单元四 三菱FX2N系列PLC基本指令的应用

单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1快乐向导可编程序控制器(简称PLC)，是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术，成为自动控制系统中的一种先进的控制设备，在工业控制中应用很广泛。目前，日本三菱公司生产的FX系列PLC是应用比较广泛的PLC系列之一，它包括FXlS、FXlN、FX2N、FX2NC四种型号。其中的FX2系列PLC是在1991年推出的产品，其采用整体式和模块式相结合的叠装式结构，具有一个16位微处理器和一个专用逻辑处理器，执行程序的速度为0.48μS/步，是目前运行速度最快的小型PLC之一。本项目将重点介绍PLC程序设计中所必不可少的软元件——输入继电器、输出继电器、辅助继电器、定时器和计数器等，重点阐明FX2N系列PLC基本指令的含义及使用方法。主页单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1知识目标：1、掌握FX2N系列基本指令和软元件的性能及其应用。2、掌握PLC程序设计的基本方法和步骤。技能目标：1、掌握梯形图编程方法及其相关电路的工作原理。2、掌握I/O地址分配及PLC接线图的设计方法。3、掌握指令语句表编写的方法。4、实现本单元常见电路的安装与调试。单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务一：PLC控制三相异步电动机单向运转电路设计任务二：PLC控制三相异步电动机双重互锁正反转电路设计任务三：PLC控制三相异步电动机的Y-△降压启动电路设计任务四：PLC控制三色灯循环点亮电路设计单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务一：PLC控制三相异步电动机单向运转电路设计一、概述本任务要求实现利用PLC控制实现电动机的单向运转。就其控制思路、逻辑关系而言，传统的继电器控制与PLC控制基本是相同的，只不过表示方法不同而已。因此要想完成本任务，首先需要学习PLC中相关的控制元件，然后参照电动机单向运转电气控制原理图中控制电路部分，以相同的思路、类似的逻辑关系进行设计即可。单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1二、相关软元件三菱FX系列产品内部的编程元件，称为软元件。按通俗叫法分别称为继电器、定时器、计数器等，但软元件与低压电器元件有很大的差别，一般也称为“软继电器”。它们不是真实的物理继电器，而是一些存储单元（软继电器），每一软继电器与PLC存储器中映像寄存器的一个存储单元相对应。常开触点常闭触点1、输入继电器（X）输入继电器与PLC的输入端相连，是PLC从外部开关接受信号的窗口。内部有常开/常闭两种触点供编程时使用，且使用次数不受限制。输入继电器的常开、常闭触点表示方法如图所示：任务一：PLC控制三相异步电动机单向运转电路设计单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/12、输出继电器（Y）PLC的输出端子是向外部负载输出信号的窗口。输出继电器的线圈由程序控制，其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。输出继电器的常开/常闭触点使用次数不限。输出继电器的线圈与常开、常闭触点的表示方法如图所示：线圈常开触点常闭触点任务一：PLC控制三相异步电动机单向运转电路设计单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1三、FX2N系列PLC的基本指令PLC编程语言最常用的有梯形图和指令语句表，两者可以相互转换。基本逻辑指令是PLC中最基本的编程语言，掌握了它也就初步掌握了PLC的使用方法。现在我们针对FX2N系列，逐条学习其指令的功能和使用方法。输入/输出指令（LD/LDI/OUT）LD与LDI指令用于与母线相连的接点，此外还可用于分支电路的起点。OUT指令是线圈的驱动指令，可用于输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器、状态寄存器等，但不能用于输入继电器。输出指令用于并行输出，能连续使用多次。其使用方法下表所示：（输入/输出指令实例见书。)任务一：PLC控制三相异步电动机单向运转电路设计单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务一：PLC控制三相异步电动机单向运转电路设计单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/12、触点串连指令（AND/ANI）、并联指令（OR/ORI）

AND、ANI指令用于一个触点的串联，但串联触点的数量不限，OR、ORI是用于一个触点的并联连接指令，且并联触点的数量不限，这两个指令均可连续使用。使用方法如下表所示，具体使用实例见书。任务一：PLC控制三相异步电动机单向运转电路设计单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务一：PLC控制三相异步电动机单向运转电路设计

