可编程序控制器技术（第3版）课件：可编程序控制器的指令系统

可编程序控制器的指令系统以FX3U为例，详细介绍采用梯形图的编程方法。第一节

编程方式和软元件第三节

基本指令的应用第二节

基本指令系统第四节

应用指令和步进指令内容提要一、编程方式1.梯形图编程2.指令表编程3.SFC编程本节主要介绍采用梯形图的编程方式第一节

编程方式和软元件由软件组成的内部继电器，按一定的规则进行编号。字母+序号X：输入继电器Y：输出继电器M：辅助继电器D：数据寄存器T：定时器C：计数器S：状态继电器。二、软元件号分配和功能概要输入继电器用于接收输入设备发出的输入信号。输入继电器只能由外部信号所驱动，不能用程序内部的指令来驱动。在程序中输入继电器只有触点。输入模块的电路可等效成输入继电器的输入线圈。1.输入继电器Ｘ输出继电器是将输出信号传送给负载的元件。输出继电器的线圈由内部程序驱动。输出触点有两类，

1）由软件构成的内部触点（软触点）

2）由输出模块构成的外部触点（硬触点），它具有一定的带负载能力。2.输出继电器Ｙ起到中间继电器的作用。有一类保持用继电器，在PLC电源断电时，能储存ON/OFF状态。它主要的功能有：PLC状态、时钟、标记、PLC方式、步进、中断禁止、出错检测等。M8000~M8511为特殊用继电器。3.辅助继电器Ｍ例如：1)M8000当PLC运行时，M8000为ON2)M8002当PLC开始运行的第一个扫描周期，M8002为ON3)M8005锂电池电压异常降低时工作4)M8012振荡周期为100ms的脉冲5)M8013振荡周期为1s的脉冲6)M8014振荡周期为1min的脉冲7)M8020零标记8)M8021借位标记9)M8022进位标记是一种用于编制顺序控制进步梯形图的继电器，与步进指令STL结合使用。在不做进步序号时，也可作为辅助继电器使用。4.状态继电器S5.定时器T相当于继电器控制系统中的通电延时时间继电器。将PLC内的1ms、10ms、100ms等时钟脉冲进行加法计数，当达到设定值时，定时器的输出触点动作。定时时间范围为0.001~3276.7秒（1）内部计数用计数器

16位加计数器，计数范围为1~32767；

32位加法／减计数器，计数范围为-2147483648~2147483647，利用M8200~M8234指定增/减方向。6.计数器C（2）高速计数器

32位，加法／减法计数，高速计数脉冲输入。高速计数器与PLC用户程序的运算无关，最高响应频率为100kHz。（1）内部计数用计数器

16位加计数器，计数范围为1~32767；

32位加法／减计数器，计数范围为-2147483648~2147483647，利用M8200~M8234指定增/减方向。7.数据寄存器D（2）高速计数器

32位的高速计数器用于高速脉冲输入的加法／减法计数，计数脉冲从X000~X007输入。高速计数器与PLC用户程序的运算无关，最高响应频率为100kHz。1.取指令和输出指令LD、LDI、INVOUT第二节

基本指令系统LD、LDI、INV、OUT2.串联和并联指令AND、ANIOR、ORIAND、ANIOR、ORI3.块与何块或指令ANBORBANBORB4.主控与主控复位指令MCMCRMC、MCR5.脉冲检测和脉冲输出指令LDP、LDF、ORP、ORF、AND、ANF、PLS、PLFLDP、LDF、ORP、ORF、AND、ANFPLS、PLF6.置位和复位指令SETRSTSETRST7.进栈、读栈和出栈指令MPS、MRD、MPPMPS、MRD、MPP8.空操作和程序结束指令NOP、END9.定时器的应用

T0，普通定时器，X000闭合，T0开始计时，10s时间到，T0的常开触点闭合，线圈Y000得电；若触点X000断开，T0被复位0。

T250，积累型定时器，X001闭合，T250开始计时，若X001断开或停电，T250仍保持已计时的时间；当X001再次闭合后，T250在原计时时间的基础上继续计时，直到10s时间到。当触点X002闭合，T250被复位。10.

