第三章可编程序控制器的程序设计基础

第3章PLC的程序设计基础

3.1PLC的编程语言概述

3.2FX2N系列的主要技术性能

3.3FX2N系列PLC软元件

3.1可编程序控制器的编程语言概述顺序功能图梯形图功能块图指令表结构文本3.1可编程序控制器的编程语言概述顺序功能图Sequentialfunctionchart1相当于应用软件中的逻辑框图；2是一种位于其它编程语言之上的图形语言；3用来编制顺序控制程序。步1步2步3动作1动作2转换转换

3.1可编程序控制器的编程语言概述梯形图Ladderdiagram1继电接触控制系统电路图很相似；2简单直观。X0X1X2 Y0X3X4X5X5X6X0X1X2 Y0X3X4X5X5X6X0X1X2 Y0X3X4X5X5X6

3.1可编程序控制器的编程语言概述功能块图Functionblockdiagram类似于数字逻辑电路中编程语言，用类似与门、或门等方框图来表示的逻辑运算关系。SRS1Q1RANDORTest1Test2Sw1%1X3Resetstart

3.1可编程序控制器的编程语言概述指令表Instructionlist由若干条指令组成的程序叫指令表程序。XOYOX1Y1Y2X3Y3LDX0OUTY0LDIX1OUTY1OUTY2LDX3OUTY3

3.1可编程序控制器的编程语言概述结构文本StructuredtextPASCALBASICC等高级语言便于实现：数学运算数据处理图形显示报表打印能实现复杂的数学运算非常简洁和紧凑，优点：梯形图的主要特点（1）编程元件不是真实的硬件继电器,而是软件继电器。（2）梯形图两侧的公共线称为公共母线，分析时，可以假想有一个能流从左向右流动。（3）程序执行是一个逻辑解算的过程。根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系,求出各个线圈对应的编程元件的状态（4）梯形图中的各编程元件的常开触点和常闭触点,都可以无限次使用。（5）梯形图中的线圈应该放在最右边。梯形图的编程特点每一个梯级从起始母线——触点——输出继电器——母线触点状态有接通和断开两种状态触点可以任意串联和并联,继电器线圈只能并联,不能串联输出继电器可以使输出继电器,中间继电器,辅助继电器梯形图的主要特点3.2FX2N系列PLC主要技术性能FX2N系列PLC是日本三菱公司继F1、F2系列之后推出的新产品。它采用整体式结构，按功能可分为基本单元、扩展单元、扩展模块及特殊适配器等四种类型产品。基本单元内有CPU、存储器、输入/输出、电源等，是一个完整的PLC机，可以单独使用。基本单元型号表示方法：FX2N－××M×12

1部分用两位数表示输入/输出(I/O)的总点数: 16、24、32、48、64等； 2部分用字符表示输出类型： R表示继电器触点输出， T表示晶体管输出， S表示双向晶闸管输出。项目性能指标编程方式梯形图，步进顺控指令基本指令执行时间0.08us/步指令种类基本指令27条，步进顺序指令2条，功能指令128条程序容量及类型8K步RAM（标准配置）4K步EEPROM卡盒（选配）8KRAM、EEPROM、EPROM卡盒（选配）输入继电器24VDC（7mA)光电隔离3.2FX2N系列PLC的主要技术性能计数器通用加数器100点(C0～C99)，1～32767s，电池后备停电保持加计数器100点(C100～C199)，1～32767s，电池后备通用加减计数器20点(C200～C220)停电保持加减计数器15点(C220～C234)，电池后备高速计数器21点(C235～C255)，电池后备寄存器通用数据寄存器200点(D0～D199)停电保持数据寄存器7800点(D200～D7999)特殊寄存器256点(D8000～D8255)变址寄存器16点(V，Z)文件寄存器最大7000点(D1000～D7999)，电池后备嵌套标志N0～N7(8点)指针JUMP/CALL128点(P0～P127)项目性能指标输出继电器继电器250VAC、30VDC、2A(电阻负载)）晶体管30VDC、0.5A/点双向晶闸管242VAC、0.3A/点辅助继电器通用型500点(M0～M499)停电保持型2572点(M500～M3071)电池后备特殊型256点(M8000～M8255)状态元件初始化用10点(S0～S9)，用于初始状态通用型490点(S10～S499)停电保持型400点(S500～S899)报警100点(S900～S999)定时器0.1s(100ms)200点(T0～T199)0.1～3276.7s0.01s(10ms)46点(T200～T245)0.01～327.67s1ms(积算)4点(T246～T249)0.001～32.767s，电池后备100ms(积算)6点(T250～T255)0.1～3276.7s电池后备3.3FX系列PLC的编程软元件¶输入继电器¶输出继电器¶辅助继电器¶状态继电器¶定时器¶计数器¶数据寄存器¶变址寄存器¶指针¶常数3.3FX系列PLC软元件