四、PLC控制电动机单向连续运转电路设计1、PLC的I/O地址分配表：根据电动机单向连续运转电气原理图及其控制要求列出PLC的I/O地址分配如下表所示：输入信号输出信号元件名称输入点元件名称输出点启动按钮SB1X000接触器KMY000停止按钮SB2X001热继电器FRX002单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务一：PLC控制三相异步电动机单向运转电路设计

2、主电路与PLC控制电路接线图：主电路与PLC控制电路接线图如下图（a）（b）所示：图（a）图（b）单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务一：PLC控制三相异步电动机单向运转电路设计

3、PLC程序设计电动机连续控制的梯形图和指令语句表如下所示：序号操作码操作数序号操作码操作数0LDX0003ANIX0021ORY0004OUTY0002ANIX001单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务二：PLC控制三相异步电动机双重互锁正反转电路设计

一、概述三相异步电动机双重互锁正反转电路是低压电器控制中非常重要的环节，经过上一节的学习，同学们对PLC的应用有了进一步的了解，那么利用PLC如何实现电动机正反转控制呢？对此，我们在本任务中将解决这一问题。单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务二：PLC控制三相异步电动机双重互锁正反转电路设计

二、相关软元件——辅助继电器

PLC内有很多辅助继电器，其线圈与输出继电器一样，由PLC内各软元件的触点驱动。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。它的常开、常闭触点使用次数不受限制。但是，这些触点不能直接驱动外部负载，外部负载的驱动必须通过输出继电器来实现。1、通用辅助继电器通用辅助继电器M0～M499（500点）通用辅助继电器元件是按十进制进行编号FX2N系列PLC有500点，其编号为M0～M499。

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2、断电保持辅助继电器断电保持辅助继电器M500～M1023（524点）

PLC在运行中发生停电，输出继电器和通用辅助继电器全部成断开状态。再运行时，除去PLC运行时就接通的以外，其它都处于断开状态。但是，根据不同控制对象要求，有些控制对象需要保持停电前的状态，并能在再次运行时再现停电前的状态情形。断电保持辅助继电器就可以完成此功能，停电保持由PLC内的后备电池供电支持。3、特殊辅助继电器特殊辅助继电器M8000～M8255（256点）这些特殊辅助继电器各自具有特殊的功能，一般分成两大类：一类是只能利用其触点，其线圈由PLC自动驱动(触点型，如M8000、M8001、M8002、M8012、M8013、M8014等)；另一类是可驱动线圈型的特殊辅助继电器，用户驱动其线圈后，PLC做特定的动作（线圈型，如M8033、M8034、M8039等）,典型特殊辅助继电器的功能见书。单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务二：PLC控制三相异步电动机双重互锁正反转电路设计

4、辅助继电器的表示方法辅助继电器的表示方法如图所示：线圈常开触点常闭触点单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务二：PLC控制三相异步电动机双重互锁正反转电路设计

1、程序结束指令（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。若不写END指令，PLC将以用户存贮器的第一步执行到最后一步。因此，使用END指令可缩短扫描周期。另外，在调试程序时，可以将END指令插在各程序段之后，分段检查各程序段的动作，确认无误后，再依次删去插入的END指令,END是一个无操作数的指令。在梯形图中以-[END]-表示。2、空操作指令（NOP）NOP是一条无动作，无操作数的程序步。NOP指令的作用有两个：一是在PLC的执行程序全部清除后，用NOP显示；二是用于修改程序。三、FX2N系列PLC的基本指令单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务二：PLC控制三相异步电动机双重互锁正反转电路设计

3、栈指令栈指令是用于多输出电路的专用指令。所完成的功能是将多输出电路中连接点的状态先存储，再用于连接后面的电路。栈指令分为MPS指令、MRD指令和MPP指令。MPS为进栈指令，记忆到MPS指令为止的状态。MRD为读栈指令，读出用MPS指令记忆的状态。MPP为出栈指令，读出MPS指令记忆的状态并清除这些状态。FX2N系列的PLC有11个栈存储器，用来存放运算中间结果的存储区域称为堆栈存储器。使用一次MPS就将此刻的运算结果送入堆栈的第一层，而将原来的第一层存储的数据移到堆栈的下一层。MRD只用来读出堆栈最上层的最新数据，此时堆栈内的数据不移动。使用MPP指令，最上层的数据被读出，同时这个数据就从堆栈中清除，其他数据向上各移动一层。在使用栈指令时，应注意的事项见书，栈指令的使用实例如图所示：单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务二：PLC控制三相异步电动机双重互锁正反转电路设计

