模块四PLC的指令系统课件.ppt

电气控制与PLC,模,块,四,P,L,C,的,指,令,系,统,模块四 PLC的指令系统,知识目标,：,熟悉PLC的基本组成与工作原理；熟练掌握X系列可编程控制器基本指令及应用；熟悉编程的基本规则和技巧,能力目标,：,能正确编写和阅读不太复杂的PLC用户程序；能进行PLC的I/O接线和熟练使用编程器,一、可编程序控制器概述,二、可编程序控制器的基本组成,三、PLC的工作原理,四、,PLC的编程语言,五、FX系列PLC概述,六、基本逻辑指令及使用,七、PLC的编程及应用,八、步进指令及状态编程法,九、应用指令的初步认识,一、,可编程序控制器概述,1.,可编程控制器的产生,1)PLC的由来,可编程逻辑控制器（Programmable Logical Controller）简称PLC。,2)PLC的定义,国际电工委员会（IEC）在1987年2月颁布了PLC的标准草案（第三稿），草案对PLC作了如下定义。,2.可编程控制器的特点,可靠性高，抗干扰强,功能强大，性价比高,编程简易，现场可修改,配套齐全，使用方便,寿命长，体积小，能耗低,系统的设计、安装、调试、维修工作,量少，维修方便,3、PLC的分类,按硬件结构分类,整体式结构,模块式结构。,按应用规模分类,超小型,PLC,32,。,小型,PLC,（,256,点）,。,中型,PLC。,大型,PLC,1204,。,超大型,PLC,4000,。在短短的20多年中，PLC得到了如此飞速的发展，并在各行各业得到了广泛的应用，这些事实说明，PLC具有强大的生命力。将成为工业控制领域的主要控制设备。,PLC将向两个方面发展：,一方面向着大型化的方向发展。,另一方面则向着小型化的方向发展。,4.可编程序控制器的发展趋势,二、可编程序控制器的基本组成,1PLC的硬件组成,可编程序控制器的组成基本同计算机一样,由电源、中央处理器（CPU）、存贮器、输入/输出接口及外围设备接口等构成。,PLC,内部主要部件有,:,1,）,CPU,（,Central Process Unit,）,CPU,是,PLC,的核心组成部分，与通用微机的,CPU,一样，它在PLC,系统中的作用类似于人体的神经中枢，故称为“电脑”。,PLC,常用的,CPU,主要采用通用微处理器、单片机或双极型位片式微处理器。,2,）系统程序存储器,它用以存放系统工作程序（监控程序）、模块化应用功能子程序、命令解释功能子程序的调用管理程序，,以及对应定义（,I/0,、内部继电器、计时器、计数器、移位寄存器等存储系统）参数等功能。,3,）用户存储器,用以存放用户程序即存放通过编程器输入的用户程序。,PLC,的用户存储器通常以字（,16,位,/,字）为单位来表示存储容量。,4,）输入接口电路,输入输出信号有开关量、模拟量、数字量三种，在我们实习室涉及到的信号当中，开关量最普遍，也是实验条件所限，在次我们主要介绍开关量接口电路。,5,）输出接口电路,输出接口接收主机的输出信息，并进行功率放大和隔离，经过输出接线端子向现场的输出部分输出相应的控制信号。输出接口电路一般由微电脑输出接口和隔离电路、功率放大电路组成。可编程序控制器的输出元件有三种形式即继电器输出,(M),、晶体管输出,(T),和晶闸管输出,(SSR),。,继电器输出,(M),晶体管输出,(T),晶闸管输出,(SSR),6,）编程器,编程器是用于用户程序的编制、编辑、调试检查和监视等。还可以通过其键盘去调用和显示,PLC,的一些内部状态和系统参数。它通过通讯端口与,CPU,联系，完成人机对话连接。,7,）外部设备,一般,PLC,都配有盒式录音机、打印机、,EPR0M,写入器、,高分辨率屏幕彩色图形监控系统等外部设备。,8,）电源,根据,PLC,的设计特点，它对电源并无特别要求，可使用一般工业电源。,2PLC的软件组成,PLC,系统也是由硬件系统和软件系统两大部分组成。其软件主要有以下几个逻辑部件：,1,）继电器逻辑,输入继电器（,X,）：把现场信号输入,PLC,，同时提供无限多个常开、常闭触点供用户编程使用。在程序中只有触点没有线圈，信号由外部信号驱动。编号采用八进制，分别为,X000,X007,，,X010-X017,等。