三菱可编程控制器PLC应用技术

三菱可编程控制器PLC应用技术第1页/共359页

一、可编程控制器的简史及定义60年代继电接触控制系统接线复杂改变设计困难简单易懂价格便宜1969年美国数字设备公司（DEC），研制出世界上第一台可编程序控制器，并在GM公司汽车生产线上首次应用成功。第2页/共359页一、可编程控制器的简史及定义

20世纪70年代中末期，PLC进入了实用化发展阶段

20世纪80年代初，PLC在先进工业国家广泛应用

20世纪末期，PLC已适应现代工业控制的需要

21世纪初的几年，随着计算机通讯技术的发展，PLC重点发展了网络通讯能力，并广泛应用于工业控制系统的各个领域第3页/共359页一、可编程控制器的简史及定义

1980年美国电气制造商协会（NEMA）正式将其命名为可编程序控制器（ProgrammableController），简称PC。为了和个人计算机（PC）相区别，将最初用于逻辑控制的可编程控制器称为PLC（Programmable

logicController）。

1985年1月国际电工委员会（IEC）制定了可编程控制器的标准，并定义了PLC

。

可编程控制器是以微机技术为核心的通用工业自动控制装置，简称PLC。第4页/共359页一、可编程控制器的简史及定义目前世界上生产品牌PLC的著名公司：美国艾伦-布拉德利公司（A-B：Allen-Bradley）德国西门子公司（Siemens）法国的施耐德公司（TE：Telemecanique）日本三菱公司（MITSUBISHI）日本欧姆龙公司（OMRON）日本富士电机公司（FujiElectric）日本东芝公司（TOSHIBA）日本松下电工公司（MEW）等第5页/共359页二、可编程控制器的特点

可靠性高，抗干扰能力强

通用性强，使用方便

模块化结构，组合灵活编程简单，易学易用体积小，重量轻，能耗低

系统设计、建造工作量小，改造容易第6页/共359页三、可编程控制器的应用

开关逻辑控制

运动控制

闭环过程控制数据处理通讯及联网第7页/共359页四、可编程控制器的发展前景速度更快、存储容量更大、可靠性更高向超小型和超大型方向发展规范化、标准化，出现通用编程语言通讯、联网能力更强，与工业控制计算机组网出现PLC品牌垄断国际市场的局面技术规模产品通讯市场第8页/共359页四、可编程控制器的发展前景第9页/共359页课程性质《可编程控制器应用技术》是电类和机电类专业的专业基础课第10页/共359页课程目的和要求1．了解可编程控制器的基本结构、特点和应用场合2．明确可编程控制器的硬件配置、工作原理和工作过程3．掌握可编程控制器基本逻辑指令及编程方法，掌握编程软件的使用4．熟悉可编程控制器功能指令及编程方法5．能正确使用可编程控制器并完成I/O设备的接线6．掌握程序设计的思想和方法7．掌握程序运行和调试的方法，会分析实验与实训现象8．具备阅读和分析实际应用程序与梯形图的能力9．能借助产品说明书和技术手册，查阅有关数据和功能，正确使用PLC10．能在生产现场进行简单的程序设计，运行、调试、维护PLC控制系统第11页/共359页学习方法认真听课，注意老师对问题的分析，通过案例分析和实训环节获得编程的思想和方法理论联系实际，带着问题学，学深入注重实训环节，训练应用PLC的技能注意对知识的记忆和回味，几分耕耘、几分收获第12页/共359页第1章可编程控制器的硬件

构成及工作原理1.1可编程控制器的硬件构成1.2可编程控制器的工作原理第13页/共359页1.1可编程控制器的硬件构成1.1.1

CPU模块1.1.2输入输出接口电路1.1.3电源1.1.4外部设备第14页/共359页1.1可编程控制器的硬件构成可编程控制器主机可编程控制器编程器图1.1可编程控制器及编程器第15页/共359页1.1可编程控制器的硬件构成图1.2PLC的硬件结构

PLC由CPU、存储器、输入/输出接口、内部电源和编程设备几部分构成第16页/共359页1.1.1

CPU模块接受、存储用户程序；按扫描工作方式接收来自输入单元的数据和信息，并存入相应的数据存储区；执行监控程序和用户程序，完成数据和信息的逻辑处理，产生相应的内部控制信号，完成用户指令规定的各种操作；响应外部设备的请求。

CPU是PLC的运算控制中心，它在系统程序的控制下，完成逻辑运算、数学运算、协调系统内部各部分的工作，其具体作用是：CPU模块（中央处理器+存储器）第17页/共359页1.1.1

CPU模块RAM：

随机存储器，可读可写，没有断电保持功能。ROM：只读存储器，只读，不能写。RAM存放用户程序ROM存放系统程序

存储器用于存放系统程序、用户程序和运行中的数据。包括只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)。EPROM：可擦除程序的只读存储器，用紫外线照射芯片上的透镜窗口，可以擦除已写入的内容，而写入新的程序。EEPROM：可电擦除的只读存储器，兼有ROM的非易失性和RAM的随机存取的优点。第18页/共359页

输入输出接口是PLC与工业控制现场各类信号连接的部分。1.1.2输入输出接口

输入接口用来接受生产过程的各种参数（输入信号）。

输出接口用来送出可编程控制器运算后得出的控制信息（输出信号），并通过机外的执行机构完成工业现场的各类控制。为了适应可编程控制器在工业生产现场的工作，对输入输出接口有二个主要的要求：

良好的抗干扰能力

能满足工业现场各类信号的匹配要求第19页/共359页可编程控制器为不同的接口需求设计了不同的接口单元：

开关量输入接口其作用是把现场的开关量信号变成可编程控制器内部处理的标准信号。开关量输入接口按可接纳的外部信号电源的类型不同，分为直流输入单元和交流输入单元。开关量输出接口按可编程控制器机内使用的器件不同，分为继电器型、晶体管型和可控硅型。1.1.2输入输出接口