序号操作码操作数序号操作码操作数0LDX0007MRD1MPS8ANDX0032ANDX0019OUTY0033OUTY00110MPP4MRD11ANDX0045ANDX00212OUTY0046OUTY00213END单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务二：PLC控制三相异步电动机双重互锁正反转电路设计

序号操作码操作数序号操作码操作数0LDX00011MRD1ANIX00112ANIX0052MPS13OUTY0043ANIX00214MRD4OUTY00115ANIX0065MPP16OUTY0056OUTY00217MPP7LDX00318ANDX0078MPS19OUTY0069ANDX00420END10OUTY003单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务二：PLC控制三相异步电动机双重互锁正反转电路设计

序号操作码操作数序号操作码操作数0LDX0009MPP1MPS10ANDX0042ANIX00111MPS3MPS12ANDX0054ANIX00213OUTY0025OUTY00014MPP6MPP15ANDX0067ANDX00316OUTY0038OUTY00117END单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务二：PLC控制三相异步电动机双重互锁正反转电路设计

四、PLC控制三相异步电动机双重互锁正反转电路设计

1、PLC的I/O地址分配表：根据电动机双重互锁正反转运转电气原理图及其控制要求列出PLC的I/O地址分配如下表所示：输入信号输出信号元件名称输入点元件名称输出点正转按钮SB1X000正转接触器Y000反转按钮SB2X001反转接触器Y001停止按钮SB3X002热继电器FRX003单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务二：PLC控制三相异步电动机双重互锁正反转电路设计

2、主电路与PLC控制电路接线图：主电路与PLC控制电路接线图如图（a）（b）所示：（a）（b）单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务二：PLC控制三相异步电动机双重互锁正反转电路设计

3、PLC程序设计电动机双重互锁正反转控制的梯形图和指令语句表如下所示（在此只列出一种程序，其余程序及工作原理见书）：单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务二：PLC控制三相异步电动机双重互锁正反转电路设计

序号操作码操作数序号操作码操作数0LDX0008ORY0011ORY0009ANIX0002ANIX00110ANIY0003ANIY00111ANIX0034ANIX00312ANIX0025ANIX00213OUTY0016OUTY00014END7LDX001单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务三：PLC控制三相异步电动机的Y-△降压启动电路设计一、概述三相异步电动机的Y-△降压启动是电动机启动的常用方法之一，如何应用PLC实现电动机的Y-△降压启动是我们学习的重点。我们将参照前面的思路，设计PLC控制程序，深化对PLC认识和应用。单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务三：PLC控制三相异步电动机的Y-△降压启动电路设计二、相关软元件——定时器（T）

定时器在PLC中相当于继电器控制中的一个时间继电器。在PLC控制中，使用定时器可以获得一个延时的效果，而且能够提供若干个常开、常闭延时触点供用户编程使用，使用次数不限。PLC定时器是根据时钟脉冲的累积形式进行计时的。当定时器线圈得电时，定时器对相应的时钟脉冲（100ms、10ms、1ms）从0开始计数，当计数值等于设定值时，定时器的触点动作。定时器可以用用户程序存储器内的常数K作为设定值（K的范围为1～32767），也可以用数据寄存器（D）的内容作为设定值。对于FX2N系列PLC定时器的地址编号、设定值的规定如下：单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务三：PLC控制三相异步电动机的Y-△降压启动电路设计输入断开或发生断电时，定时器复位。（即定时器线圈断电，触点回到初始状态）100ms定时器：T0～199，共200个，定时范围：0.1～3276.7s。10ms定时器：T200～T245，共46个，定时范围：0.01～327.67s。普通定时器的使用如下图所示，其中T0为100ms普通定时器，当计数值为K100时定时时间为t=0.1×100=10s。当X000为ON时，T0延时10S后T0常开触点为ON状态，Y000成为ON状态。当X000为OFF时，T0线圈立即失电，T0常开触点复位为OFF，Y000成为OFF状态梯形图时序图1、普通定时器：单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务三：PLC控制三相异步电动机的Y-△降压启动电路设计2、积算定时器：输入断开或发生断电时，当前值将得到保持。只有复位指令接通时，该定时器才复位。比如复位T250，则执行指令RSTT250。1ms积算定时器：T246～T249，共4个（中断动作），定时范围：0.001～32.767s，100ms积算定时器：T250～255，共6个，定时范围：0.1～276.7s。积算定时器的具体使用法法及其原理见书。单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务三：PLC控制三相异步电动机的Y-△降压启动电路设计

