第5章-FX2N系列PLC指令系统

《电气控制与PLC应用技术》

电子教案主编伍金浩曾庆乐中等职业教育机电技术应用专业规划教材丛书主编李乃夫第5章FX2N系列PLC指令系统PLC指令系统优点用软件编程逻辑代替传统的硬布线逻辑实现控制作用。PLC的编程语言面向被控对象、面向操作者，易于为熟悉继电器控制电路的电气技术人员理解和掌握。第5章FX2N系列PLC指令系统PLC的编程语言种类顺序功能图梯形图语言（最常用）功能块图指令表（常用）结构文本5.1.1梯形图语言PLC的梯形图与继电器控制系统的梯形图的基本思想是一致的，只是在使用符号及表达式上有一定的区别。5.1.1梯形图语言左右两条垂线称作左母线和右母线。串联作为逻辑串联相当于“与”并联作为逻辑并联相当于“或”在A、B接通或C、D触点接通后，线圈M才能被激励5.1.2指令表语言可编程控制器的最基础的编程语言。所谓指令表编程，是用一个或几个容易记忆的字符来代表可编程控制器的某种操作功能。5.1.3顺序功能（状态转移）图语言

用顺序功能流程图来表达一个顺序控制过程。可以通过控制过程进行控制，并显示该过程的状态。将用户应用的逻辑分成状态和转移条件，来代替一个长的梯形图程序。这些状态和转移条件的显示可以看到在某一定时间中机器处于什么状态。5.2基本指令及编程方法

基本指令共27条可用于编制基本逻辑控制、顺序控制等中等规模的用户程序，也是复杂综合系统的基础指令。基本指令一般由指令助记符和操作数两部分组成。助记符为指令英文的缩写操作数表示执行指令的对象，通常为各种软元件的编号或寄存器的地址。

5.2.1LD、LDI和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。5.2.1LD、LDI和OUT指令指令格式：OUT

元件号其操作元件包括Y、M、S、T、CY、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

5.2.1LD、LDI和OUT指令当输入继电器X000的动合触点(与X001动合触点都)闭合时，PLC执行OUTY000指令，输出继电器Y000的线圈被驱动，其动合触点闭合，动断触点断开。或X001动断触点闭合时（非动作），输出继电器Y001的线圈被驱动。

5.2.2AND指令和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1AND与ANI这两条指令可以多次重复使用5.2.2AND指令和ANI指令当X000动合触点与X001动合触点都闭合时，输出继电器Y000的线圈才被驱动。当X002动合触点闭合，同时X003动断触点也闭合（非动作）时，输出继电器Y001的线圈才被驱动。

5.2.3OR指令和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(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5.2.3OR指令和ORI指令输入继电器X000和X001的逻辑关系是“或”逻辑。当X000动合触点或X001动合触点中有一个是闭合时，输出继电器Y001的线圈就被驱动。辅助继电器M1和定时器T1的动断触点的逻辑关系也是“或”。当辅助继电器M1的动合触点闭合或定时器T1的动断触点闭合时，输出继电器Y000的线圈被驱动。

5.2.4END指令

END指令（结束指令）：结束指令。功能：程序结束标示。END指令没有操作数。程序最后写入END指令，则END指令以后的程序不再执行，直接输出处理。5.2.5ANB指令

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1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5.2.5ANB指令并联块块串接单个元件并联用AND指令5.2.5ORB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15.2.5ORB指令串联电路块ORBORB指令相当一段连线串联电路块并联连接5.2.6多路输出指令

1.MPS/MRD/MPP指令多路输出是指一个触点或触点组控制多个逻辑行的梯形图结构。MPS：入栈指令。功能：记忆到MPS为止的状态。MRD：读栈指令。功能：读出用MPS指令记忆的状态。MPP：出栈指令。功能：读出用MPS指令记忆的状态。并清除这些状态。5.2.6多路输出指令

