PLC组成及三菱PLC的基本指令

•任务5.1PLC的组成•国际电工委员会（IEC）于1987年对可编程控制器定义如下：•“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”。•5.1.1PLC的作用•（1）开关量的逻辑控制•（2）运动控制•（3）过程控制•（4）数据处理•（5）通信联网•（6）在计算机集成制造系统中的应用•5.1.2PLC的面板•（1）外部接线端子•外部端子包括PLC电源端子(L、N、)，直流24V电源端子（24+、COM）、输入端子(X)、输出端子(Y)等。主要完成电源、输入信号和输出信号的连接。其中24+、COM是机器为输入回路提供的直流24V电源。一旦COM与对应点接通，该点就为“ON”，此时对应输入指示就点亮。•（2）指示部分•指示部分包括各I／O点的状态指示、PLC电源(POWER)指示、PLC运行(RUN)指示、用户程序存储器后备电池(BATT)状态指示及程序出错(PROG-E)、CPU出错(CPU-E)指示等，用于反映I／O点及PLC机器的状态。•（3）接口部分•接口部分主要包括编程器、扩展单元、扩展模块、特殊模块及存储卡盒等外部设备的接口，其作用是完成基本单元同上述外部设备的连接。在编程器接口旁边，还设置了一个PLC运行模式转换开关SWl，它有RUN和STOP两个运行模式，RUN模式能使PLC处于运行状态(RUN指示灯亮)，STOP模式能使PLC处于停止状态(RUN指示灯灭)，此时，PLC可进行用户程序的录入、编辑和修改。•4）通信装置•通常采用PC作为编程、监视设备。•5.1.3PLC的工作原理•工作方式：•PLC采用周期循环扫描、集中输入与集中输出的工作方式。每次扫描的时间称为扫描周期。•工作过程：•（1）输入采样阶段：PLC以扫描方式依次读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映像区中相应的存储单元内。•（2）程序执行阶段：CPU按自上而下、自左而右顺序扫描用户程序，逐句执行各条指令。•（3）输出刷新阶段：所有程序执行完毕后，CPU将所有需输出的数据一次性输出以驱动外部负载。•1.PLC的硬件结构•PLC的硬件：中央处理器（CPU）、存储器、输入接口、输出接口、通信接口、电源等微处理器（CPU）运算器控制器外设I/O接口I/O扩展接口存储器EPROM(系统程序)ＲＡＭ（用户程序）输入单元输出单元电源I/O扩展模块编程器打印机EPROM写入器上位计算机图形监控系统主机PLC的硬件系统简化图用户输入设备用户输出设备基本组成•输入部件：•输入部件是PLC与工业生产现场被控对象之间的•连接部件。是现场信号进入PLC的桥梁。•输出部件：•输出部件也是PLC与现场设备之间的连接部件，其功能是控制现场设备进行工作。•FX2N-48点为例•输入寄存器为：X000-X007、X010-X017、•X020-X027共24点。•输出寄存器为：Y000-Y007、Y010-Y017、•Y020-Y027共24点。•知识链接•PLC控制系统与继电-接触器逻辑控制系统的比较：•⑴组成器件不同：继电器控制线路是许多真正的硬件继电器组成，而梯形图则由许多所谓“软继电器”组成。•⑵触点数量不同：硬继电器的触点数量有限，用于控制的继电器的触点数一般只有4～8对；而梯形图中每个“软继电器”供编程使用的触点数有无限对。•⑶实施控制的方法不同：在继电器控制线路中，实现某种控制是通过各种继电器之间硬接线解决的。而PLC控制是通过梯形图即软件编程解决的。⑷工作方式不同：在继电器控制线路中，采用并行工作方式；而在梯形图的控制线路中，采用串行工作方式。任务5.2三菱PLC的编程语言及基本指令•知识准备•西门子plc在工作过程中最大优点：可靠性•PLC不需要大量的活动元件和连线电子元件。它的连线大大减少。与此同时，系统的维修简单，维修时间短。PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计。