,输出继电器（,Y,）：,具备一对物理接点，可以串接在负载回路中，对应物理元件有继电器、晶闸管和晶体管。外部信号不能直接驱动，只能在程序中用指令驱动。编号采用八进制，分别为,Y000,Y007,，,Y010-Y017,等。,内部继电器（,M,）：与外界没有直接联系，仅作运算的中间结果使用。有时也称为辅助继电器或中间继电器。和输出继电器一样，只能由程序驱动。每个辅助继电器有无限多对常开、常闭触点，供编程使用。地址号按十进制分配，通用型辅助继电器有,M0-M499,共,500,点，保持型辅助继电器有,M500-M1023,共,524,点，特殊型辅助继电器有,M8000-M8255,共,157,点。,2),定时器逻辑,3),计数器逻辑,PLC,除能进行位运算外，还能进行字运算。PLC,为用户提供了若干个数据寄存器，以存储有效数据。,三、PLC的工作原理,1.可编程序控制系统的等效电路,1),输入部分,这一部分由外部输入电路、,PLC,输入接线端子和输入继电器组成。外部输入信号经,PLC,输入接线端驱动输入继电器。,2),内部控制电路,这部分电路是由用户程序形成的即用软件代替硬件电路。它的作用是按照程序规定的逻辑关系，对输入信号和输出信号的状态进行运算、处理和判断，然后得到相应的输出。,3),输出部分,输出部分由与内部控制电路隔离的输出继电器的外部动合触点、输出接线端子和外部电路组成，用来驱动外部负载。,2.可编程序控制器的工作方式,PLC,则是采用循环扫描的工作方式。一个扫描周期主要可分为,3,个阶段。,四、PLC的编程语言,PLC,为用户提供了完整的编程语言，以适应编制用户程序的需要。,PLC,提供的编程语言通常有以下几种：梯形图、指令表、顺序功能流程图和功能块图。,1梯形逻辑图（LAD）,梯形逻辑图简称梯形图(,Ladder programming,)，它是从继电器一接触器控制系统的电气原理图演化而来的，是一种图形语言。它沿用了常开触点、常闭触点、继电器线圈、接触器线圈、定时器和计数器等术语及图形符号，也增加了一些简单的计算机符号，来完成时间上的顺序控制操作。触点和线圈等的图形符号就是编程语言的指令符号。这种编程语言与电路图相呼应，使用简单，形象直观，易编程，容易掌握，是目前应用最广泛的编程语言之一。,(a),梯形图,(b)语句表,图,4-7,2指令语句表(STL),指令语句表简称语句表(statementlist，简写为STI。)，类似于计算机的汇编语言，它是用语句助记符来编程的。中、小型PLC一般用语句表编程。,3顺序功能流程图(SFC),顺序功能流程图,(SFC),编程是一种图形化的编程方法，亦称功能图。使用它可以对具有并发、选择等复杂结构的系统进行编程，许多,PLC,都提供了用于,SFC,编程的指令。,4.功能块图(FBD),利用,FBD,可以查看到像普通逻辑门图形的逻辑盒指令。它没有梯形图编程器中的触点和线圈，,FBD,编程语言有利于程序流的跟踪，但在目前使用较少。,五、,FX,系列PLC概述,三菱电机现有的FX系列产品样本中仅有FX,1S,、FX,1N,、FX,2N,和FX,2NC,这四个子系列。FX系列的适应面广，FX,2N,和FX,2NC,最多扩展256个I/O点，并且有很强的网络通信功能，能够满足大多数要求较高的系统的需要，是国内使用最广泛的PLC系列产品之一。,1.FX系列PLC的型号,2.FX,2N,系列PLC的基本单元,FX,2N,系列是FX系列中功能最强、速度最高的小型PLC。其基本单元,见下表：,类 型,输 入 点 数,输 出 点 数,FX,2N,-16MR,8,8,FX,2N,-32MR,16,16,FX,2N,-48MR,24,24,FX,2N,-64MR,32,32,FX,2N,-80MR,40,40,FX,2N,-128MR,64,64,3.,FX,2N,系列PLC的编程元件,1）输入继电器（X0X177）：PLC的输入端子是从外部开关接收信号的窗口。输入继电器最多可达128点，采用八进制编号，且不能用程序驱动。,2）输出继电器（Y0Y177）：PLC的输出端子是向外部负载输出信号的窗口。输出继电器最多可达128点，且编号为八进制。外部负载的驱动必须由输出继电器实行。