不同厂家、不同系列的PLC，其内部软元件的功能和编号也不相同，因此用户在编制程序时，必须熟悉所选用PLC的软元件功能和编号。

FX系列PLC软继电器编号由字母和数字组成其中:输入继电器和输出继电器用八进制数字编号其它均采用十进制数字编号3.3.2输出继电器（Y）

◆输出继电器是用来将PLC内部信号输出传送给外部负载

◆输出继电器线圈是由PLC内部程序驱动，其线圈状态传送给 输出单元，再由输出单元对应的硬触点来驱动外部负载

※每个输出继电器在输出单元中 都对应有一个常开硬触点，但在 程序中供编程的输出继电器，不 管是常开还是常闭触点，都可以 无数次使用。3.3.3辅助继电器（M）

◆辅助继电器是PLC中数量最多的一种继电器，其作用相当于继电器控制系统中的中间继电器。 ◆和输出继电器一样，其线圈由程序指令驱动，每个辅助继电器都有无限多对常开常闭触点，供编程使用。但是，其触点不能直接驱动外部负载，要通过输出继电器才能实现对外部负载的驱动。

◆FX系列PLC的辅助继电器有：通用辅助继电器（三种）保持辅助继电器

特殊辅助继电器3.3.3辅助继电器（M）

①通用辅助继电器

●通用辅助继电器和输出继电器一样，在PLC电源中断 后，其状态将变为OFF。当电源恢复后，除因程序使其变为 ON外，其它仍保持OFF

X0 M0 M0 M03.3.3辅助继电器（M）FX0SFX1SFX0NFX1NFX2N、2NCM0～M495M0～M383M0～M383M0～ M383M0～M499①通用辅助继电器☆编号：（按十进制编号）注：可通过程序设定，将它们变为保持辅助继电器3.3.3辅助继电器（M）②保持用辅助继电器●保持用辅助继电器在PLC电源中断后，它具有保持断

电前的瞬间状态的功能，并在恢复供电后继续断电前的状 态¶编号：

注：也可通过程序设定，将它们变为通用辅助继电器FX0SFX1SFX0NFX1NFX2N、2NCM496～M511M384～M511M384～M511M384～M1535M500～M30713.3.3辅助继电器（M）

③特殊辅助继电器（M8000～M8255）

●特殊辅助继电器是具有某项特定功能的辅助继电 器

通常可分为两类：触点型和线圈型

●触点型特殊辅助继电器的线圈由PLC自动驱动，用 户只可以利用其触点。

●线圈型特殊辅助继电器的线圈由用户控制，其线圈得 电后，PLC作出特定动作。3.3.3辅助继电器（M）

③特殊辅助继电器（触点型1）

M8000（M8001）----运行监视用特殊辅助继电器 PLC运行时M8000得电（M8001断电），PLC停止时M8000 失电（M8001得电）3.3.3辅助继电器（M）

