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1、生技部MD課 曾小村,可编程控制器基础讲座,PLC基础知识,基本内容：PLC简介、基本功能、特点、应用范围、工作方式。,难点：工作方式、扫描时间。,重点：定义、基本功能、工作方式。,一、PLC的产生与历史,世界上第一台PLC 1969年由美国数字设备公司（DEC）根据美国通用汽车公司（GE）的要求研制成功。背景：1968年美国通用汽车公司（GE），为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺不断变化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它能做到尽可能减少重新设计和更换电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期。,三菱PLC外形图,2006-3-3,4,Q系列PLC,FX2N系列PL
2、C,FX1N系列PLC,FX1S系列PLC,欧姆龙PLC外形图,C200H系列PLC,CPM1A、CPM2A系列PLC,PLC应用于步进电机控制,2、FX2N系列PLC外部结构,FX2N-64MR的主机外形图,采用继电器输出，输出侧左端4个点公用一个COM端，右边多输出点公用一个COM端。输出的COM比输入端要多，主要考虑负载电源种类较多，而输入电源的类型相对较少。对于晶体管输出其公用端子更多。端子为空端子，在外部配线工作中作中继端子使用。,I/O端子编号,PLC内部有许多具有不同功能的元件，实际上这些元件是由电子电路和存储器组成的。软元件是指PLC内部存储器的每一个存储单元，与PLC的监控程
3、序、用户的应用程序合作，会产生或模拟出不同的功能。它不是物理意义上的实物器件，而是一定的存储单元与程序的结合产物。,4.3 软元件介绍,1、FX2N系列PLC编程元件分类和编号,编程元件的编号分为两个部分：,第一部分代表继电器功能的字母；第二部分为数字，数字为该类器件的序号。,(1)输入继电器（X）输入继电器是PLC中用来专门存储系统输入信号的内部虚拟继电器。它又被称为输入的映像区，它可以有无数个动合触点和动断触点，在PLC编程中可以随意使用。这类继电器的状态不能用程序驱动，只能用输入信号驱动。输入接口的一个接线点对应一个输入继电器。FX系列PLC的输入继电器采用八进制编号。FX2N系列PLC
4、带扩展时，输入继电器最多可达184点，其编号为X0X7、X10X17X260X267。,2、FX2N系列PLC主要编程元件,(2)输出继电器（Y）输出继电器是PLC中专门用来将运算结果信号经输出接口电路及输出端子送达并控制外部负载的虚拟继电器。它在PLC内部直接与输出接口电路相连，它有无数个动合触点与动断触点，这些动合与动断触点可在PLC编程时随意使用。外部信号无法直接驱动输出继电器，它只能用程序驱动。FX系列PLC的输出继电器采用八进制编号。FX2N系列PLC带扩展时，输出继电器最多可达184点，其编号为Y0Y267。,(3)内部辅助继电器（M）辅助继电器按照其功能分成以下三类：a.通用辅助
5、继电器M0M499（500点）PLC内有很多通用辅助继电器，只能由程序驱动，每个辅助继电器也有无数对常开、常闭接点供编程使用。其作用相当于继电器控制线路中的中间继电器。辅助继电器的接点在PLC内部编程时可以任意使用，但它不能直接驱动负载，外部负载必须由输出继电器的输出接点来驱动。,b.掉电保持辅助继电器M500M1023（524点）掉电保持是指在PLC外部电源停电后，由机内电池为某些特殊工作单元供电，可以记忆它们在掉电前的状态。c.特殊辅助继电器M8000M8255（256点）具有特殊功能的辅助继电器。,只能利用其接点的特殊辅助继电器。线圈由PLC自动驱动，用户只可以利用其接点。例如：M800
6、0为运行监控用，PLC运行时M8000接通。M8002为初始脉冲，在PLC开始运行的第一个扫描周期接通M8012为100mS时钟脉冲，M8013为1S时钟脉冲。可驱动线圈型特殊辅助继电器。用户激励线圈后，PLC作特定动作。例如：M8033为PLC停止时输出保持特殊辅助继电器。M8034为禁止全部输出特殊辅助继电器。M8039为定时扫描特殊辅助继电器。,(4)定时器 定时器在PLC中相当于一个时间继电器，由设定值寄存器、当前值寄存器和定时器触点组成。在其当前值寄存器的值等于设定值寄存器的值时，定时器触点动作。定时器是对PLC内的1ms，10ms，100ms等不同规格时钟脉冲累计计时，当达到所定的
