1、 PLC原理及應用原理及應用第三章小型整體式第三章小型整體式PLC 第三章第三章 小型整體式小型整體式PLC nCPM系列小型機系統的特點系列小型機系統的特點 nCPM系列機的構成系列機的構成 nCPM系列機的繼電器區和數據區系列機的繼電器區和數據區 nCPM系列機的指令系統系列機的指令系統 PLC是在繼電器線路和計算機原理的基礎上發展起來的，PLC的梯形圖語言借鑒了繼電器線路原理。例3-1展示了PLC梯形圖和繼電器線路間的聯系。 【例3-1】 圖a為電機啟停保控制電路，試用PLC實現之。 分析： 對于這樣一個任務來說，有兩個輸入SB1和SB2，一個輸出KM。至于KM的自保觸點，可用PLC內部

2、的位實現，因此KM的自保觸點不作為輸入。SB1和SB2均可選用帶一對常開觸點的按鈕。假定該任務在CPM1A CPU主機上實現，可對輸入輸出點分配如下： 輸入：停止按鈕SB100000 啟動按鈕SB200001 輸出：電機轉動KM01000 【例3-1】輸入輸出定好后，便可畫出與PLC硬件連接圖0100000001 00000 OUT 0100000000 00001 OUT 01000 01000ENDEND圖3-24 電機啟停保電路PLC程序a)b)a)優化前的程序b)優化后的程序a語句表0 LDNOT 1 LD 2 OR 3 AND LD4 OUT 5 END000000000101000

3、01000b語句表0 LD 1 OR 2 ANDNOT 3 OUT 4 END00001010000000001000圖3-24a和圖3-24b程序所實現的邏輯是相同的，但圖3-24b程序占用的程序空間較小，其掃描時間較短。通過該例可以發現，PLC的梯形圖程序與繼電器線路圖非常接近，編制梯形圖程序時可借鑒繼電器線路圖，但不可照搬。合理地安排梯形圖邏輯順序，可以節省程序存儲空間，縮短掃描時間。 【例3-1】接下來，編寫PLC程序 （1）任何一個輸出（或定時器、計數器、傳送指令等），都不能直接連到母線，其前面至少應該有一個觸點。 OUT 01000OUT 01000 OUT 01000 圖3-25

4、 輸出編程或25313253142利用最基本指令編程時應注意的問題利用最基本指令編程時應注意的問題（2）同一個位，作為輸出只能使用一次，但作為觸點可以無限制地重復使用。 00003 00001 OUT 01000 00003 00001 圖3-26 輸出與觸點a) b) 00000 OUT 01000 00002 00001 01000 00000 OUT 01000 00002 00001 01000 a)01000輸出用了兩次b)將運算結果綜合后統一輸出在圖3-26a的程序中，01000作為輸出使用了二次，是錯誤的。對于程序中有多處需改變同一個位的狀態（即輸出）時，可把這些地方的條件綜合到

5、一起，然后輸出 2利用最基本指令編程時應注意的問題利用最基本指令編程時應注意的問題（3）由于橋式電路在PLC中無法用指令編程，所以，在設計梯形圖程序時不應出現橋式電路。對于確實需要橋式電路的地方，可按邏輯關系等效成非橋式電路 00001 00000 00003 00002 00000 00003 00004 OUT 01000 00002 00003 00000 00001 OUT 01000 圖3-27 橋式電路的等效00002 00004 a)b)a)橋式電路b)等效后的電路2利用最基本指令編程時應注意的問題利用最基本指令編程時應注意的問題 （4）編程時，對于有復雜邏輯關系的程序段，應按照

6、先復雜后簡單的原則編程。這樣，可以節省程序存儲空間，減小掃描時間。 OUT 01000 OUT 01000 0000000004 00003 00002圖3-28 復雜邏輯程序段的編程00002HR0001 00001 00004 00003 HR00010000100000 a)b)a)優化前的程序a)優化后的程序 0 LD 00000 1 LDNOT00001 2 ANDHR0001 3 LD 00002 4 LD 00003 5 AND00004 6 OR LD 7 AND LD 8 OR LD 9 OUT010000 LD 000031 AND000042 OR000023 ANDNO

