可編程序控制器技術(shù)（第3版）課件：可編程序控制器的指令系統(tǒng)

可編程序控制器的指令系統(tǒng)以FX3U為例，詳細(xì)介紹采用梯形圖的編程方法。第一節(jié)

編程方式和軟元件第三節(jié)

基本指令的應(yīng)用第二節(jié)

基本指令系統(tǒng)第四節(jié)

應(yīng)用指令和步進(jìn)指令內(nèi)容提要一、編程方式1.梯形圖編程2.指令表編程3.SFC編程本節(jié)主要介紹采用梯形圖的編程方式第一節(jié)

編程方式和軟元件由軟件組成的內(nèi)部繼電器，按一定的規(guī)則進(jìn)行編號(hào)。字母+序號(hào)X：輸入繼電器Y：輸出繼電器M：輔助繼電器D：數(shù)據(jù)寄存器T：定時(shí)器C：計(jì)數(shù)器S：狀態(tài)繼電器。二、軟元件號(hào)分配和功能概要輸入繼電器用于接收輸入設(shè)備發(fā)出的輸入信號(hào)。輸入繼電器只能由外部信號(hào)所驅(qū)動(dòng)，不能用程序內(nèi)部的指令來驅(qū)動(dòng)。在程序中輸入繼電器只有觸點(diǎn)。輸入模塊的電路可等效成輸入繼電器的輸入線圈。1.輸入繼電器Ｘ輸出繼電器是將輸出信號(hào)傳送給負(fù)載的元件。輸出繼電器的線圈由內(nèi)部程序驅(qū)動(dòng)。輸出觸點(diǎn)有兩類，

1）由軟件構(gòu)成的內(nèi)部觸點(diǎn)（軟觸點(diǎn)）

2）由輸出模塊構(gòu)成的外部觸點(diǎn)（硬觸點(diǎn)），它具有一定的帶負(fù)載能力。2.輸出繼電器Ｙ起到中間繼電器的作用。有一類保持用繼電器，在PLC電源斷電時(shí)，能儲(chǔ)存ON/OFF狀態(tài)。它主要的功能有：PLC狀態(tài)、時(shí)鐘、標(biāo)記、PLC方式、步進(jìn)、中斷禁止、出錯(cuò)檢測(cè)等。M8000~M8511為特殊用繼電器。3.輔助繼電器Ｍ例如：1)M8000當(dāng)PLC運(yùn)行時(shí)，M8000為ON2)M8002當(dāng)PLC開始運(yùn)行的第一個(gè)掃描周期，M8002為ON3)M8005鋰電池電壓異常降低時(shí)工作4)M8012振蕩周期為100ms的脈沖5)M8013振蕩周期為1s的脈沖6)M8014振蕩周期為1min的脈沖7)M8020零標(biāo)記8)M8021借位標(biāo)記9)M8022進(jìn)位標(biāo)記是一種用于編制順序控制進(jìn)步梯形圖的繼電器，與步進(jìn)指令STL結(jié)合使用。在不做進(jìn)步序號(hào)時(shí)，也可作為輔助繼電器使用。4.狀態(tài)繼電器S5.定時(shí)器T相當(dāng)于繼電器控制系統(tǒng)中的通電延時(shí)時(shí)間繼電器。將PLC內(nèi)的1ms、10ms、100ms等時(shí)鐘脈沖進(jìn)行加法計(jì)數(shù)，當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，定時(shí)器的輸出觸點(diǎn)動(dòng)作。定時(shí)時(shí)間范圍為0.001~3276.7秒（1）內(nèi)部計(jì)數(shù)用計(jì)數(shù)器

16位加計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)范圍為1~32767；

32位加法／減計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)范圍為-2147483648~2147483647，利用M8200~M8234指定增/減方向。6.計(jì)數(shù)器C（2）高速計(jì)數(shù)器

