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1、2023/11/8,1,FP系列PLC技术与应用,目 录,第1章 PLC基本组成和内部软元件第2章 FP系列PLC的基本指令及其编程第3章 FP系列PLC的高级指令及其编程第4章 FP系列PLC通信与网络第5章 FP WIN GR 软件的使用,2023/11/8,2,1.1 PLC的基本组成 1.2 PLC的工作方式1.3 FP-X系列PLC的内部软元件,第1章 PLC基本组成和内部软元件,2023/11/8,3,PLC是一种在工业环境下使用、集计算机技术、自动控制技术、通信技术、过程控制于一体的电子装置，它的基本结构与普通微机的结构相似，主要由中央微处理器、存储器、输入/输出接口电路、电源等
2、部分组成。,1.1 PLC的基本组成,2023/11/8,4,图1-1 PLC结构示意图,2023/11/8,5,1.1.1 中央微处理器（CPU）,1.1 PLC的基本组成,CPU是PLC的控制中心，它由运算器、寄存器和控制电路组成，集成在一个芯片中。它从输入接口电路读入输入信号，按用户程序对输入信息进行数字逻辑运算，并把运算的结果通过输出接口电路送到输出设备，控制输出设备的运行。CPU的一个重要的技术指标是它的运算速度。随着计数器技术的发展，PLC的CPU运算速度已从原来的执行一个指令需要几十到十几微秒减少到零点几个微秒。,2023/11/8,6,1.1.2 存储器,1.1 PLC的基本组
3、成,存储器是PLC用来存放系统程序、用户程序和数据的器件，包括只读存储器ROM和随机读写存储器RAM两类。只读存储器ROM是存储制造商编写的系统程序，具有开机自检、工作方法选择、信息传递和对用户程序的解释功能。读写存储器RAM用来存放用户程序和数据。读出时RAM的存储器内容不变；写入时，新写入的信息覆盖原信息，“以新换旧”。一般来说存储器容量的大小，决定了PLC的性能。容量越大，能容纳用户程序越多。例如某PLC的容量是33k步，即是说该PLC能容纳用户编写33千步的程序。,2023/11/8,7,1.1.3 输入接口电路,1.1 PLC的基本组成,输入接口电路是PLC与外部输入设备（按钮、开关
4、、行程开关等）之间的连接部件。通过输入接口电路，将从外部输入设备来的信号送到PLC。,图12 输入接口电路示意图,X0X7：R15.1k R23k X8：R15.6k R21k,2023/11/8,8,1.1.4 输出接口电路,1.1 PLC的基本组成,输出接口电路是PLC与驱动对象（如接触器线圈、电磁阀线圈、指示灯等）的连接部件。由于驱动对象不同，PLC的输出接口电路一般可分为继电器输出，晶体管输出和晶闸管输出等三种形式。,2023/11/8,9,（a）继电器输出,（b）晶体管输出（PNP）,（c）晶体管输出(NPN),图13 输出接口电路示意图,2023/11/8,10,1.1.5 电源,
5、1.1 PLC的基本组成,PLC的电源部件一般采用开关稳压电源，是一个将AC220V市电变成可供PLC各部分所需电压的装置。为了防止及消除工业环境下的空间电磁干扰，PLC电源采用了较多的滤波环节，具有过压和欠压保护，抗干扰能力强。,2023/11/8,11,1.1.6 FP-X系列PLC的控制单元,1.1 PLC的基本组成,小型的PLC，一般都是整体封装，将CPU、存储器、输入/输出（I/O）接口电路和电源部件等集合在一个机壳内。,（a）松下FP-X系列PLC,（b）三菱Q系列PLC,图14 整体和模块式结构的PLC,2023/11/8,12,FP-X系列PLC的型号为：AFPX 其意义为：单
6、元名称：C控制单元；E扩展单元 输入/输出(I/O)总点数 输出类型：R继电器输出；TNPN晶体管输出；PPNP晶体管输出 PLC供电方式：缺省AC供电；DDC供电,例如：型号AFPXC30R，为FP-X控制单元，I/O总点数30，继电器输出，AC220V供电。型号AFPXC60TD,为FP-X控制单元，I/O总点数60，NPN晶体管输出，DC供电。,2023/11/8,13,图15 AFPX30R型PLC的面板示意图,2023/11/8,14,图16 AFPXC30R的输入/输出接线端子,2023/11/8,15,1.1.7 FP-X系列PLC的扩展单元,1.1 PLC的基本组成,当输入/输