1.MPS/MRD/MPP指令MPSMRDMPPMPS、MRD、MPP指令不带元件编号，都是独立指令。MPS和MPP指令必须成对使用，而且连续使用应少于11次。

5.2.6多路输出指令

2.MC／MCR指令

MC指令（主控指令）通过MC指令的操作元件Y或M的动合触点将左母线临时移到一个所需的位置，产生一个临时左母线，形成一个主控电路块。

MCR指令（主控复位指令）取消临时左母线，即将左母线返回到原来位置，结束主控电路块。

MCR指令是主控电路块的终点。5.2.6多路输出指令

2.MC／MCR指令

5.2.7SET指令和RST指令

SET指令（置位指令）其功能是：动作保持(相当于继电器系统的自锁功能)RST指令（复位指令）其功能是：消除动作保持5.2.7SET指令和RST指令X1X2Y05.2.8PLS指令和PLF指令

PLS指令（上升沿脉冲指令）其功能是：在输入信号的上升沿产生脉冲输出.PLF指令（下升沿脉冲指令）其功能是：在输入信号的下降沿产生脉冲输出。5.2.8PLS指令和PLF指令X1X2M1M2扫描周期扫描周期

5.2.9NOP指令

NOP指令是一条空操作指令，用于程序的修改。其无操作数。用NOP指令取代已写入的指令，可以改变电路。执行程序全清操作后，全部指令都变成NOP。5.3步进指令及编程方法

FX系列PLC除20条基本指令外，还有两条功能很强的步进顺控指令，简称步进指令。采用步进指令编程，方法简单，思路清晰，规律性较强，工作效率高，给调试、修改程序带来很大的方便，可以解决较复杂的顺序控制问题。5.3.1顺序控制及状态流程图

顺序控制：就是按照生产工艺所要求的动作规律，在各个输入信号的作用下，根据内部的状态和时间顺序，使生产过程的各个执行机构自动地、有秩序地进行操作在顺序控制中，生产过程是按顺序、有步骤地连续工作，因此，可以将一个较复杂的生产过程分解成若干步骤，每一步对应生产过程中一个控制任务，也称一个工步（或一个状态）。在顺序控制的每个工步中，都应含有完成相应控制任务的输出执行机构和转移到下一工步的转移条件。顺序控制特点：（1）每个工步（或状态）都应分配一个状态控制元件，确保顺序控制能按控制要求顺序进行。（2）每个工步（或状态）都具有驱动负载的能力，能使该工步的输出执行元件动作。（3）每个工步（或状态）在转移条件满足时，都会转移到下一个工步，而上一工步自动复位。状态流程图状态流程图就是用状态来描述控制任务和过程的流程图。一个完整的状态必须包括：

该状态的控制元件

该状态所驱动的负载

向下一个状态转移的条件

向下一个状态转移的方向状态流程图当状态继电器S20接通时，顺序控制进入该状态。输出继电器Y000被驱动，SET指令使Y001置位，定时器线圈被驱动，开始定时。当1s的延时时间一到，T0动合触点闭合。如果X000动合触点也闭合，则转移到下一步的条件满足，顺序控制将由S20状态转移到S21状态。S20状态将自动复位，该状态下的动作停止，Y000和T0随之复位，Y001由于SET指令的作用，仍保持接通。用RST指令才能复位。状态20状态转移的条件

状态21状态20时输出信号5.3.2步进顺控指令STL指令

将步进触点接到左母线。

STL指令的操作数是状态继电器S。RET指令

使副母线返回到原来左母线的位置。

状态程序的结尾必须使用RET指令。

RET指令没有操作元件。3.步进指令使用说明

步进触点与左母线相连时，具有主控和跳转作用。状态继电器的S0～S999，只有在使用SET指令以后才具有步进控制功能，提供步进触点。顺控程序在不同的步可多次驱动同一线圈。状态转移过程中，会出现在一个扫描周期的时间内两个状态同时动作的可能。因此，在两个状态中不允许同时动作的负载之间必须有联锁措施。状态继电器使用时可以按编号顺序使用，也可以任意选择使用，但不允许重复使用。在状态内的副母线将LD、LDI指令写入后，对不需要触点控制的直接输出就不能再编程。4.状态流程图与梯形图的转换

