第10章可編程控制器應用10.1可編程控制器的結構及工作原理10.2可編程控制器指令系統10.3PLC的編程指導10.4可編程控制器應用舉例課題10-1三相異步電動機的PLC控制課題10-2銑床的PLC控制10.1可編程控制器的結構及工作原理10.1.1可編程控制器的產生及發展20世紀60年代，由于小型計算機的出現和大規模生產及多機群控的發展，人們曾試圖用小型計算機來實現工業控制，代替傳統的繼電接觸器控制。20世紀60年代末期，美國汽車制造工業競爭激烈，為了適應生產工藝不斷更新的需要，在1968年美國通用汽車公司(GM)首先公開招標，對控制系統提出的具體要求基本為：①繼電控制系統設計周期短，更改容易，接線簡單，成本低。②能把計算機的功能和繼電控制系統結合起來，但編程又比計算機簡單易學，操作方便。③系統通用性強。可編程控制器的發展大體可分為以下幾個階段：第1階段：可編程控制器剛問世時，功能十分簡單，只有邏輯運算、定時、計數等功能。第2階段：集成電路技術的發展及微處理器的產生，使PLC技術得到了較大的發展。第3階段：單片計算機的出現、半導體存儲器進入工業化生產以及大規模集成電路的使用，推進了PLC的進一步發展，使其演變成專用的工業計算機。第4階段:計算機技術的飛速發展及超大規模集成電路、門陣列電路的使用，促使PLC完全計算機化。第5階段：RISC(精簡指令集計算機)芯片在計算機行業大量使用，表面貼裝技術和工藝已成熟，這些使PLC整機的體積大大縮小，PLC開始大量使用16位和32位的微處理器芯片，有的PLC已使用RISC芯片。

10.1.2可編程控制器的結構1.PLC的硬件系統

PLC的硬件系統主要由控制單元（主機）、輸入/輸出擴展單元和外部設備等組成。1)PLC控制單元（主機）

PLC控制單元（主機）由中央處理單元CPU、存儲器（RAM、ROM）和專門設計的輸入/輸出接口電路等組成，各部分之間通過內部系統總線進行連接，其結構示意如圖10.1所示。圖10.1PLC結構示意圖(1)中央處理單元CPU。

中央處理單元一般由控制電路、運算器和寄存器組成，這些電路一般都集成在一個芯片上。

CPU的主要功能如下：①從存儲器中讀取指令。②執行指令。③準備取下一條指令。④處理中斷。(2)存儲器。存儲器是具有記憶功能的半導體電路，用來存放系統程序、用戶程序、邏輯變量和其他一些信息。①只讀存儲器ROM。②隨機存儲器RAM。(3)輸入/輸出接口電路（I/O）。

輸入/輸出接口電路是PLC與被控設備相連接的接口電路。①開關量輸入單元：它的作用是把現場各種開關信號變成PLC內部處理的標準信號。開關量輸入單元按照輸入端的電源類型不同，分為直流輸入單元和交流輸入單元，分別如圖10.2和圖10.3所示。②開關量輸出單元：它的作用是把PLC的內部信號轉換成現場執行機構的各種開關信號。

圖10.4給出了這種輸出方案的原理圖。圖10.2直流開關量輸入單元圖10.3交流開關量輸入單元圖10.4繼電器模式輸出單元③模擬量輸入單元：模擬量輸入在過程控制中的應用很廣，如常用的溫度、壓力、速度、流量、酸堿度、位移的各種工業檢測都是對應于電壓、電流的模擬量值，再通過一定運算(PID)后，控制生產過程達到一定的目的。一般它由濾波、A／D轉換、光耦合器隔離等部分組成，其原理框圖如圖10.5所示。圖10.5模擬量輸入單元框圖④模擬量輸出單元：它的作用是把PLC運算處理后的若干位數字量信號轉換成相應的模擬量信號輸出，以滿足生產過程現場連續信號的控制要求。模擬量輸出單元一般由光耦合器隔離、D／A轉換器和信號轉換等環節組成，其原理框圖如圖10.6所示。圖10.6模擬量輸出單元框圖⑤智能輸入/輸出單元：為了滿足PLC在復雜工業生產過程中的應用，PLC的制造廠商除了提供上述基本的開關量和模擬量輸入/輸出單元外，還提供了智能輸入/輸出單元以適應生產過程控制的要求。(4)輸入/輸出擴展接口。輸入/輸出擴展接口是PLC主機為了擴展輸入/輸出點數及其類型的部件，輸入/輸出擴展單元、遠程輸入/輸出擴展單元、智能輸入/輸出單元等都通過它與主機相連。輸入/輸出擴展接口有并行接口、串行接口等多種形式。(5)外部設備接口。外部設備接口是PLC主機實現人機對話，機機對話的通道。(6)電源單元。電源單元是PLC的電源供給部分，它的作用是把外部供應的電源變換成系統內部各單元所需的電源，有的電源單元還向外提供直流電源，供與開關量輸入單元連接的現場電源開關使用。2)輸入/輸出擴展環節輸入/輸出擴展環節是PLC輸入/輸出單元的擴展部件，當用戶所需的輸入/輸出點數或類型超出主機的輸入/輸出單元所允許的點數或類型時，可以通過加接輸入/輸出擴展環節來解決。3)外部設備

PLC的外部設備主要包括編程器、彩色圖形顯示器、打印機等。(1)編程器。編程器是編制、調試PLC用戶程序的外部設備，是人機交互的窗口。(2)彩色圖形顯示器。大、中型PLC通常配接彩色圖形顯示器，用以顯示模擬生產過程的流程圖、實時過程參數、趨勢參數及報警參數等過程信息，使得現場控制情況一目了然。(3)打印機。

PLC也可以配接打印機等外部設備，用以打印記錄過程參數、系統參數以及報警事故記錄表等。2.PLC的軟件系統1)系統程序系統程序由PLC的制造企業編制，固化在PROM或EPROM中，安裝在PLC上，隨產品提供給用戶。系統程序包括系統管理程序、用戶指令解釋程序和供系統調用的標準程序模塊等。(1)系統管理程序。(2)用戶指令解釋程序。(3)供系統調用的標準程序模塊。