例如：断电保护，故障诊断和信息保护及恢复。PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它采用了精简化的编程语言。编程出错率大大降低。•5.2.1PLC的编程语言•1、梯形图语言（LD）•梯形图语言是PLC程序设计中最常用的编程语言。它是与继电器线路类似的一种编程语言。由于电气设计人员对继电器控制较为熟悉，因此，梯形图编程语言得到了广泛的欢迎和应用。•梯形图编程语言的特点是：与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性；与原有继电器控制相一致，电气设计人员易于掌握。•梯形图编程语言与原有的继电器控制的不同点是，梯形图中的能流不是实际意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继电器，应用时，需要与原有继电器控制的概念区别对待。•两种控制的梯形图比较000000100001000PLC控制00001SB2KMKM继电器控制SB1线圈线圈常开触点常开触点常闭触点常闭触点•2、指令表语言（IL）•指令表编程语言是与汇编语言类似的一种助记符编程语言，和汇编语言一样由操作码和操作数组成。在无计算机的情况下，适合采用PLC手持编程器对用户程序进行编制。同时，指令表编程语言与梯形图编程语言图一一对应，在PLC编程软件下可以相互转换。•LD00000，表示逻辑操作开始•OR01000；表示常开触点01000与前面的触点并联•ANDNOT00001；表示常闭触点00101与前面的触点串联•OUT01000；表示前面的逻辑运算结果输出给01000•END;表示程序结•指令表表编程语言的特点是：采用助记符来表示操作功能，具有容易记忆，便于掌握；在手持编程器的键盘上采用助记符表示，便于操作，可在无计算机的场合进行编程设计；与梯形图有一一对应关系。其特点与梯形图语言基本一致。•3、顺序功能流程图语言（SFC）•顺序功能图常用来编制顺序控制程序，它包括步、动作、转换三个要素。顺序功能图法可以将一个复杂的控制过程分解为一些小的工作状态。对于这些小状态的功能依次处理后再把这些小状态依一定顺序控制要求连接成组合整体的控制程序。步1步2步3动作1动作2转换1转换2顺序功能图•5.2.2FX2N系列PLC的基本指令•在继电控制系统中，所使用的触点有动合、动断。连接方式有串联、并联及混联等。•1.LD、LDI、OUT指令•LD、LDI指令分别用于将常开、常闭触点连接到母线上.OUT指令是对输出继电器、辅助继电器、状态器、定时器、计数器的线圈驱动指令。•助记符，名称功能回路表示和可用软元件程序步X,Y,M,S,T,CX,Y,M,S,T,C11线圈驱动Y,M,S,T,CLD取LDI取反OUT输出常闭触点逻辑运算开始常开触点逻辑运算开始Y，M：1S，特殊M：2T：3C：3～5LD、LDI、OUT指令的使用•2.AND、ANI指令•AND、ANI指令分别用于单个常开、常闭触点的串联，串联触点的数量不受限制，该指令可以连续多次使用。助记符，名称功能回路表示和可用软元件程序步X,Y,M,S,T,CX,Y,M,S,T,C11AND与ANI与非常开触点串联连接常闭触点串联连接AND、ANI指令的应用•3.OR、ORI指令•OR、ORI指令分别用于单个常开、常闭触点的并联，并联触点的数量不受限制，该指令可以连续多次使用。功能回路表示和可用软元件程序步X,Y,M,S,T,CX,Y,M,S,T,C11助记符，名称OR或ORI或非常开触点并联连接常闭触点并联连接OR、ORI指令的应用•4.NOP、END指令:NOP为空操作指令在程序中加入NOP指令，有利于修改或增加程序时，减小程序步号的变化，但是程序要求有余量。