1、第三章可編程序控制器的指令系統 主編一、編程方式1.梯形圖編程 這是與繼電器電路形式基本類似的編程語言，它形象、直觀，為廣大電氣人員所熟知。用梯形圖語言編寫的程序如圖3 1a所示。圖3-1編程方式一、編程方式2.指令表編程 這是與匯編語言類似的一種助記符編程語言，又稱語句表、命令語句、助記符等。它比匯編語言通俗易懂，更為靈活，適應性廣。由于指令語言中的助記符與梯形圖符號存在一一對應關系，因此對于熟知梯形圖的電氣工程技術人員，在編程時，只要用手工畫出梯形圖，直接由鍵盤輸入指令即可。和圖3 1a梯形圖對應的用指令語言編寫的程序如圖3 1b所示。一、編程方式3. SFC編程 SFC編程是根據機械操作

2、的流程，進行順序控制設計的輸入方式，如圖3 2所示。圖3-2SFC編程示意圖二、軟元件號分配和功能概要1.輸入繼電器 輸入繼電器是PLC用來接收用戶輸入設備發出的輸入信號。輸入繼電器只能由外部信號所驅動，不能用程序內部的指令來驅動。因此，在程序中輸入繼電器只有觸點。由前文所述，輸入模塊可等效成輸入繼電器的輸入線圈，其等效電路如圖3 3所示。二、軟元件號分配和功能概要2.輸出繼電器 輸出繼電器是PLC用來將輸出信號傳送給負載的元件。輸出繼電器由內部程序驅動，其觸點有兩類，一類是由軟件構成的內部觸點（軟觸點）；另一類則是由輸出模塊構成的外部觸點（硬觸點），它具有一定的帶負載能力，其等效電路如圖3

3、4所示。二、軟元件號分配和功能概要表3-1輸入/輸出繼電器地址分配表3.輔助繼電器 在PLC內部的繼電器叫做輔助繼電器。它與輸入/輸出繼電器不同，是一種程序用繼電器，不能讀取外部輸入，也不能直接驅動外部負載，只起到中間繼電器的作用。輔助繼電器中有一類保持用繼電器，即使在PLC電源斷電時，也能儲存ON/OFF狀態，其儲存的數據和狀態由鋰電池保護，當電源恢復供電時，能使控制系統繼續電源掉電前的控制。輔助繼電器等地址分配見表3 2。二、軟元件號分配和功能概要 其中M8000M8255為特殊用繼電器。它主要的功能有：PLC狀態、時鐘、標記、PLC方式、步進、中斷禁止、出錯檢測等。如：(1)M8000(

4、2)M8002初始脈沖，當PLC開始運行時，M8002為ON，接通時間為一個掃描周期。(3)M8005鋰電池電壓異常降低時工作。(4)M8012提供振蕩周期為100ms的脈沖，可用于計數和定時。 非備用區，根據設定參數,可以變更為備用區。 電池備用區，根據設定參數可以變更為非電池備用區。二、軟元件號分配和功能概要表3-2輔助繼電器等地址分配表二、軟元件號分配和功能概要 電池備用固定區，區域特性不能變更。(5)M8013提供振蕩周期為1s的脈沖。(6)M8014提供振蕩周期為1min的脈沖。(7)M8020零標記，減法運算結果等于0時為ON。(8)M8021借位標記，減法運算為負的最大值以下時為

5、ON。(9)M8022進位標記， 運算發生進位時為ON。其余可見用戶手冊。二、軟元件號分配和功能概要4.狀態繼電器S 狀態繼電器是一種用于編制順序控制步進梯形圖的繼電器，它與步進指令STL結合使用。在不做步進序號時，也可作為輔助繼電器使用，還可以作信號器，用于外部故障診斷。狀態繼電器的地址分配見表3 2。二、軟元件號分配和功能概要5.定時器 PLC中的定時器相當于繼電器控制系統中的通電延時時間繼電器。它將PLC內的1ms、10ms、100ms等時鐘脈沖進行加法計數，當達到設定值時，定時器的輸出觸點動作。定時器利用時鐘脈沖可定時的時間范圍為000132767s。定時器的地址分配見表3 2。其中T