32位，加法／減法計(jì)數(shù)，高速計(jì)數(shù)脈沖輸入。高速計(jì)數(shù)器與PLC用戶程序的運(yùn)算無關(guān)，最高響應(yīng)頻率為100kHz。（1）內(nèi)部計(jì)數(shù)用計(jì)數(shù)器

16位加計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)范圍為1~32767；

32位加法／減計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)范圍為-2147483648~2147483647，利用M8200~M8234指定增/減方向。7.數(shù)據(jù)寄存器D（2）高速計(jì)數(shù)器

32位的高速計(jì)數(shù)器用于高速脈沖輸入的加法／減法計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)脈沖從X000~X007輸入。高速計(jì)數(shù)器與PLC用戶程序的運(yùn)算無關(guān)，最高響應(yīng)頻率為100kHz。1.取指令和輸出指令LD、LDI、INVOUT第二節(jié)

基本指令系統(tǒng)LD、LDI、INV、OUT2.串聯(lián)和并聯(lián)指令A(yù)ND、ANIOR、ORIAND、ANIOR、ORI3.塊與何塊或指令A(yù)NBORBANBORB4.主控與主控復(fù)位指令MCMCRMC、MCR5.脈沖檢測(cè)和脈沖輸出指令LDP、LDF、ORP、ORF、AND、ANF、PLS、PLFLDP、LDF、ORP、ORF、AND、ANFPLS、PLF6.置位和復(fù)位指令SETRSTSETRST7.進(jìn)棧、讀棧和出棧指令MPS、MRD、MPPMPS、MRD、MPP8.空操作和程序結(jié)束指令NOP、END9.定時(shí)器的應(yīng)用

T0，普通定時(shí)器，X000閉合，T0開始計(jì)時(shí)，10s時(shí)間到，T0的常開觸點(diǎn)閉合，線圈Y000得電；若觸點(diǎn)X000斷開，T0被復(fù)位0。

T250，積累型定時(shí)器，X001閉合，T250開始計(jì)時(shí)，若X001斷開或停電，T250仍保持已計(jì)時(shí)的時(shí)間；當(dāng)X001再次閉合后，T250在原計(jì)時(shí)時(shí)間的基礎(chǔ)上繼續(xù)計(jì)時(shí)，直到10s時(shí)間到。當(dāng)觸點(diǎn)X002閉合，T250被復(fù)位。10.

計(jì)數(shù)器的應(yīng)用

C0，普通計(jì)數(shù)器，X011閉合一次，C0的當(dāng)前值加1，直到其當(dāng)前值為5，觸點(diǎn)C0閉合。以后即使繼續(xù)有計(jì)數(shù)輸入，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值不變。當(dāng)X010閉合，執(zhí)行RSTC0指令，計(jì)數(shù)器C0被復(fù)位，當(dāng)前值為0，觸點(diǎn)C0斷開，輸出繼電器線圈Y001失電。普通計(jì)數(shù)器和停電保持用計(jì)數(shù)器不同之處在于，在切斷PLC的電源后，普通計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值被清除，而停電保持用計(jì)數(shù)器則可存貯計(jì)數(shù)器在停電前的計(jì)數(shù)值。當(dāng)恢復(fù)供電后，停電保持用計(jì)數(shù)器可在上一次保存的計(jì)數(shù)值上累計(jì)計(jì)數(shù)，因此它時(shí)一種累積計(jì)數(shù)器。在基本指令的基礎(chǔ)上介紹一些常用的單元程序。一個(gè)完整的實(shí)現(xiàn)某種控制功能的用戶程序，總可分解為一系列簡單、典型的單元程序。熟悉這些程序，既能鞏固前面所學(xué)的指令，又能從中掌握編程的邏輯及規(guī)律，還能這些單元程序的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造、擴(kuò)充、組合，設(shè)計(jì)出豐富多彩的應(yīng)用程序。第三節(jié)