计数器的应用

C0，普通计数器，X011闭合一次，C0的当前值加1，直到其当前值为5，触点C0闭合。以后即使继续有计数输入，计数器的当前值不变。当X010闭合，执行RSTC0指令，计数器C0被复位，当前值为0，触点C0断开，输出继电器线圈Y001失电。普通计数器和停电保持用计数器不同之处在于，在切断PLC的电源后，普通计数器的当前值被清除，而停电保持用计数器则可存贮计数器在停电前的计数值。当恢复供电后，停电保持用计数器可在上一次保存的计数值上累计计数，因此它时一种累积计数器。在基本指令的基础上介绍一些常用的单元程序。一个完整的实现某种控制功能的用户程序，总可分解为一系列简单、典型的单元程序。熟悉这些程序，既能巩固前面所学的指令，又能从中掌握编程的逻辑及规律，还能这些单元程序的基础上进行改造、扩充、组合，设计出丰富多彩的应用程序。第三节

基本指令的应用1．起动、停止控制——自锁逻辑的应用控制要求：1）按下按钮SB1，线圈KM得电，主电路电动机M转动，并保持，即自锁。2）按下按钮SB2，或电动机过载时，线圈KM失电，主电路电动机M停止。3）若电动机过载，在热继电器FR动作、电动机M停止的同时，报警灯H闪烁。1．梯形图编写实例梯形图解读：1）按下按钮SB1，X000闭合，输出Y000得电，在第一个扫描周期后，触点Y000闭合。此后即使X000断开，输出Y000仍然得电，即自锁。2）按下按钮SB2，或电动机过载时，常闭触点X001或X002断开，输出Y000才会失电。2．正反转控制——互锁逻辑的应用控制要求：1）电动机停止时，按下SB2，接触器KM1得电，电动机正转；2）电动机停止时，按下SB3，接触器KM2得电，电动机反转；3）按下SB1，或热继电器动合触点FR闭合时，电动机停转。4）在输出电路中设置电路互锁外；在梯形图中也要求软触点互锁。2．梯形图编写实例梯形图解读：1.电动机未起动时，按下SB2时，输入X001闭合，输出Y000被驱动，并自锁，电动机正转；在第2条梯形图中，Y000的常闭触点断开，以确保Y001不能得电，实现互锁；2.同理，若电动机反转，输出Y001得电，在第1条梯形图中，Y001的常闭触点断开，Y000也不能得电，实现互锁。3．

Υ/Δ减压起动控制——时间逻辑的应用控制要求：1）按下起动按钮SB1，KM1、KM2得电，电动机M成Y接法，开始起动，同时定时器开始定时；定时时间到，KM2失电，KM3得电，电动机M成Δ接法，正常运转。2）按下停止按钮SB2，接触器线圈均失电，电动机M停止。3）电动机过载时，FR动合触点闭合，接触器线圈均失电，电动机M停止。4）为了提高可靠性，KM2和KM3除输出电路中有触点互锁外，在梯形图中增加软触点互锁。3．梯形图编写实例梯形图解读：1）按下起动按钮SB1，X000得电，Y000、Y001得电，KM1、KM2得电，电动机Y接法，开始起动。2）定时器T0开始定时；定时时间到，Y001（KM2）失电，Y002（KM3）得电，电动机Δ接法，正常运转。3）为了提高可靠性，KM2和KM3除输出电路中有触点互锁外，在梯形图中增加软触点互锁。4．两地控制——异或和同或逻辑的应用两地控制最典型的应用：一灯双控照明电路，使用两只双联开关控制要求：1.用单联开关实现两地控制；2.实现多地控制。4．梯形图编写实例梯形图解读：1.用X000、X001构成异或逻辑电路来实现；2.也可以用同或电路来实现。3.三地控制，有三个输入，分两步运算。5．单按钮起动、停止控制——双稳态逻辑的应用控制要求：用一只普通按钮代替起动和停止两个按钮的功能；按钮按一次，输出点ON，再按一次按钮，输出点为OFF……不断循环。梯形图解读1.第1条，触点X001闭合，在M0上产生一个脉冲（M0得电一个扫描周期）；2.第2条，典型的异或电路，它将M0的状态和Y000的状态相异或后，在Y000输出。注意！！一定要使用脉冲形式，千万不能将PLS去掉。如果去掉，当X000闭合时，在每个扫描周期，输出线圈Y000的状态都要改变一次，这显然是达不到控制目的。6．输入信号的防抖动控制——单稳态逻辑的应用控制要求：