首先要注意初始状态的进入条件。初始状态一般由控制系统的结束状态进入，以实现顺序控制系统连续循环动作的要求。在PLC初次上电时，必须采用其他的方法预先驱动初始状态，使之处于工作状态。

5.步进指令的编程方法（1）分配PLC的输入点和输出点，列出输入点和输出点分配表。（2）画出PLC的外部接线图。（3）根据控制要求，画出顺序控制的状态流程图。（4）根据状态流程图，画出相应的梯形图。（5）根据梯形图写出对应的指令语句表。（6）输入程序，调试运行。小车送料运行过程小车可以在A、B两地之间前进和后退，在A、B两地分别装有后限位开关和前限位开关。小车到达B处停车，延时1min后返回。当小车处于A处时，按下起动按钮SB1，小车由初始状态向前运动。小车前进到前限位时，前限位开关SQ1闭合，小车暂停卸料，延时1min后小车后退，小车后退到后限位时，后限位开关SQ2闭合，小车暂停装料，延时1min后小车又开始前进，如此循环工作下去。前进后退A（后限位）B（前限位）状态流程图输入输出起动按钮SB1X000前进接触器KM1Y001行程开关SQ1X001后退接触器KM2Y002行程开关SQ2X002初始化脉冲M8002，进入初始状态S0按下起动按钮X000，进入前进运行状态S20,驱动前进接触器Y001。到前限位行程开关SQ1处X001动作进入延时工作状态S21定时器T1线圈开始计时时间到，状态S21转移到S22后退运行状态，驱动后退接触器Y002后退到后限位行程开关SQ2处X002动作进入延时工作状态S23，T2线圈开始计时时间一到，其动合触点T2闭合，状态S23转移到S20小车送料运行指令5.3.3多流程步进顺序控制

多流程的顺序控制是具有两个以上的顺序动作的过程，其状态流程图也具有两个以上的状态转移支路。常见的有选择性分支与汇合、并行性分支与汇合、选择性分支与并行性分支的组合、跳转与循环1.选择性分支与汇合

从多个分支流程中选择其中一个分支流程的状态流程图称为选择性分支状态流程图。状态流程图中，状态S20只能从两个分支流程中选择一个分支流程转移，具体向哪一个分支转移，由转移条件决定。当X001接通时,S20转移S21分支流程当X004接通时，S20转移S31分支流流程当X003或X006接通时，在S40汇合1.选择性分支与汇合分支汇合2．跳转与循环

当转移条件满足时，程序跳过几个状态继续执行以后的程序，称为跳转。通过跳转，再次执行已经执行过的程序，称为循环。跳转与循环使用OUT指令驱动状态元件。1.跳转当X001接通时，按顺序执行。当X004接通时，状态S20转移S23，跳过状态S21和状态S22，实现了跳转功能。2.循环状态S22置位后，当转移条件X004接通时，状态S22转移到状态S20，重复执行状态S21和状态S22的动作，实现了循环功能。5.4功能指令及编程方法条件跳转指令CJ