6、199也可用于中斷子程序內；T250T255為100ms累積定時器，其當前值是累積數，定時器線圈的驅動輸入為OFF時，當前值被保持，作為累積操作使用。二、軟元件號分配和功能概要6.計數器C常用的計數器有以下兩種：(1)內部計數用計數器它是一種通用停電保持用計數器。(2)高速計數器32位的高速計數器可用于加法減法計數，計數脈沖從X000X007輸入，高速計數器與PLC的運算無關，最高響應頻率為60kHz。對于定時器的計時線圈或計數器的計數線圈，必須設定常數K，也可指定數據寄存器的地址號，用數據寄存器中的數據作為定時器、計數器的設定值。常數K的設定范圍和實際的定時值見表3 3。二、軟元件號分配和功

7、能概要表3-3定時器和計數器的設定范圍7.數據寄存器 數據寄存器是存儲數值、數據的軟元件，FX2N可編程序控制器的數據寄存器全部為16位（二進制，最高位為正負位），用兩個寄存器組合可以處理32位（二進制，最高為正負位）的數值。數據寄存器用于定時器、計數器設定值的間接指定和應用指令中。數據寄存器的地址分配見表3 2。第二節基本指令系統1.取指令和輸出指令2.串聯和并聯指令3.塊與和塊或指令4.主控指令和主控復位指令5.脈沖檢測和脈沖輸出指令6. 置位和復位指令1.取指令和輸出指令表3-4取指令和輸出指令1.取指令和輸出指令表3-4取指令和輸出指令1)LD指令用于將常開觸點接到母線上；LDI指令用

8、于將常閉觸點接到母線上。2)OUT指令是對輸出繼電器、輔助繼電器、狀態繼電器、定時器、計數器線圈的驅動指令，對輸入繼電器不能使用。3)OUT指令可多次并聯使用。1.取指令和輸出指令4)INV指令是將INV指令執行前的運算結果取反，不用指定軟元件號。LD、LDI、OUT、INV的應用如圖3 5所示。3z5.tif2.串聯和并聯指令表3-5串聯和并聯指令1)AND、ANI用于LD、LDI后一個常開或常閉觸點的串聯，串聯的數量不限制；OR、ORI用于LD、LDI后一個常開或常閉觸點的并聯，并聯的數量不限制。2.串聯和并聯指令2)當串聯的是兩個或兩個以上的并聯觸點或并聯的是兩個或兩個以上的串聯觸點時，

9、就要用到下面講述的塊與(ANB)或塊或(ORB)指令。AND、ANI指令的應用如圖3 6所示。3z6.tif2.串聯和并聯指令3z7.tif3.塊與和塊或指令表3-6塊與、塊或指令1)兩個或兩個以上觸點并聯的電路稱為并聯電路塊；兩個或兩個以上觸點串聯的電路稱串聯電路塊。2)當一個并聯電路塊和前面的觸點或電路塊串聯時，需要用塊與ANB指令；當一個串聯電路塊和前面的觸點或電路塊并聯時，需要用塊或ORB指令。3.塊與和塊或指令3)若對每個電路塊分別使用ANB、ORB指令，則串聯或并聯的電路塊沒有限制；也可成批使用ANB、ORB指令，但重復使用次數限制在8次以下。ORB指令的應用如圖3 8所示。4.主

10、控指令和主控復位指令3z9.tif4.主控指令和主控復位指令3z10.tif4.主控指令和主控復位指令表3-7主控指令和主控復位指令1)主控指令中的公共串聯觸點相當于電氣控制中一組電路的總開關。2)通過更改軟元件Y、M的地址號，可多次使用主控指令。3)在MC內再采用MC指令，就成為主控指令的嵌套，相當于在總開關后接分路開關。4.主控指令和主控復位指令3z11.tifMC、MCR指令的應用如圖3 11所示。5.脈沖檢測和脈沖輸出指令3z12.tif5.脈沖檢測和脈沖輸出指令表3-8脈沖檢測和脈沖輸出指令5.脈沖檢測和脈沖輸出指令表3-8脈沖檢測和脈沖輸出指令1)在脈沖檢測指令中，P代表上升沿檢測