开关量输出接口其作用是把可编程内部的标准信号转换成现场执行机构所需的开关量信号。第20页/共359页1．开关量输入接口图1.3直流开关量输入单元1.1.2输入输出接口第21页/共359页1．开关量输入接口图1.3交流开关量输入单元1.1.2输入输出接口第22页/共359页输入接口的接线方式（汇点式）图1.4输入电路的连接1.1.2输入输出接口第23页/共359页开关量输出接口，其作用是把PLC的内部信号转换成现场执行机构的各种开关信号。

考虑负载的驱动电源时，还需选择输出器件的类型。

继电器型的输出接口，可用于交流及直流两种电源，接通和断开的频率低，带负载能力强；

晶体管型的输出接口有较高的接通断开频率，但只适用于直流驱动的场合；

可控硅型的输出接口仅用于交流驱动的场合，适用快速、频繁动作和大电流的场合。２．开关量输出接口1.1.2输入输出接口第24页/共359页图1.6继电器型输出单元1.继电器型输出接口1.1.2输入输出接口第25页/共359页输出接口接线方式（分组式）图1.7PLC的输出接口1.1.2输入输出接口第26页/共359页３．模拟量输入接口（A／D模块）模拟量输入接口把现场连续变化的模拟量信号转换成适合可编程控制器内部处理的二进制数字信号。模拟量信号输入后一般经运算放大器放大后进行A／D转换，再经光电耦合后为可编程控制器提供一定位数的数字量信号。1.1.2输入输出接口图1.8模拟量输入单元框图第27页/共359页４．模拟量输出接口（D／A模块）模拟量输出接口将PLC运算处理后的数字信号转换为相应的模拟量信号输出，以满足生产过程现场连续控制信号的需求。模拟量输出接口一般由光电隔离、D／A转换和信号驱动等环节组成。图1.9模拟量输出单元框图1.1.2输入输出接口第28页/共359页为了适应更复杂的控制工作的需要，可编程控制器还有一些智能控制单元，如PID单元、高速计数器单元、温度控制单元、通信单元、定位单元等。特殊功能模块都是独立的工作单元，它们和普通输入输出接口的区别在于都带有独立的CPU，有专门的处理能力。５．智能输入输出接口（特殊功能模块）

1.1.2输入输出接口第29页/共359页1.1.3电源可编程控制器的电源包括:*为可编程控制器各工作单元供电的开关电源*为掉电保护电路供电的后备电源，一般为电池第30页/共359页1.1.4外部设备可编程控制器一般可配备的外部设备：

编程器盒式磁带机，用以记录程序或信息打印机，用以打印程序或制表EPROM写入器，用以将程序写入用户EPROM中高分辨率大屏幕彩色图形监控系统，用以显示或监视有关部分的运行状态编程器第31页/共359页1.2

可编程控制器的工作原理1.2.1扫描工作方式1.2.2程序执行过程1.2.3输入／输出的处理规则1.2.4信息刷新方式1.2.5输入／输出滞后时间

第32页/共359页1.2.1扫描工作方式扫描：

从0000号存贮地址开始，在无中断或跳转控制的情况下，按存贮地址号递增的方向顺序逐条扫描用户程序直到程序结束。

完成一次扫描程序后，再从头开始扫描，并周而复始地重复。一个循环扫描过程称为扫描周期。扫描过程分为三个阶段进行：即输入采样（输入处理）阶段，程序执行（程序处理）阶段，输出刷新（输出处理）阶段。输入采样程序执行输出刷新第33页/共359页输入采样程序执行输出处理一个扫描周期●●●Y0Y1Yn输入映像寄存器①采样元件映像寄存器③写⑤写④读X0Y0Y0M0●●●●●●输出锁存电路输出端子输入端子●●●1.2.2程序执行过程②读图1.11

PLC的扫描工作过程●●●X0X1Xn⑥刷新第34页/共359页1.2.2程序执行过程输入采样阶段：PLC以扫描方式按顺序将所有输入端的输入信号状态（开或关、即ON或OFF、“1”或“0”）读入到输入映像寄存器中寄存起来，称为对输入信号的采样，或称输入刷新。接着转入程序执行阶段，在程序执行期间，即使输入状态变化，输入映像寄存器的内容也不会改变。输入状态的变化只能在下一个工作周期的输入采样阶段才被重新读入。第35页/共359页1.2.2程序执行过程程序执行阶段：

程序执行阶段，PLC对程序按顺序进行扫描；如果程序用梯形图表示，则总是按先左后右、先上后下的顺序进行扫描；每扫描到一条指令时，所需要的输入元件状态或其它元件的状态分别由输入映像寄存器和元件映像寄存器中读出，而将执行结果写入到元件映像寄存器中；

元件映像寄存器中寄存的内容，随程序执行的进程而动态变化。第36页/共359页1.2.2程序执行过程

输出刷新阶段：程序执行完后，进入输出刷新阶段。此时，将元件映像寄存器中所有输出继电器的状态转存到输出锁存寄存器，再去驱动用户输出设备（负载），这就是PLC的实际输出。

扫描周期：

PLC重复执行上述三个过程，每重复一次的时间就是一个工作周期（或扫描周期）。工作周期的长短与程序的长短、指令的种类和CPU执行的速度有关。一个扫描过程中，执行指令程序的时间占了绝大部分。

PLC在每次扫描中，对输入信号采样一次，对输出信号刷新一次。这就保证了PLC在执行程序阶段，输入映像寄存器和输出锁存寄存器的内容或数据保持不变。第37页/共359页1.2.1扫描工作方式扫描工作方式的特点：简单直观，简化了程序的设计，并为PLC的可靠运行提供了保证；

所扫描到的指令被执行后，其结果马上就可以被将要扫描到的指令所利用；系统监视定时器WDT可监视每次扫描的时间，并在每个扫描周期内都要对WDT进行复位操作。如果系统的硬件或用户软件发生了故障，WDT就会超时自动报警，并停止PLC的运行，从而避免了程序进入死循环的故障。第38页/共359页1.2.3输入／输出的处理规则输入映像寄存器的数据，取决于输入端子在输入采样阶段所刷新的状态；输出映像寄存器的状态，由程序中输出指令的执行结果决定；输出锁存寄存器中的数据，由上一个工作周期输出刷新阶段存入到输出锁存电路中的数据来确定；输出端子的输出状态，由输出锁存寄存器中的数据来确定；程序执行中所需的输入、输出状态（数据），从输入映像寄存器或输出映像寄存器中读出。第39页/共359页1.2.4信息刷新方式