7、出点数不够时，可以使用I/O扩展单元,扩充I/O点数。扩展单元有16点、30点、继电器输出、晶体管输出等多种，其输入/输出接线端子排列与图16相似，也需要输入端电源和输出端电源。扩展单元一般通过专用的扩展电缆连接在控制单元的右方，可以连接7台，最后还可以通过扩展FP0适配器再连接一台。,2023/11/8,16,图17 控制单元和扩展单元的连接,2023/11/8,17,1.2 PLC的工作方式,1.2.1 PLC的图形符号,PLC运行时是以执行程序来对过程控制的。PLC程序由指令或图形符号组成。其中的图形符号与电工技术的触点、继电器、接触器的图形符号很相似。,常开触点,常闭触点,线圈,梯形图
8、:将这些图形符号连接起来并表示一定的逻辑关系 的图形。,图1-8 PLC的基本图形符号,2023/11/8,18,1.2 PLC工作方式,1.2.1 PLC的图形符号,图19 PLC的梯形图与输入/输出等效电路,2023/11/8,19,1.2.2 PLC的工作方式,每个扫描周期大致可以分为三个阶段：输入采样、执行程序、输出刷新。,PLC是以一种循环扫描的方式工作的。,(1)输入采样阶段 PLC接通电源，将模式切换开关置PROG位置，输入用户程序，下载之后，将模式切换开关置RUN位置，PLC首先进行自检。然后开始程序扫描。CPU首先访问输入接口电路，将等效输入线圈Xn的ON/OFF信号读入到输
9、入数据寄存器中。这些存放到输入数据寄存器的数据，在本周期的程序执行过程中，即使外部输入改变，也不会变化，一直到下一扫描周期到达，才会重新读入输入信号的变化。,2023/11/8,20,(2)执行程序阶段 在程序执行阶段，CPU按用户程序的顺序，从左到右，从上到下顺序执行程序。在执行过程中根据用户程序的软元件数据寄存器中各软元件的数值和输入数据寄存器Xn的ON/OFF状态进行逻辑运算，记录各软元件的逻辑运算结果，并将输出继电器的逻辑运算结果ON/OFF状态写入到输出数据寄存器中。,（3）输出刷新阶段 当执行到输出指令时，CPU发出从输出数据寄存器取出输出继电器的ON/OFF状态的指令，并将其状态
10、送到输出接口电路，驱动外部负载。然后又返回输入接口电路，采集等效输入线圈新的ON/OFF状态，重新刷新输入数据寄存器的内容，再执行程序，更新各软元件的逻辑运算结果，再输出，再刷新。,2023/11/8,21,PLC扫描动作一周所需的时间称为一个扫描周期。扫描周期的长短视每执行一个指令所需的时间以及用户程序所含的指令步数而定。例如，CPU执行一个指令所需的平均时间是10s,用户程序为1000步，则扫描周期为10ms。,2023/11/8,22,1.3 FP-X系列PLC的内部软元件,1.3.1 外部输入/输出继电器（X/Y，WX/WY）,FP-X系列PLC的内部软元件包括输入继电器、输出继电器、
11、内部继电器、链接继电器、定时器、计数器、数据寄存器、文件寄存器等。,输入继电器（X）是将外部设备如按钮、行程开关、传感器的信号通过输入接线端子传送到PLC的内部软元件。它有任意对常开/常闭触点供编程用。,注意：输入继电器的状态不能由内部软元件改变。,2023/11/8,23,输出继电器(Y)是输出PLC的程序执行结果的内部软元件，它通过输入接线端子驱动外部负载，如接触器、继电器、电磁阀等动作。它有线圈和任意对常开/常闭触点供编程用。,注意：在编程中不能出现双线圈现象。,输入/输出继电器的点数和编号由PLC的型号决定。,2023/11/8,24,表11 FP-X控制单元的I/O编号,FP系列PL