1.用软件消除因为输入按钮触点接触不良造成的输入误差。梯形图解读：1.X000闭合，通过第一个扫描周期，辅助继电器M0立即得电并自锁。2.第二个扫描周期及以后的脉冲对M0没有影响。3.定时器T0使M0输出的信号脉宽均为0.5s，相当于M0的高电平覆盖了X000在0.5s内的所有抖动信号4.用M0的信号来替代X000。7．矩形波的产生和控制——无稳态逻辑的应用控制要求：

1.当X000为ON时，产生一个周期为3s的矩形波。梯形图解读：1.当X000闭合，T0开始计时；1s时间到，常开触点T0闭合，T1开始计时；2s时间到，常闭触点T1断开，将T0复位→常开触点T0断开→T1复位→常闭触点T1闭合→使定时器T0又重新开始计时……2.在Y000和Y001端得到一个周期为3s的波形输出。3.Y001是Y000的互补输出。1sY001X0002sY0008．序列脉冲的发生和控制——自复位逻辑的应用控制要求：

1.当X000为ON时，产生一个周期为5s，脉冲周期为一个扫描周的序列脉冲。梯形图解读：1.当X000闭合，T0开始计时；

2.5s时间到，常开触点T0闭合，Y000得电；

3.下一个扫描周期，常闭触点T0断开，将T0复位；

4.再下一个扫描周期，因T0已复位，常闭触点T0闭合→T0又重新开始计时……5.在Y000输出一个周期为5s（忽略了一个扫描周期的时间）的脉冲序列。9．抢答器控制程序分析——程序块概念初步竞赛规则要求：1）主持人出题，按下开始按钮（X000），开始指示灯（Y000）亮，选手方可抢答；若有选手抢先在主持人前按下按钮，主持人再按下按钮，指示灯（Y000）不亮。2）开始指示灯（Y000）亮后，某选手抢先按下按钮，该选手指示灯亮，表示抢答成功；3）开始指示灯（Y000）未亮时，某选手抢先按下按钮，该选手指示灯闪烁，表示犯规，其他选手按下无效，不作为犯规；4）按下复位按钮，所有指示灯灭，可重新开始。梯形图解读：用M1、M2、M3、M4来表示1#~4#选手抢先按下按钮的状态，主持人按钮（X000）和M1~M4的关系。表示选手按钮没有按下时，主持人开始按钮按下有效，并自锁，Y000为ON；如有选手抢先按下，M1~M4有一个常闭触点断开，主持人开始按钮按下无效，Y000为OFF。复位按钮（X005）按下，复位Y000。

按模块编写程序（1）主持人和选手的关系梯形图解读：是一个互锁的关系按模块编写程序（2）选手和选手间的关系梯形图解读：选手状态（M1~M4）和指示灯（Y001~Y004）一一对应。如没有犯规，触点Y000闭合，Ｍ8013(振荡周期为1s的脉冲)触点被短接，选手对应的指示灯常亮；若有犯规，触点Y000断开，Ｍ8013触点开始作用，选手对应的指示灯闪烁。按模块编写程序（3）开始指示灯状态和选手抢答状态的组合10．带式输送机控制