信息刷新的方式有多种。一般来说，输入刷新是在输入采样阶段进行，输出刷新是在输出采样阶段进行。有的PLC其信息刷新的方式则与上述不同，输入刷新除了在输入采样阶段进行外，在程序执行阶段每隔一定时间还要刷新一次。同样，输出刷新除了在输出处理阶段进行外，在程序执行阶段，凡是程序中有输出指令的地方，该指令执行后又立即进行一次输出刷新。这种形式的PLC尤其适合于输入输出要求快速响应的场合。第40页/共359页1.2.5输入／输出滞后时间

输入输出滞后时间又称为系统响应时间，是指从PLC外部输入信号发生变化的时刻起至它所控制的有关外部输出信号发生变化的时刻止之间的时间间隔。输入输出滞后时间由输入电路的滤波时间、输出模块的滞后时间和因扫描工作方式产生的滞后时间三部分所组成。输入模块的RC滤波电路用来滤除由输入端引起的干扰噪声，消除因外接输入触点动作时产生抖动引起的不良影响。滤波时间常数决定了输入滤波时间的长短,其典型值为10ms左右。第41页/共359页1.2.5输入／输出滞后时间输出模块的滞后时间与模块开关元件的类型有关：

继电器型输出电路的滞后时间一般最大值在10ms左右。

双向可控硅型输出电路的滞后时间在负载被接通时的滞后时间约为1ms，负载由导通到断开时的最大滞后时间为10ms。

晶体管型输出电路的滞后时间一般在1ms左右。第42页/共359页第2章可编程序控制器的软件构成2.1可编程序控制器的系统软件2.2可编程序控制器的应用软件2.3可编程序控制器的用户工作环境2.4可编程序控制器的编程软件第43页/共359页第2章可编程控制器的软件构成PLC软件系统软件应用软件系统管理程序用户指令解释程序专用标准程序模块第44页/共359页

系统软件包括系统管理程序，用户指令解释程序和供系统调用的专用标准程序块等。

系统管理程序用于运行管理、存储空间分配管理和系统的自检，控制整个系统的运行；

用户指令解释程序是把应用程序（梯形图）的输入翻译成机器能够识别的机器语言；

专用标准程序模块是由许多独立的程序块组成，各自能完成不同的功能。系统程序由PLC生产厂家提供，并固化在EPROM中，用户不能直接读写。

2.1可编程序控制器的系统软件第45页/共359页2.2可编程序控制器的应用软件

1、应用软件是用户为达到某种控制目的，采用PLC厂家提供的编程语言自主编制的程序。使用PLC实现某种控制目的，用存储在计算机中的程序实现控制功能，就是人们所指的存储逻辑。应用程序是一定控制功能的表述。同一台PLC用于不同的控制目的时就需要编制不同的应用软件。用户软件存入PLC后如需改变控制目的可多次改写。2、继电接触器与PLC控制方案的比较第46页/共359页例1用继电接触器实现电动机启／停控制QSFRFUKMM3~

工作原理:

合刀开关QS按SB1→KM线圈得电按SB2→KM线圈失电M3~M3~→KM辅助触头闭合自锁→KM主触头闭合→M运转→KM辅助触头解除自锁→KM主触头断开→M停转KMSB1KMSB2FR主电路控制电路第47页/共359页QSFRFUKMM3~M3~M3~KMFRX0X1COMY0COM1Y0X0Y0~220VSB1SB2PLCX1例2用PLC实现电动机启／停控制主电路控制电路用户程序第48页/共359页例3用继电接触器实现电动机正／反转控制

UVWQSFRFUM3~~~KM1KM2KM2SB1SB3FRSB2KM1KM2KM1KM2KM1第49页/共359页QSFRFUM3~KM2按SB1→KM1得电→KM1常开触头闭合→M运转误按SB2→KM2得电若去掉互锁—合QS，→KM2常开触头闭合→

UVW则电源U、W相间短路M3~→

熔断器

FU烧毁！KM1

互锁设计

KM2SB1SB3KRSB2KM1KM2KM1KM2KM1加互锁防止短路KM1KM2第50页/共359页采用电气和机械双重互锁的电动机正／反转控制电路利用复合按钮SB1、SB2，实现机械互锁正转反转直接转换KM1和KM2的电气互锁必不可少！QsKRFUM3~KM1KM2KM2SB1SB3FRSB2KM1KM2KM1KM2KM1

UVW第51页/共359页例4用PLC实现电动机正、反转控制PLC内部用户程序Y0X0Y0X2Y1X1Y1X2X1X0Y0Y1QSFRFUM3~KM1KM2

UVWKM1FRX0X1COMY0COM1SB1SB2PLCSB3X2KM2KM1Y1KM2~220V第52页/共359页2.2可编程控制器的应用软件

3、应用软件编程语言表达方式（1）梯形图（Ladderdiagram）梯形图语言是一种以图形符号及图形符号在图中的相互关系表示控制关系的编程语言，是从继电接触器控制电路演变过来的。（2）指令表（Instructionlist）指令表也叫做语句表。它和单片机程序中的汇编语言有点类似，由语句指令依一定的顺序排列而成。（3）顺序功能图（Sequentialfunctionchart）顺序功能图常用来编制顺序控制类程序。它包含步、动作、转换三个要素。第53页/共359页2.2可编程控制器的应用软件（4）功能块图（Functionblockdiagram）功能块图是一种类似于数字逻辑电路的编程语言，熟悉数字电路的人比较容易掌握。该编程语言用类似与门、或门的方框来表示逻辑运算关系，方框的左侧为逻辑运算的输入变量，右侧为输出变量，输入端、输出端的小圆点表示“非”运算，信号自左向右流动。就像电路图一样，它们被“导线”连接在一起，如下图所示。第54页/共359页2.2可编程控制器的应用软件（5）结构文本（Structuredtext）随着PLC技术的飞速发展，如果许多高级功能还使用梯形图来表示，会很不方便。为了增强PLC的数学运算、数据处理、图表显示、报表打印等功能，方便用户的使用，许多大中型PLC都配备了PASCAL、BASIC、C等高级编程语言。这种编程方式叫结构文本。与梯形图相比，结构文本有两个很大的优点，其一是能实现复杂的数学运算，其二是非常简洁和紧凑，用结构文本编制极其复杂的数学运算程序可能只占一页纸。结构文本用来编制逻辑运算程序也很容易。第55页/共359页