,3）辅助继电器（M）,通用辅助继电器M0M499（500点）,停电保持辅助继电器M500 M1023（524点特殊辅助继电器M8000M8255（256点）,4)状态元件（S）,在步进顺控系统的编程中状态元件S是重要的软元件。它与后述的步进顺控指令 STL 组合使用。有以下四种类型：,初始状态S0S9(10点)；回零S10S19（10点）；通用S20S499(480点)；保持S500S899（400点）,5）指针（PI）,分支指令用指针P0P63（64点）,中断用指针I0I8（9点）,6）定时器（T）（字、bit）,定时器的元件号及其设定值和动作如下：,100ms定时器T0T199(200点)，设定值0.13276.7秒,10ms定时器T200T245(46点)，设定值0.01327.67秒,7)计数器（C（字、bit）,8)数据寄存器（D）（字）,可编程控制器用于模拟量控制、位置量控制、数据I时需要许多数据寄存器存贮参数及工作数据。,9）变址寄存器（VZ）（字）,变址寄存器的作用类似于Z80中的变址寄存器IX、IY，通常用于修改软元件的元件号。V与Z都是16bit数据寄存器。,六、基本逻辑指令及使用,简介,FX,2N,的基本指令形式、功能和编程方法。,1.LD、LDI、OUT指令,符号名称,功能,操作元件,LD,取,常开触点逻辑运算起始,X,、,Y,、,M,、,S,、,T,、,C,LDI,取反,常闭触点逻辑运算起始,X,、,Y,、,M,、,S,、,T,、,C,OUT,输出,线圈驱动,Y,、,M,、,S,、,T,、,C,1,）程序举例：,2,）例题解释：当,X0,接通时，,Y0,接通；当,X1,断开时，,Y1,接通。,3,）指令使用说明：,LD,和,LDI,指令用于将常开和常闭触点接到左母线上；,LD,和,LDI,在电路块分支起点处也使用；,OUT,指令是对输出继电器、辅助继电器、状态继电器、定时器、计数器的线圈驱动指令，不能用于驱动输入继电器，因为输入继电器的状态是由输入信号决定的。,OUT,指令可作多次并联使用，如下图。,2.AND、ANI指令,符号名称,功能,操作元件,AND,与,常开触点串联连接,X,、,Y,、,M,、,S,、,T,、,C,ANI,与非,常闭触点串联连接,X,、,Y,、,M,、,S,、,T,、,C,1,）程序举例：,2,）例题解释：当,X0,接通，,X2,接通时,Y0,接通；,X1,断开，,X3,接通时,Y2,接通；常开,X4,接通，,X5,断开时,Y3,接通；,X6,断开，,X7,断开，同时达到,2.5,秒时间，,T1,接通，,Y4,接通。,3,）指令说明：,AND,、,ANI,指令可进行,1,个触点的串联连接。串联触点的数量不受限制，可以连续使用；,OUT,指令之后，通过触点对其他线圈使用,OUT,指令，称之为纵接输出。这种纵接输出如果顺序不错，可多次重复使用；如果顺序颠倒，就必须要用我们后面要学到的指令（,MPS/MRD/MPP,）如下图。,3.OR、ORI指令,符号名称,功能,操作元件,OR或,常开触点并联连接,X、Y、M、S、T、C,ORI或非,常闭触点并联连接,X、Y、M、S、T、C,1）程序举例：,2）例题解释：当X0或X3接通时Y1接通；当X2断开或X4接通时Y3接通；当X4接通或X1断开时Y0接通；当X3或X2断开时Y6接通。,3）指令说明：,OR、ORI指令用作1个触点的并联连接指令；,OR、ORI指令可以连续使用，并且不受使用次数的限制；,OR、ORI指令是从该指令的步开始，与前面的LD、LDI指令步进行并联连接；,当继电器的常开触点或常闭触点与其他继电器的触点组成的混联电路块并联时，也可以用这两个指令。4.串联电路块并联指令ORB、并联电路块串联指令ANB,1）程序举例：,2）例题解释：X0与X1、X2与X3、X4与X5任一电路块接通，Y1接通;X0或X1接通，X2与X3接通或X4接通，Y0都可以接通.,3）指令说明：,ORB、ANB无操作软元2个以上的触点串联连接的电路称为串联电路块；,将串联电路并联连接时，分支开始用LD、LDI指令，分支结束用ORB指令；,ORB、ANB指令，是无操作元件的独立指令，它们只描述电路的串并联关系；,有多个串联电路时，若对每个电路块使用ORB指令，则串联电路没有限制，如上举例程序；,若多个并联电路块按顺序和前面的电路串联连接时，则ANB指令的使用次数没有限制.,5.