2)用戶程序用戶程序是根據生產過程控制的要求由用戶使用制造企業提供的編程語言自行編制的應用程序。用戶程序包括開關量邏輯控制程序、模擬量運算程序、閉環控制程序和操作站系統程序等。(1)開關量邏輯控制程序。

(2)模擬量運算程序及閉環控制程序。(3)操作站系統程序。

10.1.3PLC工作原理

PLC與普通微機在許多方面有相似之處，但其工作方式卻與微機有很大的不同。微機一般采用等待命令的工作方式，如在常見的鍵盤掃描方式或I／O掃描方式下，有鍵按下或I／O動作，則轉入相應的子程序；無鍵按下或I／O不動作，則繼續掃描鍵盤和I／O接口。PLC則采用循環掃描工作方式。

PLC的工作過程如圖10.8所示。圖10.7PCL工作方式圖10.8PLC工作過程框圖第1階段：自診斷。第2階段：PLC檢查是否有與編程器或計算機的通信請求。第3階段：PLC的中央處理器對各個輸入端進行掃描，將輸入端的狀態送到輸入狀態寄存器中，這一階段也稱為輸入信號采樣階段。

第4階段：中央處理器CPU將指令逐條調出并執行，以對輸入和原輸出狀態(這些狀態統稱為數據)進行“處理”，即按程序對數據進行邏輯、算術運算，再將正確的結果送到輸出狀態寄存器中，這就是執行用戶程序階段。第5階段：所有的指令執行完畢后，集中把輸出狀態寄存器的狀態通過輸出部件轉換成被控設備所能接受的電壓或電流信號，以驅動被控設備，這一階段也稱為輸出刷新階段。10.1.4PLC基本性能指標1.輸入／輸出點數(即I／O點數)輸入/輸出點數指PLC外部輸入、輸出端子的數目，這是最重要的一項技術指標。2.掃描速度掃描速度一般以執行1000步指令所需的時間來衡量，故單位為ms／千步。有時也以執行一步指令的時間計，如μs／步。3.內存容量內存容量一般以PLC所能存放用戶程序的多少來衡量。4.指令條數指令條數是衡量PLC軟件功能強弱的主要指標。PLC具有的指令種類越多,說明其軟件功能越強。5.內部寄存器

PLC內部有許多寄存器用以存放變量狀態、中間結果、數據等。6.高功能模塊

PLC除了主控模塊外還可以配接各種高功能模塊。10.1.5關于PLC的內存分配及I/O點數1．PLC內部寄存器的劃分

PLC中的RAM除存放調試中的用戶程序外，還可存放各種數據及邏輯變量等。1)I/O區

I／O區的存儲器可直接與外部輸入/輸出端子傳遞信息，其每一位對應PLC的一個外部端子。圖10.9FPI-C16型PLC實物面板圖圖10.10FPI-C16外部端子接線示意圖圖10.11FPI擴展單元連接示意圖2)內部輔助存儲區

這個區的存儲器可供用戶存放中間變量，通常稱它們為“輔助繼電器”或“軟繼電器”，其作用和傳統繼電控制系統中的中間繼電器十分相似。3)特殊存儲區這是一個有特殊用途的存儲區，一般不能由用戶隨意占用。4)數據區數據區用來存放PLC內部運算和由外圍設備采集進來的各種數據。2．內部繼電器(軟繼電器)1)輸入/輸出繼電器輸入/輸出繼電器是指與輸入/輸出點對應的那部分內部存儲器單元(即I／O區)，這些內部存儲器單元決定了PLC可配置的最多I／O點數。2)內部輔助繼電器內部輔助繼電器與輸入/輸出點無對應的物理關系，但可用相應指令使其與輸入/輸出繼電器之間建立一定的邏輯關系。3)特殊繼電器特殊繼電器也是一種內部輔助繼電器，其內容一般是PLC運行時系統的工作狀態和標志及特殊功能狀態和標志。

PLC中的特殊繼電器通常可有幾十個至幾百個，其中最常用的有：(1）0.1s時鐘脈沖：0.05sON，0.05sOFF。(2）0.2s時鐘脈沖：0.1sON，0.1sOFF。(3）1.0s時鐘脈沖:0.5sON，0.5sOFF。(4）上電后，第一個掃描周期開始時ON，第一個掃描周期結束時OFF。

(5）常ON繼電器。(6）常OFF繼電器。(7）進位標志：執行指令有進位時ON。(8）大于標志：作比較，當第1操作數大于第2操作數時ON。

(9）相等標志：比較后相等或結果為零時ON。(10）小于標志：作比較，當第1操作數小于第2操作數時ON。4)保持繼電器保持繼電器也是一種內部繼電器，它具有掉電保護的功能。當PLC工作時，一旦出現電源掉電現象，其他繼電器中的內容自動復位，但保持繼電器中的內容能保持不變，這主要靠系統的后備電池和大電容的支持。5)定時器定時器可在定時控制時使用，是PLC控制中最常用的一種功能器件。定時器的設定值可為常數，也可為某個存儲單元的內容。每個定時器有兩個存儲單元，用來存放設定值和經過值。6)計數器(1)單向計數器。對單向計數器來講，當上電或復位輸入信號由ON變為OFF時，設定值存儲器中的設定值下載到經過值存儲器中。(2)雙向計數器。雙向計數器可進行雙向計數。當向它送入增計數信號(來自某一路)時，計數器的存儲器內容加1；而當向它送入減計數信號(來自另一路)時，計數器的存儲器內容減1。7)數據存儲器