PLC可看成是由各种功能元器件（软元件）组成的工业控制器。利用编程语言，按照一定的逻辑关系对这些软元件进行编程（调用），就可实现某种控制要求。

PLC的编程软元件实质上是存储器单元，每个单元都有惟一的地址。为了满足不同的功用，存储器单元作了分区，因此，也就有了不同类型的编程软元件。

在系统软件的安排下，不同的软元件具有不同的功能。FX2N系列PLC编程软元件如下表所示。2.3可编程控制器的用户工作环境第56页/共359页2.3可编程控制器的用户工作环境元件类型性能规格元件编号输入继电器（X）

DC输入

24VDC，7mA，光电隔离

X000～X267（8进制编号）

输出继电器（Y）

继电器（MR）

AC250V，DC30V，2A/1点（电阻负载）

Y000～Y267（8进制编号）

双向可控硅（MS）

AC85～242V，0.3A/点，0.8A/4点（电阻负载）

晶体管（MT）

DC5～30V，0.5A/点，0.8A/4点，1.6A/8点（电阻负载）

辅助继电器（M）一般用

M0～M499（500点）

保持用

电池后备区

M500～M1023（524点）

保持用

电池后备固定区

M1024～M3071（2048点）

特殊用

M8000～M8255（256点）

FX2N系列PLC编程软元件一览表

（1）第57页/共359页2.3可编程控制器的用户工作环境元件类型性能规格元件编号状态寄存器（S）初始化用

S0～S9（10点）一般用S10～S499（490点）保持用电池后备S500～S899（400点）报警用电池后备S900～S999（100点）定时器（T）

100ms0.1～3276.7sT0～T199（200点）10ms0.01～327.67sT200～T245（46点）1ms（积算）0.001～32.767s（保持）T246～T249（4点）100ms（积算）

0.1～3276.7s（保持）T250～T255（6点）

FX2N系列PLC编程软元件一览表（2）

第58页/共359页元件类型性能规格元件编号计数器（C）加计数器16位，0～32767，一般用

C0～C99（100点）16位，0～32767，电池后备

C100～C199（100点）加／减计数器32位，-2147483648～2147483647

，一般用

C200～C219（20点）32位，-2147483648～2147483647

，电池后备

C220～C234（15点）高速计数器32位加/减计数，电池后备C235～C255（6点）

数据寄存器（D）

通用16位，一般用

D0～D199（200点）16位，电池后备D200～D511（312点）文件寄存器16位，电池后备D512～D7999（7488点）特殊用16位，电池后备

D8000～D8195（106点）变址16位，电池后备

V0～V7、Z0～Z7（16点）

FX2N系列PLC编程软元件一览表（3）

第59页/共359页2.3可编程控制器的用户工作环境特殊辅助继电器触点利用型M8000运行标志M8002初始脉冲M8002初始脉冲线圈驱动型M8012100ms脉冲M80131s时钟脉冲M8030电池欠压M8033输出保持M8034禁止输出线圈由PLC自行驱动，用户只能利用其触点用户程序驱动线圈后，PLC作特定动作第60页/共359页2.4可编程序控制器的编程软件三菱SWOPC-FXGP／WIN-C编程软件是用于FX系列PLC的编程软件，可在Windows9x或Windows3.1及以上操作系统运行，主要有以下功能。（1）SWOPC-FXGP／WIN-C编程软件，可通过电路符号，列表语言及SFC符号来创建顺控指令程序，建立注释数据及设置寄存器数据；（2）创建顺控指令程序以及将其存储为文件，用打印机打印；（3）该程序可在串行系统中与PLC进行通讯、文件传送、操作监控和各种测试。第61页/共359页2.4可编程控制器的编程软件1．系统配置（1）CPU：486以上；内存：16兆以上（2）接口单元

FX-232AWC型RS-232C/RS-422转换器(便携式)，FX-232AW型RS-232C/RS-422转换器(内置式)或其他指定的转换器。（3）通信电缆采用RS-422cable（RS-422缆线），选取如下：①FX-422CAB0型RS-422缆线(用于FX0，FX0S，FX0N型PLC,1.5米)。②FX-422CAB型RS-422缆线（用于FX1,FX2,FX2C型PLC,0.3米)。③FX-422CAB-150型RS-422缆线（用于FX1,FX2,FX2C型PLC,1.5米)。第62页/共359页2．编程软件的使用（1）系统启动：双击桌面图标打开的SWOPC-FXGP／WIN-C窗口如下图所示。2.4可编程控制器的编程软件第63页/共359页2.4可编程控制器的编程软件选取[文件]菜单下的[退出]命令，即可退出SWOPC-FXGP／WIN-C系统，如下图所示。第64页/共359页①创建新文件创建新的顺控程序的操作方法是：选择[文件]－[新文件]，或者按[Ctrl]＋[N]键，然后在PLC类型设置对话框中选择顺控程序的目标PLC类型，如选择FX2系列PLC后，单击[确认]，或者按[O]键即可，如图下图所示。2.4可编程控制器的编程软件（2）文件的管理图第65页/共359页2.4可编程序控制器的编程软件②打开文件选择［文件］－［打开］菜单或按［Ctr1］＋[O]键，在打开的文件菜单中选择一个所需的顺控指令程序后，单击［确认］即可，如下图所示。第66页/共359页2.4可编程控制器的编程软件③文件的保存和关闭如果是第一次保存，屏幕显示如图所示的文件菜单对话框，可通过该对话框将当前程序赋名并保存。操作方法是：执行［文件］－［保存］，或按［Ctr1］＋［S］键操作即可。第67页/共359页将已处于打开状态的顺控程序关闭，再打开一个已有的程序及相应的注释和数据。操作方法：执行［文件］－［关闭打开］菜单操作即可，如图所示。2.4可编程控制器的编程软件第68页/共359页（3）梯形图编程