7、设定值时，输出接点动作。定时器设定值可以直接用常数K或间接用数据寄存器D的内容作为设定值。定时器的定时时间为：T=K（定时器的设定值）计时单位。例：T10（为100ms的定时器），设定值为10，则实际定时时间为：T100101000ms,定时器可以分为：常规定时器T0T245 100ms定时器：T0T199，200点。计时范围：0.13276.7s；10ms定时器：T200T245，46点。计时范围：0.01327.67s。积算定时器T246T2551ms积算定时器：T246T249，四点。计时范围0.001s32.767s；100ms积算定时器：T250T255，6点，计时范围0.1s327
8、6.7s。,常规定时器的动作过程,积算定时器的动作过程图,(5)计数器 计数器是PLC重要内部部件，它是在执行扫描操作时对内部元件X、Y、M、S、T、C的信号进行计数。当计数达到设定值时，计数器触点动作。计数器的动合、动断触点可以无限使用。可编程控制器的计数器共有两种：内部信号计数器和外部高速计数器。内部信号计数器有分为两种：16位递加计数器和32位增减计数器。,16位递加计数器,设定值132767。通用型：C0C99，100点断电保持型：C100C199，100点。,32位增减计数器,设定值：21474836482147483647通用型：C200C219，20点；断电保持型：C220C23
9、4。15点。32位双向计数器是递加型还是递减型计数由特殊辅助继电器M8200M8234设定。特殊辅助继电器接通时（置1）时，为递减计数；特殊辅助继电器断开（置0）时，为递加计数。设定值可直接用常数K或间接用数据寄存器D的内容。,32位增减计数器工作图,间接设定时，要用器件号紧连在一起的两个数据寄存器。如图，用X14作为计数输入，驱动C200计数器线圈进行计数操作。当计数器的当前值由4到3（增大）时，其接点接通（置1）；当计数器的当前值由3到4（减小）时，其接点断开（置0）。,（六）状态寄存器（S）作用：用于编制顺序控制程序的状态标志。1）初始化用：S0 S9 这10个状态寄存器作为步进程序中的
10、初始状态用。2）通用：S10 S127 这118个状态寄存器作为步进程序中的普通状态用。注：不使用步进指令时，状态寄存器也可当作辅助继电器使用。,(七)数据寄存器D：用来存储PLC进行输入输出处理、模拟量控制、位置量控制时的数据和参数。数据寄存器为16位，最高位是符号位。32位数据可用两个数据寄存器存储。1、通用数据寄存器：D0 D127 通用数据寄存器在PLC由RUN STOP时，其数据全部清零。如果将特殊继电器M8033置1，则PLC由RUN STOP时，数据可以保持。2、保持数据寄存器：D128 D255 保持数据寄存器只要不被改写，原有数据就不会丢失，不论电源接通与否，PLC运行与否，
11、都不会改变寄存器的内容。3、特殊数据寄存器：D8000 D8255 4、文件寄存器：D1000 D2499,(八)变址用寄存器：V、Z 是一种特殊用途的数据寄存器相当于微机中的变址寄存器，用于改变元件的编号（变址）。(九)常数：K、H 十进制常数用K表示，如常数123表示为K123 十六进制常数则用H表示，如常数345表示为H159(十)指针：P、I 1、跳转用指针：P 0 P63 共64点 它作为一种标号，用来指定跳转指令或子程序调用指令等分支指令的跳转目标。2、中断用指针：I00I30 共4点 作为中断程序的入口地址标号。,4.4常用特殊辅助继电器 特点：特殊辅助继电器是具有某项特定功能的
12、辅助继电器。分类：触点利用型和线圈驱动型。1）触点型特殊辅助继电器：其线圈由PLC自动驱动，用户只可以利用其触点。2）线圈型特殊辅助继电器：由用户驱动线圈，PLC将作出特定动作。1）运行监视继电器：M8000 当PLC处于RUN时，其线圈一直得电 M8001 当PLC处于STOP时，其线圈一直得电,2）初始化继电器：M8002 当PLC开始运行的第一个扫描周期其得电 M8003 当PLC开始运行的第一个扫描周期其失电（对计数器、移位寄存器、状态寄存器等进行初始化）,3）出错指示继电器：M8004 当PLC有错误时，其线圈得电M8005 当PLC锂电池电压下降至规定值时，其线圈得电。,M8061