11、，它表示在指定的軟元件觸點閉合(上升沿)時，被驅動的線圈得電一個掃描周期T；F代表下降沿檢測，它表示指定的軟元件觸點斷開(下降沿)時，被驅動的線圈得電一個掃描周期T。5.脈沖檢測和脈沖輸出指令2)在脈沖輸出指令中，PLS表示在指定的驅動觸點閉合(上升沿)時，被驅動的線圈得電一個掃描周期T；PLF表示在驅動觸點斷開(下降沿)時，被驅動的線圈得電一個掃描周期T。脈沖檢測和脈沖輸出指令可用圖3 13形象地說明。波形圖中的高電平表示觸點閉合或線圈得電。3z13.tif6. 置位和復位指令1)在圖3-14a中，觸點X000一旦閉合，線圈Y000得電；觸點X000斷開后，線圈Y000仍得電。表3-9置位和

12、復位指令圖3-14SET和RST指令的應用 2)對同一軟元件，SET、RST可多次使用，順序先后也可任意，但以最后執行的一行有效。如圖3-14中，將第一條與第二條梯形圖對換，當X000、X001都閉合時，因為SET指令在RST指令后面，所以線圈Y000一直得電。3)對于數據寄存器D，可使用RST指令。4)積累定時器T246T255當前值的復位和觸點復位也可用RST指令。7. 進棧、讀棧和出棧指令表3-10進棧、讀棧、出棧指令1)在可編程控制器中有11個存儲器，它們用來存儲運算的中間結果，稱為棧存儲器。2)使用MRD指令是讀出最上段所存的最新數據，棧存儲器內的數據不發生移動。3)使用MPP指令，

13、各數據依次向上移動，并將最上段的數據讀出，同時該數據從棧存儲器中消失。4)MPS指令可反復使用，但最終MPS指令和MPP指令數要一致。7. 進棧、讀棧和出棧指令MPS、MRD、MPP指令的應用如圖3 15所示。從圖中看出，這項指令在進行分支多重輸出電路的編程時，十分方便。需要說明的是在用指令表編程時此指令才有用。圖3-15MPS、MRD、MPP指令的應用8. 空操作和程序結束指令表3-11空操作和程序結束指令1)在將全部程序清除時，全部指令成為空操作。2)在PLC反復進入輸入處理、程序執行、輸出處理時，若在程序的最后寫入END指令，那么，以后的其余程序步不再執行，而直接進行輸出處理；若在程序中

14、沒有END指令，則要處理到最后的程序步。3)程序開始的首次執行，從執行END指令開始。9. 定時器的應用圖3-16定時器的應用10. 計數器的應用圖3-17加法計數器的應用第三節基本指令的應用1.三相異步電動機起動、停止控制2.電動機正反轉控制3. /減壓起動控制4.異或控制程序(用單聯開關實現兩地或多地控制)5.雙穩態控制程序(單按鈕單地起動、停止控制)6.單穩態控制程序(防抖動電路)7.無穩態控制程序(多諧振蕩電路)8.序列脈沖發生程序9.計數器和定時器構成的長定時程序10.帶式運輸機控制11.編程注意事項1.三相異步電動機起動、停止控制1)按下按鈕SB1，線圈KM得電，主電路電動機M轉動

15、，并保持。2)按下按鈕SB2，線圈KM失電，主電路電動機M停止。3)若電動機過載時，熱繼電器FR動作，其動合觸點閉合，電動機M停止，同時報警燈HL閃爍。圖3-18三相異步電動機起動、停止控制電路1.三相異步電動機起動、停止控制表3-12I/O地址分配表1.三相異步電動機起動、停止控制圖3-19利用觸點組合編寫的控制梯形圖(1) 利用觸點組合編寫的控制梯形圖利用觸點組合編寫的梯形圖如圖3-19所示。在計算機上編寫如圖3 19所示的梯形圖，并傳送到PLC，使PLC處于“RUN”狀態。按下起動按鈕SB1，“輸入繼電器”X000得電，在梯形圖上，其常開觸點X000閉合，“輸出繼電器”Y000得電，內部

16、常開觸點Y000閉合自鎖，Y000外部動合觸點閉合，線圈KM得電，從而使主電路電動機M旋轉。1.三相異步電動機起動、停止控制圖3-20利用置位、復位指令編寫的控制梯形圖(2)利用置位、復位指令編寫的控制梯形圖利用置位、復位指令編寫的控制梯形圖如圖3-20所示。 在圖3 20中，起動時，當SB1（X000）一經閉合，線圈KM(Y000)被置位（得電），SB1斷開后，KM得電保持；當停止或過載時，SB2（X001）或FR（X002）閉合，線圈KM(Y000)立即復位（失電），SB2或FR斷開后，KM仍舊失電；當SB1和SB2均閉合時，由于RST指令在后，所以KM失電，這就是所謂的停止優先控制。1.

