PLC结构及基本工作原理

PAGE第PAGE17頁可編程序控制器的結構及基本工作原理PLC的產生和特點及其應用方向PLC的發展史可編程序控制器（ProgrammableLogicController），簡稱PLC，是在繼電順序控制基礎上發展起來的以微處理器為核心的通用的工業自動化控制裝置。20世紀60年代末期，美國汽車製造工業競爭激烈，為了適應生產工藝不斷更新的需要，在1968年美國通用汽車公司（GM）首先公開招標，對控制系統提出的具體要求基本為：a。它的繼電控制系統設計週期短，更改容易，接線簡單成本低。b。它能把電腦的功能和繼電器控制系統結合起來。但編程要比電腦簡單易學、操作方便。c。系統通用性強。1969年美國數字設備公司（DEC）根據上述要求，研製出世界上第一臺PLC，並在GM公司汽車生產線上首次試用成功，實現了生產的自動化。其後日本、德國等相繼引入，可編程序控制器迅速發展起來，但是主要應用於順序控制，只能進行邏輯運算，故稱為可編程邏輯控制器，簡稱PLC。其定義：可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境應用而設計的。它採用一類可編程的記憶體，用於其內部存儲程式，執行邏輯運算,順序控制，定時，計數與算術操作等面向用戶的指令，並通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。可編程控制器及其有關外部設備，都按易於與工業控制系統聯成一個整體，易於擴充其功能的原則設計。隨著電子技術和電腦技術的迅猛發展，PLC的功能也越來越強大，更多地具有電腦的功能，所以又簡稱PC（PROGRAMMABLECONTROLLER），但是為了不和PERSONALCOMPUTER混淆，仍習慣稱為PLC。目前PLC已經在智能化、網路化方面取得了很好的發展，並且現今已出現SOFTPLC，更是PLC領域無限的發展前景。可編程序控制器的功能特點1．邏輯控制PLC具有邏輯運算功能，能夠進行與、或、非等邏輯運算，可以代替繼電器進行開關量控制，故它可替代繼電器進行開關量控制。

2．定時控制為滿足生產控制工藝對時間的要求，PLC一般提供時間繼電器，如FX1S提供T0—T63共64個計時器。並且計時時間常數在範圍內用戶編寫程式時自己設定：接通延時、關斷延時和定時脈衝等方式。並且在PLC運行中也可以讀出、修改，使用方便。3．計數控制為滿足計數的需要，不同的PLC提供不同數量、不同類型的計數器。如FX1S提供16位增量計數C0—C15（一般用）、C16—C31（保持用），32位高速可逆計數器C235—C245（單相單輸入）、C246—C250（單相雙輸入）、C251—C255（雙相雙輸入）共26個定時器。用脈衝控制可以實現加、減計數模式，可以連接碼盤進行位置檢測，且在PLC運行中也可以讀出、修改，使用方便4．步進順序控制步進順序控制是plc最基本的控制方式。是為有時間或運行順序的生產過程專門設置的指令，在前道工序完成之後，就轉入下一道工序，使一臺PLC可作為多部步進控制器使用。5．對控制系統的監控PLC具有較強的監控能力，操作人員可以根據PLC的監控資訊，通過監控命令，可以監視系統的運行狀態，從而改變對異常值的設定。6．數據處理PLC具有較強的數據處理能力，隨著PLC的發展，已經能對大量的數據進行快速處理。如數據採集、存儲與處理功能。7．通信和聯網現代PLC大多數都採用了通信、網路技術，有RS232或RS485介面，可進行遠程I/O控制，多臺PLC可彼此間聯網、通信，外部器件與一臺或多臺可編程控制器的信號處理單元之間，實現程式和數據交換，如程式轉移、數據文檔轉移、監視和診斷。

通信介面或通信處理器按標準的硬體介面或專有的通信協議完成程式和數據的轉移。

在系統構成時，可由一臺電腦與多臺PLC構成“集中管理、分散控制”的分佈式控制網路，以便完成較大規模的複雜控制。通常所說的SCADA系統，現場端和遠程端也可以採用PLC作現場機。8．輸入/輸出介面調理功能具有A/D、D/A轉換功能，通過I/O模組完成對模擬量的控制和調節。位數和精度可以根據用戶要求選擇。具有溫度測量介面，直接連接各種電阻或電偶。9．人機介面功能提供操作者以監視機器、過程工作必需的資訊。允許操作者和PLC系統與其應用程式相互作用，以便作出決策和調整。實現人機介面功能的手段：從基層的操作者螢幕文字顯示，到單機的CRT顯示與鍵盤操作和用通信處理器、專用處理器、個人電腦、工業電腦的分散和集中操作與監視系統。可編程序控制器是屬於存儲程式控制的一種裝置，其控制功能是通過存放在記憶體內的程式來實現的，若要對控制功能作修改，在很大程度上只須改變軟體指令即可，使得硬體軟體化。因此它在工業控制中的地位越來越高，佔有極其重要的地位，最重要的原因是它具有如下獨特的特點：1．可靠性高PLC是專門為工業控制設計的，在設計和製造過程中採取了多層次抗干擾、精選元件的措施，可在惡劣的工業環境下與強電設備一起工作，運行的穩定性和可靠性較高。PLC是以積體電路為基本單元的電子設備，內部處理不依賴於接點，元件的壽命長，平均無故障工作時間高。2．編程簡單易學PLC的最大特點之一，就是採用易學易懂的梯形圖語言，它是以電腦軟體技術構成人們慣用的繼電器模型，形成一套獨具風格的以繼電器梯形圖為基礎的形象編程語言。方便電氣人員在瞭解PLC工作原理和它的編程技術後，就可迅速地結合實際需要進行應用設計，進而將PLC用於實際控制系統中。3．通用性強，使用方便由於PLC自身硬體特點，用戶在進行控制系統的設計時，不需要自己設計和製作硬體裝置，只需要根據控制要求進行模組的配置；用戶所作的工作只是設計滿足控制對象的控制要求的應用程式。對於一個控制系統，當控制要求改變時，只需修改程式，就能變更控制功能；與週邊設備的連接方便，通訊協議標準。4．系統設計週期短由於系統硬體的設計任務僅僅是根據對象的控制要求配置適當的模組，而不要設計具體的介面電路，同時軟體設計和週邊電路設計可以同時進行，這樣大大縮短了整個系統設計的時間，加快了系統的設計週期。5．對生產工藝改變適應性強其控制功能是通過軟體編程來實現的，當生產工藝改變時，在很大程度上只需改變用戶程式，這對現代化的小批量、多品種產品的生產尤其適合；現今plc已經朝著嵌入式系統發展，將進入日常生活中。6．安裝簡單、調試方便、維護工作量小PLC控制系統的安裝接線工作量比繼電器控制系統少得多，只需將現場的各種設備與PLC相應的I/O口相連。PLC軟體設計和調試大部分可以在實驗室模擬進行，模擬調試好後再將PLC控制系統進行現場聯機調試，方便省時。其本身可靠性高，有完善的自診斷能力和系統監控能力，方便迅速故障查明和排除，維護的工作效率高。7．適應工業環境：PLC的技術條件能在一般高溫、振動、衝擊和粉塵等惡劣環境下工作，能在強電磁干擾環境下可靠工作。這是PLC產品的市場生存價值。三、PLC的應用和發展前趨勢PLC的應用是基於其以微處理器為核心，綜合了電腦技術、自動控制技術和通信技術發展起來的一種通用的工業自動控制裝置，它具有可靠性高、體積小、功能強、程式設計簡單、靈活通用、維護方便等一系列優點，因而在製造、冶金、能源、交通、化工、電力等領域有著廣泛的應用，成為現代工業控制的支柱之一。根據這些特點，可將其應用形式歸納為以下幾種：開關量邏輯控制、模擬量控制、過程控制、定時和計數控制、順序控制；、數據處理、通信和聯網。現代PLC的發展有兩個主要趨勢：其一是向體積更小、速度更快、功能更強和價格更低的微小型方面發展，即現今開始發展的嵌入式PLC控制方式；其二是向大型網路化、高可靠性、好的相容性和多功能方面發展。1、大型網路化主要是朝DCS方向發展，使其具有DCS系統的一些功能。網路化和通信能力強是PLC發展的一個重要方面，向下可將多個PLC、I/O框架相連；向上與工業電腦、以太網、MAP網等相連構成整個工廠的自動化控制系統。2、多功能隨著自調整、步進電機控制、位置控制、伺服控制等模組的出現，使PLC控制領域更加寬廣。