13、 PLC硬件出错 D8061（出错代码）M8064 参数出错 D8064 M8065 语法出错 D8065 M8066 电路出错 D8066 M8067 运算出错 D8067 M8068 当线圈得电，锁存错误运算结果 4）时钟继电器：M8011 产生周期为10ms脉冲 M8012 产生周期为100ms脉冲 M8013 产生周期为1s脉冲 M8014 产生周期为1min脉冲,5）标志继电器 M8020 零标志。当运算结果为0时，其线圈得电。M8021 借位标志。减法运算的结果为负的最大值 以下时，其线圈得电。M8022 进位标志。加法运算或移位操作的结果发生进位时，其线圈得电。6）PLC模式继电
14、器 M8034 禁止全部输出。当M8034线圈被接通时，则PLC的所有输出自动断开。M8039 恒定扫描周期方式。当M8039线圈被接通 时，则PLC以恒定的扫描方式运行，恒定 扫描周期值由D8039决定 M8031-非保持型继电器、寄存器状态清除 M8032-保持型继电器、寄存器状态清除 M8033-RUNSTOP时，输出保持RUN前状态 M8035-强制运行（RUN）监视 M8036-强制运行（RUN）M8037-强制停止（STOP）,3.1 基本逻辑指令3.2 基本指令编程实例,PLC的基本逻辑指令及编程-三菱,3.1基本逻辑指令,3.1.1 LD、LDI、OUT指令3.1.2 AND、
15、ANI指令 3.1.3 OR、ORI指令3.1.4 ORB指令3.1.5 ANB指令3.1.6 MPS/MRD/MPP指令,3.1.7 MC/MCR指令3.1.8 SET/RST指令3.1.9 PLS/PLF指令3.1.10 NOP指令3.1.11 END指令,3.1.1 LD、LDI、OUT指令,LD（读取）：用于常开接点接到母线上的逻辑运算起始。,LDI(读取反)：用于常闭接点接到母线上的逻辑运 算起始。,指令格式：LD 元件号；LDI 元件号其操作元件包括X、Y、M、S、T、C。程序步为1,另外，与后续的ANB指令组合，在分支点处也可使用。,OUT(输出)：输出驱动各种驱动线圈,指令格式
16、：OUT 元件号其操作元件包括Y、M、S、T、C,Y、M：程序步为1,特 M：程序步为2,T：程序步为3,C：,16bit，程序步为3,32bit，程序步为5,对输入继电器不能使用，并行输出可多次使用OUT,LD、LDI、OUT指令的使用说明,X0,Y0,LD,OUT,X1,M0,LDI,T0,K10,Y1,T0,母线,步序,指令,数据,1,2,3,4,OUT,LDI,OUT,OUT,K10,LD,OUT,7,8,Y0,X1,M0,T0,T0,Y1,驱动定时器,设定常数,SP,0,LD,X0,3步,3.1.2 AND、ANI指令,AND，与指令，用于单个常开接点的串联,ANI，与非指令，用于单
17、个常闭接点的串联,AND与ANI这两条指令可以多次重复使用,指令格式：AND 元件号；ANI 元件号其操作元件包括 X、Y、M、S、T、C程序步为1,AND、ANI指令的使用说明,X1,Y0,AND,X2,M0,ANI,Y1,(,a,),(,b,),步序,指令,数据,0,1,2,3,4,LD,AND,OUT,LD,ANI,OUT,AND,OUT,6,7,X0,X1,Y0,X2,M0,T0,Y1,5,Y0,串联常开触点,纵接输出,串联常闭触点,串联常开触点,X0,Y0,T0,AND,母线,3.1.3 OR、ORI指令,OR，或指令，用于单个常开接点的并联,ORI，或非指令，用于单个常闭接点的并联
18、,(1)OR、ORI指令用于单个触点的并联连接指令,(2)两个以上接点串联连接电路块并联连接时，要用后述的ORB指令,(3)OR、ORI是从该指令的当前步开始，对前面的LD、LDI指令并联连接的,并联的次数无限制,说明：,指令格式：OR 元件号；ORI 元件号其操作元件包括 X、Y、M、S、T、C程序步为1,OR、ORI指令的使用说明,X3,Y2,X4,Y3,X16,步序,指令,数据,0,1,2,3,4,LD,OR,ORI,OUT,LDI,AND,ANI,OR,7,8,X3,X4,X1,Y2,Y2,X16,X7,M10,并联常开触点,5,6,OUT,9,Y3,M0,OR,并联常开触点,并联常闭
