《可编程控制器原理与应用》图文课件-第3章.ppt

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,3,章,三菱,FX,2N,系列,PLC,的基本指令系统,了解三菱,PLC,的大致分类，了解三菱,FX,2N,系列,PLC,的硬件,系统配置；掌握三菱,FX,2N,系列,PLC,内部编程元件及其功能,掌握三菱,FX,2N,系列,PLC,的基本逻辑指令,会用基本逻辑指令完成简单控制程序的编制,教学目的和要求,三菱,FX,2N,系列,PLC,的硬件系统配置,三菱,FX,2N,系列,PLC,内部编程元件及其功能,三菱,FX,2N,系列,PLC,的基本逻辑指令,三菱,FX,2N,系列,PLC,内部编程元件及其功能,三菱,FX,2N,系列,PLC,的基本逻辑指令的使用方法,教学内容摘要,三菱,FX,2N,系列,PLC,内部编程元件、功能及其基,本逻辑指令的使用方法。,教学重点、难点,教学方法和使用教具,讲授、现场教学、课件,10,学时,教学时数,3.1,三菱可编程控制器概述,三菱公司是日本生产可编程控制器的主要厂家之一，其,PLC,产品也较早进入我国市场。,FX,系列,PLC,是由三菱公司近年来推出的高性能小型可编程控制器，以逐步替代三菱公司原,F,、,F1,、,F2,系列,PLC,产品。其中,FX2,系列是,1991,年推出的产品，,FX0,系列是在,FX2,系列之后推出的超小型,PLC,。近几年来又连续推出了将众多功能集合在超小型机壳内的,FX,0S,、,FX,1S,、,FX,0N,、,FX,1N,、,FX,2N,、,FX,2NC,等系列,PLC,产品。这些,PLC,产品具有较高的性价比，且应用广泛。,3.1.1,三菱可编程控制器分类,1.,超小型,PLC,超小型,PLC,均为整体式结构，体积小，价格便宜。该系列有,24,点、,40,点、,60,点三种基本单元，,40,点扩展单元，以及,8,点、,16,点扩展模块。,I/O,点数最大可达,128,点。,2.,小型,PLC,小型,PLC,主要有,FX,2,系列，该系列为整体式结构，由基本单元、扩展单元、扩展模块、通信适配器和特殊模块组成。在基本单元上连接扩展单元或扩展模块，可增加输入、输出点数，从而灵活地改变系统的,I/O,点数比例。,FX,2N,系列是,FX,系列中功能最强、速度最高的微型,PLC,。,3.,中型,PLC,中型,PLC,常用的是,AnS/QnAS,系列。该系列为模块式结构，有,10,种型号的,CPU,模块、配置齐全的,I/O,模块和多达,50,种的特殊功能模块。其,I/O,点数一般在,2561 024,点。该系列,PLC,的指令系统丰富，可提供,PID,、浮点运算、三角函数等高级应用指令，具有较强的网络功能。,4.,大型,PLC,大型,PLC,主要有,AnA/QnA,系列。该系列为模块式结构，有,12,种型号的,CPU,模块、配置齐全的,I/O,模块和大量的特殊功能模块。其,I/O,点数最大可达,4 096,点。,3.1.2,三菱,FX,2N,系列,PLC,的硬件系统配置,1.,系统配置与扩展,三菱,FX,2N,系列,PLC,由基本单元、扩展单元、扩展模块和特殊功能模块组成。基本单元是,PLC,的核心部分，由,CPU,、存储器、,I/O,电路和电源等组成。该系列,PLC,的基本单元可独立使用，也可将基本单元与扩展单元、扩展模块组合使用，以增加,I/O,点数。,2.,输入电路与输出电路的连接,输入电路的连接是将公共端,COM,通过具体的输入设备（如按钮、转换开关、行程开关、传感器等）连接到对应的输入端子上，并通过输入点将信号送到,PLC,内部。,输出电路就是,PLC,的负载电路，,PLC,仅提供输出端子，通过输出端子将负载和负载电源连接成一个电路，这样负载的状态就由,PLC,的输出端子进行控制，输出端子动作，则负载通电。,3.2,三菱,FX,2N,系列,PLC,内部编程元件及其功能,三菱,FX,2N,系列,PLC,内部的编程元件是支持该系列,PLC,编程语言的软元件，分别称为继电器、定时器、计数器等。如编程用的继电器元件，它的工作线圈没有工作电压等级、功耗大小和电磁惯性等问题；触点没有数量限制、机械磨损和电蚀等问题；在不同的指令操作下，它的工作状态可以无记忆也可以有记忆，甚至还可以作脉冲数字元件使用。