SET指令称为置位指令，用于对软元件的置位，其可以使用的软元件为Y、M、S。RST指令称为复位指令，用于对软元件的状态的复位，其可以使用的软元件为Y、M、S、T、C、D、V、Z。在梯形图中的表示形式如图所示。

在梯形图中置位与复位指令的另一种表现形式如下图所示。其中当X000为ON时，SET指令使Y000为ON状态并保持ON状态（即Y000线圈持续得电）；此时即使X000为OFF，Y000始终保持为ON状态。直到X001为ON时，RST指令对Y000执行复位操作，此时Y000为OFF状态（即Y000线圈失电）。1、置位与复位指令（SET、RST）三、FX2N系列PLC的基本指令单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务三：PLC控制三相异步电动机的Y-△降压启动电路设计梯形图时序图3、电路块的并联和串联指令（ORB、ANB）

（1）电路块并联指令ORB含有两个以上触点串联连接的电路称为“串联电路块”，在并联连接这种串联电路块时，支路的起点以LD或LDI指令开始，而支路的终点要用ORB指令。ORB为块或指令，即电路块并联连接指令。单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务三：PLC控制三相异步电动机的Y-△降压启动电路设计（2）电路块串联指令ANB有两个以上触点并联连接的电路称为“并联电路块”，并联电路块与前面电路串联连接时，使用ANB含指令，支路的起点以LD或LDI指令开始，而支路的终点使用ANB指令。ANB为块与指令，即电路块串联连接指令。ORB指令和ANB指令的使用示意图如图所示，具体使用注意事项请见书。单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务三：PLC控制三相异步电动机的Y-△降压启动电路设计四、PLC控制电动机实现Y-△降压启动电路设计1、PLC的I/O地址分配表：根据电动机的Y-△降压启动控制电路的电气原理图及其控制要求列出PLC的I/O地址分配如下表所示：输入信号输出信号元件名称输入点元件名称输出点启动按钮SB1X000接触器KM1Y000停止按钮SB2X001接触器KM2Y001热继电器FRX002接触器KM3Y002单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务三：PLC控制三相异步电动机的Y-△降压启动电路设计2、主电路与PLC控制电路接线图：主电路与PLC控制电路接线图如图所示：单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务三：PLC控制三相异步电动机的Y-△降压启动电路设计3、PLC程序设计电动机的Y-△降压启动控制的梯形图和指令语句表如下所示（在此只列出一种程序，其余程序及工作原理见书）：单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务三：PLC控制三相异步电动机的Y-△降压启动电路设计序号操作码操作数序号操作码操作数0LDX0007ANIY0021ORY0008ANDY0002ANIX0019OUTY0013ANIX00210LDT04OUTY00011ANIY0015OUTT0K3012OUTY0026LDIT013END单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务四：PLC控制三色灯循环点亮电路设计一、概述本任务要实现红、绿、黄三盏彩灯依次发光、循环往复形成闪烁效果的程序设计，当按下启动按钮后，红灯、绿灯、黄灯依次点亮3秒、4秒、5秒，之后如此周而复始循环点亮。当按下停止按钮，红、绿、黄三盏彩灯循环点亮的此遍过程结束后全部熄灭。由控制要求可知，本任务中需要两个输入继电器（启动和停止）、三个输出继电器（控制三盏灯）、三个定时器T0、T1和T2。此外，控制三盏灯的程序支路必须互锁，才能做到依次发光、循环点亮。单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务四：PLC控制三色灯循环点亮电路设计二、相关软元件1、计数器（C0～C255）

