《三菱可编程控制器PLC应用技术》.ppt

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1、绪 论,一、可编程控制器的简史及定义 二、可编程控制器的特点 三、可编程控制器的应用 四、可编程控制器的发展前景 课程性质 课程目的和要求,一、 可编程控制器的简史及定义,60年代,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。,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,一、可编程控制器的

2、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（Programmable Controller），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 logic Controller）。,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。,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（Si

3、emens） 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（Fuji Electric） 日本东芝公司（TOSHIBA） 日本松下电工公司（MEW）等,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,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,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、

4、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,四、可编程控制器的发展前景,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,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

5、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PLC 10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,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,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,1.1 可编程控

6、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,1.1 可编程控制器的硬件构成,图1.2 PLC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,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+

7、存储器）,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。,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

8、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,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

9、场执行机构所需的开关量信号。,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,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,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,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

10、流的场合。,开关量输出接口,1.1.2 输入输出接口,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,输出接口接线方式（分组式）,图1.7 PLC的输出接口,1.1.2 输入输出接口,模拟量输入接口（AD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AD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,模拟量输出接口（ DA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

11、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、DA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,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。,智能输入输出接口（特殊功能模块）,1.1.2 输入输出接口,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,1.1.4 外部设备

12、,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,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,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

13、。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。,输入映像寄存器,采样,元件映像寄存器,写,写,读,输出锁存电路,输出端子,输入端子,1.2.2 程序执行过程,读,图1.11 PLC 的扫描工作过程,刷新,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

14、只能在下一个工作周期的输入采样阶段才被重新读入。,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。,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

15、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。,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

16、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。,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。,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

17、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。,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

18、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。,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

19、件,第2章 可编程控制器的软件构成,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,2.2 可编程序控制器的应用软件,1、应用软件,2、继电接触器与PLC控制方案的比较,例1 用继电接触器实现电动机启停控制,QS,FR,FU,KM,M 3,工作原

20、理: 合刀开关QS,按SB1KM线圈得电,按SB2KM线圈失电,M 3,M 3 ,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,KM,SB1,KM,SB2,FR,主电路,控制电路,QS,FR,FU,KM,M 3,M 3,M 3 ,KM,FR,X0,X1,COM,Y0,COM1,Y0,X0,Y0, 220 V,SB1,SB2,PLC,X1,例2 用PLC实现电动机启停控制,主电路,控制电路,用户程序,例3 用继电接触器实现电动机 正反转控制,U V W,QS,FR,FU,M 3 ,KM2,按SB1KM1得电,KM1常开触头闭合M运转,误按SB2KM2得电,若

21、去掉互锁 合QS，,KM2常开触头闭合,U V W,则电源U、W相间短路,M 3 , 熔断器 FU烧毁！,KM1,KM2,SB1,SB3,KR,SB2,KM1,KM2,KM1,KM2,KM1,加互锁 防止短路,KM1,KM2,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！,例4 用PLC实现电动机 正、反转控制,PLC内部用户程序,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（Ladder diagram）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

22、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 （Instruction list）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（Sequential function chart）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。,2.2 可编程控制器的应用软件,（4）功能块图（Function block diagram）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

23、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。,2.2 可编程控制器的应用软件,（5）结构文本（Structured text）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

24、序也很容易。,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,2.3 可编程控制器的用户工作环境,FX2N系列PLC编程软元件一览表 （1）,2.3 可编程控制器的用户工作环境,FX2N系列PLC编程软元件一览表（2）,FX2N系列

25、PLC编程软元件一览表（3）,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,M8012 100ms脉冲,M8013 1s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,2.4可编程序控制器的编程软件,三菱SWOPC-FXGPWIN-C编程软件是用于FX系列PLC的编程软件，可在Windows 9x或Windows 3.1及以上操作系统运行，主要有以下功能。 （1）SWOPC-FXGPWIN-C编程软

26、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。,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-422 cable（RS-422缆线），选取如下： FX-422CAB0型RS-422缆线(用

27、于FX0，FX0S，FX0N型PLC,1.5米)。 FX-422CAB型RS-422 缆线（用于 FX1, FX2, FX2C型PLC, 0.3米)。 FX-422CAB-150 型 RS-422 缆线（用于 FX1, FX2, FX2C型PLC, 1.5米)。,2编程软件的使用 （1）系统启动：双击桌面图标 打开的SWOPC-FXGPWIN-C窗口如下图所示。,2.4可编程控制器的编程软件,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-FXGPWIN-C系统，如下图所示。, 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CtrlN键，然后在P

28、LC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,2.4可编程序控制器的编程软件, 打开文件 选择文件打开菜单或按Ctr1O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。,2.4 可编程控制器的编程软件, 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Ctr1S键操作即可。,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

29、：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,（3）梯形图编程 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, 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。 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

30、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,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,（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,（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,（6）程序的传送功能 读入将PLC中的程序传送

31、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,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

32、编程控制器的编程软件,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,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