17、三相異步電動機起動、停止控制(2)利用置位、復位指令編寫的控制梯形圖利用置位、復位指令編寫的控制梯形圖如圖3-20所示。 在圖3 20中，起動時，當SB1（X000）一經閉合，線圈KM(Y000)被置位（得電），SB1斷開后，KM得電保持；當停止或過載時，SB2（X001）或FR（X002）閉合，線圈KM(Y000)立即復位（失電），SB2或FR斷開后，KM仍舊失電；當SB1和SB2均閉合時，由于RST指令在后，所以KM失電，這就是所謂的停止優先控制。若將圖3 20第0、1兩條梯形圖對換，就構成了起動優先控制。讀者不妨一試。2.電動機正反轉控制圖3-21電動機正反轉控制電路2.電動機正反轉控制

18、(1)使用觸點組合的控制梯形圖符合控制要求的梯形圖如圖3-22所示，在本梯形圖中對每個元件都作了注釋，目的是為了便于閱讀，元件注釋可在使用編程軟件編寫梯形圖時完成。圖3-22電動機正反轉控制梯形圖2.電動機正反轉控制(2)使用置位、復位指令的控制梯形圖電動機的正反轉控制梯形圖也能用SET、RST指令實現，如圖3-23所示，請讀者自行分析其原理。圖3-23用SET、RST指令的電動機正反轉控制梯形圖3. /減壓起動控制圖3-24三相異步電動機/減壓起動控制電路3. /減壓起動控制(1)具體控制要求具體控制要求如下：1)按下起動按鈕SB1，接觸器線圈KM1、KM2得電，主電路電動機M成接法，開始起

19、動，同時開始定時；定時時間到，接觸器線圈KM2失電，KM3得電，電動機M成接法，進入正常運轉。2)按下停止按鈕SB2，接觸器線圈均失電，主電路電動機M停止。3)若電動機過載，FR動合觸點閉合，接觸器線圈也均失電，電動機M停止。4)KM1和KM2除在輸出回路中有電路中的實際觸點互鎖外，在梯形圖程序中軟觸點互鎖。(2)控制梯形圖符合/減壓起動控制要求的梯形圖如圖3-25所示。3. /減壓起動控制圖3-25/減壓起動控制梯形圖3. /減壓起動控制圖3-26用單聯開關實現兩地控制I/O接線圖4.異或控制程序(用單聯開關實現兩地或多地控制)圖3-27一燈雙控照明電路圖4.異或控制程序(用單聯開關實現兩地

20、或多地控制)圖3-28控制梯形圖5.雙穩態控制程序(單按鈕單地起動、停止控制)圖3-29利用PLS指令編寫的單按鈕控制程序(1)用脈沖輸出指令和觸點組合編寫的梯形圖利用PLS指令和觸點組合編寫的控制梯形圖如圖3-29所示。5.雙穩態控制程序(單按鈕單地起動、停止控制)圖3-30檢測輸入信號上升沿的控制程序(2)用脈沖檢測指令和觸點組合編寫的梯形圖更簡單的程序單元如圖3-30所示，它直接檢測輸入信號的上升沿，使程序更加簡單，這是最直觀的對邊沿信號處理方法。6.單穩態控制程序(防抖動電路)圖3-31單穩態控制程序7.無穩態控制程序(多諧振蕩電路)圖3-32無穩態控制程序7.無穩態控制程序(多諧振蕩