PLC在實現控制的過程中總要進行數據計算和數據處理，為此各類PLC都開辟一定數量的專門數據存儲單元，供各種控制功能使用。一般PLC數據存儲器有幾百到幾千個存儲單元，大、中型PLC的數據存儲器的容量則更大。常用的數據存儲器的主要功能如下：(1)數值運算和處理：如加、減、乘、除及PID運算。(2)A／D、D／A轉換及數據處理。(3)高速脈沖輸出控制、PWM輸出控制。(4)數字控制和步進電機控制。(5)高速輸入計數及數值轉換。(6)與外設通信并進行數據交換和處理。(7)其他繼電器功能。(1)系統設定繼電器：用于對系統的功能進行設定。(2)起始狀態設定繼電器：用于對PLC初始工作狀態進行設定。(3)脈沖輸出設定繼電器：用于對脈沖輸出的頻率和脈沖個數進行設定。(4)中斷處理設定繼電器：用于中斷處理及控制字的設定。(5)串行口設定繼電器：用于對RS232串行口進行設定。(6)出錯記錄設定繼電器：用于對出錯記錄進行設定和清除。(7)輔助繼電器：用于系統管理。(8)鏈接繼電器：用以進行PLC間的數據鏈接，PLC聯網時才用到它。(9)狀態繼電器：用于步進控制。(10)暫存器：用于梯形圖的分支程序控制。10.2可編程控制器指令系統10.2.1基本順序指令基本順序指令主要是指執行以位為單位的邏輯操作，它能夠反映繼電控制線路各元件的基本連接關系。1.ST、ST/、OT指令

ST、ST/、OT指令的功能如下：ST指令:表示以常開接點形式開始一個邏輯或一組邏輯。ST/指令:表示以常閉接點形式開始一個邏輯或一組邏輯。OT指令:表示將邏輯運算的結果輸出。其操作數如表10-1所示。表10-1ST、ST/、OT指令的操作數例1對于圖10.12所示的應用程序，其指令表如表10-2所示。圖10.12例1的程序梯形圖表10-2例1的指令表例題解釋：（1）當X0接通時，Y0接通。（2）當X1斷開時，Y1接通。2./指令/指令表示將該指令處的執行結果取反。3.AN、AN/、OR、OR/指令AN、AN/、OR、OR/指令的功能介紹如下：AN指令:在當前執行結果后串聯一個常開接點。AN/指令:在當前執行結果后串聯一個常閉接點。OR指令:在當前執行結果后并聯一個常開接點。OR/指令:在當前執行結果后并聯一個常閉接點。其操作數見表10-3。表10-3AN、AN/、OR、OR/指令的操作數例2對于圖10.13所示的應用程序，其指令表如表10-4所示。圖10.13例2的程序梯形圖表10-4例2的指令表例題解釋：當X0、X1都接通且X2斷開時，Y0接通。例3對于圖10.14所示的應用程序，其指令表如表10-5所示。圖10.14例3的程序梯形圖表10-5例3的指令表例題解釋：當X0或X1接通或者X2斷開時，Y0接通。4.ANS、ORS指令ANS、ORS指令的功能介紹如下：ANS指令:實現多個指令塊的與運算。ORS指令:實現多個指令塊的或運算。例4圖10.15所示的應用程序實現了多個指令塊的串聯功能，圖10.16所示的應用程序實現了多個指令塊的并聯功能。圖10.15多個指令塊串聯程序梯形圖圖10.16多個指令塊并聯程序梯形圖5.PSHS、RDS、POPS指令

PSHS、RDS、POPS指令的功能介紹如下：

PSHS指令:存儲該指令處的運算結果。

RDS指令:讀取存儲的運算結果。

POPS指令:讀取并清除存儲的運算結果。例5對于圖10.17所示的應用程序，其指令表如表10-6所示。圖10.17例5的程序梯形圖表10-6例5的指令表例題解釋：(1)當X0的狀態為ON時:如果X1狀態為ON，則Y0接通（ON）;如果X1的狀態為OFF,則Y0斷開（OFF）;如果X2狀態為ON，則Y1接通（ON）;如果X2的狀態為OFF，則Y1斷開（OFF）;如果X3狀態為ON，則Y2接通（ON）;如果X3的狀態為OFF，則Y2斷開（OFF）。

(2)當X0的狀態為OFF時，Y0、Y1、Y2全部斷開（OFF）。6.DF、DF/指令

DF、DF/指令的功能介紹如下：

DF指令:當觸發信號閉合時，使指定繼電器閉合一個掃描周期。

DF/指令:當觸發信號斷開時，使指定繼電器閉合一個掃描周期。例6對于圖10.18所示的應用程序，其指令表如表10-7所示。圖10.18例6的程序梯形圖表10-7例6的指令表例題解釋：(1)當X0的狀態由OFF變為ON時，Y0接通（ON）一個掃描周期后斷開。(2)當X1的狀態由ON變為OFF時，Y1接通（ON）一個掃描周期后斷開。7.SET、RST指令SET、RST指令的功能介紹如下：SET指令:置位指令，使輸出強制接通并保持。RST指令:復位指令，使輸出強制斷開并保持。其操作數見表10-8。表10-8SET、RST指令的操作數例7對于圖10.19所示的應用程序，其指令表如表10-9所示。圖10.19例7的程序梯形圖表10-9例7的指令表例題解釋：當X0接通時，Y0接通并保持;當X1接通時，Y0斷開并保持。應用注意事項：（1）若觸發信號接通時執行了SET指令，則不管觸發信號如何變化，輸出接通并保持。（2）若觸發信號接通時執行了RST指令，則不管觸發信號如何變化，輸出斷開并保持。（3）對于部分內部繼電器（R）和外部繼電器（Y），同樣編號的SET和RST的使用次數沒有限定。圖10.20X0、X1和X2均閉合時各段程序中Y0的狀態8.KP指令