,3.2.1,三菱,FX,2N,系列,PLC,内部各编程元件,表,3-1,三菱,FX,2N,系列,PLC,内部所有编程元件及其地址编号,输入继电器,X,FX,2N,-16M,X0,X7,8,点,FX,2N,-32M,X0,X17,16,点,FX,2N,-48M,X0,X27,24,点,FX,2N,-64M,X0,X37,32,点,FX,2N,-80M,X0,X47,40,点,FX,2N,-128M,X0,X77,64,点,带扩展,X0,X267,184,点,输出继电器,Y,FX,2N,-16M,Y0,Y7,8,点,FX,2N,-32M,Y0,Y17,16,点,FX,2N,-48M,Y0,Y27,24,点,FX,2N,-64M,Y0,Y37,32,点,FX,2N,-80M,Y0,Y47,40,点,FX,2N,-128M,Y0,Y77,64,点,带扩展,Y0,Y267,184,点,辅助继电器,M,通用,M0,M499,500,点,保持,M500,M3071,2572,点,特殊,M8000,M8255,256,点,状态继电器,S,初始化,S0,S9,10,点,回零,S10,S19,10,点,通用,S20,S499,480,点,断电保持,S500,S899,400,点,信号报警,S900,S999,100,点,三菱,FX,2N,系列,PLC,内部所有编程元件及其地址编号见表,3-2,所示。,定时器,T,T0,T199,时基,100ms,200,点,T200,T245,时基,10ms,46,点,T246,T249,时基,1ms,积算,4,点,T250,T255,时基,100ms,积算,6,点,计数器,C,16,位通用,C0,C99,100,点,16,位断电保持,C100,C199,100,点,32,位通用,C200,C219,20,点,32,位断电保持,C220,C234,15,点,高速,C235,C255,21,点,数据寄存器,D,通用,D0,D199,200,点,断电保持,D200,D7999,7800,点,特殊,D8000,D8255,只能用,256,点,文件,D1000,D7999,7000,点,变址寄存器,V/Z,V0,V7,8,点,Z0,Z7,8,点,指针,P/I,分支用,P0,P127,128,点,中断用,I00,I50(,输入中断,),、,I6,I8,（定时器中断）、,I010,I060(,计数器中断,),15,点,常数,K/H,十进制,K,16,位,:-32 768,+32 767,32,位,:-2 147 483 648,[phone],十六进制,H,16,位,:0,FFFF,32,位,:0,FFFFFFFF,3.2.2,三菱,FX,2N,系列,PLC,内部各编程元件的功能,1.,输入继电器,输入继电器,X,直接接收输入给,PLC,的物理信号，其编号与接线端子的编号一致。输入继电器,X,的状态由,PLC,输入端子所连接的外部设备的状态（由外部信号来驱动）决定，其程序无法改变。,2.,输出继电器,输出继电器,Y,直接传送,PLC,输出的物理信号，其编号与输出端子的编号一致。,3.,辅助继电器,辅助继电器,M,可以分成通用辅助继电器、断电保持辅助继电器和特殊辅助继电器。无论是哪一种的辅助继电器，都属于是一种“位元件”。,1,）通用辅助继电器,通用辅助继电器和,PLC,的外部无任何联系，其线圈受内部程序控制，常开、常闭触点只供内部编程使用，不能直接输出给外部设备。,2,）断电保持辅助继电器,断电保持辅助继电器可记忆控制系统电源中断的瞬时状态。它的功能与通用辅助继电器相同，它们的区别在于当,PLC,在运行过程中，不管什么原因使电源断电，断电保持辅助继电器仍能保持原来的状态。,3,）特殊辅助继电器,特殊辅助继电器也是内部使用的继电器，与通用辅助继电器的本质区别在于特殊辅助继电器是用于监测,PLC,工作状态，提供时钟脉冲，给出错误标志，或者用于步进顺控、禁止中断以及设定计数器是加计数还是减计数等。,4.,状态继电器,状态继电器,S,是用于编写顺序控制程序的一种编程元件，与步进指令组合使用。当状态继电器,S,不与步进指令组合使用时，可作为辅助继电器使用，且具有断电保持功能。,5.,定时器,定时器,T,相当于继电器控制系统中的时间继电器。它有一个设定值寄存器、一个当前值寄存器和一个用来储存输出触点状态的映像寄存器，这三个存储单元使用同一个元件号。定时器,T,即可用常数,K,来设定，又可用数据寄存器,D,的内容来设定。