7、T000014 ANDHR00015 OR000006 OUT010002利用最基本指令編程時應注意的問題利用最基本指令編程時應注意的問題幾個程序優化的例子幾個程序優化的例子很顯然這個程序行不是最優的，我們可以對它做如下優化：程序優化舉例程序優化舉例1程序優化舉例程序優化舉例1程序優化舉例程序優化舉例1程序優化舉例程序優化舉例1上面梯形圖先需要一個“OR LD”操作，緊接著是一個“AND LD”操作，這樣對頂部三個邏輯塊編寫，然后再用另兩個“OR LD”操作來完成助記符編程。盡管程序可以按上面編寫程序執行，但該程序并不是最優的。可做如下改寫，以簡化程序并節省內存空間。程序優化舉例程序優化舉例2

8、程程序序優優化化舉舉例例2改寫為這種形式后，省去了第一條“OR LD”和“AND LD”指令，簡化了程序并節省了內存空間。程序優化舉例程序優化舉例2程序優化舉例程序優化舉例2上面梯形圖需要五個邏輯塊，這里先按順序對五個邏輯塊編寫，然后利用“OR LD”和“AND LD”指令從最后兩個塊開始往前將它們連接起來。程序中地址00008的“OR LD”指令把塊d和e連接起來，隨后的“AND LD”指令將上述過程產生的執行條件和塊c的執行條件連接起來，等等。程序優化舉例程序優化舉例3程程序序優優化化舉舉例例3改畫為如上形式后，即簡化了編程又節省了內存空間。程序優化舉例程序優化舉例3程序優化舉例程序優化舉

9、例3（5）編程時，注意指令的數據區 如在CMP1A中，OUT指令使用IR區時，就不能使用000通道中的位作輸出位。這是因為在CPM1A中000通道是輸入通道。 2利用最基本指令編程時應注意的問題利用最基本指令編程時應注意的問題 IL（02）、ILC（03）為聯鎖指令。括號中的號碼為指令功能碼。IL為聯鎖條件，表示聯鎖程序段的開始；ILC為聯鎖清除，表示聯鎖程序段的結束。 使用聯鎖指令可以解決在分支點上存儲執行條件的問題。3聯鎖指令聯鎖指令 聯鎖指令的執行過程和使用方法：（1）IL前面的狀態為OFF時，IL與ILC之間的程序不執行。當IL前面的狀態為ON時，IL與ILC之間的程序照樣執行，與沒有

10、IL和ILC時一樣。 （2）IL前面的狀態為OFF時，IL與ILC之間程序段中各輸出狀態如下：3聯鎖指令聯鎖指令 （3）IL前面必須具有條件，即其前面至少有一個位。不論IL前面的狀態是ON還是OFF，PLC都對IL-ILC之間的程序段進行處理。所以，無論IL-ILC之間的程序是否執行，都要占用程序掃描時間。 （4）聯鎖不允許嵌套（即不允許出現IL-IL-ILC-ILC形式），但允許不成對出現（IL-IL-ILC）。聯鎖指令在程序中沒有使用次數限制。在程序中使用IL-IL-ILC后，進行程序檢查時認為出錯，但不影響執行。在程序中使用IL-IL-ILC-ILC后，進行程序檢查時認為出錯，程序不執行

11、。 3聯鎖指令聯鎖指令 對于圖3-33所示的程序，當00000為OFF時，00000后ILC前的程序不執行，0100001003均為OFF。當00000為ON，00001為OFF時，00000后00001前的程序執行，00001后ILC前的程序不執行。當00000、00001均為ON時，程序執行，相當于沒有IL-IL-ILC。編程時，IL后的程序相當于重新從母線開始。所以，圖3-33程序等價于圖3-34程序。 圖3-33 聯鎖指令編程圖3-34 聯鎖等效程序0000200000OUT 01000OUT01000OUT 01001 ILOUT01001ILOUT01002OUT010030000

12、00000200003 00001 00004 00005ILCOUT 01003 00005 00004 OUT 01002 00001IL ILC 00003 ILLD00000ILLD00002OUT01000LD00003OUT01001LD00001ILLD00004OUT01002LD00005OUT01003ILC聯鎖指令舉例3聯鎖指令聯鎖指令注意事項注意事項一個或多個IL(02)后面必須跟一個ILC(03)。無論何時執行ILC(03)，都會清除所有有效的ILC(03)與之前的IL(02)之間的聯鎖。所以，ILC(03)指令不能在沒有一個IL(02)的情況下連續使用。也就是說，不