KP指令具有鎖存功能。當置位端為ON時，輸出接通并保持；當復位端為ON時，輸出斷開；當置位端和復位端同時為ON時，輸出斷開。KP指令的操作數見表10-10。表10-10KP指令的操作數例8對于圖10.21所示的應用程序，其指令表如表10-11所示。圖10.21例8的程序梯形圖表10-11例8的指令表例題解釋：當X0接通時，Y0接通并保持;當X1接通時，Y0斷開并保持。應用注意事項：（1）置位觸發信號接通時，輸出接通并保持，此后與置位觸發信號的狀態無關。（2）復位觸發信號接通時，輸出斷開并保持，此后與復位觸發信號的狀態無關。（3）如果置位觸發信號和復位觸發信號同時接通，則復位信號優先。（4）對于部分內部繼電器（R）和外部繼電器（Y），同樣編號的KP指令的使用次數和OT指令的使用次數總和最多只能有1次。（5）KP指令的保持狀態只能在程序運行時保持。9.NOP指令

NOP指令為空操作指令，什么操作也不進行，不影響程序的執行結果。10.2.2基本功能指令1.TMR、TMX、TMY定時器指令

TMR、TMX、TMY指令的功能介紹如下：

TMR指令:以0.01s為單位設置延時閉合定時器。

TMX指令：以0.1s為單位設置延時閉合定時器。

TMY指令：以1s為單位設置延時閉合定時器。其操作數見表10-12。表10-12TMR、TMX、TMY指令的操作數例9圖10.22所示為直接送入定時時間常數的程序梯形圖，圖10.23所示為利用SV寄存器送入定時時間常數的程序梯形圖。圖10.22直接送入定時時間常數程序梯形圖圖10.23利用SV寄存器送入定時時間常數程序梯形圖例題解釋：觸發信號（X0）接通3s后，定時器接點（T5）接通（ON），此時輸出（Y0）接通（ON）。

應用注意事項：（1）如果在定時器運行期間觸發信號（X0）斷開，那么定時器將中斷運行，并且已經經過的時間被復位為0。當觸發信號閉合時，定時器將重新從設定值開始定時。（2）定時器的預置值可以用常數和SV來設定。如果是用常數設定預置值，其值也將被傳遞到對應的SV寄存器中，SV寄存器就是設定值寄存器。（3）定時器的經過值存儲在EV寄存器中(EV寄存器就是經過值寄存器)。當定時器的經過值區（EV）數據變為0時，定時器的接點動作。（4）每個SV、EV為一個字，即16位寄存器。2.F137（SMTR）輔助定時器指令

F137（SMTR）輔助定時器指令的功能為以0.01s為單位設置延時閉合定時器,其操作數見表10-13。表10-13F137(SMTR)指令的操作數例10對于圖10.24所示的應用程序，其指令表如表10-14所示。圖10.24例10的程序梯形圖表10-14例10的指令表例題解釋：（1）觸發信號X0接通時，十進制常數K300傳送到數據寄存器DT5。（2）當X0接通3s后，特殊內部繼電器R900D接通（ON），隨之內部繼電器R5接通。（3）使用特殊內部繼電器R900D作為輔助定時器的節點編程時，務必將R900D編寫在緊隨F137（STMR）指令之后。3.CT計數器指令

CT計數器是一個遞減型預置計數器，當計數輸入端信號從OFF變為ON時，計數值減1；當計數值減為0時，計數器為ON，對應的常開觸點閉合，常閉觸點打開。CT計數器指令的操作數見表10-15。表10-15CT計數器指令的操作數例11對于圖10.25所示的應用程序，其指令表如表10-16所示。圖10.25例11的程序梯形圖表10-16例11的指令表例題解釋：（1）PLC的工作方式設置為“RUN”時，預置值常數“K10”被送到預置值區。（2）測計數觸發信號“X0”的上升沿每到來一次，經過值區的值減1。（3）當經過值區的值減為0時，計數器觸點“C100”接通，Y0也隨之接通。（4）當復位信號“X1”接通（ON）時，經過值區復位。應用注意事項：（1）計數器的預置值可以用常數和SV來設定。（2）計數器的經過值存儲在EV寄存器中，EV寄存器就是經過值寄存器。（3）每個SV、EV為一個字，即16位寄存器。對每一個定時器號，對應有一組SV、EV。（4）

當復位觸發信號接通時，

計數器經過值復位。

（5）

如果計數觸發信號和復位觸發信號同時接通，

則復位信號優先。

4.F118（UDC）加/減計數器指令

F118(UDC)加/減計數器可以作為加/減雙向計數器使用。當加/減觸發信號輸入為OFF時，在計數觸發信號的上升沿到來時作減1計數；當加/減觸發信號輸入為ON時，在計數觸發信號的上升沿到來時作加1計數。當復位信號到來時（OFF→ON），計數器復位（計數器經過值區D變為零）。當復位觸發信號由ON變為OFF時，預置值區S中的數值傳送給經過值區D。F118(UDC)加/減計數器指令的操作數見表10-17。表10-17F118(UDC)加/減計數器指令的操作數

例12對于圖10.26所示的應用程序，其指令表如表10-18所示。圖10.26例12的程序梯形圖表10-18例12的指令表例題解釋：（1）當檢測到復位觸發信號X2的上升沿（OFF→ON）時，計數器經過值區（DT0）中的數據變為0；當檢測到X2的下降沿（ON→OFF）時，計數器預置值區（WR0）中的數據被送到計數器經過值區（DT0）。（2）加/減觸發信號（X0）的狀態為ON，當檢測到計數觸發信號（X1）的上升沿時，計數器經過值區（DT0）的數據加1。（3）加/減觸發信號（X0）的狀態為OFF，當檢測到計數觸發信號（X1）的上升沿時，計數器經過值區（DT0）的數據減1。（4）F60（CMP)指令用來將計數器經過值區（DT0）的數據與十進制常數K50進行比較。（5）如果DT0=K50，特殊內部繼電器R900B（相等標志）接通，隨之內部繼電器R0接通。應用注意事項：（1）用F118（UDC）指令編程時，一定要有加/減觸發信號、計數觸發信號和復位觸發三個信號。（2）置值的范圍為K-32767～K32767。5.SR左移寄存器指令

SR左移寄存器是一個串行輸入移位寄存器，數據在移位脈沖輸入的上升沿逐位向高位移位一次，最高位移出；當復位信號輸入變為ON時，參與移位的內容全部復位（均變為0）。該指令只能對內部繼電器WR進行移位操作。