分支多重输出MPS、MRD、MPP指令,MPS指令：将逻辑运算结果存入栈存储器；,MRD指令：读出栈1号存储器结果；,MPP指令：取出栈存储器结果并清除。,用于多重输出电路；FX的PLC有11个栈存储器，用来存放运算中间结果的存储区域称为堆栈存储器。使用一次MPS就将此刻的运算结果送入堆栈的第一段，而将原来的第一层存储的数据移到堆栈的下一段。,1）程序举例：,2）例题解释：当公共条件X0闭合时，X1闭合则Y0接通；X2接通则Y1接通；Y2接通；X3接通则Y3接通。,6.主控指令MC、MCR,1）程序举例：,2）例题解释：当X0接通时，执行主控指令MC到MCR的程序；MC至MCR之间的程序只有在X0接通后才能执行。,7.置位指令SET、复位指令RST,SET指令称为置位指令：功能为驱动线圈输出，使动作保持，具有自锁功能。,RST指令称为复位指令：功能为清除保持的动作，以及寄存器的清零。,1）程序举例：,2）例题解释：当X0接通时，Y0接通并自保持接通；当X1接通时，Y0清除保持。,8.上升沿微分脉冲指令PLS、下降沿微分脉冲指令PLF,PLS指令：上升沿微分脉冲指令，当检测到逻辑关系的结果为上升沿信号时，驱动的操作软元件产生一个脉冲宽度为一个扫描周期的脉冲信号。,PLF指令：下降沿微分脉冲指令，当检测到逻辑关系的结果为下降沿信号时，驱动的操作软元件产生一个脉冲宽度为一个扫描周期的脉冲信号。,1）程序举例：,2）例题解释：当检测到X0的上升沿时，PLS的操作软元件M0产生一个扫描周期的脉冲，Y0接通一个扫描周期；当检测到X1的上升沿时，PLF的操作软元件M1产生一个扫描周期的脉冲，Y1接通一个扫描周期。,9.INV取反指令,INV指令是将即将执行INV指令之前的运算结果反转的指令，无操作软元件。,1）程序举例：,2）例题解释：X0接通，Y0断开；X0断开，Y0接通。,10.空操作指令NOP、结束指令END,1）NOP指令：称为空操作指令，无任何操作元件。其主要功能是在调试程序时，用其取代一些不必要的指令，即删除由这些指令构成的程序；另外在程序中使用NOP指令，可延长扫描周期。若在普通指令与指令之间加入空操作指令，可编程序控制器可继续工作，就如没有加入NOP指令一样；若在程序执行过程中加入空操作指令，则在修改或追加程序时可减少步序号的变化。,2）END指令：称为结束指令，无操作元件。其功能是输入输出处理和返回到0步程序。,七、,PLC的编程及应用,1.PLC编程特点,1）程序执行顺序比较,2,）,PLC,程序的扫描执行结果,3,）,PLC,软件特性,PLC,在梯形图里可以无数次地使用其触点，既可以是常闭也可以是常开。,2.PLC编程的基本规则,1）X、Y、M、T、C等器件的触点可多次重复使用。,2）梯形图每一行都是从左边母线开始，线圈接在最右边。,3）线圈不能直接与左边的母线相连。,4）同一编号的线圈在一个程序中使用两次称为双线圈输出，双线圈输出容易引起误操作，应避免线圈重复使用。步进顺序控制除外。,5）梯形图必须符合顺序执行的原则，即从左到右，从上到下地执行。如不符合顺序执行的电路不能直接编程。桥式电路梯形图就不能直接编程。,3.编程技巧,1）程序的编写应按照自上而下、从左到右的方式编写。为了减少程序的执行步数，程序应“左大右小、上大下小“，尽量不出现电路块在左边或下边的情况。,2）依照扫描的原则，程序处理时尽可能让同时动作的线圈在同一个扫描周期内。,3）桥型电路的编程。,4）复杂电路的处理。如果电路的结构比较复杂，用 ANB 或者 ORB 等指令难以解决，可重复使用一些触点画出它们的等效电路，然后再进行编程就比较容易了。,4.典型控制程序,1）自保持程序,自保持电路也称自锁电路。常用于无机械锁定开关的启动停止控制中。如用无机械锁定功能的按钮控制电动机的启动和停止；并且分为启动优先和断开优先两种。,2）互锁程序,互锁电路用于不允许同时动作的两个或多个继电器的控制，如电动机的正反转控制。,3）时间电路程序,时间电路程序主要用于延时、定时和脉冲控制。时间控制电路，既可以用以用定时器实现也可以用标准时钟脉冲实现。