③特殊辅助继电器（触点型2）

M8002（M8003）----初始脉冲特殊辅助继电器 M8002（M8003）只在PLC开始运行的第一个扫描周期内 得电（断电），其余时间均断电（得电）。

常用M8002 的触点作 为一些继 电器的初 始化复位 信号3.3.3辅助继电器（M）

③特殊辅助继电器（触点型3）

M8011、M8012、M8013、M8014

-------分别为产生周期为10ms、100ms、1s、1min脉冲的 特殊辅助继电器（PLCRUN）

例如：3.3.3辅助继电器（M）

③特殊辅助继电器（触点型4）

M8004----出错特殊继电器 当PLC出现硬件出错、参数出错、语法出错、电路出错、操作出错、运算出错等时，M8004得电→D8061（出错代码）→D8064（出错代码）→D8065（出错代码）→D8066（出错代码）→D8067（出错代码）

M8061----硬件出错特殊继电器

M8064----参数出错特殊继电器

M8065----语法出错特殊继电器

M8066----电路出错特殊继电器

M8067----操作出错特殊继电器3.3.3辅助继电器（M）

③特殊辅助继电器（触点型6）

M8246----C246减计数监视

M8247----C247减计数监视

M8249----C249减计数监视

M8251----C251减计数监视

M8252----C252减计数监视

M8254----C254减计数监视3.3.3辅助继电器（M）③特殊辅助继电器（线圈型3）

M8040----禁止状态转移与步进指令有关

M8041----从起始状态开始转移 M8042----启动脉冲 M8043----回原点结束 M8044----原点条件 M8045----禁止输出复位 M8047----STL状态监控有效3.3.3辅助继电器（M）

③特殊辅助继电器（线圈型4）

M8050----I00□禁止 M8051----I10□禁止 M8052----I20□禁止 M8053----I30□禁止 M8056----捕捉X0的脉冲 M8057----捕捉X1的脉冲 M8058----捕捉X2的脉冲 M8059----捕捉X3的脉冲3.3.3辅助继电器（M）

③特殊辅助继电器（线圈型5）

M8235----设置C235为减计数方式 M8236----设置C236为减计数方式 M8237----设置C237为减计数方式 M8238----设置C238为减计数方式 M8241----设置C241为减计数方式 M8242----设置C242为减计数方式 M8244----设置C244为减计数方式3.3.3辅助继电器（M）

③特殊辅助继电器（M8000～M8255）

注意：

FX系列中，不同型号PLC的特殊辅助继电器的数量也 不同。 在M8000～M8255的256个特殊辅助继电器中，PLC未 定义的不可在用户程序中使用，具体可参见使用手册。3.3.4状态器（S）

状态器对在步进顺控类的控制程序中起着重要的作用，它 与后述的步进指令STL组合使用。

①初始用状态器 ②返回原点用状态器（FX2N）

③普通状态器 ④保持状态器 ⑤报警用状态器（FX2N）

不使用步进指令时，状态器也可当作辅助继电器使用3.3.4状态器（S）

¶编号：

FX0SFX1SFX0NFX1N

FX2N（FX2NC

初始用返回原点用 保持用S0~S9 -- --

S0~S9 --S0~S127

S0~S9 --S0~S127

0~S9 --S0~S999

S0~S9 S10~S19S500~S899普通用S0~S63S10~S127S10~S127S10~S999S20~S499报警用--------S900~S9993.3.5定时器（T）●PLC的定时器相当于电器系统中的通电延时时间继电器●定时器可提供无数对的常开、常闭延时触点供编程用●定时器中有一个设定值寄存器、一个当前值寄存器和一个 用来存储其输出触点的映象寄存器（一个二进制位），这 三个量使用同一地址编号。但使用场合不一样，意义也不 同。●定时器时可分为通用定时器、积算定时器二种。3.3.5定时器（T）●PLC定时器工作原理：

定时器是根据时钟脉冲累积计数而达到定时的目的，时钟脉冲有1ms、10ms、100ms，当所计数达到设定值时，其触点动作。设定值可用常数K或数据寄存器D的内容来设置。3.3.5定时器（T）①通用定时器※通用定时器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。通用定时器有100ms和10ms两种。●设定值：常数K或数据寄存器D的内容●设定值的范围：1～32767FX0SFX1SFX0NFX1N