子程序调用CALL与子程序返回指令SRET

主程序结束指令FEND

警戒时钟指令WDT

循环指令FOR、NEXT

比较指令CMP

传送指令MOV

加法指令ADD与减法指令SUB

乘法指令MUL与除法指令DIV

5.4.1功能指令的基本格式FX2N系列PLC的功能指令由功能号、助记符和操作数三部分组成功能号：每一条功能指令均有一个功能号，功能指令按功能FNC00～FNC249编号。用手持编程器进行功能指令输入时只要按FNC键再加编号助记符：根据功能命名指令，助记符就是其英文名称或缩写操作数：大多数功能指令都有1到4个操作数，是功能指令涉及或产生的数据，分为用于说明指令的源操作数（用S表示）、目标操作数（用D表示）和用于表示常数的其他操作数（用n或m表示）。5.4.2功能指令的执行形式FX2N系列PLC的功能指令执行形式有连续执行型和脉冲执行型两种。对连续执行型指令，当执行条件满足时，则每一扫描周期指令均被执行；对脉冲执行型指令，当执行条件由不满足到满足时，仅执行一次。对不需要每个扫描周期都执行的指令，用脉冲执行方式可缩短程序处理时间。功能指令执行形式的表示方法：指令助记符的后面没有“P”是连续执行型指令，指令助记符的后面有“P”是脉冲执行型指令。5.4.3功能指令的数据长度功能指令根据处理数据的长度分为16位指令和32位指令。FX系列PLC中数据寄存器D、计数器C0～C199的当前值寄存器存储的都是16位的数据。每位都只有“0”或“1”两个数值。FX系列PLC中相邻两个数据寄存器可以组合起来，存储32位的数据。其中32位指令用D表示，无D表示16位指令。如DADD表示32位加法指令。5.4.4操作数的数据形式 功能指令操作数的数据形式可以是位元件、位元件组、字元件。位元件：一个二进制数据位，具有“1”和“0”两种数值，可对应继电器“ON”和“OFF”两种状态，因此也称为“软继电器”。5.4.4操作数的数据形式位元件组合：将4个顺序的位元件组合为一操作单元，称为位元件组，用KnP的形式表示连续的位元件组，P为位元件的首地址，n为组数。例如K2M0表示由M0～M7组成的两个位元件组。通常在使用位元件组时，X和Y位元件的首地址最低位设为0，例如K1X0、K4X10、K3Y20等。5.4.4操作数的数据形式字元件：16个二进制数据位组成一个字元件，也称为单字元件，例如：D、T、C、V和Z相邻的两个单字元件可构成双字元件（对32个二进制数据位进行处理）。当指令对双字元件进行操作时，在指令格式中，须在助记符的前面加“D”表示。功能指令的操作数也可以是指针寄存器、十进制常数K或十六进制常数H。5.4.5变址寄存器FX系列PLC内部有两个变址寄存器V和Z，和普通的数据寄存器一样，是进行数据读写的16位数据寄存器。变址寄存器在传送、比较等功能指令中，用来修改操作对象的元件号5.4.6常用功能指令介绍1．条件跳转指令CJCJ：连续执行型条件跳转指令功能：用于跳过顺序执行程序中的某一部分，达到控制程序流程的目的。编号为FNC00。操作数为Pn。跳转指针P指出了程序跳转的目的地。可有128点指针(P0～P127)。条件跳转指令脉冲执行型表示为CJP。1．条件跳转指令CJX000断开，则CJ指令不执行，程序按顺序执行下去。X000闭合，则执行CJ指令1．条件跳转指令CJ多条跳转指令可以使用相同的指针，但同一编号的指针在程序中只能出现1次，否则程序出错。X001接通时X001分断，X003接通1．条件跳转指令CJ如果用特殊辅助继电器M8000触点（常态为ON）驱动跳转指令，此时条件跳转指令相当于无条件跳转1．条件跳转指令CJ)跳转期间被OUT、SET、RST指令驱动的继电器Y、M、S保持跳转前的状态。2.子程序调用CALL与子程序返回指令SRETCALL：连续执行型子程序调用指令。功能：调用子程序。编号为FNC01。操作数Pn是跳转指针P，它标明子程序的入口地址。