SR左移寄存器指令的操作數見表10-19。表10-19SR左移寄存器指令的操作數例13對于圖10.27所示的應用程序，其指令表如表10-20所示。圖10.27例13的程序梯形圖表10-20例13的指令表例題解釋：（1）如果復位觸發信號（X2）為OFF，且移位觸發信號（X1）接通（ON），則內部繼電器（WR3）的內容向左移動一位（由低位向高位移動）。（2）如果數據輸入端（X0）為ON，則左移一位后，被移位寄存器的最低位（R30）補充為1；如果數據輸入端（X0）為OFF，則左移一位后，被移位寄存器的最低位（R30）補充為0。（3）復位觸發信號（X2）接通，則被移位寄存器（WR3）的內容被清除，全部變為0。

應用注意事項：（1）用SR指令編程時，一定要有數據輸入、移位觸發和復位觸發三個信號。（2）當數據輸入信號為ON時，新移進的數據為1；當數據輸入信號為OFF時，新移進的數據為0。（3）數據向左移位操作發生在移位觸發信號的上升沿（OFF→ON）。（4）當復位觸發信號為ON時，數據區所有位均變為“0”。（5）SR指令只能應用于內部字繼電器WR。6.F119（LRSR）左/右移位寄存器指令

F119（LRSR）左/右移位寄存器指令的功能是將指定數據在某一個寄存器區域內進行左/右移位，其操作數見表10-21。表10-21F119（LRSR）左/右移位寄存器指令的操作數例14對于圖10.28所示的應用程序，其指令表如表10-22所示。圖10.28例14的程序梯形圖表10-22例14的指令表圖10.29左移運行示意圖圖10.30右移運行示意圖應用注意事項：（1）用F119（LRSR）指令編程時，一定要有左/右移位控制、數據輸入、移位觸發和復位觸發四個信號。（2）左/右移位控制信號為ON時，數據向左移位；左/右移位控制信號為OFF時，數據向右移位。（3）當數據輸入信號為ON時，新移進的數據為1；當數據輸入信號為OFF時，新移進的數據為0。（4）數據移位操作發生在移位觸發信號的上升沿（OFF→ON）。（5）當復位觸發信號為ON時，數據區所有位均變為“0”。（6）規定D1和D2在同類別的數據區，并且數據區地址必須滿足D1≤D2。10.2.3控制指令1.MC和MCE指令當MC（主控繼電器）指令被接通觸發時，執行MC（主控繼電器）到MCE（主控繼電器結束）之間的指令；如果MC（主控繼電器）指令未被觸發接通，則處于MC和MCE指令之間的非保持性繼電器全部斷開。例15對于圖10.31所示的應用程序，其指令表如表10-23所示。應用注意事項：（1）MC指令不能從左邊母線直接編程，其左邊至少要有一個接點。（2）MC和MCE指令必須成對出現。（3）指令可以嵌套。圖10.31例15的程序梯形圖表10-23例15的指令表2.JP和LBL指令當JP（跳轉）指令被觸發接通時，跳轉到與JP指令編號相同的LBL（標號）指令處執行程序。例16圖10.32所示為JP和LBL指令的應用程序實例。圖10.32例16的程序梯形圖應用注意事項：（1）程序中的JP指令和LBL指令必須對應出現，并且不能出現重復的LBL指令。（2）JP（跳轉）指令可以嵌套。（3）JP（跳轉）指令和LBL（標號）指令在使用時，應該是在同一個程序段中跳轉，避免從ED（結束）指令前跳轉到ED（結束）指令后的程序中，也應該避免在子程序中或中斷服務程序中跳轉到別的程序段中，還應該避免在步進程序區與非步進程序區之間跳轉。（4）同一標號的LBL指令不能位于JP指令之前。（5）在JP指令和LBL指令之間，定時器指令不能保證準確運行，因此最好不要使用。3.LOOP和LBL指令當LOOP（循環）指令被觸發接通時，跳轉到與LOOP指令編號相同的LBL（標號）指令處執行程序，同時LOOP指令設定的循環次數減1。如果循環次數沒減到0，將循環執行LOOP指令編號相同的LBL（標號）指令處的指令，直至LOOP指令設定的循環次數減為0。例17圖10.33所示為LOOP和LBL指令的應用程序實例。圖10.33例17的程序梯形圖應用注意事項：（1）程序中的LOOP指令和LBL指令必須對應出現，并且不能出現重復的LBL指令。（2）同一標號的LOOP指令與LBL指令沒有順序的嚴格規定。（3）在LOOP指令和LBL指令之間，定時器指令不能保證準確運行，因此最好不要使用。

4.ED和CNDE指令

ED（結束）指令為結束指令，其功能為當程序執行時遇到此指令，則表示程序執行結束，執行掃描階段的其他任務。

CNDE（條件結束）指令為條件結束指令，需要有觸發信號。如果此指令沒有被觸發，則不會影響程序的執行；如果被觸發，則功能和ED指令相同。5.SSTP、NSTP、NSTL、CSTP和STPE指令

SSTP、NSTP、NSTL、CSTP和STPE各指令的功能介紹如下：

SSTP指令:表示步進程序開始。

NSTP指令:當檢測到觸發信號的上升沿時，啟動當前過程，并將前一個過程復位。

NSTL指令:當觸發信號閉合時，啟動當前過程，并將前一個過程復位。

CSTP指令:清除并復位指定的步進過程。

STPE指令:表示步進程序區結束，返回一般梯形圖程序。例18圖10.34所示為SSTP、NSTP、NSTL、CSTP和STPE指令的應用程序實例。圖10.34例18的程序梯形圖例題解釋：（1）當觸發信號（X0）接通時，執行第一個步進過程。（2）當觸發信號（X1）接通時，清除第一個步進過程，執行第二個步進過程。（3）當觸發信號（X3）接通時，清除第二個步進過程，步進控制結束。6.CALL、SUB和RET指令CALL、SUB和RET指令的功能介紹如下：CALL指令:調用指定的子程序并執行。SUB指令:表示特定的子程序開始。RET指令:結束一段子程序并返回主程序。例19圖10.35為CALL、SUB和RET指令的應用程序實例。圖10.35例19的程序梯形圖例題解釋：（1）當觸發信號（X0）接通時，執行對應的子程序（SUB1～RET）。（2）執行完子程序后，返回執行CALL指令后面的程序。應用注意事項：（1）CALL指令可以出現在主程序區、中斷程序區和子程序區，并且可以有多個相同標號的CALL指令，表示一個子程序可以被多次調用，但是不能出現多個相同標號的SUB指令。