FX2N（FX2NC）100msT0~T49T0~T62T0~T62T0~T19910msT24~T49T32~T62T32~T62T200~T2451ms--T63----3.3.5定时器（T）①通用定时器¶编号：3.3.5定时器（T）①通用定时器

100ms定时器定时范围为0.1～3276.7s

10ms定时器(除FX2N外，M8028=ON时)定时范围为0.01～327.67s

1ms定时器(FX0NT63)(采用中断计数)定时范围为0.001～32.767s3.3.5定时器（T）①通用定时器¶通用定时器（例）3.3.5定时器（T）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。1ms积算定时器：对1ms时钟脉冲进行累积计数的，定时范围为0.001～32.767s。100ms积算定时器：对100ms时钟脉冲进行累积计数的定时范围为0.1～3276.7s(一)、通用定时器输入信号断开后延时动作FX0SFX1SFX0NFX1N

FX2N（FX2NC）1ms------T246~T249100ms------T250~T2553.3.5定时器（T）②积算定时器¶编号：3.3.5定时器（T）②积算定时器¶积算定时器（例）3.3.5定时器（T）③误差分析除了中断执行型的定时器外，在线圈驱动之后到定时器触点动作的误差范围为：-α～+T0α-----0.001s（1ms）、0.01s（10ms）、0.1s（100ms）；T0----扫描周期编程时，若定时器触点指令写在线圈指令之前，则最坏的情况下，定时器定时误差为2T0。1ms定时器为中断执行型定时器，是以中断方式对1ms时钟脉冲进行计数，定时精度高。3.3.6计数器（C）

¶内部计数器

内部计数器是在执行扫描操作时对内部信号（如X、Y、 M、S、T等）进行计数。内部输入信号的接通和断开时间应 比PLC的扫描周期稍长。

¶高速计数器

采用中断方式进行计数，与PLC的扫描周期无关

与内部计数器相比除允许输入频率高之外，应用也更为 灵活，高速计数器均有断电保持功能，通过参数设定也可变 成非断电保持。3.3.6计数器（C）

①内部计数器

★内部计数器包括

16位增计数器和32位可逆计数器

★计数器的设定值范围：1---32767（16位） -214783648~+214783647（32位）

★计数器的设定值可由常数K或间接通过指定的

数据寄存器（D）来设定3.3.6计数器（C）

①内部计数器之一----16位增计数器

基本原理

注：16位增计数器分为通用型和保持型两种FX0SFX1SFX0NFX1N

FX2N（FX2NC）普通C0-C13C0-C15C0-C15C0-C15C0-C99保持C14-C15C16-C31C16-C31C16~C199C16~C1993.3.6计数器（C）

①内部计数器之一----16位增计数器

16位增计数器编号3.3.6计数器（C）

①内部计数器之二----32位可逆计数器

¶这类计数器与16位增计数器除位数不同外，还在 于它能通过控制实现加/减双向计数。 （限FX1N/2N/2NC）

¶增/减计数由对应的特殊辅助继电器设定。对应的 特殊辅助继电器被置为ON时为减计数，置为 OFF时为增计数。

¶例：C200-------M8200 当M8200为ON时，C200为减计数 当M8200为OFF时，C200为增计数FX0SFX1SFX0NFX1N

FX2NFX2NC）普通---C200-C219保持---C220-C2343.3.6计数器（C）

①内部计数器之二----32位可逆计数器

32位增/减可逆计数器编号举例X012X013X014C200RSTC200C200K－5Y001M8200M8200-M8234为ON：减计数C200-C234的加/减计数方式M8200-M8234为OFF：加计数32位加/减计数器计数器的设定值范围： -214783648~+214783647（32位）思考？