——正序起动、逆序停止控制程序的设计（1）控制要求

1）正常起动

为了避免在前段输送皮带上物料堆积，要求正序起动起动顺序为：M1→M2→M3→YV，时间间隔分别为6s、5s、4s。

2）正常停止逆序停止，停止顺序为:YV→M3→M2→M1，时间间隔均为4s。

3）紧急停止

YV、M3、M2、M1立即停止。

4）故障停止

M1过载时，YV、M3、M2、M1立即同时停止；M2过载时，YV、M3、M2立即同时停止，M1延时4s后停止；M3过载时，YV、M3立即同时停止，M2延时4s后停止，M1在M2停止后再延时4s停止。YVM3M2M1料斗终点主要功能：将料斗中的料，依次通过皮带机3（M3带动）、皮带机2（M2带动）、皮带机1（M1带动）将料传送到终点。（2）I/O地址分配梯形图解读：利用了3个定时器，由各定时器的常开触点依次控制下一个状态的实现。起动时，按下起动按钮SB1，触点X001闭合，Y001得电并自锁，同时定时器T0开始计时，定时6s；6s时间到，常开触点T0闭合，Y002得电，同时定时器T1开始定时……，直到输出继电器Y000得电。按下急停按钮SB2，常闭触点X002断开，按梯形图顺序，依次使Y001、Y002、Y003、Y000失电，在一个扫描周期内完成所有停止动作。（3）顺序起动和紧急停止梯形图解读：按下正常停止按钮SB3时，触点X003闭合，M1得电并自锁，定时器T3开始定时，然后依次起动T4、T5，进入正常停止过程；定时器各自的常闭触点串联到前4条的梯形图中，如图中虚线框内所示，使线圈Y000、Y003、Y002、Y001依次失电，T2、T1、T0依次复位；当最后Y001失电后，其常开触点断开，使T3、T4、T5复位，为下一次操作做好准备。过载保护请自行分析。（4）正常停止和过载保护11．编程注意事项（1）关于输入元件的动断触点在通常的控制电路中，为了达到控制的可靠性，停止按钮SB2和热继电器FR都采用动断触点接入，修改梯形图SB2和FR。由于SB2、FR采用动断触点，所以梯形图中的常开触点X001、X002在未动作时都是闭合的，常闭触点X002在未动作时是断开的。由于X001、X002在梯形图中的常开触点形式，使初学者分析时较为困难，所以在后面的介绍中，还是沿用动合触点的接入方法。（2）线圈位置不对的梯形图及转换

（3）桥式电路

（4）同名双线圈输出及其对策

在实际执行中，当触点A、B闭合，而触点C、D断开时，线圈F并不得电。这是因为在输入采样后；在运算第一条电路时，线圈F得电，在运算到第二条电路时，线圈F失电；最后的输出是线圈F失电。一、常用的应用指令

FX3U的指令除基本指令（27条）外，还有步进指令（2条）和应用指令（128种，298条，本节共介绍9条，其余可详见《编程手册》。第四节

应用指令和步进指令应用指令的格式1-D表示使用32位指令的指令2-应用指令的功能号及指令符号3-P表示脉冲执行指令的指令4-操作数

条件跳转指令CJ其功能是在条件成立时，跳过不执行的部分程序第四节

应用指令和步进指令梯形图解释当触点X000闭合时，直接跳转到P8，在跳转指令到P8间的梯形图都不执行。2.比较指令CMP梯形图解释当触点X000闭合时，将常数10和计数器C20中的当前值进行比较。目标软元件为M0，则M1、M2即被自动占用。当常数10大于C0的当前值时，触点M0闭合，Y000得电；当常数10等于C20的当前值时，触点M1闭合，Y001得电；当常数10小于C20的当前值时，触点M2闭合，Y002得电。其功能是将两个源数据字进行比较，并将比较的结果存放于目标