13、能嵌套。當多個IL(02)和單個ILC(03) 一起使用時，在完成程序檢查時，將發生出錯信息，但程序仍可正常執行。這些指令不影響任何標志位。 暫存繼電器TR0TR7用于暫存中間結果，記錄程序分支點的狀態。 在同一個程序段中，TR0TR7不可重復使用。但在不同的程序段中，同一個暫存繼電器可重復使用。 暫存指令TR不影響標志位。 4暫存指令暫存指令0000200000OUT01000OUT01003 0000500004 OUT01002 00001OUT01001 00003TR0TR1LD00000OUTTR0 LDTR0AND00002OUT01000 LDTR0AND00003OUT010

14、01LDTR0AND00001OUTTR1 LDTR1 AND00004 OUT01002LDTR1AND00005 OUT01003 4暫存指令暫存指令暫存指令的應用場合指令行分支如梯形圖A所示，如果在分支點上存在的執行條件在返回分支行前不會改變（即最右側的指令不改變該執行條件），那么將正確地執行分支行而不需要作任何特殊的編程處理。如梯形圖B所示，如果在分支點和最上面指令行的最后一條指令之間有一個條件，那么分支點上的執行條件和完成上面指令行之后的執行條件有時可能是不同的，因此，不能確保該分支行正確地執行。4暫存指令暫存指令結論： 當一個指令行分成兩行或更多行時，它有時必須使用互鎖或TR位來保

15、存分支點上存在的執行條件。這是因為指令行在返回分支點執行一個分支行上的指令之前執行了右側指令。如果在分支點后的任意指令行上存在一個條件，這時執行條件可能發生改變而不能完成本來的操作。4暫存指令暫存指令暫存指令的應用場合 TR位 TR區共提供8個位(TR0TR7)可用于暫時儲存執行條件，如果一個TR位被設置在分支點處，則當前的執行條件就會存儲在指定的TR位中。當程序返回到分支點時，TR位釋放出執行狀態，而該狀態正是在程序第一次執行到該分支點處時被保存下來的狀態。前面的梯形圖B可寫為如下形式:4暫存指令暫存指令使用兩個TR位的例子在這個例子中，TR0和TR1用來存儲兩個分支點的執行條件。在執行指令

16、1后，TR1內的執行條件被調出和IR 00003的狀態進行“AND”操作。而存在TR0中的執行條件會被兩次調用，第一次調出來和IR 00004的狀態進行“AND”操作，而第二次是與IR 00005的狀態“非”進行“AND”操作。4暫存指令暫存指令 當畫梯形圖時，除非必須，一般不用TR位。畫梯形圖時不使用TR位可以減少程序的指令數，并使程序更易于理解。優化程序例優化程序例14暫存指令暫存指令只有在使用助記符編程時才使用TR 位。當直接輸入梯形圖時，不必使用TR位。但仍要注意在分支點所需要TR位的最大數目的限制（8個），也要注意采用適當的方法減少程序所用的指令數。優化程序例優化程序例24暫存指令暫

17、存指令 雖然簡化程序總是一個令人關心的問題，但指令的執行順序有時也是很重要的。 例如，在一個二進制加法指令執行之前，需要一條傳送(MOVE)指令把適當的數據放入所需的操作數字中。在考慮簡化程序之前，必須要確認執行順序全部正確。程序優化時的注意事項程序優化時的注意事項除了用TR位可以保存指令行分支點上的執行條件外，利用聯鎖指令也可以起到同樣的效果把程序中分支點的執行條件放在聯鎖(IL)指令行上，把所有原來從分支點分出的行都重寫成獨立的指令行，并且在最后再加入一條解除聯鎖(ILC)指令。4暫存指令暫存指令 根據一個指定的執行條件，可以跳過程序中某一指定段。 JMP總是與JME連用來形成跳轉，也就是