基本指令的應(yīng)用1．起動(dòng)、停止控制——自鎖邏輯的應(yīng)用控制要求：1）按下按鈕SB1，線圈KM得電，主電路電動(dòng)機(jī)M轉(zhuǎn)動(dòng)，并保持，即自鎖。2）按下按鈕SB2，或電動(dòng)機(jī)過載時(shí)，線圈KM失電，主電路電動(dòng)機(jī)M停止。3）若電動(dòng)機(jī)過載，在熱繼電器FR動(dòng)作、電動(dòng)機(jī)M停止的同時(shí)，報(bào)警燈H閃爍。1．梯形圖編寫實(shí)例梯形圖解讀：1）按下按鈕SB1，X000閉合，輸出Y000得電，在第一個(gè)掃描周期后，觸點(diǎn)Y000閉合。此后即使X000斷開，輸出Y000仍然得電，即自鎖。2）按下按鈕SB2，或電動(dòng)機(jī)過載時(shí)，常閉觸點(diǎn)X001或X002斷開，輸出Y000才會(huì)失電。2．正反轉(zhuǎn)控制——互鎖邏輯的應(yīng)用控制要求：1）電動(dòng)機(jī)停止時(shí)，按下SB2，接觸器KM1得電，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；2）電動(dòng)機(jī)停止時(shí)，按下SB3，接觸器KM2得電，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；3）按下SB1，或熱繼電器動(dòng)合觸點(diǎn)FR閉合時(shí)，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。4）在輸出電路中設(shè)置電路互鎖外；在梯形圖中也要求軟觸點(diǎn)互鎖。2．梯形圖編寫實(shí)例梯形圖解讀：1.電動(dòng)機(jī)未起動(dòng)時(shí)，按下SB2時(shí)，輸入X001閉合，輸出Y000被驅(qū)動(dòng)，并自鎖，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；在第2條梯形圖中，Y000的常閉觸點(diǎn)斷開，以確保Y001不能得電，實(shí)現(xiàn)互鎖；2.同理，若電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，輸出Y001得電，在第1條梯形圖中，Y001的常閉觸點(diǎn)斷開，Y000也不能得電，實(shí)現(xiàn)互鎖。3．

Υ/Δ減壓起動(dòng)控制——時(shí)間邏輯的應(yīng)用控制要求：1）按下起動(dòng)按鈕SB1，KM1、KM2得電，電動(dòng)機(jī)M成Y接法，開始起動(dòng)，同時(shí)定時(shí)器開始定時(shí)；定時(shí)時(shí)間到，KM2失電，KM3得電，電動(dòng)機(jī)M成Δ接法，正常運(yùn)轉(zhuǎn)。2）按下停止按鈕SB2，接觸器線圈均失電，電動(dòng)機(jī)M停止。3）電動(dòng)機(jī)過載時(shí)，F(xiàn)R動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，接觸器線圈均失電，電動(dòng)機(jī)M停止。4）為了提高可靠性，KM2和KM3除輸出電路中有觸點(diǎn)互鎖外，在梯形圖中增加軟觸點(diǎn)互鎖。3．梯形圖編寫實(shí)例梯形圖解讀：1）按下起動(dòng)按鈕SB1，X000得電，Y000、Y001得電，KM1、KM2得電，電動(dòng)機(jī)Y接法，開始起動(dòng)。2）定時(shí)器T0開始定時(shí)；定時(shí)時(shí)間到，Y001（KM2）失電，Y002（KM3）得電，電動(dòng)機(jī)Δ接法，正常運(yùn)轉(zhuǎn)。3）為了提高可靠性，KM2和KM3除輸出電路中有觸點(diǎn)互鎖外，在梯形圖中增加軟觸點(diǎn)互鎖。4．兩地控制——異或和同或邏輯的應(yīng)用兩地控制最典型的應(yīng)用：一燈雙控照明電路，使用兩只雙聯(lián)開關(guān)控制要求：1.用單聯(lián)開關(guān)實(shí)現(xiàn)兩地控制；2.實(shí)現(xiàn)多地控制。4．梯形圖編寫實(shí)例梯形圖解讀：1.用X000、X001構(gòu)成異或邏輯電路來實(shí)現(xiàn)；2.也可以用同或電路來實(shí)現(xiàn)。3.三地控制，有三個(gè)輸入，分兩步運(yùn)算。5．單按鈕起動(dòng)、停止控制——雙穩(wěn)態(tài)邏輯的應(yīng)用控制要求：用一只普通按鈕代替起動(dòng)和停止兩個(gè)按鈕的功能；按鈕按一次，輸出點(diǎn)ON，再按一次按鈕，輸出點(diǎn)為OFF……不斷循環(huán)。梯形圖解讀1.第1條，觸點(diǎn)X001閉合，在M0上產(chǎn)生一個(gè)脈沖（M0得電一個(gè)掃描周期）；2.第2條，典型的異或電路，它將M0的狀態(tài)和Y000的狀態(tài)相異或后，在Y000輸出。注意?。∫欢ㄒ褂妹}沖形式，千萬不能將PLS去掉。如果去掉，當(dāng)X000閉合時(shí)，在每個(gè)掃描周期，輸出線圈Y000的狀態(tài)都要改變一次，這顯然是達(dá)不到控制目的。6．輸入信號(hào)的防抖動(dòng)控制——單穩(wěn)態(tài)邏輯的應(yīng)用控制要求：