①编辑操作

梯形图单元块的剪切、拷贝、粘贴、删除、块选择以及行删除和行插入，通过执行［编辑］菜单栏实现。元件名的输入、元件注释、线圈注释以及梯形图单元块的注释，也可通过执行［编辑］菜单栏实现，如图所示。2.4可编程控制器的编程软件第69页/共359页②元件输入触点、线圈、特殊功能线圈和连接导线的输入，程序的清除，通过执行[工具］菜单栏实现，如图所示。

③

梯形图的转换将创建的梯形图转换格式存入计算机中，操作方法是：执行[工具］－［转换］菜单操作或按F4键，如图所示。在转换过程中显示梯形图转换信息，如果在不完成转换的情况下关闭梯形图窗口，被创建的梯形图被抹去！2.4可编程控制器的编程软件第70页/共359页④查找光标移到程序的顶、底和指定程序步显示程序，有关元件接点、线圈和指令的查找，元件类型和编号的改变，元件的替换，通过执行［查找］菜单栏实现，如图所示。2.4可编程控制器的编程软件第71页/共359页（4）指令表编程

执行［视图］－［指令表］或按［N］键，可实现指令表状态下的编程；通过［视图］－［指令表］或［梯形图］，可实现指令表程序与梯形图程序之间的转换，如图所示。2.4可编程控制器的编程软件第72页/共359页（5）程序的检查

执行［选项］－［程序检查］，选择相应的检查内容，单击［确认］，可实现对程序的检查，如图所示。2.4可编程控制器的编程软件第73页/共359页（6）程序的传送功能

[读入］将PLC中的程序传送到计算机中。[写出］将计算机中的程序发送到PLC中。

[校验］将计算机与PLC中的程序加以比较校验，操作方法是执行［PLC］－[传送]－[读入］、[写出]、[校验］菜单完成操作。当选择［读入］时，应在［PLC模式设置］对话框中将已经连接的PLC模式设置好，操作菜单如图所示。2.4可编程控制器的编程软件第74页/共359页传送程序时，应注意以下问题：计算机的RS232C端口及PLC之间必须用指定的缆线及转换器连接；执行完［读入］后，计算机中的程序将被丢失，原有的程序将被读入的程序所替代，PLC模式改为被设定的模式；在［写出］时，PLC应停止运行，程序必须在RAM或EE-PROM内存保护关断的情况下写出，然后进行校验。2.4可编程控制器的编程软件第75页/共359页

设置显示元件

设置在元件登录监控中被显示的元件，操作方法是在元件设置对话框中对以下各项进行设置。［元件］设置为待监控的起始元件。有效的元件为位元件X、Y和M；字元件S、T、C和D；变址寄存器V和Z。［显示点数］设置由元件不断表示的显示点数，最大登录数为48点。［刷新屏幕］清除已显示元件，显示新的指定元件。设置完成后点击登录按钮或按［Enter］键。2.4可编程控制器的编程软件第76页/共359页

元件监控

监控元件单元的操作方法是执行［监控／测试］－［元件监控］菜单操作命令，屏幕显示元件登录监控窗口。在此登录元件，双击鼠标或按［Enter］键显示元件登录对话框，如图所示。设置好元件及显示点数，再单击确认按钮或按［Enter］键即可。2.4可编程控制器的编程软件第77页/共359页

元件测控

①强制PLC输出端口（Y）输出ON／OFF。操作方法是执行［监控/测试］－［强制Y输出］操作，弹出强制Y输出对话框，如图所示。设置元件地址及ON／OFF状态，点击运行按钮或按［Enter］键，即可完成特定输出。

2.4可编程控制器的编程软件第78页/共359页

②强行设置或重新设置PLC位元件的状态操作方法是执行［监控／测试］—［强制ON／OFF］菜单命令，屏幕弹出强制设置对话框，在此设置元件SET／RST，点击运行按钮或按［Enter］键，使特定元件得到设置或重置。2.4可编程控制器的编程软件第79页/共359页③改变PLC字元件的当前值操作方法是执行[监控/测试］－［改变当前值］菜单选择，屏幕弹出改变当前值对话框，在此选定元件及改变值，点击运行按钮或按［Enter］键，选定元件的当前值则被改变。2.4可编程控制器的编程软件第80页/共359页④改变PLC中计数器或定时器的设置值操作方法是在梯形图监控中，如果光标所在位置为计数器或定时器的输出命令状态，执行[监控/测试］－［改变设置值］菜单操作命令，屏幕显示改变设置值对话框，在此设置待改变的值并点击运行按钮或按［Enter］键，指定元件的设置值被改变；如果设置输出命令的是数据寄存器，或光标正在应用命令位置并且D、V或Z当前可用，该功能同样可被执行。在这种情况下，元件号可被改变。2.4可编程控制器的编程软件第81页/共359页第3章PLC的结构特点及技术性能

3.1可编程控制器的结构特点

3.2FX2N系列PLC的主要技术性能第82页/共359页3.1可编程控制器的结构特点3.1.1单元式结构3.1.2模块式结构3.1.3叠装式结构第83页/共359页◆把CPU、RAM、ROM、I／○接口及与编程器或EPROM写入器相连的接口、输入输出端子、电源、指示灯等都装配在一起的整体装置。3.1.1单元式结构◆一个箱体就是一个完整的PLC，叫做一个单元。第84页/共359页3.1.1单元式结构第85页/共359页1.3.1单元式结构输入输出点数是固定的，不一定能适合具体的控制现场的需要。

有时整体PLC的输入口或输出口要扩展，这就又需要一种只有一些接口而没有CPU也没有电源的配件(扩展单元)。结构紧凑，体积小、成本低、安装方便。第86页/共359页1.3.2模块式结构把PLC的每个工作单元都制成独立的模块，如CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块、通讯模块等等。