计数器是PLC内部重要部件，它是在执行扫描操作时对内部元件X、Y、M、S、T、C的信号进行计数。计数器用来记录脉冲个数，计数端每来一个脉冲计数值加1（或减1），当计数值与设定值相等时，计数器触点动作。计数器的常开、常闭触点可以无限使用。FX2N系列的计数器可分为16位递加计数器、32位双向计数器和高速计数器。（1）16位递加计数器16位递加计数器的设定值在K1～K32767之间，分为16位通用递加计数器单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务四：PLC控制三色灯循环点亮电路设计

（a）（b）

和16位断电保持加法计数器。当脉冲到来时，每来一个脉冲，计数器由0开始加1计数。其中，C0～C99共100点为通用型计数器；C100～C199共100点为断电保持型计数器。当中途断电时断电保持型计数器的当前值与输出触点的通断可保持在当前状态，如图（a）（b）所示：单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务四：PLC控制三色灯循环点亮电路设计

表示了16位递加计数器的动作过程。X001是计数输入，每当X001接通一次，计数器当前值加1，当计数器的当前值为10时（也就是计数输入达到第十次时），计数器C0的输出接点接通，从而使Y001接通。之后即使X001再接通，计数器的当前值也保持不变。直到复位输入X000接通时，执行RST复位指令，计数器C0的当前值复位为0，输出接点C0断开，Y001断开。计数器的设定值除了可由常数K设定外，还可以通过指定数据寄存器来间接设定。（2）32位双向计数器32位双向计数器的设定值在-2147483648～2147483647之间。其中，C200～C219共20点，为通用型计数器；C220～C234共15点，为断电保持型计数器单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务四：PLC控制三色灯循环点亮电路设计2、数据寄存器

数据寄存器用于存放各种数据。FX2N系列PLC的每一个数据寄存器都是16位（最高位为正、负符号位），可以用两个数据寄存器合并起来存储32位数据（最高位为正、负符号位）。数据寄存器可分为以下几类：（1）通用数据寄存器通用数据寄存器为D0～D199，共200点。只要不改写，已写入的数据不会变化。当PLC由运行到停止时，该类寄存器的数据均为零。但是当特殊辅助继电器M8033已被驱动，PLC由运行转为停止时，数据可以保持。（2）停电保持用寄存器停电保持用寄存器为D200～D511共312点，或D200～D999共800点（由PLC的具体型号确定。单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务四：PLC控制三色灯循环点亮电路设计（3）文件寄存器文件寄存器为D1000～D2999共2000点，是一类专用的数据寄存器，用于存储大量的数据。比如数据采集、统计计算数据、多组控制数据等。

（4）RAM文件寄存器RAM文件寄存器为D6000～D7999共2000点。（5）特殊用寄存器特殊用寄存器为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）。单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务四：PLC控制三色灯循环点亮电路设计三、FX2N系列PLC的基本指令1、取反指令（INV）INV指令是将执行INV指令之前的运算结果反转的指令，即如果INV指令即将执行前的运算为OFF，则INV指令执行后的运算结果为ON；如果INV指令即将执行前的运算为ON，则INV指令执行后的运算结果为OFF，无操作软元件，如图所示：序号操作码操作数0LDX0001INV2OUTY000单元四三菱FX2N系列PLC基本指令的应用2024/1/1任务四：PLC控制三色灯循环点亮电路设计2、LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF指令LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF指令是触点指令。这些指令的操作软元件都为X、Y、M、S、T、C，其表达的触点在梯形图中的位置与LD、AND、OR指令表达的触点在梯形图中的位置相同，只是二者表达的触点功能有所不同。LDP、ANDP、ORP指令是上升沿检测的触点指令。在指定的软元件的触点状态由OFF为ON的时刻（上升沿），其驱动的元件接通一个扫描周期。

LDF、ANDF、ORF指令是下降沿检测的触点指令。在指定的软元件的触点状态由ON为OFF的时刻（下升沿），其驱动的元件接通一个扫