12、C的X/Y继电器编号由十进制数字（字）和十六进制数字（位）组成。,X/Y,十六进制数1F,十进制数19,2023/11/8,25,图110 控制单元和扩展单元的I/O编号,2023/11/8,26,当输入/输出继电器（X/Y）用于数据传递等功能操作时，可表示为“字”的形式，字的范围是WX0WX109,WY0WY109。每个字由16位组成，如WX0：（高位）XF,XE,XD,XC,XB,XA,X9,X8,X7,X6,X5,X4,X3,X2,X1,X0（低位）WX1：(高位)X1F,X1E,X1D,X1C,X1B.X1A,X19,X18,X17,X16,X15,X14,X13,X12,X11,X1
13、0（低位）WY2：（高位Y2F,Y2E,Y2D,Y2C,Y2B,Y2A,Y29,Y28,Y27,Y26,Y25,Y24,Y23,Y22,Y21,Y20（低位）,2023/11/8,27,1.3.2 内部继电器（R，WR）,内部继电器（R）用于程序内部的运算，R不能用于驱动外部负载。它的作用相当于继电接触电路的中间继电器。有线圈和任意对常开/常闭触点供编程用。,图111 内部继电器在程序中的作用,（1）内部继电器的意义和编号,注意：在编程中不能出现双线圈现象。,2023/11/8,28,内部继电器分为保持型和非保持型两类。,内部继电器的编号:,WR0：RF,RE,RD,RC,RB,RA,R9,R
14、8,R7,R6,R5,R4,R3,R2,R1,R0WR9:R9F,R9E,R9D,R9C,R9B,R9A,R99,R98,R97,R96,R95,R94,R93,R92,R91,R90,表12 几种FP机型的内部继电器的字和点数,2023/11/8,29,（2）特殊内部继电器,FP系列PLC的特殊内部继电器编号从WR900WR910,每一位都有特定的意义，供编程和通信之用。,图112 特殊内部继电器R901C的使用,2023/11/8,30,表13 几个常用的特殊内部继电器,2023/11/8,31,1.3.3 链接继电器（L）,链接继电器L是用于网络PC-link的继电器。当多台PLC共同使
15、用MEWNET网时，链接继电器可以被共享。,表14 链接继电器的编号,2023/11/8,32,每一个链接继电器都有一个线圈和任意对常开/常闭触点供网络编程用。,(a)网络主站激励L0,（b）网络从站对L0响应,图113 链接继电器工作示意图,2023/11/8,33,TML：以0.001秒为单位的定时器,TMR：以0.01秒为单位的定时器,TMX：以0.1秒为单位的定时器,TMY：以1秒为单位的定时器。,图114 定时器动作原理,定时器(T)功能通常与接触继电控制电路的通电延时时间继电器的功能相似，它是以时间脉冲累积计时的。,1.3.4 定时器（T）,2023/11/8,34,表15 定时器
16、/计数器的编号,定时器指令由三部分构成：TMX 5,K 100,定时器的设定值，K(十进制)，H(十六进制),定时器编号,定时器类型,2023/11/8,35,在定时器编程时要注意：（1）如在同一程序中使用不同类型的定时器，不能使用同一定时器编号。（2）用十进制数做定时器的设定值，其取值范围是K1K32767。定时器的延时时间由定时器类型和设定值而定。例如，对TMX定时器，设定值为K100，则该定时器设定的延时时间是0.110010秒。定时器的设定值还可以用字存储器来设定。（3）对每一个定时器，还有一个与定时器编号相同的设定值寄存器SV和经过值寄存器EV。例如，对定时器T5,则它的设定值寄存器
17、为SV5，经过值寄存器为EV5。设定值寄存器SV记录设定值的大小，经过值寄存器EV记录定时器运行过程中的经过值。,2023/11/8,36,图115 图114的时序图,FP系列PLC的定时器是减法运算定时器。当PLC上电，模式开关切换到RUN,设定值被传送到设定值寄存器SV5，SV5=100。当X0闭合，SV5的值送到经过值寄存器为EV5，EV5=100。此后每经过1个脉冲时间（本例是0.1秒），EV5减1，直到EV5的值等于零，T5的触点动作。图中，T5的常开触点闭合，驱动Y2。当X0断开，定时器复位，EV5的值回复到设定值100，T5常开触点断开，Y2失电。,2023/11/8,37,1.