另外机器有一块带有插槽的母板，实质上就是计算机总线。模块插座插在框架中的总线连接板上，就构成了一个完整的PLC。第87页/共359页1.3.2模块式结构第88页/共359页特点：系统构成非常灵活，安装、扩展、维修都很方便。缺点是体积比较大。1.3.2模块式结构第89页/共359页1.3.3叠装式结构

单元式和模块式相结合的产物,把某一系列PLC工作单元的外形都作成外观尺寸一致的，CPU、I/O口及电源也可做成独立的，不使用模块式PLC的母板，用电缆联接各个单元，在控制设备中安装时一层层地叠装，这就是叠装式PLC。第90页/共359页3.2FX2N系列PLC主要技术性能0

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。第91页/共359页基本单元型号表示方法：

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。

FX2N－××M×

1

2

第92页/共359页3.2FX2N系列PLC的主要技术性能8KRAM、EEPROM、EPROM卡盒（选配）项目

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

输入继电器

性能指标8K步RAM（标准配置）4K步EEPROM卡盒（选配）24VDC（7mA)光电隔离第93页/共359页第94页/共359页

项

目

性

能

指

标

继电器

250VAC、30VDC、2A(电阻负载）)

晶体管

30VDC、0.5A/点

输出继电器

双向晶闸管

242VAC、0.3A/点

通用型

500点(

M0～M499)

停电保持型

2572点

(

M500～

M3071

)电池后备

辅助继电器

特殊型

256点(

M8000～M8255)

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

)

状态元件

报警

100点(S900～S999)

0.1s(100ms)

200点(T0～

T199)

0.1～

3276.7s

0.01s(10ms)

46点(

T200～T245)0.01～

327.67s

1ms(积算)4点(

T246～

T249

)

0.001～

32.767s，电池后备

定时器

100ms(积算)

6点(

T250～

T255

)

0.1～

3276.7s电池后备

第95页/共359页4.1基本逻辑指令4.2基本指令编程实例

第4章PLC的基本逻辑指令及编程第96页/共359页4.1基本逻辑指令4.1.1LD、LDI、OUT指令4.1.2AND、ANI指令4.1.3OR、ORI指令4.1.4ORB指令4.1.5ANB指令4.1.6MPS/MRD/MPP指令4.1.7MC/MCR指令4.1.8SET/RST指令4.1.9PLS/PLF指令4.1.10NOP指令4.1.11END指令第97页/共359页4.1.1LD、LDI、OUT指令

LD（读取）：用于常开接点接到母线上的逻辑运算起始。

LDI(读取反)：用于常闭接点接到母线上的逻辑运算起始。

指令格式：LD

元件号；LDI

元件号其操作元件包括X、Y、M、S、T、C。程序步为1另外，与后续的ANB指令组合，在分支点处也可使用。第98页/共359页OUT(输出)：输出驱动各种驱动线圈指令格式：OUT

元件号其操作元件包括Y、M、S、T、C4.1.1LD、LDI、OUT指令Y、M：程序步为1特M：程序步为2

T：程序步为3C：16bit，程序步为332bit，程序步为5对输入继电器不能使用，并行输出可多次使用OUT

第99页/共359页LD、LDI、OUT指令的使用说明X0Y0LDOUTX1M0LDIT0K10Y1T0母线步序指令数据1234OUTLDIOUTOUTK10LDOUT78Y0X1M0T0T0Y1驱动定时器设定常数SP0LDX03步第100页/共359页4.1.2AND、ANI指令AND，与指令，用于单个常开接点的串联ANI，与非指令，用于单个常闭接点的串联AND与ANI这两条指令可以多次重复使用指令格式：AND

元件号；ANI

元件号其操作元件包括X、Y、M、S、T、C程序步为1第101页/共359页

AND、ANI指令的使用说明X1Y0ANDX2M0ANIY1(a)(b)步序指令数据01234LDANDOUTLDANIOUTANDOUT67X0X1Y0X2M0T0Y15Y0串联常开触点纵接输出串联常闭触点串联常开触点X0Y0T0AND母线第102页/共359页4.1.3OR、ORI指令OR，或指令，用于单个常开接点的并联ORI，或非指令，用于单个常闭接点的并联(1)OR、ORI指令用于单个触点的并联连接指令(2)两个以上接点串联连接电路块并联连接时，要用后述的ORB指令(3)OR、ORI是从该指令的当前步开始，对前面的LD、LDI指令并联连接的,并联的次数无限制说明：指令格式：OR

元件号；ORI

元件号其操作元件包括

X、Y、M、S、T、C程序步为1第103页/共359页OR、ORI指令的使用说明X3Y2X4Y3X16步序指令数据01234LDORORIOUTLDIANDANIOR78X3X4X1Y2Y2X16X7M10并联常开触点56OUT9Y3M0OR并联常开触点并联常闭触点X7Y2X1M0M10ORORIOR母线OR第104页/共359页4.1.4ORB指令两个或两个以上的接点串联连接的电路叫串联电路块。对串联电路块并联连接时，有：(1)分支开始用LD、LDI指令，分支终点用ORB指令。ORB指令为无目标元件，它不表示触点。(3)可以看成电路块之间的一段连接线。指令格式：ORB无操作元件程序步为1第105页/共359页ORB指令的使用X3Y4X6步序指令数据01234LDANDLDANDORBOUTANDOUT78X4X5X6X7Y4X11Y5串联电路块并联连接56M2LDX5X7Y5M2X11串联电路块ORB母线ORB指令相当一段连线第106页/共359页

一种是在要并联的每个串联电路块后加ORB指令，分散使用ORB指令时，并联电路的个数没有限制。另一种是集中使用ORB指令（如下图所示），集中使用ORB指令时，这种电路块并联的个数不能超过8个(即重复使用LD、LDI指令的次数限制在8次以下)。ORB指令的使用方法第107页/共359页X0X2推荐01234LDANILDANDORBORBOUT78X0X156ANDX1X3X4X5LDIX2X3X4X5Y5不推荐01234LDANILDANDORBOUT78X0X156ANDLDIX2X3X4X5Y5ORBY5步序指令数据步序指令数据分散使用ORB集中使用ORB串联电路块1串联电路块2先集中做块再集中连接ORBORB做一块连一块第108页/共359页