如研製出了多回路閉環控制模組、步進電機控制模組、仿真模組和通信處理模組等。並為用戶提供了方便的人機介面，用戶程式多級口令保護，極強的計算性能，完善的指令集，通過工業現場匯流排PROFIBUS以及以太網聯網的網路能力，強勁的內部集成功能，全面的故障診斷功能；模組式結構可用於各處性能的擴展，脈衝輸出晶閘管步進電機和直流電機；快速的指令處理大大縮短了迴圈週期，並採用了高速計數器，高速中斷處理可以分別回應過程事件，大幅度降低了成本。3、高可靠性由於控制系統的可靠性日益受到人們的重視，一些公司已將自診斷技術、冗餘技術、容錯技術廣泛應用到現有產品中，推出了高可靠性的冗餘系統，並採用熱備用或並行工作、多數表決的工作方式。PLC即使在惡劣、不穩定的工作環境下，堅固、全密封的範本依然可正常工作，在操作運行過程中範本還可熱插拔。可編程控制器的結構和基本工作原理PLC由於其自身的特點，在工業生產的各個領域得到了愈來愈廣泛的應用。而作為PLC的用戶，要正確地應用PLC去完成各種不同的控制任務，首先應瞭解其組成結構和工作原理。PLC的基本結構可編程序控制器實施控制，其實質就是按一定演算法進行輸入輸出變換，並將這個變換與以物理實現。輸入輸出變換、物理實現可以說是PLC實施控制的兩個基本點，同時物理實現也是PLC與普通微機相區別之處，其需要考慮實際控制的需要，應能排除干擾信號適應於工業現場，輸出應放大到工業控制的水準，能為實際控制系統方便使用，所以PLC採用了典型的電腦結構，主要是由微處理器（CPU）、記憶體（RAM/ROM）、輸入輸出介面（I/O）電路、通信介面及電源組成。PLC的基本結構如下圖所示：

1、中央處理單元(CPU)

中央處理單元(CPU)是PLC的控制核心。它按照PLC系統程式賦予的功能：a.接收並存儲從用戶程式和數據；b.檢查電源、記憶體、I/O以及警戒定時器的狀態，並能診斷用戶程式中的語法錯誤。當PLC投入運行時，首先它以掃描的方式採集現場各輸入裝置的狀態和數據，並分別存入I/O映象寄存區，然後從用戶程式記憶體中逐條讀取用戶程式，經過命令解釋後按指令的規定執行邏輯或算數運算並將結果送入I/O映象寄存區或數據寄存器內。等所有的用戶程式執行完畢之後，最後將I/O映象寄存區的各輸出狀態或輸出寄存器內的數據傳送到相應的輸出裝置，如此迴圈直到停止運行。為了進一步提高PLC的可靠性，近年來對大型PLC還採用雙CPU構成冗餘系統，或採用三CPU的表決式系統。這樣，即使某個CPU出現故障，整個系統仍能正常運行。

2、記憶體

可編程序控制器的記憶體分為系統程式記憶體和用戶程式記憶體。存放系統軟體（包括監控程序、模組化應用功能副程式、命令解釋程式、故障診斷程式及其各種管理程式）的記憶體稱為系統程式記憶體；存放用戶程式（用戶程式存和數據）的記憶體稱為用戶程式記憶體，所以又分為用戶記憶體和數據記憶體兩部分。PLC常用的記憶體類型：（1）RAM（RandomAssessMemory）這是一種讀/寫記憶體(隨機記憶體)，其存取速度最快，由鋰電池支持。（2）EPROM（ErasableProgrammableReadOnlyMemory）這是一種可擦除的只讀記憶體。在斷電情況下，記憶體內的所有內容保持不變。(在紫外線連續照射下可擦除記憶體內容)。（3）EEPROM(ElectricalErasableProgrammableReadOnlyMemory)這是一種電可擦除的只讀記憶體。使用編程器就能很容易地對其所存儲的內容進行修改。

PLC存儲空間的分配：

雖然各種PLC的CPU的最大尋址空間各不相同，但是根據PLC的工作原理，其存儲空間一般包括以下三個區域：（1）系統程式存儲區（2）系統RAM存儲區（包括I/O映象寄存區和系統軟設備等）。（3）用戶程式存儲區

系統程式存儲區：在系統程式存儲區中存放著相當於電腦操作系統的系統程式。包括監控程序、管理程式、命令解釋程式、功能副程式、系統診斷副程式等。由製造廠商將其固化在EPROM中，用戶不能直接存取。它和硬體一起決定了該PLC的性能。

系統RAM存儲區：系統RAM存儲區包括I/O映象寄存區以及各類軟元件，如：邏輯線圈、數據寄存器、計時器、計數器、變址寄存器、累加器等記憶體。

（1）I/O映象寄存區：由於PLC投入運行後，只是在輸入採樣階段才依次讀入各輸入狀態和數據，在輸出刷新階段才將輸出的狀態和數據送至相應的外設。因此，它需要一定數量的存儲單元(RAM)以存放I/O的狀態和數據，這些單元稱作I/O映象寄存區。一個開關量I/O佔用存儲單元中的一個位，一個模擬量I/O佔用存儲單元中的一個字。因此整個I/O映象寄存區可看作兩個部分組成：開關量I/O映象寄存區；模擬量I/O映象寄存區。