END为程序结束指令NOP助记符，名称功能回路表示和可用软元件程序步无动作软元件：无1没有回路表示NOP空操作1软元件：无输入输出处理以及返回到0步END结束END•5.ORB、ANB指令•若有多个串联回路块按顺序与前面的回路并联时，对每个回路块使用ORB指令，则对并联的回路个数没有限制。若成批使用ORB指令并联连接多个串联回路块时，由于LD、LDI指令的重复次数限制在8次以下，因此这种情况下并联的回路个数限制在8个以下。助记符，名称功能回路表示和可用软元件程序步软元件：无11软元件：无ORB回路块或ANB回路块与串联回路块并联连接并联回路块串联连接ORB指令的应用•若有多个并联回路块按顺序与前面的回路串联时，对每个回路块使用ANB指令，则对串联的回路个数没有限制。•若成批使用ANB指令串联连接多个并联回路块时，由于LD、LDI指令的重复次数限制在8次以下，因此这种情况下串联的回路个数限制在8个以下。块后ANB指令的应用•6.定时器指令•FX2N系列中定时器时可分为通用定时器、积算定时器二种。它们是通过对一定周期的时钟脉冲的进行累计而实现定时的，时钟脉冲有周期为1ms、10ms、100ms三种，当所计数达到设定值时触点动作。设定值可用常数K或数据寄存器D的内容来设置。•（1）通用定时器•通用定时器的特点是不具备断电的保持功能，即当输入电路断开或停电时定时器复位。通用定时器有100ms和10ms通用定时器两种。•1）100ms通用定时器（T0～T199）共200点，其中T192～T199为子程序和中断服务程序专用定时器。这类定时器是对100ms时钟累积计数，设定值为1～32767，所以其定时范围为0.1～3276.7s。•2）10ms通用定时器（T200～T245）共46点。这类定时器是对10ms时钟累积计数，设定值为1～32767，所以其定时范围为0.01～327.67s。如图所示，当输入X0接通时，定时器T200从0开始对10ms时钟脉冲进行累积计数，当计数值与设定值K123相等时，定时器的常开接通Y0，经过的时间为123×0.01s=1.23s。当X0断开后定时器复位，计数值变为0，其常开触点断开，Y0也随之OFF。若外部电源断电，定时器也将复位。•2．积算定时器•积算定时器具有计数累积的功能。在定时过程中如果断电或定时器线圈OFF，积算定时器将保持当前的计数值（当前值），通电或定时器线圈ON后继续累积，即其当前值具有保持功能，只有将积算定时器复位，当前值才变为0。•（1）1ms积算定时器（T246～T249）共4点，是对1ms时钟脉冲进行累积计数的，定时的时间范围为0.001～32.767s。•（2）100ms积算定时器（T250～T255）共6点，是对100ms时钟脉冲进行累积计数的定时的时间范围为0.1～3276.7s。•如图所示，当X0接通时，T253当前值计数数器开始累积100ms的时钟脉冲的个数。当X0经t0后断开，而T253尚未计数到设定值K345，其计数的当前值保留。当X0再次接通，T253从保留的当前值开始继续累积，经过t1时间，当前值达到K345时，定时器的触点动作。累积的时间为t0+t1=0.1×345=34.5s。当复位输入X1接通时，定时器才复位，当前值变为0，触点也跟随复位。•7.计数器指令•FX2N系列PLC的计数器共有256个，即C0~C255.•计数器的功能是对指定的输入端子上的输入脉冲或其他继电器逻辑组合的脉冲计数。达到计数的设定值，计数器触点动作。计数发生在输入脉冲的上升沿。每个计数器有一个动合和一个动断触点。•1）增量通用计数器•FX2N系列PLC共有100个增量通用计数器。地址为C0~C99.计数范围1~32767.断电后从0开始计数。•2）断电保持式增量通用计数器•FX2N系列PLC共有100个断电保持式增量通用计数器。地址为C100~C199.计数范围1~32767.断电后再次通电，其继续计数。•3）通用双向计数器•FX2N系列PLC共有20个通用双向计数器。地址为C200~C219.所谓双向是指计数的方向，有增计数和减计数两种。计数方向由特殊功能继电器来定义，一般计数方向默认的是增计数。•4）断电保持式双向计