19、触点,X7,Y2,X1,M0,M10,OR,ORI,OR,母线,OR,3.1.4 ORB指令,两个或两个以上的接点串联连接的电路叫串联电路块。对串联电路块并联连接时，有：,(1)分支开始用LD、LDI指令，分支终点用ORB指令。,ORB指令为无目标元件，它不表示触点。,(3)可以看成电路块之间的一段连接线。,指令格式：ORB无操作元件程序步为1,ORB指令的使用,X3,Y4,X6,步序,指令,数据,0,1,2,3,4,LD,AND,LD,AND,ORB,OUT,AND,OUT,7,8,X4,X5,X6,X7,Y4,X11,Y5,串联电路块并联连接,5,6,M2,LD,X5,X7,Y5,M2,X
20、11,串联电路块,ORB,母线,ORB指令相当一段连线,一种是在要并联的每个串联电路块后加ORB指令，分散使用ORB指令时，并联电路的个数没有限制。另一种是集中使用ORB指令（如下图所示），集中使用ORB指令时，这种电路块并联的个数不能超过8个(即重复使用LD、LDI指令的次数限制在8次以下)。,ORB指令的使用方法,X0,X2,推荐,0,1,2,3,4,LD,ANI,LD,AND,ORB,ORB,OUT,7,8,X0,X1,5,6,AND,X1,X3,X4,X5,LDI,X2,X3,X4,X5,Y5,不推荐,0,1,2,3,4,LD,ANI,LD,AND,ORB,OUT,7,8,X0,X1,
21、5,6,AND,LDI,X2,X3,X4,X5,Y5,ORB,Y5,步序,指令,数据,步序,指令,数据,分散使用ORB,集中使用ORB,串联电路块1,串联电路块2,先集中做块,再集中连接,ORB,ORB,做一块连一块,两个或两个以上接点并联的电路称为并联电路块，分支电路并联电路块与前面电路串联连接时，应使用ANB指令。,指令格式：ANB无操作元件程序步为1,3.1.5 ANB指令,分支的起点用LD、LDI指令，并联电路块结束后，使用ANB指令与前面电路串联。,ANB指令简称与块指令,X0,X1,0,1,2,3,4,LD,OR,LDI,OR,ANB,X0,X1,5,6,OUT,X2,X3,X4,
22、OR,X2,X3,X4,Y0,Y0,步序,指令,数据,ANB指令的使用说明,并联块,串接,是单个元件并联,用OR指令,3.1.6 MPS/MRD/MPP指令,MPS(Push)为进栈指令，就是将运算中间结果存入栈存储器。,使用一次MPS指令，该时刻的运算结果就压入栈存储器第一级，再使用一次MPS指令时，当时的运算结果压入栈的第一级，先压入的数据依次向栈的下一级推移。,MPP（POP）为出栈指令，使用出栈MPP指令就是将存入栈存储器的各数据依次上移，最上级数据读出后就从栈内消失。,MRD（READ）读栈指令，读出存入栈存储器的最上级的最新数据，栈内的数据不发生上、下移。,3.1.6 MPS/MR
23、D/MPP指令,MPS、MRD、MPP 这组指令都是没有操作元件号，可将触点先存储，因此用于多重输出电路。,MRD,MPS,MPP,指令功能图解,MPS/MRD/MPP指令的使用,X0,0,1,2,3,4,LD,AND,MPS,AND,OUT,5,6,OUT,MPP,Y0,7,8,9,10,LD,MPS,AND,OUT,11,12,13,MPP,AND,OUT,X0,X1,X2,Y0,Y1,X3,X4,Y2,X5,Y3,14,15,16,17,18,LD,MPS,AND,OUT,MRD,19,20,OUT,AND,21,22,23,24,MRD,AND,OUT,MPP,25,26,AND,OU
24、T,X6,X7,Y4,X10,Y5,X11,X12,Y6,Y7,Y1,X1,X2,X3,X4,Y2,X5,Y3,MPP,X6,X7,MPS,Y4,X10,Y5,MRD,X11,Y6,X12,Y7,MRD,步序,指令,数据,MPS,MPP,MPS,母线,MPP,小结,LD、LDI 用于接点接到主母线（或分支）的逻辑运算起始,OUT 输出驱动各种驱动线圈（不能驱动X）,AND、ANI 用于单个接点的串联,OR、ORI 用于单个接点的并联,ORB 对串联电路块并联连接（无操作元件）,ANB 指令用于并联电路块与前面电路串联,MPS/MRD/MPP 指令用于保存、恢复、读出接点的状态,MC为主控指令，