两个或两个以上接点并联的电路称为并联电路块，分支电路并联电路块与前面电路串联连接时，应使用ANB指令。指令格式：ANB无操作元件程序步为14.1.5ANB指令分支的起点用LD、LDI指令，并联电路块结束后，使用ANB指令与前面电路串联。ANB指令简称与块指令第109页/共359页X0X101234LDORLDIORANBX0X156OUTX2X3X4ORX2X3X4Y0Y0步序指令数据ANB指令的使用说明并联块串接是单个元件并联用OR指令第110页/共359页4.1.6MPS/MRD/MPP指令

MPS(Push)为进栈指令，就是将运算中间结果存入栈存储器。

使用一次MPS指令，该时刻的运算结果就压入栈存储器第一级，再使用一次MPS指令时，当时的运算结果压入栈的第一级，先压入的数据依次向栈的下一级推移。

MPP（POP）为出栈指令，使用出栈MPP指令就是将存入栈存储器的各数据依次上移，最上级数据读出后就从栈内消失。第111页/共359页

MRD（READ）读栈指令，读出存入栈存储器的最上级的最新数据，栈内的数据不发生上、下移。4.1.6MPS/MRD/MPP指令

MPS、MRD、MPP这组指令都是没有操作元件号，可将触点先存储，因此用于多重输出电路。MRDMPSMPP123…n指令功能图解第112页/共359页MPS/MRD/MPP指令的使用X001234LDANDMPSANDOUT56OUTMPPY078910LDMPSANDOUT111213MPPANDOUTX0X1X2Y0Y1X3X4Y2X5Y31415161718LDMPSANDOUTMRD1920OUTAND21222324MRDANDOUTMPP2526ANDOUTX6X7Y4X10Y5X11X12Y6Y7Y1X1X2X3X4Y2X5Y3MPPX6X7MPSY4X10Y5MRDX11Y6X12Y7MRD步序指令数据MPSMPPMPS母线MPP第113页/共359页小结LD、LDI用于接点接到主母线（或分支）的逻辑运算起始OUT输出驱动各种驱动线圈（不能驱动X）AND、ANI用于单个接点的串联OR、ORI用于单个接点的并联ORB对串联电路块并联连接（无操作元件）ANB指令用于并联电路块与前面电路串联

MPS/MRD/MPP指令用于保存、恢复、读出接点的状态第114页/共359页4.1.6MPS/MRD/MPP指令例：一层栈第115页/共359页4.1.6MPS/MRD/MPP指令例：二层栈X001234LDMPSANDMPSAND56MPPOUTY078ANDOUTX0X1X2Y0X3Y1910111213MPPANDMPSANDOUT1415ANDMPP16OUTX4X5X6Y3X1X2MPSY2X3Y1Y2Y3X5X6X4MPPMPSMPPMPSMPP步序指令数据第一层栈第二层栈第116页/共359页

MPS、MRD、MPP指令在使用中应注意：

4.1.6MPS/MRD/MPP指令(1)MPS、MRD、MPP指令用于多重输出电路

(2)MPS与MPP必须配对使用

(3)MPS与MPP连续使用必须少于11次第117页/共359页MC为主控指令，用于公共串联接点的连接。4.1.7MC/MCR指令MCR叫主控复位指令，即MC的复位指令。

遇到多个线圈同时受一个或一组接点控制的情况。如果在每个线圈的控制电路中都串入同样的接点，则将多占用存储单元，应用主控指令可以解决这一问题。使用主控指令的接点称为主控接点，是与母线相连的常开接点，是控制一组电路的总开关。第118页/共359页MC、MCR指令的使用X0(a)01456LDMCSPLDOUT78OUTLD1011LDOUTX0X1X2N0(b)X1Y2M100MCRN0M100Y0Y1X3MCR为2步指令MC为3步指令M100N0MCN0Y0Y1X2N0MCRY2X3步序指令数据第119页/共359页

MC指令是3程序步，MCR指令是2程序步，两条指令的操作目标元件是Y、M，不允许使用特殊辅助继电器M。

当X0接通时，执行MC与MCR之间的指令；

当输入条件断开时，不执行MC与MCR之间的指令。

非积算定时器和用OUT指令驱动的元件复位，积算定时器、计数器、用SET/RST指令驱动的元件保持当前的状态。

MC、MCR指令的使用第120页/共359页

使用MC指令后，母线移到主控接点的后面，与主控接点相连的接点必须用LD或LDI指令。

MCR使母线回到原来的位置。在MC指令区内使用MC指令称为嵌套，嵌套级N的编号(0-7)顺次增大，返回时用MCR指令，从大的嵌套级开始解除MC、MCR指令的使用第121页/共359页(b)(a)Y0SETX0Y0RSTX1M0SETX2M0RSTX3S0SETX4S0RSTX5D0RSTX6(c)SET、RST指令的使用012345678911121415LDSETLDRSTLDSETLDRSTLDSETLDRSTLDRSTX0Y0X1Y0X2M0X3M0X4S0X5S0X6D0步序指令数据X0X1Y0第122页/共359页4.1.9PLS/PLF指令

PLS指令在输入信号上升沿产生脉冲输出，PLF在输入信号下降沿产生脉冲输出，它们的目标元件是Y和M，但特殊辅助继电器不能作目标元件。使用PLS指令，元件Y、M仅在驱动输入接通后的一个扫描周期内动作(置1)，即PLS指令使M0产生一个扫描周期脉冲，而使用PLF指令，元件Y、M仅在驱动输入断开后的一个扫描周期内动作；PLF指令使元件M1产生一个扫描周期脉冲。第123页/共359页PLS、PLF指令的使用第124页/共359页(c)X0X1M0M1Y0扫描周期扫描周期步序指令数据PLS、PLF指令的使用第125页/共359页