在FX1S系列有64个定时器和四种标准时钟脉冲（1min、1S、100ms、10ms）可用于时间控制，编程时使用方便。,接通延时,限时控制程序,断开延时和长延时,计数器配合计时,4,）分频电路程序,5,）振荡电路程序,6）时钟电路程序,5.编程实例,例1 锅炉点火和熄火控制。,控制要求为：点火过程为先启动引风，5分钟后启动鼓风，2分钟后点火燃烧；熄火过程为先熄灭火焰，2分钟后停止鼓风，5分钟后停止引风。,1）分析工艺过程,2）PLC的I/O点的确定与分配,输 入,输 出,点火信号,X0,控制引风,KM1,Y0,熄火信号,X1,控制鼓风,KM2,Y1,控制点火开关,KM3,Y2,3）PLC接线图,4）控制程序编写,5）调试。,八、,步进指令及状态编程法,1.,状态继电器（状态软元件）,状态继电器（S）是PLC内部“软继电器”的一种，它和输入继电器（X）和输出继电器（Y）一样，有无数对常开触点和常闭触点，如不作步进状态软元件，可作一般的辅助继电器（M）使用。FX系列内部共有状态继电器1000个，S0S9主要应用在状态转移图（SFC）的初始状态，S10S19主要应用在状态转移图（SFC）的状态回零，S20S499主要应用在状态转移图（SFC）的中间状态，S500S899与S900S999分别用在停电保持和信号报警。,2.,状态转移图的设计法,例如工作台自动往复控制系统,我们可以画出它的状态转移图：一工作台自动往复控制程序（1）要求：正反转启动信号SB0、SB1，停车信号SB2，左右限位开关SQ1、SQ2，左右极限保护开关SQ3、SQ4，输出信号Y0、Y1。具有电气互锁和机械互锁功能。,状态转移图：,3.指令STL、RET,STL指令称为“步进接点“指令。其功能是将步进接点接到左母线。RET指令称为“步进返回“指令。其功能是使临时左母线回到原来左母线的位置。,4.程序举例,例1.,PLC,环系列按钮步进彩灯电路STL切动一体方案,1）PLC实验接线简图,2）SFC图(译为)梯形图(译为)指令表,九、,应用,指令的初步认识,1.,应用指令的基础知识,1）应用指令的基本格式,应用指令有三部分组成：功能编号FNC-，助记符，操作数。,梯形图形式：,梯形图输入同一个应用指令：,应用指令的含义,、,2）应用指令的规则,应用指令操作数（软元件）的含义如表：,字 软 元 件,位 软 元 件,K：十进制整数,X：输入继电器,H：十六进制整数,Y：输出继电器,KnX：输入继电器X的位指定,M：辅助继电器,KnY：输出继电器Y的位指定,S：状态继电器,KnS：状态继电器S的位指定,T：定时器T的当前值,C：计数器C的当前值,D：数据寄存器,V、Z：变址寄存器,指令执行形式有连续执行和脉冲执行两种。,位软元件,2.应用指令,简介,应用指令分为程序流程控制、传送与比较、数据处理等。,1）传送与比较指令,MOV指令,程序举例：,比较指令CMP(FNC10)、区间比较指令 ZCP(FNC11),程序举例：,2）程序流程控制指令,如条件跳转指令CJ,格式：见,图4-56,操作软件：P0P63共64个。,图4-56 图4-57,指令说明：,一个标号只能出现一次，多于一次则会出错；两条或多条跳转指令可以使用同一标号，如上格式例。,如,图4-57,，编程时标号占一行，对有意为向END 步跳转的指针P63编程时，请不要对标记P63编程，给标记P63编程时，可编程控制器显示出错码6507（标记定义不正确）并停止。,3,）,四则运算指令,加法指令,功能：加法指令时将指定的源操作软元件S1、S2中二进制数相加，结果送到指定的目标操作软元件D中。,减法指令,功能：减法指令是将指定的操作软元件S1、S2中的二进制数相减，结果送到指定的目标操作软元件D中。,格式：,4）移位指令,功能：两条指令是使位软元件中的状态向右/向左移位，n1指定位软元件长度，n2指定移位的位数。,格式：,5）数据处理:批复位指令ZRST,功能：区间批复位。,格式：,3.,应用指令的程序编写定时报时器控制程序,应用计数器与比较指令构成24小时可设定定时时间的控制器，每15分钟为一设定单位，工96个时间单位。,现控制实现如下：6：30电铃Y0每秒响一次，6次后自动停止；9：0017：00，启动校园报警系统Y1；18：00开校内照明Y2；22：00关校园内照明Y2。,