1.用軟件消除因?yàn)檩斎氚粹o觸點(diǎn)接觸不良造成的輸入誤差。梯形圖解讀：1.X000閉合，通過第一個(gè)掃描周期，輔助繼電器M0立即得電并自鎖。2.第二個(gè)掃描周期及以后的脈沖對(duì)M0沒有影響。3.定時(shí)器T0使M0輸出的信號(hào)脈寬均為0.5s，相當(dāng)于M0的高電平覆蓋了X000在0.5s內(nèi)的所有抖動(dòng)信號(hào)4.用M0的信號(hào)來替代X000。7．矩形波的產(chǎn)生和控制——無穩(wěn)態(tài)邏輯的應(yīng)用控制要求：

1.當(dāng)X000為ON時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)周期為3s的矩形波。梯形圖解讀：1.當(dāng)X000閉合，T0開始計(jì)時(shí)；1s時(shí)間到，常開觸點(diǎn)T0閉合，T1開始計(jì)時(shí)；2s時(shí)間到，常閉觸點(diǎn)T1斷開，將T0復(fù)位→常開觸點(diǎn)T0斷開→T1復(fù)位→常閉觸點(diǎn)T1閉合→使定時(shí)器T0又重新開始計(jì)時(shí)……2.在Y000和Y001端得到一個(gè)周期為3s的波形輸出。3.Y001是Y000的互補(bǔ)輸出。1sY001X0002sY0008．序列脈沖的發(fā)生和控制——自復(fù)位邏輯的應(yīng)用控制要求：

1.當(dāng)X000為ON時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)周期為5s，脈沖周期為一個(gè)掃描周的序列脈沖。梯形圖解讀：1.當(dāng)X000閉合，T0開始計(jì)時(shí)；