,6.,计数器,计数器,C,是用来对,PLC,的内部映像寄存器,X,、,Y,、,M,、,S,提供信号计数，计数脉冲接通或断开的持续时间，应大于,PLC,的扫描周期，其响应速度通常小于数十赫兹。具体分为：,1,）内部计数器,编号为,C0,C99,的为,16,位通用型递加计数器；编号为,C100,C199,的为,16,位断电保持型递加计数器，即使在计数过程中断电，计数值也能保持；编号为,C200,C219,的为,32,位通用型双向计数器；编号为,C220,C234,的为,32,位断电保持型双向计数器。,2,）高速计数器,编号为,C235,C255,的为高速计数器，其共用,PLC,的,8,个高速计数器输入端,X0,X7,，且一输入端同时只能供一个高速计数器使用。,7.,数据寄存器,数据寄存器,D,在模拟量的检测、控制以及位置控制等场合用来储存数据 和参数，是,PLC,必不可少的元件。具体分为：,1,）通用数据寄存器,通用数据寄存器,D0D199,为,16,位，用于存放,16,位二进制数或一个字等各种数据。两个数据寄存器合并起来可以存放,32,位数据（双字），在通用数据寄存器,D0,和,D1,组成的双字中，,D0,存放低,16,位，,D1,存放高,16,位。字或双字的最高位为符号位，该位为,0,时数据为正，为,1,时数据为负。,2,）断电保持数据寄存器,断电保持数据寄存器,D200,D7999,的数据寄存器具有断电保持的功能，即当,PLC,从接通状态进入断开状态时，以上编号的数据寄存器的值保持不变。利用参数设定，可改变电池保持的数据寄存器的范围。,3,）特殊数据寄存器,特殊数据寄存器,D8000,D8255,可用来控制和监视,PLC,内部的各种工作方式和元件，如电池电压、扫描时间和正在动作的状态的编号等。,PLC,通电时，特殊数据寄存器均被写入默认的值。,4,）文件数据寄存器,文件数据寄存器,D1000D7999,以,500,点为单位，可被外部设备存取。它实际上被设置为,PLC,的参数区，与断电保持数据寄存器是重叠的，可保证数据不会丢失，并且可通过块传送指令改写。,8.,变址寄存器,三菱,FX,2N,系列,PLC,有,16,个变址寄存器,V,和,Z,。它们均为,16,位的寄存器，里面存放的是偏移量，用于改变编程元件的地址编号，实现变址寻址，即以变址的方式求得数据单元的地址。,9.,指针,1,）分支用指针,分支用指针,P0,P127,在使用时，要与相应的条件跳转指令相结合。,2,）中断用指针,中断用指针,I,是指明某一中断源的中断程序入口指针，执行到中断返回指令时返回主程序。中断指针应在主程序结束指令之后使用。具体分为：,（,1,）输入中断用指针,（,2,）定时器中断用指针,（,3,）计数器中断用指针,10.,常数,常数,K,用来表示十进制常数，常数,H,用来表示十六进制常数。,3.3,三菱,FX,2N,系列,PLC,的基本逻辑指令,基本逻辑指令是,PLC,中最基础的编程语言，用于为输出指令、功能指令等建立逻辑条件，掌握了它也就初步掌握了,PLC,的使用方法。各种型号的,PLC,的基本逻辑指令都大同小异，掌握三菱,FX2N,系列,PLC,指令为其他系列指令的学习奠定了基础。,3.3.1,取、取反和输出指令,取指令,LD,和取反指令,LDI,均为起始指令，用在每一个梯级的开始。如果梯级开始是常开触点，就使用,LD,指令；如果梯级开始是常闭触点，就使用,LDI,指令。,LD,和,LDI,指令均可用于输入继电器,X,、输出继电器,Y,、辅助继电器,M,、状态继电器,S,、定时器,T,和计数器,C,。输出指令,OUT,为驱动线圈的输出指令，可以用于输出继电器,Y,、辅助继电器,M,、状态继电器,S,、定时器,T,和计数器,C,。,3.3.2,逻辑与和逻辑或指令,逻辑与指令,AND,、,ANI,和逻辑或指令,OR,、,ORI,分别用于处理对应触点的串联与并联。,AND,、,ANI,和,OR,、,ORI,指令均可以用于输入继电器,X,、输出继电器,Y,、辅助继电器,M,、状态继电器,S,、定时器,T,和计数器,C,。,1.,逻辑与指令,单个触点与左边的电路串联时，使用,AND,和,ANI,指令，串联一个常开触点用,AND,指令，串联一个常闭触点用,ANI,指令，串联触点的个数没有限制，可连续使用。,2.,逻辑或指令,OR,和,ORI,指令用于单个触点与前面电路的并联，并联一个常开触点用,OR,指令，并联一个常闭触点用,ORI,指令。并联触点的左端接到该指令所在的电路块的起始点上，右端与前一条指令对应的触点的右端相连。