOP时，全部数据均清零。

数据寄存器是存入输入输出状态、中间数据、运算结果和其它数据的随机存储器（RAM）。可编程控制器一般以“字”（16位二进制数）为单位存储和处理信号，所以数据寄存器每个单元有16个二进制数位，可存储16个逻辑变量（如X、T、C、M、D等）。（3）文件寄存器通道分配D1000～D7999，共7000点。文件寄存器是在用户程序存储器（RAM、EEPROM、EPROM）内的一个存储区。用外部设备口进行写入操作。在PLC运行时，可用BMOV指令读到通用数据寄存器中，但是不能用指令将数据写入文件寄存器，而是用BMOV将数据写入RAM中后，再从RAM中读出。（2）停电保持用寄存器（锁存数据寄存器）通道分配D128～D7999，共7872点。基本上同通用数据寄存器。除非改写，否则原有数据不会丢失，不论电源接通与否，PLC运行与否，其内容也不变化。（5）外部调整寄存器用小螺钉调节电位器，可以改变指定数据寄存器D8030或D8031的值(0～255)。（6）变址寄存器V和Z

例如当Z=21时，则K48Z相当于常数21+48=69。（4）特殊用寄存器通道分配D8000～D8255，共256点。是写入特定目的的数据或已经写入数据寄存器，其内容在电源接通时，写入初始化值（一般先清零，然后由系统ROM来写入）。例如D8010-D8012分别是系统程序扫描时间的当前值的最大值和最小值。17.4PLC指令系统

可编程序控制器的基本指令（BasicInstruction）是基于继电器、定时器、计数器类软元件基础上，主要用于逻辑功能处理的指令；步进顺控指令用于顺序逻辑控制系统；功能指令（FunctionalInstruction）或称为应用指令（AppliedInstruction）主要用于数据的传送、运算、变换及程序控制等功能。16.4.1PLC基本指令系统（FX1N系列）

操作元件:X—输入继电器；Y—输出继电器；M—内部辅助继电器；S—状态继电器；T—定时器；C—计数器。逻辑取及输出线圈指令（LD/LDI/OUT）OUT（Out:线圈驱动指令，可以用于Y、M、T、C和S，但不能用于X。输出指令可用于并行输出，能连续使用多次。线圈和输出类指令应放在梯形图最右边。LD(Load):常开触点逻辑运算起始指令，可以用于X、Y、M、T、C和S。LDI(Loadinverse):常闭触点逻辑运算起始指令，可以用于X、Y、M、T、C和S。注意：LD与LDI指令对应的触点一般与左侧母线相连。图16.4.1逻辑取及输出线圈指令应用LDLDILDOUT

（b）指令表0LDX0001OUTY0002LDIX0003OUTY0014END(Y001)X000X000(Y000)（a）梯形图2．触点串连指令（AND/ANI）、并联指令（OR/ORI）（1）AND、ANDI指令用于单个触点与左边的电路串联，但串联触点的数量不限，这两条指令可连续使用。可以用于X、Y、M、T、C和S。AND（And）：常开触点串联连接指令。ANI(Andinverse)：常闭触点串联连接指令。（a）梯形图(M100)Y000X002(Y000)(Y004)X000X003X001ANDANIAND5OUTM100

（b）指令表0LDX0021ANDX0002OUTY0003LDY0004ANIX0036ANDX0017OUTY0048END图16.4.2AND、ANDI指令应用(2)

OR、ORI是用于一个触点的并联连接指令,可以用于X、Y、M、T、C和S。连接2个以上的触点串联连接的电路块的并联连接时,要用后述的ORB指令。OR（Or）：常开触点并联连接指令。ORI（Orinverse）：常闭触点并联连接。（a）梯形图(M103)Y005X004(Y005)M012X007X010X006M103M110

（b）指令表4LDIY0050LDX0041ORX0062ORIM0123OUTY0055ANDX0077ANIX0106ORM1038ORM1109OUTM10310ENDORORI图16.4.3OR、ORI指令应用3.检测上升沿（LDP/ANDP/ORP）和下降沿(LDF/ANDF/ORF)的触点指令（a）梯形图X000(M0

)

M800

X002X001(M1

)