33、钮或按Enter键即可。,2.4 可编程控制器的编程软件,元件测控 强制PLC输出端口（Y）输出ONOFF。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ONOFF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, 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ONOFF菜单命令，屏幕弹出强制设置对话框，在此设置元件SETRST，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, 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

34、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, 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3章 PLC的结构特点及技术性能,3.1 可编程控制器的结

35、构特点 3.2 FX2N系列PLC的主要技术性能,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, 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。,3.1 .1 单元式结构,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

36、方便。,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。,1.3.2 模块式结构,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,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

37、式PLC。,3.2 FX2N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。,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。,3.2 FX2N系列PLC的主要技术性能,8KRAM、EEPROM、EPROM卡盒（选配）,项

38、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,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,4. 1基本逻辑指令,4.1.1 LD、LDI、OUT指令 4.1.2 AND、ANI指令 4.1.3 OR、ORI指令 4.1.4 ORB指令 4.1.5 ANB指令 4.1.6 MPS/MRD/MPP指令,4.1.7 MC/MCR指令 4.1.8 SE

39、T/RST指令 4.1.9 PLS/PLF指令 4.1.10 NOP指令 4.1.11 END指令,4.1.1 LD、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。,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、C,4.1.1 LD、LDI、OUT指令,Y、 M：程序步为1,特 M：程序步为2,T：程序步为3,C：,16

40、bit，程序步为3,32bit，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,LD、LDI、OUT指令的使用说明,X0,Y0,LD,OUT,X1,M0,LDI,T0,K10,Y1,T0,母线,步序,指令,数据,1,2,3,4,OUT,LDI,OUT,OUT,K10,LD,OUT,7,8,Y0,X1,M0,T0,T0,Y1,驱动定时器,设定常数,SP,0,LD,X0,3步,4.1.2 AND、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

41、 X、Y、M、S、T、C 程序步为1,AND、ANI指令的使用说明,X1,Y0,AND,X2,M0,ANI,Y1,(,a,),(,b,),步序,指令,数据,0,1,2,3,4,LD,AND,OUT,LD,ANI,OUT,AND,OUT,6,7,X0,X1,Y0,X2,M0,T0,Y1,5,Y0,串联常开触点,纵接输出,串联常闭触点,串联常开触点,X0,Y0,T0,AND,母线,4.1.3 OR、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O

42、RB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,OR、ORI指令的使用说明,X3,Y2,X4,Y3,X16,步序,指令,数据,0,1,2,3,4,LD,OR,ORI,OUT,LDI,AND,ANI,OR,7,8,X3,X4,X1,Y2,Y2,X16,X7,M10,并联常开触点,5,6,OUT,9,Y3,M0,OR,并联常开触点,并联常闭触点,X7,Y2,X1,M0,M10,OR,ORI,OR,母线,OR,4.1.4 ORB指令,两个或

43、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,ORB指令的使用,X3,Y4,X6,步序,指令,数据,0,1,2,3,4,LD,AND,LD,AND,ORB,OUT,AND,OUT,7,8,X4,X5,X6,X7,Y4,X11,Y5,串联电路块并联连接,5,6,M2,LD,X5,X7,Y5,M2,X11,串联电路块,ORB,母线,ORB指令相当一段连线,一种是在要并联的每个串联电路块后加ORB

44、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,X0,X2,推荐,0,1,2,3,4,LD,ANI,LD,AND,ORB,ORB,OUT,7,8,X0,X1,5,6,AND,X1,X3,X4,X5,LDI,X2,X3,X4,X5,Y5,不推荐,0,1,2,3,4,LD,ANI,LD,AND,ORB,OUT,7,8,X0,X1,5,6,AND,LDI,X2,X3,X4,X5,Y5,ORB,Y5,步序,指令,数据,步序,

45、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,ORB,ORB,做一块连一块,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1,4.1.5 ANB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,X0,X1,0,1,2,3,4,LD,OR,LDI,OR,ANB,X0,X1,5,6,OUT,X2,X3,X4,OR,X2,X3,X4,Y0,Y0,步序,指令,数据,ANB指令的使用说明,并联块,串接

46、,是单个元件并联,用OR指令,4.1.6 MPS/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。,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。,4.1.6 MPS/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

47、此用于多重输出电路。,MRD,MPS,MPP,指令功能图解,MPS/MRD/MPP指令的使用,X0,0,1,2,3,4,LD,AND,MPS,AND,OUT,5,6,OUT,MPP,Y0,7,8,9,10,LD,MPS,AND,OUT,11,12,13,MPP,AND,OUT,X0,X1,X2,Y0,Y1,X3,X4,Y2,X5,Y3,14,15,16,17,18,LD,MPS,AND,OUT,MRD,19,20,OUT,AND,21,22,23,24,MRD,AND,OUT,MPP,25,26,AND,OUT,X6,X7,Y4,X10,Y5,X11,X12,Y6,Y7,Y1,X1,X2,X3