n的取值范围为0～62子程序调用指令也可以是脉冲执行型，表示为CALLP。2.子程序调用CALL与子程序返回指令SRETSRET：子程序返回指令。功能：结束子程序，返回调用子程序指令的下一条指令处继续运行。编号为FNC02。SRET指令无操作数。2.子程序调用CALL与子程序返回指令SRET在编程时，常将公共程序段或多次执行的程序段单独编写在主程序的后面，作为子程序，供主程序调用。子程序须在主程序之后编写，并以主程序结束指令FEND(FNC06)将两部分分开。2.子程序调用CALL与子程序返回指令SRETX000闭合执行P0的子程序执行到子程序返回指令主程序继续运行3.主程序结束指令FENDFEND：主程序结束指令功能：表示主程序结束和子程序区的开始。编号FNCO6无操作数。4.警戒时钟指令WDTWDT：警戒时钟指令功能：用于控制程序中监控定时器刷新。编号FNC07，无操作数。4.警戒时钟指令WDT在程序的执行过程中，监控定时器起监视PLC是否正常运行的作用，其定时时间的默认值为200ms。当PLC工作时的扫描周期（从0步到END或FEND指令）大于它的定时时间，则当监控定时器的定时时间到，PLC将停止运行。4.警戒时钟指令WDT将一个扫描周期为240ms的程序分为2个120ms的程序，在两个程序之间插入WDT指令，执行完第一段程序，WDT指令将程序监控定时器复位，重新开始计时，使程序按顺序执行完第二段程序。若希望PLC正常工作时的扫描周期均大于监控定时器的定时时间，则可以通过修改特殊数据寄存器D8000的数值改变监控定时器的定时时间。5.循环指令FOR、NEXTFOR：循环开始指令编号FNC08，操作数为N用来表示循环次（N=1~32767），可以取任意的数据格式，如果N为负数，当N=1处理，循环可嵌套5层。5.循环指令FOR、NEXTNEXT：循环结束指令编号FNC09，无操作数。功能：在程序运行时，将FOR指令与NEXT指令之间的程序重复执行N次，再执行NEXT指令之后的程序。循环次数N由操作数指定5.循环指令FOR、NEXT外层循环程序A嵌套了内层循环B，循环A执行5次，每执行一次循环A，就要执行10次循环B。因此循环B一共50次利用循环中的CJ指令可跳出FOR-NEXT之间的循环区5.循环指令FOR、NEXTFOR与NEXT指令总是成对使用的，FOR指令应放在NEXT的前面。如果执行FOR-NEXT循环的时间太长，应注意扫描周期是否超出警戒时钟的设定时间。6.比较指令CMPCMP指令：比较指令。功能：将源操作数[S1．]和[S2．]代数比较，结果送到目标操作数[D．]中。编号：FNC10。源操作数为[S1]和[S2]可取任意数据格式。目标操作数[D]可取为Y、M、S等。功能：将源操作数[S1．]和[S2．]代数比较，结果送到目标操作数[D．]中。6.比较指令CMP当动合触点X000接通时，执行CMP指令。比较指令将十进制常数100与计数器C10的当前值比较，比较结果送到M0~M2。X000为OFF时不进行比较，M0~M2的状态保持不变。如比较结果为

[S1]>[S2]，M0为ON；

[S1]=[S2]，M1为ON；[S1]<[S2]，M2为ON。7.传送指令MOVMOV指令：传送指令。功能：将源操作数[S．]中的数据传送到目标操作数[D．]中。编号FNC12源操作数可取所有的数据类型；目标操作数为KnY、KnM、KnS、T、C、D、V、Z。功能：将源操作数[S．]中的数据传送到目标操作数[D．]中。7.传送指令MOV当动合触点X000接通时，执行MOV指令。源操作数K100自动转换成二进制数传送到目标操作数D10中。当动合触点X000断开时，不执行MOV指令，数据保持不变。8.加法指令ADDADD指令：加法指令功能：将源操作数[S1．]和[S2．]中的二进制数相加，结果送到目标操作数[D.]中。编号FNC20源操作数为K、H、KnX、KnY、KnM、KnS、T、C、D、V、Z；目标操作数为KnY、