（2）系統軟元件存儲區：除了I/O映象寄存區區以外，系統RAM存儲區還包括PLC內部各類軟元件（邏輯線圈、計時器、計數器、數據寄存器和累加器等）的存儲區。該存儲區又分為具有失電保持的存儲區域和失電不保持的存儲區域，前者在PLC斷電時，由內部的鋰電池供電，數據不會丟失；後者當PLC斷電時，數據被清零。（3）用戶程式存儲區：用戶程式存儲區存放用戶編制的用戶程式。不同類型的PLC，其存儲容量各不相同。3．輸入介面電路輸入輸出信號有開關量、模擬量、數字量三種，在我們實習室涉及到的信號當中，開關量最普遍，也是實驗條件所限，在次我們主要介紹開關量介面電路。可編程序控制器優點之一是抗干擾能力強。這也是其I/O設計的優點之處，經過了電氣隔離後，信號才送入CPU執行的,防止現場的強電干擾進入。如下圖就是採用光電耦合器(一般採用反光二極體和光電三極管組成)的開關量輸入介面電路：4．輸出介面電路：可編程序控制器的輸出有：繼電器輸出(M)、電晶體輸出(T)、晶閘管輸出(SSR)三種輸出形式。輸出介面電路的隔離方式輸出介面電路的主要技術參數a.回應時間回應時間是指PLC從ON狀態轉變成OFF狀態或從OFF狀態轉變成ON狀態所需要的時間。繼電器輸出型回應時間平均約為10ms；晶閘管輸出型回應時間為1ms以下；電晶體輸出型在0.2ms以下為最快。b.輸出電流繼電器輸出型具有較大的輸出電流，AC250V以下的電路電壓可驅動純電阻負載2A/1點、感性負載80VA以下（AC100V或AC200V）及燈負載100W以下（AC100V或200V）的負載；Y0、Y1以外每輸出1點的輸出電流是0.5A，但是由於溫度上升的原因，每輸出4合計為0.8A的電流，輸出電晶體的ON電壓約為1.5V，因此驅動半導體元件時，請注意元件的輸入電壓特性。Y0、Y1每輸出1點的輸出電流是0.3A，但是對Y0、Y1使用定位指令時需要高速回應，因此使用10—100mA的輸出電流；晶閘管輸出電流也比較小，FX1S無晶閘管輸出型。c.開路漏電流開路漏電流是指輸出處於OFF狀態時，輸出回路中的電流。繼電器輸出型輸出接點OFF是無漏電流；電晶體輸出型漏電流在0.1mA以下；晶閘管較大漏電流，主要由內部RC電路引起，需在設計系統時注意。輸出公共端（COM）公共端與輸出各組之間形成回路，從而驅動負載。FX1S有1點或4點一個公共端輸出型，因此各公共端單元可以驅動不同電源電壓系統的負載。5．電源PLC的電源在整個系統中起著十分重要得作用。如果沒有一個良好的、可靠得電源系統是無法正常工作的，因此PLC的製造商對電源的設計和製造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)範圍內，可以不採取其他措施而將PLC直接連接到交流電網上去。如FX1S額定電壓AC100V—240V，而電壓允許範圍在AC85V—264V之間。允許暫態停電在10ms以下，能繼續工作。一般小型PLC的電源輸出分為兩部分：一部分供PLC內部電路工作；一部分向外提供給現場感測器等的工作電源。因此PLC對電源的基本要求：能有效地控制、消除電網電源帶來的各種干擾；電源發生故障不會導致其他部分產生故障；允許較寬的電壓範圍；電源本身的功耗低，發熱量小；內部電源與外部電源完全隔離；有較強的自保護功能。PLC的工作原理由於PLC以微處理器為核心，故具有微機的許多特點，但它的工作方式卻與微機有很大不同。微機一般採用等待命令的工作方式，如常見的鍵盤掃描方式或I/O掃描方，若有鍵按下或有I/O變化，則轉入相應的副程式，若無則繼續掃描等待。PLC則是採用迴圈掃描的工作方式。對每個程式，CPU從第一條指令開始執行，按指令步序號做週期性的程式迴圈掃描，如果無跳轉指令，則從第一條指令開始逐條執行用戶程式，直至遇到結束符後又返回第一條指令，如此周而復始不斷迴圈，每一個迴圈稱為一個掃描週期。掃描週期的長短主要取決於以下幾個因素：一是CPU執行指令的速度；二是執行每條指令佔用的時間；三是程式中指令條數的多少。一個掃描週期主要可分為3個階段。1．輸入刷新階段在輸入刷新階段，CPU掃描全部輸入端口，讀取其狀態並寫入輸入狀態寄存器。完成輸入端刷新工作後，將關閉輸入端口，轉入程式執行階段。在程式執行期間即使輸入端狀態發生變化，輸入狀態寄存器的內容也不會改變，而這些變化必須等到下一工作週期的輸入刷新階段才能被讀入。2．程式執行階段在程式執行階段，根據用戶輸入的控制程式，從第一條開始逐步執行，並將相應的邏輯運算結果存入對應的內部輔助寄存器和輸出狀態寄存器。當最後一條控制程式執行完畢後，即轉入輸入刷新階段。3．輸出刷新階段當所有指令執行完畢後，將輸出狀態寄存器中的內容，依次送到輸出鎖存電路（輸出映像寄存器），並通過一定輸出方式輸出，驅動外部相應執行元件工作，這才形成PLC的實際輸出。由此可見，輸入刷新、程式執行和輸出刷新三個階段構成PLC一個工作週期，由此循環往復，因此稱為迴圈掃描工作方式。由於輸入刷新階段是緊接輸出刷新階段後馬上進行的，所以亦將這兩個階段統稱為I/O刷新階段。實際上，除了執行程式和I/O刷新外，PLC還要進行各種錯誤檢測（自診斷功能）並與編程工具通訊，這些操作統稱為“監視服務”，一般在程式執行之後進行。綜上述，PLC的掃描工作過程如圖1—4所示。顯然掃描週期的長短主要取決於程式的長短。掃描週期越長，回應速度越慢。由於每個掃描週期只進行一次I/O刷新，即每一個掃描週期PLC只對輸入、輸出狀態寄存器更新一次，所以系統存在輸入輸出滯後現象，這在一定程度上降低了系統的回應速度。但是由於其對I/O的變化每個週期只輸出刷新一次，並且只對有變化的進行刷新，這對一般的開關量控制系統來說是完全允許的，不但不會造成影響，還會提高抗干擾能力。這是因為輸入採樣階段僅在輸入刷新階段進行，PLC在一個工作週期的大部分時間是與外設隔離的，而工業現場的干擾常常是脈衝、短時間的，誤動作將大大減小。但是在快速回應系統中就會造成回應滯後現象，這個一般PLC都會採取高速模組。總之，PLC採用掃描的工作方式，是區別於其他設備的最大特點之一，我們在學習和使用PLC當中都應加強注意。FX1S的性能指標Fx系列PLC個部分含義：若特殊品種缺省，通常指AC電源、DC輸入、橫式端子排，其中繼電器輸出：2A/1點；電晶體輸出：0。5A/1點；晶閘管輸出：0。3A/1點。例如FX2N40MRD，其參數含義為三菱FX2NPLC，有40個I/O點的基本單元，繼電器輸出型，使用DC24V電源。FX1s性能規格：專案規格備註運轉控制方法通過儲存的程式週期運轉I/O控制方法批次處理方法（當執行END指令時）I/O指令可以刷新運轉處理方法基本指令：0.55至0.7μs

應用指令：3.7至幾百μs編程語言邏輯梯形圖和指令清單使用步進梯形圖能生成SFC類型程式程式容量內置2K步EEPROM存儲盒（FX1n－EEPROM－8L）可選指令數目基本順序指令：27

步進梯形指令：2

應用指令：85最大可用167條應用指令，包括所有的變化I/O配置最大總I/O由主處理單元設置輔助繼電器

（M線圈）一般384點M0到M383鎖定128點（子系統）M384至M511特殊256點M8000至8255狀態繼電器

（S線圈）一般128點S0至S127初始10點（子系統）S0至S9定時器（T）100毫秒範圍：0至3276.7秒63點T0至T5510毫秒範圍：0至3276.7秒31點當特殊M線圈工作時T32到T621毫秒範圍：0.001至32.767秒1點T163計數器（C）一般範圍：1至32767數16點C0至C15

類型：16位增計數器鎖定範圍：1至32767數16點C16至C31

類型：16位增計數器高速計數器（C）單相範圍：-2147483648+2147483648數

Fxo:選擇多達4個單相計數器，組合計數頻率不

大於5KHz.或選擇一個比相或A/B相計數器,組合

計數頻率不大於2KHz.

FXos:當使用多個單相計數器時,頻率和必須不

大於14KHz.只允許單.雙相高速計數器同時使

用。當使用雙相計數器時,最大遍數速度必須不

大於14KHz，計算為（遍數邊數為5時，2ph計數

器速度）+1ph計數器速度。C235至C238

4點（注意C235被鎖定）單相c/w起始

停止輸入C241（鎖定上）C242和C244（鎖定）3點雙相C241、C247和C249（都鎖定）3點A/B相C251、C252和C254（都鎖定）3點數據寄存器（D）一般128點D0至D127

