第7章 三菱FX2N系列PLC的基本指令及编程

第7章三菱FX2N系列PLC的基本指令

及编程7.1

PLC编程语言概述7.2FX2N系列PLC技术特点

7.3FX2N系列PLC的基本指令7.4梯形图编程的基本规则

7.5基本指令应用举例7.1PLC编程语言概述

PLC常用编程语言有梯形图语言、助记符（语句表编程）语言、逻辑功能图语言、高级语言等。本书主要讲梯形图语言和助记符语言。

1、梯形图编程语言梯形图沿续了继电器控制电路的形式,它是在电路控制系统中常用的继电器、接触器逻辑控制基础上简化了符号演变来的,形象、直观、实用。梯形图的设计应注意以下几点:1)梯形图中每个梯级流过的不是物理电流,而是“概念电流”,从左流向右,其两端没有电源。只是形象地描述用户程序执行中应满足线圈接通的条件。2)梯形图中接点只有常开和常闭接点,通常是PLC内部继电器接点或内部寄存器、计数器等的状态。不同PLC内每种接点有自己特定的号码标记。3)梯形图按从左到右、从上到下的顺序排列。每一逻辑行起始于左母线,然后是触点的串、并联接,最后是线圈与右母线相联。最左边的竖线称为起始母线也叫左母线,最后以继电器线圈结束。4)输入继电器用于接收外部的输入信号,而不能由PLC内部其它继电器的触点来驱动。因此,梯形图中只出现输入继电器的触点,而不出现其线圈。输出继电器输出程序执行结果给外部输出设备。5)梯形图中的继电器线圈如：输出继电器、辅助继电器线圈等,它的逻辑动作只有线圈接通以后,才能使对应的常开或常闭接点动作。6)梯形图中的接点，可以任意串联或并联,但继电器线圈只允许并联而不能串联。7)当梯形图中的输出继电器线圈得电时,就有信号输出,但不是直接驱动输出设备,而要通过输出接口的继电器、由晶体管或晶闸管才能实现。8)PLC是按循环扫描方式沿梯形图的先后顺序执行程序的,对同一扫描周期中的结果，保留在输出状态暂存器中,所以输出点的值在用户程序中可当作条件使用。9)程序结束时，一般要有结束标志END。2.助记符编程语言助记符语言,表示一种与计算机汇编语言相类似的助记符编程方式，但比汇编语言直观,编程简单，比汇编语言易懂易学。要将梯形图语言转换成助记符语言,必须先弄清楚所用PLC的型号及内部各种器件的标号,使用范围及每条助记符使用方法。一条指令语句是由步序、指令语和作用器件编号三部分组成。

3.逻辑功能图逻辑功能图也是PLC的一种编程语言。也可以采用逻辑功能图来编写PLC程序，这种编程方式采用的是半导体逻辑电路的逻辑框图来表达。框图的左边画输入,右边画输出。控制逻辑常用“与”、“或”、“非”三种逻辑功能来表达。4.高级语言对大型PLC设备，为了完成比较复杂的控制,有时采用BASIC等计算机高级语言,使PLC的功能更强大。7.2FX2N系列PLC技术特点

1)FX2N系列PLC采用一体化箱体结构，将CPU、存储器、输入输出接口及电源等都集成在一个模块内，结构紧凑，体积小巧，成本低，安装方便。2)FX2N是FX系列中功能最强,FX2N基本指令执行时间高可达0.08μs，超过了许多大、中型PLC。3)FX2N的用户存贮器容量可扩展到16K，FX2N的I/O点数最大可扩展到256点，FX2N内装实时钟，有时钟数据的比较、加减、读出/写入指令，可用于时间控制。4)FX2N有多种特殊功能模块，如模拟量输入输出模块、高速计数器模块、脉冲输出模块、位置控制模块、RS-232C/RS-422/RS-485串行通信模块或功能扩展板、模拟定时器扩展板等。5)FX2N有3000多点辅助继电器、1000点状态继电器、200多点定时器、200点16位加计数器、35点32位加/减计数器、8000多点16位数据寄存器、128点跳步指针、15点中断指针。6)FX2N具有中断输入处理、修改输入滤波器常数、数学运算、浮点数运算、数据检索、数据排序、PID运算、开平方、三角函数运算、脉冲输出、脉宽调制、ACL码输出、串行数据传送、校验码、比较触点等功能指令。7)FX2N还有矩阵输入、10键输入、16键输入、数字开关、方向开关、7段显示器扫描显示等指令。8)FX2NC的性能指标与FX2N基本相同，FX2NC的基本单元I/O点为16/32/64/96，所不同的是FX2NC采用插件式输入输出，用扁平电缆连接，体积更小。7.3FX2N系列PLC的基本指令FX系列PLC产品很多，本节以FX2N机型为例,介绍FX系列PLC的指令系统。FX2NPLC提供了基本指令27条、步进指令2条和应用指令128种,298条。下面以FX2N机型为例，介绍三菱FX系列的PLC的基本指令及编程和部分功能指令及编程，。7.3.1LB、LDI、OUT指令