（2）子程序中可以再次調用別的子程序，這種結構叫做嵌套。在FP1型可編程控制器中，最多可以有四層嵌套。7.ICTL、INT和IRET指令ICTL、INT和IRET指令的功能介紹如下：ICTL指令:設置中斷控制方式。INT指令:啟動對應的中斷控制程序。IRET指令:結束一段中斷控制程序并返回主程序。以上指令的操作數見表10-24。表10-24ICTL、INT和IRET指令的操作數例20圖10.36所示為ICTL、INT和IRET指令的應用程序實例。圖10.36例20的程序梯形圖例題解釋：（1）ICTL指令是中斷控制指令，它必須由一個觸發信號來觸發，在觸發信號后必須有DF指令。（2）S1為H0時，表示系統接受外部中斷為屏蔽/非屏蔽狀態，S2的值控制X0～X7是否被屏蔽。（3）當S1為H100時，表示可以清除某些中斷源，S2的值控制X0～X7是否被清除。（4）當S1為H02時，表示系統為定時啟動中斷狀態，S2的值控制中斷時間間隔，其定時時間為S2的值乘以10，單位為毫秒（ms），此時引發的中斷序號規定為INT24。（5）INT指令和IRET指令總是成對出現的，它們編程時必須放在主程序（ED指令）之后，最多可以放9個（INT0～INT7，INT24），它們之間的程序便是中斷服務程序。（6）系統在響應中斷時，會根據申請中斷的中斷源的多少以及優先級別的高低等因素來響應中斷。（7）在多個中斷源被使能的情況下，如果由若干個中斷源同時申請中斷，則按中斷源的優先級別來響應中斷。應用注意事項：（1）中斷源在執行對應的中斷服務程序期間不能被復位。（2）FP1系列可編程控制器的工作模式由“PROG”轉移到“RUN”時，所有的中斷源均不使能。（3）與普通微機的中斷方式不同，FP1的中斷在執行優先級別較低的中斷服務程序期間，如果此時有高優先級別的中斷源被觸發，高級別中斷源對應的中斷服務程序也必須等到正在執行的較低優先級別的中斷服務程序執行結束后才能被執行。（4）一個中斷源在被屏蔽期間，即使對應的中斷源閉合也不會引發系統中斷，但如果此中斷源稍后又被設置為非屏蔽狀態，它將會因為被屏蔽期間的中斷源閉合而引發系統中斷。10.2.4比較指令1.單字比較指令ST=、ST<>、ST>、ST>=、ST<、ST<=

以上指令均屬于單字比較指令，其功能說明如下：

ST=指令:相等時加載。

ST<>指令:不等時加載。

ST>指令:大于時加載。ST>=指令:不小于時加載。ST<指令:小于時加載。ST<=指令:不大于時加載。以上指令的操作數見表10-25。表10-25單字比較指令的操作數例21圖10.37所示為單字比較指令的應用程序實例。圖10.37例21的程序梯形圖例題解釋：當數據寄存器DT0中的數據等于常數K50時，輸出（Y0）接通（ON）；否則，Y0斷開（OFF）。其他指令功能與此類似。2.單字比較串聯指令AN=、AN<>、AN>、AN>=、AN<、AN<=

以上指令均屬于單字比較串聯指令，其功能介紹如下，其操作數見表10-26。

AN=指令:相等時串聯。

AN<>指令:不等時串聯。

AN>指令:大于時串聯。

AN>=指令:不小于時串聯。

AN<指令:小于時串聯。

AN<=指令:不大于時串聯。表10-26單字比較串聯指令的操作數例22圖10.38所示為單字比較串聯指令的應用程序實例。圖10.38例22的程序梯形圖例題解釋：當數據寄存器DT1中的數據不等于常數K50時，此接點狀態為ON；當數據寄存器DT1中的數據等于常數K50時，此接點狀態為OFF。執行結果與前端的指令運行結果相與，控制輸出（Y0）的狀態。其他指令的功能與此類似。3.單字比較并聯指令OR=、OR<>、OR>、OR>=、OR<、OR<=

以上指令均屬于單字比較并聯指令，其功能介紹如下，操作數見表10-27。

OR=指令:相等時并聯。

OR<>指令:不等時并聯。

OR>指令:大于時并聯。

OR>=指令:不小于時并聯。

OR<指令:小于時并聯。

OR<=指令:不大于時并聯。表10-27單字比較并聯指令的操作數例23圖10.39所示為單字比較并聯指令的應用程序實例。圖10.39例23的程序梯形圖例題解釋：當數據寄存器DT1中的數據大于常數K40時，此接點狀態為ON；當數據寄存器DT1中的數據不大于常數K40時，此接點狀態為OFF。執行結果與前端的指令運行結果相或，控制輸出（Y0）的狀態。其他指令的功能類似。4.雙字比較指令STD=、STD<>、STD>、STD>=、STD<、STD<=

以上指令均屬于雙字比較指令，其功能說明如下，操作數見表10-28。

STD=指令：相等時加載。

STD<>指令：不等時加載。

STD>指令：大于時加載。

STD>=指令：不小于時加載。

STD<指令：小于時加載。

STD<=指令：不大于時加載。表10-28雙字比較指令的操作數例24圖10.40所示是雙字比較指令的應用程序實例。圖10.40例24的程序梯形圖例題解釋：當數據寄存器（DT1，DT0）中的數據等于常數K50時，輸出（Y0）接通（ON）；否則，Y0斷開（OFF）。其他指令的功能與此類似。5.雙字比較串聯指令AND=、AND<>、AND>、AND>=、AND<、AND<=