類型：32位元件的16位數據存儲寄存器鎖定128點D128至255

類型：32位元件的16位數據存儲寄存器外部調節範圍：0至2552點通過外部設置電位計間接輸入D8013

或D8030&D803114數據特殊256點（包含D8030，D8031）從D8000至D8255

類型：16位數據存儲寄存器變址16點V和Z

類型：16位數據存儲寄存器指標（P）用於CALL64點N0至P63用於中斷6點100*至130*

（上升觸發*＝1，下降觸發*＝0）嵌套層次用於MC和MRC時8點N0至N7常數十進位K16位：-32768至32768

32位：-2147483648至+2147483647十六進位H16位：0000至FFFF

32位：00000000至FFFFFFFF習題：可編程序控制器的定義是什麼？可編程序控制器有哪些主要特點？可編程序控制器的主要功能有哪些？可編程序控制器由哪幾部分組成？各有什麼作用？PLC的工作方式是什麼？說明工作原理。FX1S的軟元件及其編程軟體FX1S的軟元件地址號、錯誤代碼介紹一、FX1s可編程控制器一般軟元件的種類和編號如下所示，因為和其他FX系列可編程控制器的內容不同，請注意區別：FX1s-10MFX1s-14MFX1s-20MFX1s-30M輸入繼電器XX000~X0056點X000~X0078點X000~X01312點X000~X01716點輸出繼電器YY000~Y0034點Y000~Y0056點Y000~Y0078點Y000~Y01514點輔助繼電器MM0~M383384點一般用【M384~M511】128點保持用M8000~M8255256點※1特殊用狀態SS0~S127128點保持用【S0~S127】128點保持用初始化用S0~S9原點回歸用S10~S127定時器TT0~T3132點100msT32~T6231點10msM8028置ON【T63】1點1ms累計內置電位器2點VR1：D8030VR2：D8031計數器C16位增量記數32位高速可逆計數器最大6點C0~C1516點一般用[C16~C31]16點保持用[C235~C245]單相單輸入[C246~C250]單相雙輸入[C251~C255]雙相輸入數據寄存器D，V，ZD0~D127128點一般用[D128~D255]保持用[D1000~D2499]1500點檔專用檔用參數設定，可設定為檔寄存器D8000~D82455256點※1特殊用V0~V7Z0~Z716點變址用嵌套指針N0~N78點主控用P0~P6364點跳轉指令、副程式用跳轉地址指針100※~105※6點輸入中斷用指針常數K16位-32768~3276732位-2147483648~2147483647H16位0~FFFFH32位0~FFFFFFFH【】內的軟元件是停電保持區域（keepArea）,保持區域的範圍是不能變更的。注記：※1.對應功能請參照特殊軟元件編號一覽表。為了能可靠保持，可編程控制器連續通電時間必須在5分鐘以上。二、特殊軟元件，FX1s可編程控制器特殊軟元件的種類及其功能如下：如[M][D]這樣有[]括起的軟元件和未使用的軟元件，或沒有記載的未定義的軟元件，請不要對它們進行程式驅動或數據寫入。*1：RUN——STOP時清除；*2：STOP——RUN時清除；*3：停電保持；*4：END指令結束處理；*5：22（FX1s）100（版本號1。00）；*6：0002=2K步；*7：02H=存儲盒（PROTECTOFF）0AH=存儲盒（PROTECTON）10H=可編程序控制器內置EEPROM存貯器；*8：M8062除外；*9：用西曆的後二位表示，也可以切換成西曆四位表示，當用四位表示時可表示從1980—2079年為止；*10：適用於RS、ASCI、HEX、CCD指令。PC狀態:編號名稱備註編號名稱備註[M8000]RUN監控RUN時常閉D8000監視定時器初期值200ms[M8001]RUN監控RUN時常開[D]8001PC類型和版本*5[M8002]初始化脈衝RUN後輸出一個掃描週期的ON[D]8002記憶體容量*6[M]8003初始化脈衝RUN後輸出一個掃描週期的OFF[D]8003記憶體種類*7[M]8004出錯發生M8060~M8067檢知*8[D]8004出錯特殊M的編號M8060~M8067[M]8005[D]8005[M]8006[D]8006[M]8007[D]8007[M]8008[D]8008[M]8009[D]8009時鐘編號名稱備註編號名稱備註[M]8010以10ms為週期振盪[D]8010掃描時間當前值(單位0.1ms)含恒定掃描等待時間[M]801110ms時鐘以100ms為週期振盪[D]8011最小掃描時間(單位0.1ms)[M]8012100ms時鐘以1s為週期振盪[D]8012最大掃描時間(單位.01ms)[M]80131s時鐘以1min為週期振盪D80130~59秒預置值或當前值時鐘誤差±45秒/月(25℃)有閏年修正.[M]80141min時鐘D80140~59分預置值或當前值[M]8015計時停止和預置D80150~23小時預置值或當前值[M]8016停止顯示時間D80160~31日[M]8017±30秒修正D80170~12月預置值或當前值[M]8018RTC檢出常閉D8018西曆年二位預置值或當前值表示的[M]8019RTC出錯D8018星期0(一)-6(六預置值或當前值)D8013~D8019是停電保持.D8018(年)也可以切換成西曆1980~2079的4位表示.三菱PLC編程軟體簡介PLC的程式輸入通過手持編程器、專用編程器或電腦完成。手持編程器體積小，攜帶方便，在現場調試時優越性強，但在程式輸入、閱讀、分析時較繁鎖；而專用編程器價格太貴，通用性差；電腦編程在教學中優勢較大，且其通訊更為方便。因此也就有了相應的電腦平臺上的編程軟體和專用通訊模組，在這節當中我們重點介紹三菱fx系列編程軟體的使用和操作。三菱公司fx系列plc編程軟體名稱為fxgpwin，我們介紹版本為SW0PC-FXGP/WIN-CVersion3.00Copyright(C)1996MITSUBISHIELECTRICCORPORATION，其具體應用說明如下：Fxgpwin編程軟體對FX0/FX0S、FX1S、FX1N、FX0N、FX1FX2N/FX2NC和FX(FX2/FX2C)系列三菱plc編程及其它操作。下圖為軟體的檔組成：進入FXGPWIN的編程環境雙擊桌面fxgpwin圖示或按table鍵選擇到圖示fxgpwin，即可進入編程環境。編程環境如下圖編寫新程式，新建檔出現PLC選型介面選擇好PLC型號後按確認鍵即可進入編輯介面，在視圖中可以切換梯形圖、指令表等建立好檔後就可以在其中編寫程式了。程式的保存在“檔“菜單下的“另存為“下即可。PLC程式上載，傳入PLC。當編輯好程式後可以就可以向PLC上載程式，方法是：首先必須正確連接好編程電纜，其次是PLC通上電源（POWER）指示燈亮，打開菜單“PLC“——“傳送“——“寫出“確認。出現程式寫入步數範圍選擇框圖，確認後即可：PLC程式下載一樣，在上述操作中選擇“讀入“，其他操作不變。程式打開打開菜單“檔““打開“，出現介面，選擇要打開的程式，確定即可。退出主程序ALT+F4或點擊檔菜單下的“退出“。程式的編寫編程語言的選擇FXGPWIN軟體提供三種編程語言，分別為梯形圖、指令表、SFC狀態流程圖。打開“視圖“菜單，選擇對應的編程語言。梯形圖編輯時如圖編寫程式可通過功能欄來選擇，也可以直接寫指令進行程式編寫。主要是熟悉菜單下各功能子菜單。梯形圖編寫需進行轉換，在工具菜單下選擇或按F4鍵，轉換完畢即可進行上載調試，注意端口設置。程式的檢查在“選項“菜單下的“程式檢查“，即進入程式檢查環境，可檢查語法錯誤、雙線圈、電路錯誤。軟元件的監控和強制執行在FXGPEIN操作環境下，可以監控各軟元件的狀態和強制執行輸出等功能。元件監控功能介面：強制輸出功能介面：強制ON/OFF功能介面：主要在“監控/測試“菜單中完成。其他各功能在操作過程中在幫助菜單中熟悉。5．梯形圖常用項具體操作（1）剪切(梯形圖編輯)：[編輯(Alt+E)]-[剪切(Alt+t)]功能：將電路塊單元剪切掉.