18、說，從梯形圖的一點跳轉到另一點。JMP定義開始跳轉的點；JME定義了結束跳轉的點。n為跳轉號，范圍為0049。 5跳轉指令跳轉指令JMP n、JME n 跳轉指令的工作過程和使用方法：（1）JMP n前的狀態為OFF時，JMP n與JME n之間的程序不執行。當JMP n前面的狀態為ON時，不發生跳轉， JMP n與JME n之間的程序正常執行。 （2）JMP n前的狀態為OFF時，JMP n與JME n之間的程序保持JMP n前的狀態為ON時的狀態不變。由于此時PLC對JMP n與JME n之間的程序不處理，所以此時JMP n與JME n之間的程序不占用掃描時間。 5跳轉指令跳轉指令（3）有

19、兩種類型的跳轉： 跳轉號n=0和跳轉號n0（在0149之間取值） 當n在0149之間取值時，每個跳轉號只能使用一次，即對同一個n，JMP n - JME n只能在程序中使用一次。程序執行立即跳轉到具有相同跳轉編號的JME(05)處，而不執行它們中間的任何指令。 當n取00值時，JMP 00 - JME 00可以在程序中多次使用。以00作為JMP的跳轉號時，因為CPU必須通過搜索程序來尋找下一個JME 00指令，所以它的執行時間比跳轉號不為00的跳轉指令的執行時間要稍長一些。 5跳轉指令跳轉指令（4）多個JMP n可以共用一個JME n，如JMP 01 - JMP 01 - JME 01。這樣使

20、用后，在進行程序檢查時會出現出錯信息，但程序仍會正常執行。（5）跳轉指令可以嵌套使用，但必須是不同的跳轉號，如JMP 00 - JMP 01- JME 01-JME 00。也可以交叉使用，如JMP 01-JMP 02-JME 01-JME 02。 5跳轉指令跳轉指令n（6）跳轉指令編程 00000JMP00 OUT01000 OUT01001000020000300001JMP0000004 OUT01002 OUT0100300005JME 0000000JMP 00 OUT01000 OUT010010000200003JMP 00 OUT010020000100004 OUT01003J

21、ME 0000005圖3-36 跳轉指令編程圖3-37 跳轉指令等效程序LD00000JMP 00 LD00002 OUT01000 LD00003 OUT01001 LD00001 JMP 00 LD00004 OUT01002 LD00005 OUT01003JME 00當00000為OFF時，輸出0100001003保持00000為ON時的狀態。當00000為ON，00001為OFF時，00000后00001前的程序正常執行，輸出01002、01003保持00001為ON時的狀態。當00000、00001均為ON時，程序正常執行，相當于沒有JMP 00- JMP 00 - JME 00。

22、編程時，JMP后的程序相當于重新從母線開始 相同點：JMP n前面的狀態為ON時，JMP n與JME n之間的程序正常執行； IL前面的狀態為ON時，IL與ILC之間的程序正常執行。JMP n前的狀態為OFF時，JMP n與JME n之間的程序不執行。 IL前面的狀態為OFF時，IL與ILC之間的程序不執行。 跳轉指令和聯鎖指令的異同跳轉指令和聯鎖指令的異同5跳轉指令跳轉指令不同點： JMP n前的狀態為OFF時， PLC對JMP n與JME n之間的程序不處理，JMP n與JME n之間的程序不占用掃描時間。 JMP n與JME n之間的程序狀態保持以前的狀態不變。 IL前面的狀態為OFF時

23、， PLC都對IL-ILC之間的程序段進行處理，IL-ILC之間的程序占用程序掃描時間。IL與ILC之間程序段中各輸出狀態有固定模式（1）輸出OUT：OFF（2）定時器：復位（2）計數器、移位寄存器保持指令輸出：狀態不變。跳轉指令和聯鎖指令的異同跳轉指令和聯鎖指令的異同5跳轉指令跳轉指令 SET用于使指定的繼電器為ON，RESET用于使指定的繼電器為OFF。 B為要置位或復位的繼電器6置位和復位指令置位和復位指令 功能：當SET指令的執行條件為ON時，使指定繼電器置位為ON，當執行條件為OFF時，SET指令不改變指定繼電器的狀態。當RESET指令的執行條件為ON時，使指定繼電器復位為OFF，當