25、用于公共串联接点的连接。,3.1.7 MC/MCR指令,MCR叫主控复位指令，即MC的复位指令。,遇到多个线圈同时受一个或一组接点控制的情况。如果在每个线圈的控制电路中都串入同样的接点，则将多占用存储单元，应用主控指令可以解决这一问题。使用主控指令的接点称为主控接点，是与母线相连的常开接点，是控制一组电路的总开关。,MC、MCR指令的使用,X0,(,a,),0,1,4,5,6,LD,MC,SP,LD,OUT,7,8,OUT,LD,10,11,LD,OUT,X0,X1,X2,N0,(,b,),X1,Y2,M100,MCR,N0,M100,Y0,Y1,X3,MCR为2步指令,MC为3步指令,M10
26、0,N0,MC,N0,Y0,Y1,X2,N0,MCR,Y2,X3,步序,指令,数据,MC指令是3程序步，MCR指令是2程序步，两条指令的操作目标元件是Y、M，不允许使用特殊辅助继电器M。当X0接通时，执行MC与MCR之间的指令；当输入条件断开时，不执行MC与MCR之间的指令。非积算定时器和用OUT指令驱动的元件复位，积算定时器、计数器、用SET/RST指令驱动的元件保持当前的状态。,MC、MCR指令的使用,使用MC指令后，母线移到主控接点的后面，与主控接点相连的接点必须用LD或LDI指令。MCR使母线回到原来的位置。在MC指令区内使用MC指令称为嵌套，嵌套级N的编号(0-7)顺次增大，返回时用
27、MCR指令，从大的嵌套级开始解除,MC、MCR指令的使用,(,b,),(,a,),Y0,SET,X0,Y0,RST,X1,M0,SET,X2,M0,RST,X3,S0,SET,X4,S0,RST,X5,D0,RST,X6,(,c,),SET、RST指令的使用,3.1.9 PLS/PLF指令,PLS指令在输入信号上升沿产生脉冲输出，PLF在输入信号下降沿产生脉冲输出，它们的目标元件是Y和M，但特殊辅助继电器不能作目标元件。使用PLS指令，元件Y、M仅在驱动输入接通后的一个扫描周期内动作(置1)，即PLS指令使M0产生一个扫描周期脉冲，而使用PLF指令，元件Y、M仅在驱动输入断开后的一个扫描周期内
28、动作；PLF指令使元件M1产生一个扫描周期脉冲。,PLS、PLF指令的使用,(,c,),X0,X1,M0,M1,Y0,扫描周期,扫描周期,PLS、PLF指令的使用,NOP指令是一条无动作、无目标的程序步指令。可编程序控制器的编程器一般都有指令的插入和删除功能，在程序中一般很少使用NOP指令。执行完清除用户存储器的操作后，用户存储器的内容全部变为空操作指令。,3.1.10 NOP指令,END是一条无目标元件的程序步指令。PLC反复进行输入处理、程序运算、输出处理，END以后的程序不再执行，直接进行输出处理。在程序调试过程中，按段插入END指令，可以顺序扩大对各程序段动作的检查。采用END指令将程
29、序划分为若干段，在确认处于前面电路块的动作正确无误之后，依次删去END指令。,3.1.11 END指令,OUT,LD,AND,OR,(,a,),OUT,LD,AND,LD,ORB,串联多的电路尽量放上部,OUT,LD,AND,OR,(,b,),并联多的电路尽量靠近母线,OUT,LD,OR,LD,ANB,3.2.1梯形图编程注意事项,不能将接点画在线圈右边，只能在接点的右边接线圈，如图所示。,3.2.1梯形图编程注意事项,X1,Y3,输入处理,X1ON，X2OFF,第一次,第二次,输出处理,Y3OFF，Y4ON,双线圈输出不可用,3.2.1梯形图编程注意事项,Y4,X3,X2,Y3,X000,(,a,),(,b,),0,1,2,3,4,LD,AND,LDI,AND,ORB,5,6,LD,OR,Y002,步序,指令,数据,7,8,9,10,OR,ANB,OR,OUT,X000,X001,X002,X003,X004,X006,X007,X005,Y002,并联连接,并联块结束,分支起点,与前面的电路连接,X001,X006,X007,X002,X003,X004,X005,ANB,LD,并联电路块,ANB前,的OR,ORB,ANB后的OR,3.2.2基本指令编程实例,例1 ORB、ANB指令的混用,