18、3.5 计数器（T）,FP系列PLC的计数器是减法运算计数器。计数器有计数触发端、复位端、驱动端等。,图116 计数器原理图,2023/11/8,38,在计数器编程时要注意：（1）计数器的编号及范围，要根据所使用的计数器而定。（2）如用十进制数做计数器的设定值，其取值范围是K1K32767。计数器的设定值还可以用字存储器来设定。（3）对每一个计数器，都有一个与计数器编号相同的设定值寄存器SV和经过值寄存器EV。例如，对C1008,则它的设定值寄存器为SV1008，经过值寄存器为EV1008。(4)计数器有计数触发端、复位端和驱动端。（5）表15所示的计数器都是保持型的，使用时要注意复位。,20
19、23/11/8,39,图117 计数器的动作原理,当PLC上电，模式开关切换到RUN,设定值被传送到设定值寄存器SV1008，SV1008=20。当复位端X1断开，SV1008的值被预置到经过值寄存器EV1008，EV1008=20。此后，每当计数触发端X0由OFF变为ON一次，EV1008的值减1，直到EV1008的值为零，计数器C1008的触点动作，驱动Y5。,在计数过程中，任何时候复位端X1由OFF变为ON,经过值寄存器被复位清零。,2023/11/8,40,数据寄存器(DT),1.数据寄存器DT,数据寄存器（DT）是存放处理数据的存储区。每个数据寄存器由一个字（16位二进制数）组成。当
20、要存放32位二进制数据，将两个相邻的数据寄存器作为一组使用，低16位数据寄存器被指定，则高16位数据寄存器自然确定。,图1-18 数据寄存器的组成,2023/11/8,41,图119 向数据寄存器写入数据,意义：当X0接通，将“源”十进制数1234传送给“目标”DT0。,表16 数据寄存器的编号,2023/11/8,42,2.特殊数据寄存器,特殊数据寄存器有着特殊的用途。它不能用MV指令写入数据。FP系列PLC从DT90000以后的数据寄存器是特殊数据寄存器。,主要功能：作为工作状态寄存器作为错误状态存储寄存器作为时钟/日历寄存器作为高速计数器和模拟控制板卡存储寄存器。,数据寄存器存储数据分为
21、保持型和非保持型两种。通常保持区的首址默认值是K0,也可以通过系统寄存器的No.8地址来设定保持区的首址。,2023/11/8,43,1.3.7 链接数据寄存器(LD),链接数据寄存器LD是用于网络存放PC-link数据的寄存器。当多台PLC共同使用MEWNET网时，链接数据寄存器可以被共享。,当每个数据被写入一个PLC的链接数据寄存器LDn时，这个数据同时也被写入MEWNET网中其它PLC的具有相同编号的链接数据寄存器LDn中。,表17 链接数据寄存器的编号,2023/11/8,44,1.3.8 变址（索引）寄存器(I),变址寄存器，又称索引寄存器，用于间接指定常数和改变存储区的地址。,变址
22、寄存器的编号有14个（字），I0ID：I0(IX),I1(IY),I2,I3,I4,I5,I6,I7,I8,I9,IA,IB,IC,ID 有些型号的PLC（如FP0、FP1等）只有IX、IY两个变址（索引）寄存器。每个寄存器存储16位二进制数。当存储32位二进制数时，使用两个相邻的变址寄存器。对只有IX、IY两个变址寄存器的PLC，指定IX为低16位区，IY为高16位区。变址寄存器常用来改变存储区的地址和改变常数值。例如，当I0=K10时，I0DT100为10010110DT110,I0WR0 为01010 WR10,I0K200 为20010210K210。,2023/11/8,45,1.3
23、.9 PLC中的数,（1）二进制（BIN）数,由0与1组成的数列称为二进制数。PLC处理的数据是16位或32位二进制数。,（2）十进制常数K,在设定计数器或定时器的设定值时，通常使用十进制常数K。在程序运算中，十进制常数被自动地转换为二进制数。因此，对以字(16位二进制)为单位处理的数据，十进制常数的取值范围是 K-32768K32767对以双字(32位二进制)为单位处理的数据，十进制常数的取值范围是 K-2147483648K2147483647,2023/11/8,46,（3）十六进制常数H,十六进制是以0、9、A、F等十六个数字字母符号组成、逢十六进一的数制。记作H。如H369、H7FFF等。,（4）BCD码数,BCD码是以二进制表示的十进制数的数码。它是一种将十进制的每一位数表示为四位二进制数（只使用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9数字）的方式。,