1.如何用计数器实现定时功能？

2.如何用计数器与定时器配合实现长延时？3.3.6计数器（C）①②③

②高速计数器◆

什么是高速计数器？

高数计数器是采用中断方式进行高速计数的，与PLC的扫描周期无关 高数计数器是对特定的输入进行计数（如FX0N为X0~X3）

高数计数器为32位增/减计数型，具有停电保持功能 （设定值范围：－2147483648~+2147483647）

◆高数计数器的三种类型：②单相双输入③双相

①单相单输入高速计数器C235~C255(X0~X7)均为32位加减计数器C235~C240为一相无启动/复位输入端C241~C245为一相带启动/复位输入端C251~C255为两相双计数输入C246~C250为一相双计数输入（加/减脉冲输入）高速计数器C235~C255(X0~X7)高速计数器C235~C255(X0~X7)高速计数器C235~C255(X0~X7)高速计数器C235~C255(X0~X7)3、高速计数器C235~C255(X0~X7)X010X011X012RSTC235C235K－5M8235减计数/加计数复位单相单输入3、高速计数器C235~C255(X0~X7)X010X011X012RSTC244C244K－5M8244减计数/加计数复位(可省，由x1直接复位）X12为on,c244不计数，X12为on,x6为on,c244才开始计数。由x1直接复位，也可由指令复位。本例中的x113、高速计数器C235~C255(X000~X007)X013X014RSTC246C246K123单相双输入X000由断开到接通进行增计数X001由断开到接通进行减计数3、高速计数器（双向高速计数器）K1234X011X012C251M8251RSTC251Y003C251Y002X012接通时C251通过中断进行X000(A相）和X001(B相）动作的计数。增计数减计数3.33.3.7FX系列PLC软元件及编号数据寄存器（D）

PLC在进行输入输出处理、模拟量控制、位置控制时， 需要许多数据寄存器以存储数据和参数

●数据寄存器为16位，最高位为符号位

●32位数据可用两个数据寄存器来存储（如D1D0）

●数据寄存器有：

1.通用数据寄存器 2.保持数据寄存器 3.特殊数据寄存器 4.文件寄存器3.3.7数据寄存器（D）

①通用数据寄存器

●通用数据寄存器在PLC由运行（RUN）变为停止（STOP） 时，其数据全部清零。

●如果将特殊继电器M8033置1，则PLC由运行变为停止 时，数据可以保持。

②保持数据寄存器

●保持数据寄存器只要不改写，原有数据就不会丢失，无论 电源接通与否，PLC运行与否，都不会改变寄存器内容3.3.7数据寄存器（D）③特殊数据寄存器（D8000~）

●特殊数据寄存器用于PLC内各种元件的运行监视。未加 定义的特殊数据寄存器，用户不能使用。

●例如：D8000----WDT定时器定时参数（初始值200ms） D8001----CPU型号 D8020----X0~X7输入滤波时间（初始值10ms） D8030----1号模拟电位器的数值 D8031----2号模拟电位器的数值 D8039----恒定扫描时间（ms）

具体可参见PLC使用手册，不再一一介绍3.3.7数据寄存器（D）④文件数据寄存器（D1000～

●文件寄存器是用于存放大量数据的专用数据寄存器

例如：用于存放采集数据、统计计算数据、多组控制参 数等。

●文件寄存器占用用户程序存储器内的某一存储区间，可 用编程器或编程软件进行写操作

PLC运行时，可用BMOV指令将文件寄存器内容读到 通用数据寄存器中，但不能用指令将数据写入文件寄存器。FX0SFX1SFX0NFX1NFX2N16位普通用D0～D29D0～D127D0～D127D0～D127D0～D19916位保持用D30、D31D128～D255D128～D255D128～D7999D200~D799916位特殊用D8000～D8069D8000～ D8255D8000～ D8255D8000～ D8255D8000～D81953.3.7数据寄存器（D）

数据寄存器编号3.3.8变址寄存器（V/Z）

◆变址寄存器V/Z实际上是一种特殊用途的数据寄存器

◆变址寄存器V/Z的作用：相当于微机中的变址寄存器， 用于改变元件的编号（变址）◆V、Z都是