操作方法：通過[編輯]-[塊選擇]菜單操作選擇電路塊.在通過[編輯]-[剪切]菜單操作或[Ctrl]+[X]鍵操作,被選中的電路塊被剪切掉.被剪切的數據保存在剪切板中.警告：如果被剪切的數據超過了剪切板的容量,剪切操作被取消.（2）粘貼(梯形圖編輯)：[編輯(Alt+E)]-[粘貼(Alt+P)]]功能：粘貼電路塊單元.操作方法：通過[編輯]-[粘貼]菜單操作,或[Ctrl]+[V]鍵操作,被選擇的電路塊被粘貼上.被粘貼上的電路塊數據來自於執行剪切或拷貝命令時存儲在剪切板上的數據.通過[編輯]-[粘貼]菜單操作或[Ctrl]+[V]鍵操作,被選中的電路塊被粘貼.被粘貼的數據是在執行剪切或拷貝操作時被保存在剪切板中的數據.警告：如果剪切板中的數據未被確認為電路塊,剪切操作被禁止.（3）拷貝(梯形圖編輯)：[編輯(Alt+E)]-[拷貝(Alt+C)]功能：拷貝電路塊單元.操作方法：通過[編輯]-[塊選擇]菜單操作選擇電路塊.在通過[編輯]-[拷貝]菜單操作或[Ctrl]+[C]鍵操作,被選中的電路塊數據被保存在剪切板中.警告：如果被拷貝的數據超過了剪切板的容量,拷貝操作被取消.（4）行刪除(梯形圖編輯)：[編輯(Alt+E)]-[行刪除(Alt+L)]功能：在行單元中刪除線路塊.操作方法：通過執行[編輯]-[行刪除]菜單操作或[Ctrl]+[Delete]鍵盤操作,游標所在行的線路塊被刪除.警告：1.該功能在創建(更正)線路時禁用.需在完成線路變化後執行.2.被刪除的數據並未存儲在剪切板中.（5）行刪除(梯形圖編輯)：[編輯(Alt+E)]-[行刪除(Alt+L)]功能：在行單元中刪除線路塊.操作方法：通過執行[編輯]-[行刪除]菜單操作或[Ctrl]+[Delete]鍵盤操作,游標所在行的線路塊被刪除.警告1.該功能在創建(更正)線路時禁用.需在完成線路變化後執行.被刪除的數據並未存儲在剪切板中.（6）刪除(梯形圖編輯)：[編輯(Alt+E)]-[刪除(Alt+D)]功能：刪除電路符號或電路塊單元.操作方法：通過進行[編輯]-[刪除]菜單操作或[Delete]鍵操作刪除游標所在處的電路符號欲執行修改操作,首先通過執行[編輯]-[塊選擇]菜單操作選擇電路塊.在通過[編輯]-[刪除]菜單操作或[Delete]鍵操作,被選單元被刪除。警告1。被刪除的數據並不在剪切板中。（7）行插入(梯形圖編輯)：[編輯(Alt+E)]-[行插入(Alt+I)]功能：插入一行.操作方法：通過執行[編輯]-[行插入]菜單操作,在游標位置上插入一行.（8）觸點[工具(Alt+T)]-[觸點(Alt+n)]-[-||-...][工具(Alt+T)]-[觸點(Alt+n)]-[-|/|-...][工具(Alt+T)]-[觸點(Alt+n)]-[-|P|-...][工具(Alt+T)]-[觸點(Alt+n)]-[-|F|-...]功能：輸入電路符號中的觸點符號.操作方法：在執行[工具]-[觸點]-[-||-]菜單操作時,選中一個觸點符號,顯示元件輸入對話框.執行[工具]-[觸點]-[-|/|-]菜單操作選中B觸點.執行[工具]-[觸點]-[-|P|-]菜單操作選擇脈衝觸點符號,或執行[工具]-[觸點]-[-|F|-]菜單操作選擇下降沿觸發觸點符號.在元件輸入欄中輸入元件,按[Enter]鍵或確認按鈕後,游標所在處的便有一個元件被登錄.若點擊參照按鈕,則顯示元件說明對話框,可完成更多的設置.（9）線圈[工具(Alt+T)]-[線圈(Alt+o)]功能：在電路符號中輸入輸出線圈.操作方法：在進行[工具]-[線圈]菜單操作時,元件輸入對話框被顯示t.在輸入欄中輸入元件,按[Enter]鍵或確認按鈕,於是游標所在地的輸出線圈符號被登錄.點擊參照按鈕顯示元件說明對話框,可進行進一步的特殊設置.（10）功能指令線圈：[工具(Alt+T)]-[功能]功能：輸入功能線圈命令等.操作方法：在執行[工具]-[功能]菜單操作時,命令輸入對話框顯出.在輸入欄中輸入元件,按[Enter]鍵或確認按鈕,游標所在地的應用命令被登錄.再點擊參照按鈕,命令說明對話框被打開,可進行進一步的特殊設置.（11）連線[工具(Alt+T)]-[連線(Alt+W)]-[|][工具(Alt+T)]-[連線(Alt+W)]-[-][工具(Alt+T)]-[連線(Alt+W)]-[-/-][工具(Alt+T)]-[連線(Alt+W)]-[|刪除]功能：輸入垂直及水平線,刪除垂直線.操作方法：垂直線被菜單操作[工具]-[連線]-[|]登錄,水平線被菜單操作[工具]-[連線]-[-]登錄,翻轉線菜單操作[被工具]-[連線]-[-/-]登錄,垂直線被菜單操作[工具]-[連線]-[|刪除]刪除.（12）全部清除：[工具(Alt+T)]-[全部清除(Alt+A)...]功能：清除程式區(NOP命令).操作方法：點擊[工具]-[全部清除]菜單,顯示清除對話框.通過按[Enter]鍵或點擊確認按鈕,執行清除過程.警告1.所清除的僅僅是程式區,而參數的設置值未被改變.（13）轉換(梯形圖編輯)：[工具(Alt+T)]-[轉換(Alt+C)]功能：將創建的電路圖轉換格式存入電腦中.操作方法：執行[工具]-[轉換]菜單操作或按[轉換]按鈕(F4鍵).在轉換過程中,顯示資訊電路轉換中.警告1.如果在不完成轉換的情況下關閉電路窗口,被創建的電路圖被抹去.（14）梯形圖監控：[監控/測試(Alt+M)]-[開始監控(Alt+S)]功能：在顯示幕上監視可編程控制器的操作狀態.從電路編輯狀態轉換到監視狀態,同時在顯示的電路圖中顯示可編程控制器操作狀態(ON/OFF).操作方法：啟動梯形圖視圖,通過進行菜單操作進入[監控/測試]-[開始監控].警告1.在梯形圖監控中,電路圖中只有ON/OFF狀態被監控.2.當監控當前值以及設置寄存器,計時器,計數器數據時,應使用依據登錄監控功能（15）程式傳送：[PLC]-[傳送(Alt+T)]功能：將已創建的順控程式成批傳送到可編程控制器中.傳送功能包括[讀入],[寫出]及[校驗].[讀入]：將PLC中的順控程式傳送到電腦中.[寫出]：將電腦中的順控程式發送到可編程控制器中.[校驗]：將在電腦及可編程控制器中順控程式加以比較校驗.操作方法：由執行[PLC]-[傳送]-[讀入],-[寫出],-[校驗]菜單操作而完成.當選擇[讀入]時,應在[PLC模式設置]對話框中將已連接的PLC模式設置好.警告1.電腦的RS232C端口及PLC之間必須用指定的纜線及轉換器連接.2.執行完[讀入]後,電腦中的順控程式將被丟失,PLC模式被改變成被設定的模式,現有的順控程式被讀入的程式替代.3.在[寫出]時,PLC應停止運行,程式必須在RAM或EE-PROM記憶體保護關斷的情況下寫出.然後機動進行校驗.（16）PLC記憶體清除：[PLC]-[PLC記憶體清除(Alt+P)...]功能：為了初始化PLC中的程式及數據.以下三項將被清除.[PLC儲存器]：順控程式為NOP,參數設置為缺省值.[數據元件記憶體]：數據檔緩衝器中數據置零.[位元件記憶體]：X,Y,M,S,T,C的值被置零.操作方法：執行[PLC]-[PLC記憶體清除]菜單操作,再在[PLC記憶體清除]中設置清除項.警告1.電腦的RS232C端口及PLC之間必須用指定的纜線及轉換器連接.2.特殊數據寄存器數據不被清除.習題：列表寫出FX1s—20MR的軟元件種類及編號。特殊輔助繼電器描述。第三章基本邏輯指令系統可編程序控制器是按照用戶的控制要求編寫程式來進行控制的。程式的編寫就是用一定的編程語言把一個控制任務描述出來。PLC編程語言中，程式的表達方式有幾種：梯形圖、指令語句表、邏輯功能圖和高級語言，但最常用的語言是梯形圖語言和指令語句表。梯形圖是一種圖形語言，它沿用了傳統的繼電器控制系統的形式，讀圖方法和習慣也相同，所以梯形圖比較形象和直觀，便於熟悉繼電器控制系統的技術人員接受。指令語句表一般由助記符和操作元件組成，助記符是每一條基本指令的符號，表示不同的功能；操作元件是基本指令的操作對象。本章內容主要是介紹FX1S的基本指令形式、功能和編程方法。基本指令的類型基本指令一覽表：基本指令.