24、執行條件為OFF時，RESET指令不改變指定繼電器的狀態。 SET和RESET指令的數據區為IR、SR、HR、AR、LR 6置位和復位指令置位和復位指令實例 SET 20000RESET 200000000000003LD 00000SET 20000LD 00003RESET 20000000000000320000圖3-38 SET和RESET指令的使用當00000由OFF變為ON后，20000被置位為ON，并保持為ON，即使00000變為OFF。當00003由OFF變為ON后，20000被復位為OFF，并保持OFF，即使00003變為0FF。 注意：SET指令和OUT的不同當執行條件為O

25、FF時， OUT指令置操作數為OFF，而SET不變同樣，RSET指令的執行和OUT NOT不同，執行條件為OFF時，OUT NOT指令置操作數位為ON，而REST操作數不變6置位和復位指令置位和復位指令 NOP（00） 功能：空操作指令用來取消某一步操作。 該指令無操作數，無梯形圖符號。 7空操作指令空操作指令 OUT0000000001010001 LD 000002 AND 000013 OUT 01000a)OUT01000000001 LD 000002 NOP(00)3 OUT 01000b)圖3-39 NOP指令的應用a)替換前的程序b)替換后的程序圖a中梯形圖對應的語句表如右側所

26、示，若將第二條指令（AND 00001）改為NOP，對應的梯形圖變為圖b，相當于將00001短接，當執行到該條指令時，PLC進行空操作。 作用： 修改程序時，使用NOP指令，可使步序號不變，便于調試程序。如上例中，若用刪除鍵將第二條指令刪除，則第3步變為第2步，用NOP指令則步序號不變。 7空操作指令空操作指令0 LD000031 AND000042 OR000023 ANDNOT 000014 ANDHR00015 OR000006 OUT01000如由于某種原因不需要串聯觸點0004了，若直接去掉步號被打亂，可插入NOP，節省程序修改時間0 LD000031 NOP2 OR000023 A

27、NDNOT 000014 ANDHR00015 OR000006 OUT01000NOP(00)不影響任何標志位 KEEP（11） 功能：用于改變一個位的狀態 。 KEEP指令有一個置位端，一個復位端。置位端和復位端既可以是一個位，也可以是用最基本指令構成的邏輯塊。KEEP指令只能以位為單位操作。對KEEP指令編程時，先編置位端，后編復位端，然后編KEEP指令。 8保持指令保持指令 作用： 使用保持指令來保持基于兩個執行條件的操作位的狀態。這樣做，將保持指令連接到兩條指令線上。當第一個指令行末端的執行條件為ON時，保持指令的操作位置ON。當第二個指令行末端的執行條件為ON時，保持指令的操作位置

28、OFF。 即使位于在程序的連鎖內部部分，保持指令的操作位將保存它的ON或OFF狀態。8保持指令保持指令 00003KEEPHR0000 00002圖3-40 KEEP指令編程圖置位端 00002 復位端 00003KEEP位HR0000圖3-41 KEEP指令時序語句表LD 00002LD 00003KEEP HR0000置位端狀態ONOFFOFFON復位端狀態OFFOFFONONKEEP位狀態 ON維持原態 OFFOFFKEEP(11)運算就象一個由S置位和R復位的鎖存繼電器。8保持指令保持指令 KEEP指令的數據區為IR、SR、HR、AR、LR 當KEEP指令使用HR數據區時，斷電后KEE

29、P位可保持斷電前的狀態 使用IR數據區時，斷電后KEEP位的狀態變為OFF KEEP指令的位和OUT指令的位都是輸出，因此同一個位不能同時用于KEEP和OUT指令。同時，和OUT指令一樣，對同一個位，用于KEEP指令時，只能使用一次。 IR區中用作輸入通道的位不能使用。 注意：注意：8保持指令保持指令 圖3-42 輸出帶自保的程序HR0000 00002 OUT HR0000 0000300003KEEPHR0000 00002圖a KEEP指令實現保持比較如下兩種保持方式的異同比較如下兩種保持方式的異同KEEP指令相當于輸出帶自保的OUT，圖3-42程序與圖a程序是等價的。但當在ILILC程