（b）指令表8OUTM10LDPX0002ORPX0014OUTM05LDM8006ANDPX0029ENDLDPORPANDPLDP取脉冲上升沿、ANDP与脉冲上升沿、ORP或脉冲上升沿,三条用来检测上升沿的触点指令,触点的中间有一个向上的箭头,对应的触点仅在指定位软元件的波形上升沿(OFF到ON)接通一个扫描周期。（a）梯形图X000(M0

)

M800

X002X001(M1

)LDFORFANDF

（b）指令表8OUTM10LDFX0002ORFX0014OUTM05LDM8006ANDFX0029ENDLDF取脉冲下降沿、ANDF与脉冲下降沿、ORF或脉冲下降沿,三条用来检测下降沿的触点指令,触点的中间有一个向下的箭头,对应的触点仅在指定位软元件的波形下降沿(ON到OFF)接通一个扫描周期。上述指令可以用于X、Y、M、T、C和S。

4．置位（SET）与复位（RST）指令SET（Set）:置位指令，使操作保持ON的指令。用于置位Y、M和S。RST（Reset）:复位指令，使操作保持OFF的指令。用于复位Y、M、S、T、C，或将D、V和Z清零。

(

SET

Y000

)(

RSTY000

)（a）梯形图

000001XXX000X001Y000（C）时序图

（b）指令表

5．微分输出指令(PLS/PLF)PLS上升沿微分输出指令；PLF下降沿微分输出指令。只能用于输出继电器Y和辅助继电器M（不包括特殊辅助继电器）。使用PLS指令，元件Y、M仅在驱动输入接通后执行一个扫描周期。使用PLF指令，元件Y、M仅在驱动输入断开后执行一个扫描周期。

微分输出指令(PLS/PLF)指令应用6．电路块的并联和串联指令（ORB/ANB）（1）ORB(ORBLOCK):多触点电路块的并联连接指令(也称块或指令)。ORB指令是一种独立指令，其后不带操作元件号，如需要将多个电路块并联连接，应在每个并联电路块之后使用一个ORB指令。（a）梯形图X000(Y006

)

X002X001

X003

X004

X005ORBORB5LDIX004

（b）指令表0LDX0001ANDX0012LDX0023ANDX0034ORB6ANDX0057ORB8OUTY0069END（2）ANB(ANDBLOCK):多触点电路块的串联连接指令(块与指令)。将分支电路（并联电路块）与前面的电路串联连接时使用ANB指令，与ORB指令一样，ANB指令也不带操作元件，如需要将多个电路块串联连接，应在每个串联电路块之后使用一个ANB指令。（a）梯形图X000(Y006)

X002X001

X003

X004

X005

X006

X003ANB4LDIX004

（b）指令表0LDX0001ORX0012LDX0023ANDX0036ORB5ANDX0058ANB9ORX00311END7ORX00610OUTY006图电路块的串联连接指令应用7．取反（INV）、空操作（NOP）与程序结束（END）指令（1）取反INV（Inverse）:在梯形图中用一条45度的短斜线表示，它将执行该指令之前的运算结果取反，无操作元件。（a）梯形图X000(Y000

)

X000X001

X001X000(Y001

)

X000X001

X001

（b）指令表13END0LDX0001ANDX0012LDIX0003ANDX00110ORB7ANDX00111INV12OUTY0014ORB6LDX0009ANIX0015OUTY0008LDIX000(2)空操作指令NOP(Nonprocessing):该部程序作空操作，主要用于改变电路功能及程序调试时使用。(3)结束指令END：在程序结束处写上END指令，PLC只执行第一步至END之间的程序，并立即输出处理。例16-1

试设计用三个开关控制一个电灯的电路，要求任何一个开关都能控制电灯的亮灭。请分别用梯形图与语句表来实现这个电路。（a）梯形图(Y000

)

X000

X001X002

X000

X001X002

X000

X001X002

X000

X001X0020LDX00013ANDX0021ANIX0012ANIX0023LDIX00010ORB7LDIX00011LDX00012ANDX0014ANIX0016ORB9ANIX0025ANDX0028ANDX00114ORB15OUTY00016END例16-2

用一个定时器和一个计数器扩展定时器的延时范围，要求定时器用T0，定时时间6秒（100mS×60=6S），计数器用C0，计数10次，共计实现定时60秒。（a）梯形图(RSTC0)