步進梯形圖指令FX1S可編程序控制器的基本順控指令和步進梯形圖指令的種類及其功能如下所示:助記符功能格式和操作軟元件LD取常開觸點邏輯運算起始(常開觸點與左母線連接)LDI取反常閉觸點邏輯運算起始(常閉觸點與左母線連接）LDP取脈衝上升沿上升沿檢測(檢測到信號的上升沿時閉合一個掃描週期)LDF取脈衝下降沿下降沿檢測(檢測到信號的下降沿時閉合一個掃描週期)AND與串聯連接(常開觸點與其他觸點或觸點組串聯連接)ANI與非串聯連接(常閉觸點與其他觸點或觸點組串聯連接)ANDP與脈衝上升沿上升沿串聯連接(檢測到位軟元件上升沿信號時閉合一個掃描週期)ANDF與脈衝下降沿下降沿串聯連接(檢測到位軟元件下降沿信號時閉合一個掃描週期)OR或並聯連接(常開觸點與其他觸點或觸點組並聯連接)ORI或非並聯連接(常閉觸點與其他觸點或觸點組並聯連接)ORP或脈衝上升沿脈衝上升沿檢測並聯連接(檢測到位軟元件上升沿信號時閉合一個掃描週期)ORF或脈衝下降沿脈衝下降沿檢測並聯連接(檢測到位軟元件下降沿信號時閉合一個掃描週期)ANB電路塊與並聯電路塊的串聯連接(電路塊與其他觸點或觸點組串聯連接)ORB電路塊或串聯電路塊的並聯連接(電路塊與其他觸點或觸點組並聯連接)OUT輸出線圈驅動SET置1使線圈接通並保持動作RST複零使線圈斷開,消除動作保持,寄存器清零PLS上升沿脈衝上升沿微分輸出(當檢測到輸入脈衝的上升沿時,指令的操作元件閉合一個掃描週期)PLF下降沿脈衝下降沿微分輸出(當檢測到輸入脈衝的下降沿時,指令的操作元件閉合一個掃描週期)MC主控指令公共串聯接點的連接(將左母線臨時移到一個所需位置,產生一臨時左母線,形成主控電路塊)MCR主控複位公共串聯接點的消除(取消臨時左母線,將左母線返回到原來的位置,結束主控電路塊)MPS進棧指令進棧(將邏輯運算結果存入棧記憶體,記憶體中原來的存儲結果依次向棧記憶體下層推移)MRD讀棧指令讀棧(將記憶體一號單元的內容讀出,且詹記憶體中的內容不發生變化)MPP出棧指令出棧9將記憶體中一號單元的結果取出,記憶體中其他單元的數據依次向上推移)INV取反運算結果取反NOP空操作無動作END結束輸入輸出處理以及返回到0步STL步進接點步進接點開始(將步進接點接到左母線)RET步進結束步進接點開始(使副母線返回到原來的左母線位置)基本指令介紹FX1S的基本指令形式、功能和編程方法。基本指令是以位為單位的邏輯操作，是構成繼電器控制電路的基礎一、LD、LDI、OUT指令符號名稱功能操作元件LD取常開觸點邏輯運算起始X、Y、M、S、T、CLDI取反常閉觸點邏輯運算起始X、Y、M、S、T、COUT輸出線圈驅動Y、M、S、T、C1．程式舉例：2．例題解釋：1）當X0接通時，Y0接通；2）當X1斷開時，Y1接通。3．指令使用說明：1）LD和LDI指令用於將常開和常閉觸點接到左母線上；2）LD和LDI在電路塊分支起點處也使用；3）OUT指令是對輸出繼電器、輔助繼電器、狀態繼電器、定時器、計數器的線圈驅動指令，不能用於驅動輸入繼電器，因為輸入繼電器的狀態是由輸入信號決定的。4）OUT指令可作多次並聯使用，如下圖。5）定時器的計時線圈或計數器的計數線圈，使用OUT指令後，必須設定值（常數K或指定數據寄存器的地址號），如上圖。二、AND、ANI指令符號名稱功能操作元件AND與常開觸點串聯連接X、Y、M、S、T、CANI與非常閉觸點串聯連接X、Y、M、S、T、C程式舉例：例題解釋：1）當X0接通，X2接通時Y0接通；2）X1斷開，X3接通時Y2接通；3）常開X4接通，X5斷開時Y3接通；4）X6斷開，X7斷開，同時達到2.5秒時間，T1接通，Y4接通。指令說明：AND、ANI指令可進行1個觸點的串聯連接。串聯觸點的數量不受限制，可以連續使用；OUT指令之後，通過觸點對其他線圈使用OUT指令，稱之為縱接輸出。這種縱接輸出如果順序不錯，可多次重複使用；如果順序顛倒，就必須要用我們後面要學到的指令（MPS/MRD/MPP）如下圖;當繼電器的常開觸點或常閉觸點與其他繼電器的觸點組成的電路塊串聯時，也使用AND指令或ANI指令。電路塊：就是由幾個觸點按一定的方式連接的梯形圖。由兩個或兩個以上的觸點串聯而成的電路塊，稱為串聯電路塊；由兩個或兩個以上的觸點並聯連接而成的電路塊，稱為並聯電路塊；觸點的混聯就稱為混聯電路塊。三、OR、ORI指令符號名稱功能操作元件OR或常開觸點並聯連接X、Y、M、S、T、CORI或非常閉觸點並聯連接X、Y、M、S、T、C程式舉例：例題解釋：1）當X0或X3接通時Y1接通；2）當X2斷開或X4接通時Y3接通；3）當X4接通或X1斷開時Y0接通；4）當X3或X2斷開時Y6接通。指令說明：OR、ORI指令用作1個觸點的並聯連接指令。OR、ORI指令可以連續使用，並且不受使用次數的限制；OR、ORI指令是從該指令的步開始，與前面的LD、LDI指令步進行並聯連接。當繼電器的常開觸點或常閉觸點與其他繼電器的觸點組成的混聯電路塊並聯時，也可以用這兩個指令。四、串聯電路塊並聯指令ORB、並聯電路塊串聯指令ANB1．程式舉例：2．例題解釋：1）X0與X1、X2與X3、X4與X5任一電路塊接通，Y1接通;2）X0或X1接通，X2與X3接通或X4接通，Y0都可以接通；3．指令說明：ORB、ANB無操作軟元2個以上的觸點串聯連接的電路稱為串聯電路塊；將串聯電路並聯連接時，分支開始用LD、LDI指令，分支結束用ORB指令；ORB、ANB指令，是無操作元件的獨立指令，它們只描述電路的串並聯關係；有多個串聯電路時，若對每個電路塊使用ORB指令，則串聯電路沒有限制，如上舉例程式；若多個並聯電路塊按順序和前面的電路串聯連接時，則ANB指令的使用次數沒有限制；使用ORB、ANB指令編程時，也可以採取ORB、ANB指令連續使用的方法；但只能連續使用不超過8次，在此建議不使用此法。五、分支多重輸出MPS、MRD、MPP指令MPS指令：將邏輯運算結果存入棧記憶體；MRD指令：讀出棧1號記憶體結果MPP指令：取出棧記憶體結果並清除；用於多重輸出電路；FX的PLC有11個棧記憶體，用來存放運算中間結果的存儲區域稱為堆疊記憶體。使用一次MPS就將此刻的運算結果送入堆疊的第一段，而將原來的第一層存儲的數據移到堆疊的下一段。MRD只用來讀出堆疊最上段的最新數據，此時堆疊內的數據不移動。使用MPP指令，各數據向上一段移動，最上段的數據被讀出，同時這個數據就從堆疊中清除。程式舉例：例題解釋：1）當公共條件X0閉合時，X1閉合則Y0接通；X2接通則Y1接通；Y2接通；X3接通則Y3接通。2）上述程式舉例中可以用兩種不同的指令形式，這個地方應給學生明確解釋。指令說明：MPS、MRD、MPP無操作軟元件MPS、MPP指令可以重複使用，但是連續使用不能超過11次，且兩者必須成對使用缺一不可，MRD指令有時可以不用；MRD指令可多次使用，但在列印等方面有24行限制；最終輸出電路以MPP代替MRD指令，讀出存儲並複位清零；MPS、MRD、MPP指令之後若有單個常開或常閉觸點串聯，則應該使用AND或ANI指令；MPS、MRD、MPP指令之後若有觸點組成的電路塊串聯，則應該使用ANB指令；MPS、MRD、MPP指令之後若無觸點串聯，直接驅動線圈，則應該使用OUT指令；指令使用可以有多層堆疊。編程例一，一層堆疊：編程例二，兩層堆疊：編程例三，四層堆疊：上面編程例三可以使用縱接輸出的形式就可以不採用MPS指令了，請授課人員補充。六、主控指令MC、MCR在程式中常常會有這樣的情況，多個線圈受一個或多個觸點控制，要是在每個線圈的控制電路中都要串入同樣的觸點，將佔用多個存儲單元，應用主控指令就可以解決這一問題，如下圖。程式舉例：例題解釋：1）當X0接通時，執行主控指令MC到MCR的程式；2）MC至MCR之間的程式只有在X0接通後才能執行。指令說明：MC指令的操作軟元件N、M在上述程式中，輸入X0接通時，直接執行從MC到MCR之間的程式；如果X0輸入為斷開狀態，則根據不同的情況形成不同的形式：保持當前狀態：積算定時器（T63）、計數器、SET/RST指令驅動的軟元件；斷開狀態：非積算定時器、用OUT指令驅動的軟元件。主控指令（MC）後，母線（LD、LDI）臨時移到主控觸點後，MCR為其將臨時母線返回原母線的位置的指令。