2.5s時(shí)間到，常開觸點(diǎn)T0閉合，Y000得電；

3.下一個(gè)掃描周期，常閉觸點(diǎn)T0斷開，將T0復(fù)位；

4.再下一個(gè)掃描周期，因T0已復(fù)位，常閉觸點(diǎn)T0閉合→T0又重新開始計(jì)時(shí)……5.在Y000輸出一個(gè)周期為5s（忽略了一個(gè)掃描周期的時(shí)間）的脈沖序列。9．搶答器控制程序分析——程序塊概念初步競(jìng)賽規(guī)則要求：1）主持人出題，按下開始按鈕（X000），開始指示燈（Y000）亮，選手方可搶答；若有選手搶先在主持人前按下按鈕，主持人再按下按鈕，指示燈（Y000）不亮。2）開始指示燈（Y000）亮后，某選手搶先按下按鈕，該選手指示燈亮，表示搶答成功；3）開始指示燈（Y000）未亮?xí)r，某選手搶先按下按鈕，該選手指示燈閃爍，表示犯規(guī)，其他選手按下無效，不作為犯規(guī)；4）按下復(fù)位按鈕，所有指示燈滅，可重新開始。梯形圖解讀：用M1、M2、M3、M4來表示1#~4#選手搶先按下按鈕的狀態(tài)，主持人按鈕（X000）和M1~M4的關(guān)系。表示選手按鈕沒有按下時(shí)，主持人開始按鈕按下有效，并自鎖，Y000為ON；如有選手搶先按下，M1~M4有一個(gè)常閉觸點(diǎn)斷開，主持人開始按鈕按下無效，Y000為OFF。復(fù)位按鈕（X005）按下，復(fù)位Y000。

按模塊編寫程序（1）主持人和選手的關(guān)系梯形圖解讀：是一個(gè)互鎖的關(guān)系按模塊編寫程序（2）選手和選手間的關(guān)系梯形圖解讀：選手狀態(tài)（M1~M4）和指示燈（Y001~Y004）一一對(duì)應(yīng)。如沒有犯規(guī)，觸點(diǎn)Y000閉合，Ｍ8013(振蕩周期為1s的脈沖)觸點(diǎn)被短接，選手對(duì)應(yīng)的指示燈常亮；若有犯規(guī)，觸點(diǎn)Y000斷開，Ｍ8013觸點(diǎn)開始作用，選手對(duì)應(yīng)的指示燈閃爍。按模塊編寫程序（3）開始指示燈狀態(tài)和選手搶答狀態(tài)的組合10．帶式輸送機(jī)控制

——正序起動(dòng)、逆序停止控制程序的設(shè)計(jì)（1）控制要求

1）正常起動(dòng)