21、電路)圖3-33無穩態控制程序另一種設計8.序列脈沖發生程序圖3-34序列脈沖發生程序8.序列脈沖發生程序圖3-35長定時程序10.帶式運輸機控制圖3-36帶式運輸機的示意圖(1)控制要求10.帶式運輸機控制1)正常起動：起動時為了避免在前段運輸帶上物料的堆積，要求逆物料流動方向按一定時間間隔順序起動，起動順序為：M1M2M3YV，時間間隔分別為6s、5s、4s。2)正常停止：停止順序為:YVM3M2M1，時間間隔均為4s。3)緊急停止：YV、M3、M2、M1立即停止。4)故障停止：M1過載時，YV、M3、M2、M1立即同時停止；M2過載時，YV、M3、M2立即同時停止，M1延時4s后停止；M

22、3過載時，YV、M3立即同時停止，M2延時4s后停止，M1在M2停止后再延時4s停止。(2)I/O地址分配I/O地址分配表見表3-13。表3 13I/O地址分配表10.帶式運輸機控制表3-13I/O地址分配表10.帶式運輸機控制圖3-37順序起動和緊急停止控制程序(3)順序起動和緊急停止順序起動和緊急停止控制程序如圖310.帶式運輸機控制-37所示。(4)順序起動、緊急停止、正常停止和過載保護功能完整的梯形圖如圖3-38所示。圖3-38順序起動、緊急停止、正常停止和過載保護控制程序11.編程注意事項(1)關于輸入元件的動斷觸點在上述實例中，停止按鈕和熱繼電器都采用動合觸點接入，目的是使初學者方

23、便學習，因為如圖3-19所示的梯形圖和習慣的繼電接觸器控制電路十分一致,便于分析。圖3-39停止按鈕、熱繼電器采用動斷觸點的梯形圖11.編程注意事項(2)線圈位置不對的梯形圖及轉換線圈位置不對的梯形圖如圖3-40a表示。圖3-40線圈位置不對的梯形圖及轉換(3)橋式電路橋式電路如圖3-41a所示，從圖中看出該電路的目的是在觸點A與B閉合或觸點C與D閉合或觸點A與E與D閉合或觸點C與E與B閉合時，線圈F得電。圖3-41橋式電路的轉換11.編程注意事項(4)同名雙線圈輸出及其對策圖3-42a所示為同名雙線圈輸出梯形圖。圖3-42同名雙線圈輸出11.編程注意事項(5)注意梯形圖的結構1)宜將串聯電路

24、多的部分畫在梯形圖上方。2)宜將并聯電路多的部分畫在梯形圖左方。圖3-43合理安排串聯電路圖3-44合理安排并聯電路一、常用的應用指令圖3-45應用指令的格式1使用32位指令的指令2應用指令的功能號及指令符號3脈沖執行指令的指令4操作數一、常用的應用指令1. 條件跳轉指令CJCJ指令的功能號為00。其功能是在條件成立時，跳過不執行的部分程序。條件跳轉指令的應用如圖3 46所示。圖中P8為操作數，它表示當條件符合時所要跳轉到的位置。圖3-46條件跳轉指令的應用一、常用的應用指令1)當要求由MC外跳轉到MC外時，可隨意跳轉。2)當要求由MC外跳轉到MC內時，跳轉與MC的動作有關。3)當要求由MC內

25、跳轉到MC內時，若主控斷開，則不跳轉。4)當要求由MC內跳轉到MC外時，若主控斷開，則不跳轉；若主控接通，則跳轉，但MCR無效。由于主控指令和跳轉指令一起使用較為復雜，建議初學者最好不要同時使用，以避免一些意想不到的問題出現。圖3-47比較指令的應用一、常用的應用指令2. 比較指令CMPCMP指令的功能號為10。其功能是將兩個源數據字進行比較，所有的源數據均按二進制處理，并將比較的結果存放于目標軟元件中。其中兩個數據字可以是以K為標志的常數，也可以是計數器、定時器的當前值，還可以是數據寄存器中存放的數據。目標軟元件為Y、M、S。比較指令的應用如圖3 47所示。在圖中當觸點X000閉合時，將常數10和計數器C20中的當前值進行比較。目標軟元件選定為M0，則M1、M2即被自動占用。當常數10大于C20的當前值時，觸點M0閉合；當常數10等于C20的當前值時，觸點M1閉合；當常數10小于C20的當前值時，觸點M2閉合。當觸點X000斷開時，不執行CMP指令，但以前的比較結果被保存，可用RST指令復位清零。一、常用的應用指令3. 傳送指令MOVMOV指令的功能號為12。其功能是將