X002T0(Y000)(C0)(T0)K60K10

X002T0C06RSTC0

（b）指令表0LDX0021ANIT02OUTT0K605LDIX0029OUTC0K108LDT013OUTY00014END12LDC0图例16-2定时范围的扩展17.4.2PLC应用指令简介FX系列PLC应用指令一般用指令的英文名称或缩写作为助记符，大多数应用指令有1到4个操作数。[S]表示源操作数，[D]表示目标操作数,源操作数与目标操作数不止一个，可以表示为[S1]、[S2]、[D1]、[D2]等，n或m表示其它操作数，常用来表示常数或操作数的补充说明。指令助记符前的D表示处理32位双字数据，没有D表示处理16位数据。指令助记符后的P表示脉冲执行，即仅在前面OFF变ON执行一次。每条应用指令都有一固定编号称为功能代号FNC，FX系列应用指令代号从FNC00～FNC246。1．程序流控制指令（2）子程序调用指令CALL（Subroutinecall）（FNC01）和子程序返回指令SRET（Subroutinereturn）（FNC02）

子程序调用指令CALL一般安排在主程序中，主程序的结束有FEND（FNC06）指令，子程序开端由指针指定，最后由子程序返回指令SRET返回主程序。（1）主程序结束指令FEND（Firstend）（FNC06）

无操作数，表示主程序结束，子程序区开始。执行到FEND时PLC进行输入输出处理、监控定时器刷新，完成后返回第0步。

子程序调用与返回指令应用图（3）监控定时器指令WDT（Watchdogtimer）（FNC07）。如系统扫描周期大于WDT设定的时间（默认为200毫秒）则PLC复位。

WDT的时间寄存于D8000中2．传送指令（1）传送指令MOV（Move）（FNC12）:

将源数据传到指定目标。源操作数可以取任意数据类型；目标操作数可取KnY、KnM、KnS、T、C、D、V和Z。（2）块传送指令BMOV（Blockmove）（FNC15）:

块传送指令成批传送数据，将操作数中的源数据[S]传送到目的操作数[D]中，传送的长度由n指定。源操作数可以取任意数据类型；目标操作数可取KnY、KnM、KnS、T、C、D、V和Z。3．算术运算指令(1)加法指令ADD(Addition)（FNC20）:

将指定的源元件中的二进制数相加，结果送到指定的目标元件中去。(2)减法指令SUB（Subtraction）（FNC21）:

将[S1]指定的元件中的数减去[S2]指定的元件中的数，结果送到[D]指定的目标元件。(3)乘法指令MUL(Multiplication)（FNC22）:16位乘法MUL指令将源元件中的二进制数相乘，结果(32位)送到指定的目标元件。算术运算指令应用图(4)除法指令DIV(Division)（FNC23）:

除法指令DIV用[S1]指定的元件中的数除以[S2]指定的元件中的数，结果送到[D]指定的目标元件，余数送到[D]的下一个元件。例3

设计控制一组彩灯L1～L8,要求隔灯显示,每2秒变换一次,反复运行,用一个开关实现启停控制。解：设置启停开关接到输入触点X000，彩灯L1～L8接到PLC输出端子Y000～Y007。在此设计采用向输出端口送数的方式来实现控制要求。

分两种情况送数：01010101→Y7～Y0，对应K85或H55；10101010→Y7～Y0，对应K170或HAA。

变化的控制时钟信号采用两个定时器T0和T1各定时2秒来实现。图例3彩灯交替点亮控制梯形图定时器定时器当X000为ON时，T0开始计时，2秒到时其常开触点闭合，H55→Y7～Y0。同时启动T1，再过2秒其常闭触点断开T0，同时其常开触点闭合，HAA→Y7～Y0，T0和T1都复位，T0重新计时，如此循环进行。熔断器FU交流接触器KM组合开关Q按扭SBSB1SB235热继电器FRM3～421(a)结构图17.5基本电气控制电路17.5.1直接起动单向运行控制电路（1）点动控制SB1QFUKMKMM3～主电路控制电路保险丝开关接触器主触点起动按钮接触器线圈主电路控制电路保险丝热继电器发热元件开关接触器主触点起动按钮停止按钮接触器线圈接触器辅助触点热继电器动断触点动画原理图（2）电动机的直接起动单向连续运转控制电路SB2KMSB1FRKMFRKMFUQ3~M..KMFRKM..KMSB1SB2..控制电路合上开关Q起动

控制原理KM辅助触点闭合自锁。按下起动按钮SB2

,KM线圈通电，KM主触点闭合，电动机运转。通电转动KM主电路FR3~MFUQQ动画合上开关Q控制原理FRKM..KMSB1SB2..控制电路KM辅助触点闭合自锁。按下起动按钮SB2