以上指令均屬于雙字比較串聯指令，其功能介紹如下，操作數見表10-29。

AND=指令:相等時串聯。

AND<>指令:不等時串聯。

AND>指令:大于時串聯。AND>=指令:不小于時串聯。AND<指令:小于時串聯。AND<=指令:不大于時串聯。表10-29雙字比較串聯指令的操作數例25圖10.41所示是雙字比較串聯指令的應用程序實例。圖10.41例25的程序梯形圖例題解釋：當數據寄存器（DT11，DT10）中的數據不等于常數K50時，此接點狀態為ON；當數據寄存器（DT11，DT10）中的數據等于常數K50時，此接點狀態為OFF。執行結果與前端的指令運行結果相與，控制輸出（Y0）的狀態。其他指令的功能與此類似。6.雙字比較并聯指令ORD=、ORD<>、ORD>、ORD>=、ORD<、ORD<=

以上指令均屬于雙字比較并聯指令，其功能介紹如下，操作數見表10-30。

ORD=指令:相等時并聯。

ORD<>指令:不等時并聯。

ORD>指令:大于時并聯。

ORD>=指令:不小于時并聯。

ORD<指令:小于時并聯。

ORD<=指令:不大于時并聯。表10-30雙字比較并聯指令的操作數例26圖10.42所示為雙字比較并聯指令的應用程序實例。圖10.42例26的程序梯形圖例題解釋：當數據寄存器（DT11，DT10）中的數據大于常數K40時，此接點狀態為ON；當數據寄存器（DT11，DT10）中的數據不大于常數K40時，此接點狀態為OFF。執行結果與前端的指令運行結果相或，控制輸出（Y0）的狀態。其他指令的功能與此類似。10.2.5高級指令1.高級指令的構成使用高級指令編程是可編程控制器的一個重要功能。可編程控制器借鑒微型計算機的功能，可以對16位數據和32位數據進行處理;可以對數據進行單位或多位處理，也可以對數據進行單字或多字處理;可以對數據進行算術運算或邏輯運算，還可以對數據進行分離、組合、編碼、解碼等處理。高級指令的編寫有統一的格式，在一般情況下由三部分組成：高級功能指令序號（F0～F165）、指令助記符和操作數。高級指令的梯形圖及指令格式說明如圖10.43所示。圖10.43高級指令梯形圖編程使用時，高級指令前必須加觸發信號。如果有多個高級指令使用同一個觸發信號進行觸發，則沒有必要每次都寫出該觸發信號，如圖10.44所示。圖10.44可省略的觸發信號2.高級指令類型（1）數據傳輸指令，其功能號、助記符、操作數等的詳細說明列于表10-31中。（2）BIN（二進制）算術運算指令，其功能號、助記符、操作數等的詳細說明列于表10-32（略）中。（3）BCD算術運算指令，其功能號、助記符、操作數等的詳細說明列于表10-33（略）中。（4）數據比較指令，其功能號、助記符、操作數等的詳細說明列于表10-34中。（5）邏輯運算指令，其功能號、助記符、操作數等的詳細說明列于表10-35中。表10-31數據傳輸指令表10-34數據比較指令表10-35邏輯運算指令（6）數據轉換指令，其功能號、助記符、操作數等的詳細說明列于表10-36（略）中。（7）數據移位指令，其功能號、助記符、操作數等的詳細說明列于表10-37中。（8）可逆計數器和左/右移位寄存器指令，其功能號、助記符、操作數等的詳細說明列于表10-38中。（9）數據循環移位指令，其功能號、助記符、操作數等的詳細說明列于表10-39中。（10）位操作指令，其功能號、助記符、操作數等的詳細說明列表10-40中。表10-37數據移位指令表10-38可逆計數器和左/右移位寄存器指令表10-39數據循環移位指令表10-40位操作指令（11）輔助定時器指令，其功能號、助記符、操作數等的詳細說明見表10-41。（12）特殊指令，其功能號、助記符、操作數等的詳細說明見表10-42。（13）高速計數器特殊指令，其功能號、助記符、操作數等的詳細說明見表10-43。表10-41輔助定時器指令表10-42特殊指令表10-43高速計數器特殊指令10.3PLC的編程指導10.3.1PLC的編程方法(1)梯形圖每一行都是從左母線開始，終于右母線的。線圈要接在右母線上，不能將接點放在線圈的右邊。在電氣控制原理圖中，觸點可以放在線圈的右邊，而PLC的梯形圖則不允許，如圖10.45所示。圖10.45規則(1)的說明(a)錯誤編程；(b)正確編程(2)輸入/輸出繼電器、內部輔助繼電器、定時器、計數器的接點可以多次使用，無需用復雜的程序結構來減少接點的使用次數。(3)在一個梯形圖程序中，同一編號的線圈如果使用兩次及兩次以上，稱為雙線圈輸出。(4)輸入繼電器的線圈是由輸入點上的外部信號控制驅動的，在梯形圖中輸入繼電器的觸點可以表示對應點上的輸入信號。圖10.46規則(6)的說明(a)電路安排不當；(b)電路安排得當(5)在梯形圖中，每行串聯的觸點數和每組并聯電路的并聯觸點數，在理論上沒有限制。(6)為了減少使用的指令語句，應把串聯觸點最多的支路編排在上方。如果將串聯觸點多的支路安排在下面，如圖10.46(a)所示，則需增加一條ORS指令，顯然這種編排不好。