指令用法1)LD(Load)：取指令。表示第一个常开接点与母线连接指令。即以常开触点开始一逻辑运算的指令，如图5-1梯形图中的X000的常开接点。在分支接点处也可使用。2)LDI(LoadInverse)：取反指令。表示第一个常闭接点与母线连接指令。即以常闭接点开始一逻辑运算的指令，如图5-1中的X001常闭接点。在分支接点处也可使用。3)OUT(Out)：表示线圈驱动指令,用于将逻辑运算的结果驱动一个指定的线圈。也叫输出指令。将运算结果输出到指定的继电器,是驱动线圈的输出指令。指令使用方法如图7-1、图7-2所示.图7-1LD、LDI、OUT指令图7-2LD、LDI、OUT指令

7.3.2AND、ANI指令

指令用法1)AND(And)：与指令。用于单个常开接点串联指令。2)ANI(AndInverse)：与非指令。用于单个常常闭接点串联指令。接点串联指令的助记符、功能、梯形图等要素如表7-2所示。

图7-3AND、ANI指令

7.3.30R、0RI指令

指令用法1)OR(Or):或指令。常开接点并联指令。用于单个常开接点的并联。如图7-4中的常开接点X001。2)ORI(OrInverse):常闭接点并联指令。用于单个常闭接点的并联。如图7-4中的常闭接点X003。接点并联指令的助记符、功能、梯形图等要素如表7-3所示。

图7-4OR、ORI指令

7.3.4ORB指令

指令用法ORB:块或指令。将两个或两个以上串联电路块并联连接的指令。用于多触点电路块之间的并联连接。两个或两个以上的接点串联连接的电路叫串联电路块。

图7-5ORB指令7.3.5ANB指令

指令用法ANB：块与指令。将并联电路块的始端与前一个电路串联连接的指令。两个或两个以上接点并联的电路称作并联电路块,并联电路块串联连接时要用ANB指令。在与前一个电路串联的时候,用LD与LDI指令作分支电路的始端,分支电路的并联电路块完成之后,再用ANB指令来完成两电路的串联。

图7-6ANB指令7.3.6多重输出MPS、MRD、MPP指令

指令用法

MPS(Push):进栈指令。

MRD(Read):读栈指令。

MPP(POP):出栈指令。MPS为进栈指令,将状态读入栈寄存器；

MRD为读栈指令,读出用MPS指令记忆的状态；这组指令可将接点的状态先进栈保护,当后面需要接点的状态时，再出栈恢复，确保后面电路正确连接。图7-7一层栈指令图7-8二层栈指令图7-8二层栈指令

7.3.7SET、RST指令

指令用法1)SET:为置位指令。使动作保持，其功能是使操作保持ON的指令。2)RST:为复位指令。使操作保持复位。计数器和移位寄存器的复位指令。RST适用于将计数器的当前值回复到设定值或对定时器、计数器、数据寄存器、变址寄存器、移位寄存器中所有位的信息即清零。

图7-9SET、RST指令7.3.8PLS、PLF指令

指令用法1)PLS：脉冲输出指令,上升沿有效。2)PLF：脉冲输出指令,下降沿有效。这两个指令用于目标元件的脉冲输出,当输入信号跳变时产生一个宽度为扫描周期的脉冲。如图7-10所示。图7-10aPLS、PLF指令图7-10bPLS、PLF指令7.3.9MC、MCR指令

指令用法1)MC：主控开始指令,公共串联接点的连接指令(公共串联接点另起新母线)。2)MCR：主控复位指令,MC指令的复位指令。

图7-11MC、MCR指令图7-12MC、MCR指令7.3.10NOP指令

指令用法NOP：空操作指令，用于删除一条指令，空操作指令是该步序作空操作。恰当地使用NOP指令,会给用户带来许多方便。

图7-13aNOP指令图7-13bNOP指令图7-13cNOP指令7.3.11END指令

指令用法END(End)：程序结束指令。在程序调试过程中,恰当地使用END指令,会给用户带来许多方便。END指令用于程序的结束,是无元件编号的独立指令。7.3.12步进指令