30、序段中時，情況略有不同。當IL前面的狀態為OFF時，圖a程序中的HR0000保持原狀態不變，圖3-42程序中的HR0000的狀態變為OFF。 8保持指令保持指令 9微分指令微分指令 圖3-43 微分指令的梯形圖符號DIFU 位號DIFD 位號下降沿微分上升沿微分作用：用于取一個位的上升沿或下降沿。 DIFU（13）為上升沿微分，當其前面的狀態由OFF變為ON時，DIFU后的位ON一個掃描周期。 DIFD（14）為下降沿微分，當其前面的狀態由ON變為OFF時，DIFD后的位ON一個掃描周期。 編程實例編程實例 圖3-45 微分指令時序圖TS TSTS 00002 01000 01001 0100

31、2 圖3-44 微分指令編程00002 DIFU 01000DIFD 0100101001DIFD 01002當00002由OFF變為ON時，01000為ON一個掃描周期的時間；當00002由ON變為OFF時，01001為ON一個掃描周期時間，01001變為OFF后01002為ON一個掃描周期時間。 如果某條指令要求在00002為ON時只執行一次，則可用00002的上升沿微分01000作為該指令的執行條件。如果用00002作為該指令的執行條件，則只要00002為ON，每個掃描周期執行一次，執行的次數取決于00002為ON的時間。 9微分指令微分指令 注意事項：微分指令的數據區為IR、SR、HR

32、、AR、LR。 在程序中微分指令最多可使用48個。 微分指令也是輸出，使用IR區時用作輸入通道的位不能使用，用作外部輸出的位最好也不要使用。 當指令編程在IL(02)和ILC(03)之間，JMP和JME之間或子程序中時，DIFU(13)和DIFD(14)的執行結果會不確定9微分指令微分指令 9微分指令微分指令 如果DIFU或DIFD在一個聯鎖部分中并且IL的執行條件為OFF， 則不記錄DIFU或DIFD的執行條件的變化。當IL的執行條件為ON后立即執行聯鎖部分中的DIFU或DIFD時，在聯鎖有效之前（即：IL的聯鎖條件變為OFF之前），DIFU或DIFD的執行條件將與現存的執行條件相比較。它的

33、梯形圖和位狀態如圖所示。當000000是OFF時，聯鎖有效。注意即使00001已是OFF然后變為ON， 20000將不會在標為A的點上置ON。執行結果不確定的例子 至此，我們學習了LD指令 、OUT指令 、AND指令 、OR指令、 NOT指令、 AND LD指令、OR LD指令、END指令、聯鎖指令、暫存指令、跳轉指令、置位和復位指令、空操作指令、保持指令、微分指令等基本指令。這其中的OUT，OUT NOT，DIFU(13)， DIFD(14)，SET，RSET，和KEEP(11)指令，由于通常可以用他們來控制單獨的位狀態，因此這些指令又可統稱為位控制令。這些指令可以用不同的方法來控制位的ON

34、和OFF狀態。由于他們在程序編制中經常用到，所以我們對位控指令做一下復習。基本指令小結基本指令小結輸出和輸出非輸出和輸出非-OUT和和OUT NOTOUT和OUT NOT用于根據執行條件控制指定位的狀態。對于執行條件為ON，OUT指令將指定位 置ON，對于執行條件為OFF，OUT指令將指定位 置OFF。在一個TR位中，OUT出現在分支點上，而不是一個指令行的末端。對于執行條件為OFF，OUT NOT指令將指定位置ON，對于執行條件為ON，OUT NOT指令將指定位置 OFF。基本指令小結基本指令小結 通過梯形圖中指定條件位置ON和OFF，可控制OUT和OUT NOT的執行，而這些位決定其他指令

35、的執行條件。允許一組復雜條件控制單個工作位狀態，接著這個工作位用于控制其他指令，這對編程是非常有幫助的。一個位ON和OFF的時間長短可以通過將OUT或OUT NOT與TIM指令結合來完成控制。000050011100110 00109 OUT010000010500104001060010100100001020011300112END001030010800107 01001OUT010000000100000輸出和輸出非輸出和輸出非-OUT和和OUT NOT基本指令小結基本指令小結置位和復位置位和復位-SET和和RSET當SET的執行條件為ON，SET置操作數位為ON，當其執行條件為OFF時，操作數位的狀態不受影響。當RSET的執行條件為ON，RSET置操作數位為OFF，當其執行條件為OFF時，操作數位的狀態不受影響。基本指令小結基本指令小結注意事項注意事項 SET指令的執行和OUT不同，