MC指令的操作元件可以是繼電器Y或輔助繼電器M（特殊繼電器除外）；MC指令後，必須用MCR指令使臨時左母線返回原來位置；MC/MCR指令可以嵌套使用，即MC指令內可以再使用MC指令，但是必須使嵌套級編號從N0到N7安順序增加，順序不能顛倒；而主控返回則嵌套級標號必須從大到小，即按N7到N0的順序返回，不能顛倒，最後一定是MCRN0指令；無嵌套：上述程式為無嵌套程式，操作元件N編程，且N在N0—N7之間任意使用沒有限制；有嵌套結構時，嵌套級N的地址號增序使用，即N0—N7。有嵌套一：有嵌套二：七、置1指令SET、複0指令RST在前面的學習中我們瞭解到了自鎖，自鎖可以使動作保持。那麼下麵我們要學習的指令也可以做到自鎖控制，並且在PLC控制系統中經常用到的一個比較方便的指令。SET指令稱為置1指令：功能為驅動線圈輸出，使動作保持，具有自鎖功能。RST指令稱為複0指令：功能為清除保持的動作，以及寄存器的清零。程式舉例：例題解釋：1）當X0接通時，Y0接通並自保持接通；2）當X1接通時，Y0清除保持。指令說明：在上述程式中，X0如果接通，即使斷開，Y0也保持接通，X1接通，即使斷開，Y0也不接通。用SET指令使軟元件接通後，必須要用RST指令才能使其斷開。如果二者對同一軟元件操作的執行條件同時滿足，則複0優先。對數據寄存器D、變址寄存器V和Z的內容清零時，也可使用RST指令。積算定時器T63的當前值複0和觸點複位也可用RST。八、上升沿微分脈衝指令PLS、下降沿微分脈衝指令PLF脈衝微分指令主要作為信號變化的檢測，即從斷開到接通的上升沿和從接通到斷開的下降沿信號的檢測，如果條件滿足，則被驅動的軟元件產生一個掃描週期的脈衝信號。PLS指令：上升沿微分脈衝指令，當檢測到邏輯關係的結果為上升沿信號時，驅動的操作軟元件產生一個脈衝寬度為一個掃描週期的脈衝信號。PLF指令：下降沿微分脈衝指令，當檢測到邏輯關係的結果為下降沿信號時，驅動的操作軟元件產生一個脈衝寬度為一個掃描週期的脈衝信號。程式舉例：例題解釋：1）當檢測到X0的上升沿時，PLS的操作軟元件M0產生一個掃描週期的脈衝，Y0接通一個掃描週期。2）當檢測到X1的上升沿時，PLF的操作軟元件M1產生一個掃描週期的脈衝，Y1接通一個掃描週期。指令說明：PLS指令驅動的軟元件只在邏輯輸入結果由OFF到ON時動作揖個掃描週期；PLF指令驅動的軟元件只在邏輯輸入結果由ON到OFF時動作一個掃描週期；特殊輔助繼電器不能作為PLS、PLF的操作軟元件。九、INV取反指令INV指令是將即將執行INV指令之前的運算結果反轉的指令，無操作軟元件。INV指令即將執行前的運算結果INV指令執行後的運算結果OFFONONOFF程式舉例：例題解釋：X0接通，Y0斷開；X0斷開，Y0接通。指令說明：編寫INV取反指令需要前面有輸入量，INV指令不能直接與母線相連接，也不能如OR、ORI、ORP、ORF單獨並聯使用；可以多次使用，只是結果只有兩個，要麼通要麼斷；INV指令只對其前的邏輯關係取反。如上圖，在包含ORB指令、ANB指令的複雜電路中使用INV指令編程時，INV的取反動作如指令表中所示，將各個電路塊開始處的LD、LDI、LDP、LDF指令以後的邏輯運算結果作為INV運算的對象。十、空操作指令NOP、結束指令END1．NOP指令：稱為空操作指令，無任何操作元件。其主要功能是在調試程式時，用其取代一些不必要的指令，即刪除由這些指令構成的程式；另外在程式中使用NOP指令，可延長掃描週期。若在普通指令與指令之間加入空操作指令，可編程序控制器可繼續工作，就如沒有加入NOP指令一樣；若在程式執行過程中加入空操作指令，則在修改或追加程式時可減少步序號的變化。2．END指令：稱為結束指令，無操作元件。其功能是輸入輸出處理和返回到0步程式。3．指令說明：1）在將程式全部清除時，記憶體內指令全部成為NOP指令；2）若將已經寫入的指令換成NOP指令，則電路會發生變化；3）可編程序控制器反復進行輸入處理、程式執行、輸出處理，若在程式的最後寫入END指令，則END以後的其餘程式步不再執行，而直接進行輸出處理；4）在程式中沒END指令時，可編程序控制器處理完其全部的程式步；5）在調試期間，在各程式段插入END指令，可依次調試各程式段程式的動作功能，確認後再刪除各END指令；6)可編程序控制器在RUN開始時首次執行是從END指令開始；7）執行END指令時，也刷新監視定時器，檢測掃描週期是否過長。十一、LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF指令1．LDP：上升沿檢測運算開始(檢測到信號的上升沿時閉合一個掃描週期)。LDF：下降沿檢測運算開始(檢測到信號的下降沿時閉合一個掃描週期)ANDP：上升沿檢測串聯連接(檢測到位軟元件上升沿信號時閉合一個掃描週期)ANDF：下降沿檢測串聯連接(檢測到位軟元件下降沿信號時閉合一個掃描週期)ORP：脈衝上升沿檢測並聯連接(檢測到位軟元件上升沿信號時閉合一個掃描週期)ORF：脈衝下降沿檢測並聯連接(檢測到位軟元件下降沿信號時閉合一個掃描週期)2．上述6個指令的操作軟元件都為X、Y、M、S、T、C。3．程式舉例：在上面程式裏，X0或X1由OFF——ON時，M1僅閉合一個掃描週期；X2由OFF——ON時，M2僅閉合一個掃描週期。在上面程式裏，X0或X1由ON——OFF時，M0僅閉合一個掃描週期；X2由ON——OFF時，M1僅閉合一個掃描週期。所以上述兩個程式都可以使用PLS、PLF指令來實現。第三節PLC的編程及應用PLC編程特點梯形圖是PLC中最常用的方法，它源於傳統的繼電器電路圖，但發展到今天兩者之間已經有了極大的差別。PLC的梯形圖有一條左母線，相當於繼電器電路的電源正極，還有一條右母線，相當於電源負極。1．程式執行順序比較2．PLC程式的掃描執行結果3．PLC軟體特性PLC在梯形圖裏可以無數次地使用其觸點，既可以是常閉也可以是常開。PLC編程的基本規則一）PLC編程應遵循以下基本規則：輸入/輸出繼電器、輔助繼電器、定時器、計數器等軟元件的觸點可以多次重複使用，無需複雜的程式結構來減少觸點的使用次數。梯形圖每一行都是從左母線開始，線圈止於右母線。觸點不能直接接右母線；線圈不能直接接左母線。在程式編寫中一般不允許雙重線圈輸出，步進順序控制除外。可編程序控制器程式編寫中所有的繼電器的編號，都應在所選PLC軟元件列表範圍內。梯形圖中不存在輸入繼電器的線圈。二）合理設計梯形圖1．程式的編寫應按照自上而下、從左到右的方式編寫。為了減少程式的執行步數，程式應“左大右小、上大下小“，儘量不出現電路塊在左邊或下邊的情況。2．依照掃描的原則，程式處理時盡可能讓同時動作的線圈在同一個掃描週期內。典型控制程式自保持程式自保持電路也稱自鎖電路。常用於無機械鎖定開關的啟動停止控制中。如用無機械鎖定功能的按鈕控制電動機的啟動和停止；並且分為啟動優先和斷開優先兩種。互鎖程式互鎖電路用於不允許同時動作的兩個或多個繼電器的控制，如電動機的正反轉控制。時間電路程式時間電路程式主要用於延時、定時和脈衝控制。時間控制電路，既可以用以用定時器實現也可以用標準時鐘脈衝實現。在FX1S系列有64個定時器和四種標準時鐘脈衝（1min、1S、100ms、10ms）可用於時間控制，編程時使用方便。1）接通延時2）限時控制程式3）斷開延時和長延時計數器配合計時分頻電路程式振盪電路程式時鐘電路程式編程實例電動機正反轉控制分析工藝過程PLC的I/O點的確定和分配輸入輸出SB1停止按鈕X0KM1接觸器Y1SB2正轉按鈕X1KM2接觸器Y2SB3反轉按鈕X2PLC接線圖程式編寫調試。鍋爐點火和熄火控制控制要求為：點火過程為先啟動引風，5分鐘後啟動鼓風，2分鐘後點火燃燒；熄火過程為先熄滅火焰，2分鐘後停止鼓風，5分鐘後停止引風。分析工藝過程PLC的I/O點的確定與分配輸入輸出點火信號X0控制引風KM1Y0熄火信號X1控制鼓風KM2Y1控制點火開關KM3Y2PLC接線圖控制程式編寫調試。十字路口交通信號燈控制分析工藝過程十字路口交通信號燈控制時序圖要求I/O分配如上圖，PLC接線圖程式編寫調試。習題：基本邏輯指令都由哪幾部分組成？各指令的功能？請畫出以下指令表的梯形圖。0