,KM线圈通电，KM主触点闭合，电动机运转。通电起动KM转动主电路FR3~MFUQQ松开起动按钮SB2

利用自身辅助触点，维持线圈通电的作用称自锁自锁控制原理FRKM..KMSB1SB2..控制电路断电主电路FRFUQ3~MQ转动KM自锁停车

按下停止按钮SB1,

KM线圈断电KM主触点断开,电动机停转。KM辅助触点断开，取消自锁。控制原理转动停车

按下停止按钮SB1,

KM线圈断电KM主触点断开,电动机停转。KM辅助触点断开，取消自锁。

停转FRKM..KMSB1SB2..控制电路通电主电路FRFUQ3~MQ断电KM去掉KM辅助触点,实现点动控制。控制电路SB1KMSB2FRKMFRKMFUQ3~M..热继电器过载保护保险丝短路保护接触器零压、欠压保护热继电器动断触点主电路控制电路（3）基本保护环节电动机的保护

短路保护是因短路电流会引起电器设备绝缘损坏产生强大的电动力，使电动机和电器设备产生机械性损坏，故要求迅速、可靠切断电源。通常采用熔断器FU和过流继电器等。

欠压是指电动机工作时，引起电流增加甚至使电动机停转，失压(零压)是指电源电压消失而使电动机停转，在电源电压恢复时，电动机可能自动重新起动(亦称自起动)，易造成人身或设备故障。常用的失压和欠压保护有：对接触器实行自锁；用低电压继电器组成失压、欠压保护。

过载保护是为防止三相电动机在运行中电流超过额定值而设置的保护。常采用热继电器FR保护，也可采用自动开关和电流继电器保护。（4）用PLC实现异步电动机的自锁控制①输入输出接线（如图所示）输入：起动按钮SB1—X000；停止按钮SB2—X001；热继电器常闭触点FR—X002。输出：接触器线圈KM—Y000。FRAC220VFX11N—40MRCOMCOM0Y000SB1KMX000X001X002SB2图16-55异步电动机的自锁控制输入输出接线②梯形图（如下图所示）X000(Y000)

Y000

X002X00116-65异步电动机的自锁控制梯形图

如上图中传统继电器接触器控制电路中停止按钮（SB2）使用常闭点，在PLC控制电路中停止按钮（SB2）使用了常开点，所以在梯形图中对应输入触点（X001）使用常闭点。若在PLC控制电路中停止按钮（SB2）使用了常闭点，那么在梯形图中对应输入触点（X001）应使用常开触点。注意

注意设计PLC输入控制电路时，应尽量采用常开触点。如果只能使用常闭触点，梯形图中对应触点的常开/常闭类型应与继电接触器控制系统电路图中的相反。17.5.2

鼠笼式电动机正反转的控制线路

将电动机接到电源的任意两根线对调一下，即可使电动机反转。

需要用两个接触器来实现这一要求。

当正转接触器工作时，电动机正转；

当反转接触器工作时，将电动机接到电源的任意两根联线对调一下，电动机反转。SBF和SBR决不允许同时按下，否则造成电源两相短路。1.正反转的控制线路3~MFRFU正转触点KMR动画KMFKMF.KMRFRQKMFSB..SBFKMF正转接触器正转按钮

正反转控制电路必须保证正转、反转接触器不能同时动作。反转接触器SBRKMRKMR..........反转按钮反转触点按下SBFSBKMF

在同一时间内，两个接触器只允许一个通电工作的控制作用，称为“联锁”。“联锁”触点利用接触器的触点实现联锁控制称电气联锁。

缺点：改变转向时必须先按停止按钮。解决措施：在控制电路中加入机械连锁。KMRSBFKMFKMFSBRKMRKMR.....通电断开断电电机正转闭合机械联锁电气联锁利用复合按钮的触点实现联锁控制称机械联锁。鼠笼式电动机正反转的控制线路KMFKMFSBRSBKMRSBFKMFKMRKMRKMFKMFSBRSBKMRSBFKMFKMRKMR当电机正转时，按下反转按钮SBR先断开断电闭合通电断开停止正转闭合闭合电机反转2.用PLC实现异步电动机的正反转控制(1)输入输出接线（如下图所示）输入：正转按钮SB1—X000；反转按钮SB2—X001；停止按钮：SB—X002；热继电器常闭触点FR—X003。输出：正转接触器线圈KM1—Y000；反转接触器线圈