NOP指令是一条无动作、无目标的程序步指令。可编程序控制器的编程器一般都有指令的插入和删除功能，在程序中一般很少使用NOP指令。执行完清除用户存储器的操作后，用户存储器的内容全部变为空操作指令。4.1.10NOP指令第126页/共359页

END是一条无目标元件的程序步指令。

PLC反复进行输入处理、程序运算、输出处理，END以后的程序不再执行，直接进行输出处理。

在程序调试过程中，按段插入END指令，可以顺序扩大对各程序段动作的检查。采用END指令将程序划分为若干段，在确认处于前面电路块的动作正确无误之后，依次删去END指令。4.1.11END指令第127页/共359页4.2基本指令编程实例4.2.1梯形图编程注意事项4.2.2基本指令编程实例第128页/共359页(a)不正确；(b)正确Y1354321245(b)Y1(a)24534.2.1梯形图编程注意事项第129页/共359页OUTLDANDOR(a)OUTLDANDLDORB串联多的电路尽量放上部OUTLDANDOR(b)并联多的电路尽量靠近母线OUTLDORLDANB4.2.1梯形图编程注意事项第130页/共359页

不能将接点画在线圈右边，只能在接点的右边接线圈，如图所示。4.2.1梯形图编程注意事项第131页/共359页X1Y3输入处理X1＝ON，X2＝OFF第一次第二次输出处理Y3＝OFF，Y4＝ON双线圈输出不可用4.2.1梯形图编程注意事项Y4X3X2Y3第132页/共359页X000(a)(b)01234LDANDLDIANDORB56LDORY002步序指令数据78910ORANBOROUTX000X001X002X003X004X006X007X005Y002并联连接并联块结束分支起点与前面的电路连接X001X006X007X002X003X004X005ANBLD并联电路块ANB前的ORORBANB后的OR4.2.2基本指令编程实例例1ORB、ANB指令的混用第133页/共359页例2四层栈电路4.2.2基本指令编程实例第134页/共359页第5章状态转移图及编程方法

5.1状态转移图及状态功能

5.2单流程状态转移图的编程

5.3选择性分支与汇合的编程

5.4并行分支与汇合的编程

5.5编程实例第135页/共359页5.1状态转移图及状态功能引例:如图所示台车自动往返系统工况示意图MSQ2(X2)SQ1(X1)SQ3(X3)前进(Y1)后退(Y2)SB(X0)启动MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM第136页/共359页某生产过程的控制工艺要求如下：5.1状态转移图及状态功能

(2)台车后退碰到限位开关SQ2后，台车电机M停转，台车停车，停5s，第二次前进，碰到限位开关SQ3，再次后退。

(3)当后退再次碰到限位开关SQ2时，台车停止(或者继续下一个循环)。

(1)按下启动按钮SB，台车电机M正转，台车前进，碰到限位开关SQ1后，台车电机M反转，台车后退。第137页/共359页为编程的需要，不妨设置输入、输出端口配置如表所示。5.1状态转移图及状态功能

输入设备

端口号

输出设备

端口号

启动SB

X00

电机正转

Y01

前限位SQ1

X01

电机反转

Y02

前限位SQ3

X03

后限位SQ2

X02

第138页/共359页编程步骤如下：5.1

状态转移图及状态功能第一步：绘制流程图

流程图是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，流程图又叫功能表图(FunctionChart)。流程图主要由步、转移(换)、转移(换)条件、线段和动作(命令)组成。第139页/共359页台车的每次循环工作过程分为前进、后退、延时、前进、后退五个工步。5.1状态转移图及状态功能每一步用一个矩形方框表示，方框中用文字表示该步的动作内容或用数字表示该步的的标号。与控制过程的初始状态相对应的步称为初始步。初始步表示操作的开始。第140页/共359页每步所驱动的负载(线圈)用线段与方框连接。方框之间用线段连接，表示工作转移的方向，习惯的方向是从上至下或从左至右，必要时也可以选用其它方向。线段上的短线表示工作转移条件，图中状态转移条件为SB、SQ1。方框与负载连接的线段上的短线表示驱动负载的联锁条件，当联锁条件得到满足时才能驱动负载。转移条件和联锁条件可以用文字或逻辑符号标注在短线旁边。5.1状态转移图及状态功能第141页/共359页第142页/共359页当相邻两步之间的转移条件得到满足时，转移去执行下一步动作，而上一步动作便结束，这种控制称为步进控制。

5.1状态转移图及状态功能在初始状态下，按下前进启动按钮SB(X00动合触点闭合)，则小车由初始状态转移到前进步，驱动对应的输出继电器Y01，当小车前进至前限位SQ1时(X01动合触点闭合)，则由前进步转移到后退步。这就完成了一个步进，以下的步进读者可以自行分析。第143页/共359页顺序控制若采用步进指令编程，则需根据流程图画出状态转移图。状态转移图是用状态继电器(简称状态)描述的流程图。5.1状态转移图及状态功能第二步：绘制状态转移图状态元件是构成状态转移图的基本元素，是可编程序控制器的元件之一。第144页/共359页

(1)驱动负载。状态可以驱动M、Y、T、S等线圈。可以直接驱动和用置位SET指令驱动，也可以通过触点联锁条件来驱动。例如，当状态S20置位后，它可以直接驱动Y1。在状态S20与输出Y1之间有一个联锁条件Y2。状态可提供以下三种功能：5.1状态转移图及状态功能(2)指定转移的目的地。状态转移的目的地由连接状态之间的线段指定，线段所指向的状态即为指定转移的目的地。例如，S20转移的目的地为S21。第145页/共359页流程图中的每一步，可用一个状态来表示，由此绘出图所示的台车流程图的状态转移图。如图所示，分配状态的元件如下：初始状态

S0

前进(工序一)S20后退(工序二)

S21

延时(工序三)S22再前进(工序四)

S23

再后退(工序五)S24

注意：虽然S20与S23、S21与S24，功能相同，但它们是状态转移图中的不同工序，也就是不同状态，故编号也不同。第146页/共359页台车流程图的状态转移图