LD

X000

11

ORB1

MPS

12

ANB2

LD

X001

13

OUT

Y0013

OR

X002

14

MPP4

ANB

15

AND

X0075

OUT

Y000

16

OUT

Y0026

MRD

17

LD

X0107

LDI

X003

18

ORI

X0118

AND

X004

19

ANB9

LD

X005

20

OUT

Y00310

ANI

X006畫出題3指令語句表的梯形圖。畫出題4指令語句表的梯形圖。寫出題5梯形圖的指令語句表。寫出上面題6梯形圖的指令語句表。寫出題7梯形圖的指令語句表。對下題進行時序分析。試設計一個四分頻的梯形圖，並寫出對應的指令語句表，畫出輸入信號及輸出信號的狀態時序圖。運行過程中，若傳送帶上15秒無物料通過則報警，報警時間延續30秒後傳送帶停止，通過檢測器檢測物料。搶答器顯示系統。請按系統設計步驟答題，控制要求：競賽者若要回答主持人提出的問題，必須搶先按下按鈕。指示燈亮後，需等到主持人按下複位按鈕SB4後才熄滅，為了給參賽兒童一些優待，SB11和SB12中任意一個按鈕按下時，燈L1都亮；而為了對教授組做一定的限制，L3只有在SB31和SB32都按下時才亮。如果競賽者在主持人打開SB0開關的10秒鐘內按下按鈕，電磁閥將使彩球搖動，以示競賽者得到一次幸運機會。有一個指示燈，控制要求為：按下啟動按鈕後，亮5秒滅5秒，重複5次後停止。試設計梯形圖。有兩臺三相非同步電動機M1和M2，要求：1）M1啟動後，M2才能啟動；2）M1停止後，M2延時30秒後才能停止；3）M2能點動調整。試作出PLC輸入輸出分配接線圖，並編寫梯形圖控制程式。設計兩臺電動機順序控制PLC系統。控制要求：兩臺電動機相互協調運轉，M1運轉10S，停止5S，M2要求與M1相反，M1停止M2運行，M1運行M2停止，如此反復動作3次，M1和M2均停止。根據時序圖寫出梯形圖程式。PLC步進順序控制系統在前章的學習中我們瞭解了PLC的一些基本編程，用基本邏輯指令在做一些順序控制，特別是較為複雜的順序控制時，不很直觀。因此PLC廠家開發出了專門用於順序控制的指令，在三菱FX系列中為STL、RET一組指令，從而使得順序控制變得直觀簡單。PLC是典型的開環順序控制系統。我們在日常生活和工業生產中常常要求機器設備能實現某種順序控制功能，即要求機器能按照某種預先規定的順序、以及各種環境輸入訊號來自動實現所期望的動作。比如一個配料系統，我們可能對其運轉提出以下要求：

先裝入原料A，直到液面配料桶容積的一半；再裝入原料B，直到液面配料桶容積的75%；然後開始持續攪拌20秒；最後停止攪拌，開啟出料閥，直到液位低於配料桶的5%後再延時2秒，最後關閉出料閥；以上過程反復進行。由此可見，順序控制系統中的動作存在確定的先後關係，即順序，且後面的動作必須根據前面的動作情況來確定。本章主要介紹其指令及編程方法。第一節順序控制及狀態轉移圖根據狀態轉移圖，採用步進指令可對複雜的順序控制進行編程。為了對步進指令靈活地運用，我們在此應對順序控制和狀態轉移圖的概念加強瞭解。順序控制所謂順序控制，就是按照生產工藝所要求的動作規律，在各個輸入信號的作用下，根據內部的狀態和時間順序，使生產過程的各個執行機構自動地、有秩序地進行操作。在順序控制中，生產過程是按順序、有秩序地連續工作。因此可以將一個較複雜的生產過程分解成若干步驟，每一步對應生產過程中的一個控制任務，即一個工步或一個狀態。且每個工步往下進行都需要一定的條件，也需要一定的方向，這就是轉移條件和轉移方向。二、狀態繼電器在狀態轉移圖中，每個狀態都分別採用連續的、不同的狀態繼電器表示。FX1S系列PLC的狀態繼電器的分類、編號、數量及功能。類別狀態繼電器編號數量功能說明初始化狀態繼電器S0——S910點初始化原點回歸狀態繼電器S10——S127118點用IST指令時原點回歸掉電保持型繼電器S0——S127128點具有停電記憶功能，停電後再啟動，可繼續執行在用狀態轉移圖編寫程式時，狀態繼電器可以按順序連續使用。但是狀態繼電器的編號要在指定的類別範圍內選用；各狀態繼電器的觸點可自由使用，使用次數無限制；在不用狀態繼電器進行狀態轉移圖編程時，狀態繼電器可做為輔助繼電器使用，用法和輔助繼電器相同。三、狀態轉移圖的設計法SQ4SQ1SQ2SQ3Y0Y1何謂狀態轉移圖（系統狀態）設計法，系統程式設計一般有兩種思路：一是針對某一具體對象（輸出）來考慮），另一種就是功能圖設計法。它把整個系統分成幾個時間段，在這段時間裏可以有一個輸出，也可有多個輸出，但他們各自狀態不變。一旦有一個變化，系統即轉入下一個狀態。給每一個時間段設定一個狀態器（步進接點），利用這些狀態器的組合控制輸出。例如工作臺自動往復控制系統,我們可以畫出它的狀態轉移圖：一工作臺自動往復控制程式（1）要求：正反轉啟動信號SB0、SB1，停車信號SB2，左右限位開關SQ1、SQ2，左右極限保護開關SQSQ4SQ1SQ2SQ3Y0Y1狀態轉移圖：四、狀態轉移的實現任何一個順序控制過程都可分解為若干步驟，每一工步就是控制過程中的一個狀態，所以順序控制的動作流程圖也稱為狀態轉移圖，狀態轉移圖就是用狀態（工步）來描述控制過程的流程圖。在狀態轉移圖中，一個完整的狀態必須包括：該狀態的控制元件；該狀態所驅動的對象；向下一個狀態轉移的條件；明確的轉移方向。狀態轉移的實現，必須滿足兩個方面：一是轉移條件必須成立，二是前一步當前正在進行。二者缺一不可，否則程式的執行在某些情況下就會混亂。五、畫狀態轉移圖的一般步驟（1）分析控制要求和工藝流程，確定狀態轉移圖結構（複雜系統需要）。（2）工藝流程分解若干步，每一步表示一穩定狀態。（3）確定步與步之間轉移條件及其關係。（4）確定初始狀態。（可用輸出或狀態器）（5）解決迴圈及正常停車問題。（6）急停信號的處理。第二節步進順序控制指令我們知道每一個狀態都有一個控制元件來控制該狀態是否動作，保證在順序控制過程中，生產過程有秩序地按步進行，所以順序控制也稱為步進控制。FX1S採用狀態繼電器作為控制元件，並且只利用其常開觸點來控制步動作。控制狀態的常開觸點稱為步進接點，在梯形圖中用符號 表示。當利用SET指令將狀態繼電器置1時，步進接點閉合。此時，順序控制就進入該步進接點所控制的狀態。當轉移條件滿足時，利用SET指令將下一個狀態控制元件(即狀態繼電器)置1後，上一個狀態繼電器（上一工步）自動複位，而不必採用RST指令複位。用梯形圖表示：狀態轉移圖用梯形圖表示的方法：控制元件：梯形圖中畫出狀態繼電器的步進接點；狀態所驅動的對象：依照狀態轉移圖畫出；轉移條件：轉移條件用來SET下一個步進接點；轉移方向：往哪個方向轉移，就是SET置1的步進接點控制元件。根據上述所學知識，我們學習步進指令(STL、RET)。步進指令STL、RETSTL指令STL指令稱為“步進接點“指令。其功能是將步進接點接到左母線。格式：操作元件：狀態繼電器S。RET指令稱為“不僅返回“指令。其功