KM2—Y001。SB1SB2FRAC220vFX1N—40MRX000X001X002COMCOM0~1KM1Y000X003SBKM2Y001（2）梯形图（如下图所示）X000(Y000)

Y000

X002X001

X003

Y001X001(Y001)

Y001

X002X000

X003

Y000异步电动机的正反转控制梯形图KM1FUQKM2M1M23~3~.SB3SB1KM1KM1SB2KM2KM2按SB1通电闭合再按SB2闭合通电闭合闭合1.控制顺序电路：M1起动后M2才能起动。M2既不能单独起动，也不能单独停车。M1转动17.5.3多机顺序连锁控制M2转动....动画FR2FR1FR1FR22.用PLC实现多机顺序联锁控制（1）输入输出接线（如下图所示）输入：M1起动按钮SB1—X000；M2起动按钮SB2—X001；停止按钮SB3—X002；M1回路热继电器常闭触点FR1—X003；M2回路热继电器常闭触点FR2—X004。输出：M1接触器线圈KM1—Y000；M2接触器线圈

KM2—Y001。AC220VFX1N—40MRX000X001X002COMCOM0~1Y000X003Y001SB1SB2SB3FR1FR2X004KM1KM2多机顺序联锁控制输入输出接线（2）梯形图（如下图所示）多机顺序联锁控制梯形图X000(Y000)

Y000

X002X001

X003(Y001)

Y001

X004M13~这样的顺序控制是否合理？

两电机各自要有独立的电源；这样接，主触头(KM1)的负荷过重。KM1KM2M23~思考闭合KM2SB2KM2SB1KM1FR1FR2KM1

例1：两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机拖动，由一套起停按钮控制它们的起停。为避免物体堆积在运输机上，要求电动机按下述顺序起动和停止：起动时:M1起动后M2才能起动；停车时:M2停车后M1才能停车。应如何实现控制？起动：通电通电闭合SB1KM1FR1

例：两条皮带运输机分别由两台鼠笼异步电动机拖动，由一套起停按钮控制它们的起停。为避免物体堆积在运输机上，要求电动机按下述顺序起动和停止：起动时:M1起动后M2才能起动；停车时:M2停车后M1才能停车。应如何实现控制？停止：断电断电断开断开KM2SB2KM2FR2KM116.5.4多处控制多处控制电路SB1KMSB2FRKMFRKMFUQ3~M..SB3SB4停车按钮串联启动按钮并联2.用PLC实现多处控制（1）输入输出接线（如下图所示）输入：停止按钮SB1—X000；停止按钮SB2—X001；起动按钮SB3—X002；起动按钮SB4—X003；热继电器常闭触点FR2—X004。输出：电机接触器线圈KM1—Y000。AC220MR1N—40MRX000X001X002COMCOM0Y000X003SB1SB2SB3FRX004KMSB4多处控制电路输入输出接线图（2）梯形图（如下图所示）X002(Y000)

Y000

X000X003

X001

X004

多处控制电路梯形图17.5.5

行程控制自动往返运动：1.能正向运行也能反向运行2.到位后能自动返回行程控制：

控制某些机械的行程，当运动部件到达一定行程位置时利用行程开关进行控制。SQ1SQ2电机正程限位开关SQ1SQ2逆程1.行程自动往返控制电路SQ1SQ2前进(正转）后退12按SB1时KM1通电(其常闭断开，常开闭合)KM1断电KM2通电行程开关自动往返运动：挡块电机正转工作台前进到达预定位置，挡块1撞击SQ2SB3KM2SB1KM1KM1KM2SQ2SQ1KM1KM2SB2停止正转

电机反转(工作台后退)SQ4SQ32.用PLC实现行程自动往返控制电路限位保护(1)输入输出接线输入：正转起动按钮SB1—X000；反转起动按钮SB2—X001；停止按钮SB3—X002；行程开关SQ1—X003；行程开关SQ2—X004；热继电器常闭触点FR2—X007。输出：电机正转接触器线圈KM1—Y000；电机反转接触器线圈KM2—Y001。（2）梯形图（如下图所示）

多处控制电路梯形图

X000(Y000)

Y000

X002X003

X001

X004

Y001

X005

X006

X007