為了避免在前段輸送皮帶上物料堆積，要求正序起動(dòng)起動(dòng)順序?yàn)椋篗1→M2→M3→YV，時(shí)間間隔分別為6s、5s、4s。

2）正常停止逆序停止，停止順序?yàn)?YV→M3→M2→M1，時(shí)間間隔均為4s。

3）緊急停止

YV、M3、M2、M1立即停止。

4）故障停止

M1過載時(shí)，YV、M3、M2、M1立即同時(shí)停止；M2過載時(shí)，YV、M3、M2立即同時(shí)停止，M1延時(shí)4s后停止；M3過載時(shí)，YV、M3立即同時(shí)停止，M2延時(shí)4s后停止，M1在M2停止后再延時(shí)4s停止。YVM3M2M1料斗終點(diǎn)主要功能：將料斗中的料，依次通過皮帶機(jī)3（M3帶動(dòng)）、皮帶機(jī)2（M2帶動(dòng)）、皮帶機(jī)1（M1帶動(dòng)）將料傳送到終點(diǎn)。（2）I/O地址分配梯形圖解讀：利用了3個(gè)定時(shí)器，由各定時(shí)器的常開觸點(diǎn)依次控制下一個(gè)狀態(tài)的實(shí)現(xiàn)。起動(dòng)時(shí)，按下起動(dòng)按鈕SB1，觸點(diǎn)X001閉合，Y001得電并自鎖，同時(shí)定時(shí)器T0開始計(jì)時(shí)，定時(shí)6s；6s時(shí)間到，常開觸點(diǎn)T0閉合，Y002得電，同時(shí)定時(shí)器T1開始定時(shí)……，直到輸出繼電器Y000得電。按下急停按鈕SB2，常閉觸點(diǎn)X002斷開，按梯形圖順序，依次使Y001、Y002、Y003、Y000失電，在一個(gè)掃描周期內(nèi)完成所有停止動(dòng)作。（3）順序起動(dòng)和緊急停止梯形圖解讀：按下正常停止按鈕SB3時(shí)，觸點(diǎn)X003閉合，M1得電并自鎖，定時(shí)器T3開始定時(shí)，然后依次起動(dòng)T4、T5，進(jìn)入正常停止過程；定時(shí)器各自的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)到前4條的梯形圖中，如圖中虛線框內(nèi)所示，使線圈Y000、Y003、Y002、Y001依次失電，T2、T1、T0依次復(fù)位；當(dāng)最后Y001失電后，其常開觸點(diǎn)斷開，使T3、T4、T5復(fù)位，為下一次操作做好準(zhǔn)備。過載保護(hù)請(qǐng)自行分析。（4）正常停止和過載保護(hù)11．編程注意事項(xiàng)（1）關(guān)于輸入元件的動(dòng)斷觸點(diǎn)在通常的控制電路中，為了達(dá)到控制的可靠性，停止按鈕SB2和熱繼電器FR都采用動(dòng)斷觸點(diǎn)接入，修改梯形圖SB2和FR。由于SB2、FR采用動(dòng)斷觸點(diǎn)，所以梯形圖中的常開觸點(diǎn)X001、X002在未動(dòng)作時(shí)都是閉合的，常閉觸點(diǎn)X002在未動(dòng)作時(shí)是斷開的。由于X001、X002在梯形圖中的常開觸點(diǎn)形式，使初學(xué)者分析時(shí)較為困難，所以在后面的介紹中，還是沿用動(dòng)合觸點(diǎn)的接入方法。（2）線圈位置不對(duì)的梯形圖及轉(zhuǎn)換

（3）橋式電路

（4）同名雙線圈輸出及其對(duì)策

在實(shí)際執(zhí)行中，當(dāng)觸點(diǎn)A、B閉合，而觸點(diǎn)C、D斷開時(shí)，線圈F并不得電。這是因?yàn)樵谳斎氩蓸雍?；在運(yùn)算第一條電路時(shí)，線圈F得電，在運(yùn)算到第二條電路時(shí)，線圈F失電；最后的輸出是線圈F失電。一、常用的應(yīng)用指令

FX3U的指令除基本指令（27條）外，還有步進(jìn)指令（2條）和應(yīng)用指令（128種，298條，本節(jié)共介紹9條，其余可詳見《編程手冊(cè)》。第四節(jié)

應(yīng)用指令和步進(jìn)指令應(yīng)用指令的格式1-D表示使用32位指令的指令2-應(yīng)用指令的功能號(hào)及指令符號(hào)3-P表示脈沖執(zhí)行指令的指令4-操作數(shù)

條件跳轉(zhuǎn)指令CJ其功能是在條件成立時(shí)，跳過不執(zhí)行的部分程序第四節(jié)

應(yīng)用指令和步進(jìn)指令梯形圖解釋當(dāng)觸點(diǎn)X000閉合時(shí)，直接跳轉(zhuǎn)到P8，在跳轉(zhuǎn)指令到P8間的梯形圖都不執(zhí)行。2.比較指令CMP梯形圖解釋當(dāng)觸點(diǎn)X000閉合時(shí)，將常數(shù)10和計(jì)數(shù)器C20中的當(dāng)前值進(jìn)行比較。目標(biāo)軟元件為M0，則M1、M2即被自動(dòng)占用。當(dāng)常數(shù)10大于C0的當(dāng)前值時(shí)，觸點(diǎn)M0閉合，Y000得電；當(dāng)常數(shù)10等于C20的當(dāng)前值時(shí)，觸點(diǎn)M1閉合，Y001得電；當(dāng)常數(shù)10小于C20的當(dāng)前值時(shí)，觸點(diǎn)M2閉合，Y002得電。其功能是將兩個(gè)源數(shù)據(jù)字進(jìn)行比較，并將比較的結(jié)果存放于目標(biāo)