,3.3.3,块或和块与指令,1.,块或指令,块或指令,ORB,用来处理两个触点组的并联。当两个程序块并联时，每个触点都以起始指令开始单独编程，然后用,ORB,指令将两个程序块并联起来。,图,3-14 ORB,指令的梯形图和语句表,2.,块与指令,块与指令,ANB,用来处理两个触点组的串联。触点组就是若干个触点的组合，也称程序块。,ANB,指令相当于两个程序块之间的串联连线，该连线上所对应的触点可视为它右边的程序块的,LD,点。要串联的程序块的起始触点使用,LD,或,LDI,指令，完成了两个程序块的内部连接后，用,ANB,指令将它与前面的程序串联。,图,3-15 ANB,指令的梯形图和语句表,3.3.5,微分指令,上升沿微分指令,PLS,的功能是逻辑条件从断开到接通时，产生一个扫描周期的脉冲。下降沿微分指令,PLF,的功能是逻辑条件从接通到断开时，产生一个扫描周期的脉冲。,PLS,与,PLF,指令的梯形图及语句表如下图所示。,3.3.4,置位和复位指令,置位指令,SET,是使操作保持接通的指令；复位指令,RST,是使操作保持断开的指令。它们的功能类似于电子电路的,R-S,触发器。,SET,和,RST,指令的梯形图和语句表如下图所示。,1.,上升沿微分指令,上升沿微分指令,PLS,的功能是逻辑条件从断开到接通时，产生一个扫描周期的脉冲。,PLS,指令的梯形图及语句表，如图,3-18,所示。,图,3-18 PLS,指令的梯形图和语句表,辅助继电器,M0,仅在输入继电器,X0,的常开触点由断开变为闭合（即,X0,的上升沿）后的一个扫描周期内接通。,PLS,指令的时序图，如图,3-19,所示,图,3-19 PLS,指令的时序图,2.,下降沿微分指令,下降沿微分指令,PLF,的功能是逻辑条件从接通到断开时，产生一个扫描周期的脉冲。,PLF,指令的梯形图及语句表，如图,3-20,所示。,辅助继电器,M100,仅在输入继电器,X0,的常开触点由闭合变为断开（即,X0,的下降沿）后的一个扫描周期内接通。,PLF,指令的时序图，如图,3-21,所示。,图,3-21 PLF,指令的时序图,图,3-20 PLF,指令的梯形图和语句表,3.3.6,进栈、读栈和出栈指令,进栈指令,MPS,、读栈指令,MRD,和出栈指令,MPP,用于多重输出电路。其中，,MPS,指令用于存储电路中分支处的逻辑运算结果，以便后面处理有线圈的支路时可以调用该运算结果。,MRD,指令用于读取存储在堆栈最上层的电路中分支点处的运算结果，将下一触点强制性地连接在该点，读数后堆栈内的数据不会上移或下移。,MPP,指令用于将存储在电路中分支点的运算结果弹出（调用并去掉），将下一触点连接在该点后，从堆栈中去掉该点的运算结果。如图,3-22,所示为栈存储器。图,3-23,所示为使用一层栈的梯形图和语句表。,图,3-22,栈存储器,图,3-23,使用一层栈的梯形图和语句表,3.3.7,主控和主控复位指令,在编程时，经常会遇到许多线圈同时受一个或一组触点控制的情况，如果在每个线圈的控制电路中都串入同样的触点，将占用很多存储单元，,MC,指令可以解决这一问题。使用,MC,指令的触点称为主控触点，它在梯形图中与一般的触点垂直。主控触点是控制一组电路的总开关。主控指令,MC,用于表示主控区的开始。,MC,指令只能用于输出继电器,Y,和辅助继电器,M,（不包括特殊辅助继电器）。主控复位指令,MCR,用来表示主控区的结束。,MC,和,MCR,指令的执行流程如图,3-24,所示。,图,3-24 MC,和,MCR,指令的执行流程,MC,和,MCR,指令的梯形图和语句表如图,3-25,所示。,图,3-25 MC,和,MCR,指令的梯形图和语句表,2.,空操作指令,空操作指令,NOP,可使该步作空操作。执行完清除用户存储器的操作后，用户,存储器的内容将全部变为,NOP,指令。,3.3.8,取反与空操作指令,1.,取反指令,取反指令,INV,在梯形图中用一条,45,的短斜线来表示，它对该指令之前的运算结果取反，运算结果为,0,它变为,1,，运算结果为,1,它为,0,，如图,3-26,所示。,图,3-26 INV,指令的梯形图和语句表,3.3.9,程序结束指令,程序结束指令,END,可强制结束当前的扫描执行过程。若不写,END,指令，将从用户程序存储器的第一步执行到最后一步。如果,END,指令放在程序结束处，只执行第一步至,END,指令这一步之间的程序。使用,END,指令可以缩短扫描周期。,