步进指令及步进梯形图STL(stepladder)：步进接点指令；RET(return)：步进返回指令在使用步进指令时，用状态转换图设计步进梯形图，这两种图如图7-14所示。状态转换图中的每个状态表示顺序工作的一个操作，因此步进指令常用于控制时间和位移等顺序的操作过程。步进接点只有常开接点，没有常闭接点,STL指令的梯形图符号用表示,连接步进接点的其它继电器接点用LD或LDI指令表示,该指令的作用为激活某个状态，在梯形图上体现为从主母线上引出的状态接点。该状态的所有操作均在子母线上进行。STL指令在梯形图中的使用情况如图7-14、7-15所示。(a)状态转换图(b)梯形图图7-14STL、RET指令(c)指令(a)状态转换图(b)梯形图图7-15STL、RET指令(c)指令图7-15STL、RET指令7.3.13其他基本指令

1、LDP、LDF指令LDP：为上升沿的取指令LDF：为下降沿的取指令LDP是上升沿的取指令，用于在输入信号的上升沿接通一个扫描周期。LDF是下降沿的取指令，用于在输入信号的下降沿接通一个扫描周期。

2、ANDP、ANDF指令ANDP：为上升沿的与指令ANDF：为下降沿的与指令ANDP是上升沿进行与逻辑操作的指令,ANDF是下降沿进行与逻辑操作的指令。

3、ORP、ORF指令ORP：为上升沿的或指令ORF：为下降沿的或指令ORP是上升沿的或逻辑操作指令,ORP是下降沿的或逻辑操作指令。

4、INV指令INV：为逻辑取反指令INV是取反指令，将运算结果进行取反。当执行到该指令时,将INV指令之前的运算结果变为相反的状态,比如由原来的OFF到ON变为由ON到OFF的状态。7.4梯形图编程的基本规则

梯形图程序是采用顺序信号和软元件地址号,梯形图作为一种编程语言，绘制时应当有一定的规则。在掌握了这种编程方式梯形图编程语言和PLC基本指令系统后，就可根据控制要求进行编程。为了使编程准确、快速和优化，必须掌握编程的基本规则和一些技巧。1)梯形图的各种符号,每一行要以左母线为起点,右母线为终点，在画图时可以省去右母线。梯形图是按照从上到下、从左到右的顺序设计,继电器线圈与右母线直接连接,在右母线与线圈之间不能连接其它元素,如图7-16所示。(a)错误(b)正确图7-162)避免使用双线圈。在同一梯形图中,同一编号的线圈应尽量避免线圈重复使用。一般情况下只能出现一次。如图7-17b所示。(a)(b)图7-17避免双线圈3)触点和线圈的常规位置。触点应画在水平线上,不能画在垂直分支线上。梯形图的左母线与线圈间一定要有触点,而线圈与右母线间不能有任何触点,因此,应根据从上到下、从左到右顺序的原则和对输出线圈Y的几种可能控制路径画成右图所示的形式。如图7-18所示。图7-18垂直触点的编辑排(a)(b)4)输出线圈、内部继电器线圈及运算处理框必须写在一行的最右端,他们的右边不许再有任何的触点存在。5)输入继电器、输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器和状态继电器的接点可以多次使用,不受限制。6)在梯形图中,每行串联的接点数和每组并联电路的并联接点数,虽然理论上没有限制。但在使用图形编程器时，要受到屏幕尺寸的限制,则每行串联点数最好不要超过11个。7)继电器的输入线圈是由输入点上的外部输入信号控制驱动的,因此梯形图中继电器的输入接点用以表示对应点上的输入信号。

8)把并联电路最多的接点电路编排在左边,这样,才会使编制的程序简洁明了,语句较少,如图7-19(b)所示。可省去一条ANB指令。

图7-19(a)(b)

9)对桥式电路的编程。桥式电路不能直接编程,必须画相应的等效梯形图,如图7-20(a)所示,图中接点5有双向“能流”通过,这是不可编程的电路,因此必须根据逻辑功能,对该电路进行等效变换成可编程的电路,图7-20是对桥式电路的处理。

（a）（b）图7-20桥式电路的处理

10)对复杂电路的编程处理。如果电路结构复杂,用ANB、ORB等难以处理,可以重复使用一些触点改画出等效电路,这样能使编程清晰明了,简便可行,不易出错。例如图7-21a电路,可等效变换成图7-21(b)电路。(a)(b)图7-21复杂电路的编程处理7.5基本指令应用举例

设计一个