(7)把觸點最多的并聯電路編排在最左邊，以減少編程指令語句的使用，如圖10.47所示。圖10.47規則(7)的說明(a)電路安排不當；(b)電路安排得當(8)對橋式電路的編程處理。梯形圖程序必須符合順序執行原則，即按從左到右、從上到下的順序執行。對圖10.48（a）所示的橋式電路，其中觸點5有雙向電流通過，這是不符合順序執行原則的電路，因此必須根據邏輯功能，對該電路進行等效變換，變換成可編程的電路，如圖10.48（b）所示。圖10.48規則(8)的說明(a)橋式電路；(b)變換后的電路(9)對復雜電路的編程處理。對結構復雜的電路，應像上面一樣對電路進行邏輯功能的等效變換處理，使編程清晰明了，簡便可行，不易出錯。對圖10.49（a）所示的電路，可將其等效變換為圖10.49（b）所示的電路。(10)對常閉觸點輸入的編程處理。對輸入外部控制信號的常閉觸點，在編制梯形圖時要特別小心，否則可能導致編程錯誤。圖10.49規則(9)的說明(a)復雜電路；(b)重新排列的電路10.3.2常用基本環節編程1.啟動和復位電路在PLC的程序設計中，啟動和復位電路是構成梯形圖的最基本的常用電路。用輸入繼電器和輸出繼電器編制的梯形圖如圖10.50（a）所示，用輸入繼電器和鎖存繼電器編制的梯形圖如圖10.50（b）所示，其輸入和輸出波形圖如圖10.50（c）所示。圖10.50啟動和復位電路(a)用輸入和輸出繼電器編制的梯形圖；(b)用輸入繼電器和鎖存繼電器編制的梯形圖；(c)波形圖2.觸發電路采用DF指令構成的觸發電路如圖10.51所示。在輸入X0信號的控制下，輸出Y0不斷翻轉。圖10.51采用DF指令構成觸發器電路(a)觸發器電路梯形圖；(b)波形圖3.延時接通電路

PLC中的定時器TIM與其他器件組合可構成各種時間控制電路。FP1系列PLC中的定時器是通電延時型定時器，定時器輸入信號一經接通，定時器的設定值不斷減1。當設定值減為零時，定時器才有輸出，此時定時器的常開觸點閉合，常閉觸點打開。當定時器輸入斷開時，定時器復位，由當前值恢復到設定值，其輸出的常開觸點斷開，常閉觸點閉合。輸入端X0接不帶自鎖的按鈕開關，延時接通電路如圖10.52所示。圖10.52延時接通電路(a)延時接通梯形圖程序；(b)波形圖4.延時斷開電路(1)輸入X0端接不帶自鎖按鈕電路。圖10.53所示是輸入X0端接不帶自鎖按鈕的延時斷開電路。輸入X0端接通后，內部繼電器R0線圈接通，其常開觸點R0閉合，輸出Y0接通，同時定時器T0開始計時，延時5s后，常閉觸點打開，輸出Y0線圈斷開。圖10.53延時斷開電路(a)延時斷開梯形圖程序；(b)波形圖（2）用撥碼器改變定時器定時值電路。用撥碼器改變定時器定時值電路如圖10.54所示。利用改變撥碼器的數值，使X0～X3處于不同的狀態(ON或OFF)，并使內部字繼電器WR0中的R0～R3位具有不同的數據內容，采用F81(BIN)4位BCD碼轉換為16位二進制數據指令將WR0中的內容存放在SV0中，從而達到改變定時器T0的定時值的目的。當X4接通時Y0接通，經過T0的設定時間，T0有輸出，其常閉觸點T0打開，輸出繼電器Y0斷開。圖10.54用撥碼器改變定時器定時值電路（1）采用定時器和計數器組成的電路。輸入X0端接通，T0開始計時，經過10s后，其常開觸點T0閉合，計數器CT100開始遞減計數。圖10.55長時間延時電路（2）采用兩個或兩個以上計數器組成的電路。圖10.56所示是由兩個計數器組成的延時電路。輸入X0端接通后，CT100開始計數，經過20s，CT100有輸出，其常開觸點閉合，CT101計數一次，CT100復位。又經過20s，CT101計數兩次。如此循環，經過20×30=600s后，CT101有輸出，其常開觸點C101閉合，接通輸出繼電器Y0。圖10.56計數器延時電路6.順序延時接通電路（1）采用計數器的電路。采用計數器編寫的順序延時接通電路梯形圖如圖10.57所示。當輸入X0端接通時，計數器CT100、CT101、CT102分別開始計數。圖10.57采用計數器的順序延時接通電路（2）采用計數器和比較指令(F60CMP)構成延時接通電路。在較大的程序中，如果采用的定時計數器的個數不夠，則可用計數器與比較指令組合編程，其編程電路如圖10.58所示。圖10.58采用計數器和比較指令構成的延時接通電路7.順序循環執行電路（1）采用左／右移位寄存器F119(LRSR)指令構成的電路。要使輸出繼電器Y0～Y8按順序分別接通1s，并循環執行，可采用移位寄存器F119LRSR指令，其編程電路如圖10.59所示。圖10.59順序循環執行電路(a)梯形圖程序；(b)波形圖（2）利用CMP(F60)指令監視定時器的當前值，構成順序循環執行電路。定時器TM0的設定值為30s，用CMP(F60)比較指令來監視TM0的當前值，構成的順序循環執行電路如圖10.60所示。圖10.60CMP(F60)與TM0構成的電路8.中斷控制電路（1）軟中斷(定時中斷)電路。輸入X0接通后，要求輸出繼電器Y0開5s，關5s，如此反復直至X0變為OFF后停止。按此控制要求設計的定時中斷控制電路如圖10.61所示。圖10.61定時中斷控制電路（2）外部多個中斷源的硬中斷控制電路。在程序運行之前，先在系統寄存器NO.403中設定為H8，即允許X0、X1、X3中斷。根據下面的控制要求設計梯形圖程序:上電后運行程序，無中斷時Y1、Y2、Y3全為OFF狀態，來中斷時則應按如下規則響應：①X0中斷，則Y1為ON；X1中斷，則Y2為ON；X3中斷，則Y3為ON。②X0、X1、X3均中斷，則按中斷到來的先后順序響應。③X0、X1、X3同時來中斷，