48、,X4,Y2,X5,Y3,MPP,X6,X7,MPS,Y4,X10,Y5,MRD,X11,Y6,X12,Y7,MRD,步序,指令,数据,MPS,MPP,MPS,母线,MPP,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,4.1.6 MPS/MRD/MPP指令,例：一层栈,4.1.6 MPS/MRD/MPP指令,

49、例：二层栈,X0,0,1,2,3,4,LD,MPS,AND,MPS,AND,5,6,MPP,OUT,Y0,7,8,AND,OUT,X0,X1,X2,Y0,X3,Y1,9,10,11,12,13,MPP,AND,MPS,AND,OUT,14,15,AND,MPP,16,OUT,X4,X5,X6,Y3,X1,X2,MPS,Y2,X3,Y1,Y2,Y3,X5,X6,X4,MPP,MPS,MPP,MPS,MPP,步序,指令,数据,第一层栈,第二层栈,MPS、MRD、MPP指令在使用中应注意：,4.1.6 MPS/MRD/MPP指令,(1)MPS、MRD、MPP指令用于多重输出电路,(2)MPS与MPP

50、必须配对使用,(3)MPS与MPP连续使用必须少于11次,MC为主控指令，用于公共串联接点的连接。,4.1.7 MC/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。,MC、MCR指令的使用,X0,(,a,),0,1,4,5,6,LD,MC,SP,LD,OUT,7,8,OUT,LD,10,11,LD,OUT,X0,X1,X2,N0,(,b,),X1,Y2,M100,MCR,

51、N0,M100,Y0,Y1,X3,MCR为2步指令,MC为3步指令,M100,N0,MC,N0,Y0,Y1,X2,N0,MCR,Y2,X3,步序,指令,数据,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,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

52、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,(,b,),(,a,),Y0,SET,X0,Y0,RST,X1,M0,SET,X2,M0,RST,X3,S0,SET,X4,S0,RST,X5,D0,RST,X6,(,c,),SET、RST指令的使用,4.1.9 PLS/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

53、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。,PLS、PLF指令的使用,(,c,),X0,X1,M0,M1,Y0,扫描周期,扫描周期,步序,指令,数据,PLS、PLF指令的使用,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。,4.1.10 NOP指令,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

54、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。,4.1.11 END指令,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,(a) 不正确；(b) 正确,Y,1,3,5,4,3,2,1,2,4,5,(,b,),Y,1,(,a,),2,4,5,3,4.2.1梯形图编程注意事项,OUT,LD,AND,OR,(,a,),OUT,LD,AND,LD,ORB,串联多的电路尽量放上部,OUT,LD,AND,OR,(,b,),并联多的

55、电路 尽量靠近母线,OUT,LD,OR,LD,ANB,4.2.1梯形图编程注意事项,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,X1,Y3,输入处理,X1ON，X2OFF,第一次,第二次,输出处理,Y3OFF，Y4ON,双线圈输出不可用,4.2.1梯形图编程注意事项,Y4,X3,X2,Y3,X000,(,a,),(,b,),0,1,2,3,4,LD,AND,LDI,AND,ORB,5,6,LD,OR,Y002,步序,指令,数据,7,8,9,10,OR,ANB,OR,OUT,X000,X001,X002,X003,X004,X006,X007,X0

56、05,Y002,并联连接,并联块结束,分支起点,与前面的电路连接,X001,X006,X007,X002,X003,X004,X005,ANB,LD,并联电路块,ANB前,的OR,ORB,ANB后的OR,4.2.2基本指令编程实例,例1 ORB、ANB指令的混用,例2 四层栈电路,4.2.2 基本指令编程实例,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,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,SQ2(X2),SQ1(X1),SQ3(

57、X3),前进(Y1),后退(Y2),SB(X0),启动,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5 s，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。,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,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

58、性的一种图形，流程图又叫功能表图(Function Chart)。,流程图主要由步、转移(换)、转移(换)条件、线段和动作(命令)组成。,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。,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

59、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,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。,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

60、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。,(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。,流程图中的每一步，可用一个

61、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。,台车流程图的状态转移图,(3) 给出转移条件。状态转移的条件用连接两状态之间的线段上的短线来表示。当转移条件得到满足时，转移的状态被置位，而转移前的状态(转移源)自动复位。例如，当X1动合触点瞬间闭合时，状态S20将转移到S21，这时S21被置位而S20自动复位。,5.1 状态转移图及状态功能,状态的转移条件可以是单一的，也可以是多个元件的串、并联组合，如图所示。,5.1 状态转移图及状态功能,在使用状态时还需要说明以下问题：,5.1 状态转移图及状态功能,(1) 状态的置位要用SET指令，这时状态才具有步进功能。,它除了提供步进触点外，还提供一般的触点。步进触点(STL触点)只有动合触点，一般触点有动合触点和动断触点。当状态被置位时，其STL触点闭合，用它去驱动负载。,(2) 用状态驱动的M、Y若要在状态转移后继续保持接通，则需用SET指令。当需要复位时，则需用RST指令。,(3) 只要在不相邻的步进段内，