第6章 可编程控制器的编程语言及指令系统

第6章可编程控制器编程语言及指令系统制作：彭芳PLC的编程语言（IEC61131-3中的5种PLC基本语言）●梯形图（LD）：以图形方式表达触点和线圈以及特殊指令块的梯级。●指令表（IL）：类似汇编程序的基于文本的语言与其相对应的是LD。●顺序功能图（SFC）：不仅仅是一种语言，更是一种组织控制程序的图形化方式。●结构文本（ST）：类似Pascal的基于文本的语言●功能块图（FBD）：一种对应于线路图的图形语言。FBD广泛地用于过程工业。6.1PLC的编程语言1、梯形图（Ladderdiagram）梯形图语言是一种以图形符号及其在图中的相互关系表示控制关系的编程语言，是从继电器电路图演变过来的。可编程控制器中参与逻辑组合的元件可看成和继电器一样的器件，具有常开、常闭触点及线圈；且线圈的得电及失电将导致触点的相应动作。再用母线代替电源线；用能量流概念来代替继电器线路中的电流概念，采用绘制继电器线路图类似的思路绘出梯形图。PLC中的继电器等编程元件并不是实际物理元件，而是机内存储器中的存储单元，它的所谓接通不过是相应存储单元置1而已。控制电路图SB1SB2KMKMX1X0COMY0COM~KMSB2SB1PLC外部接线图Y0X1Y0X0梯形图梯形图与继电器控制电路相似直观、易懂I/O分配：X0：启动X1：停车Y0：KM符号对照表符号名称继电器电路图符号梯形图符号常开触点常闭触点线图某些编程元件沿用继电器名称逻辑求解顺序：从上到下，从左到右梯形图两侧的垂直公共线为公共母线（Busbar）最左边的竖线称为起始母线也叫左母线，然后按一定的控制要求和规则连接各个触点，最后以继电器线圈结束，称为一逻辑行或一梯级。编程元件的常开触点和常闭触点可以无限次使用X1X3X2Y1X5X3X1X4X52、指令表（Instructionlist）指令表也叫做语句表。一条指令一般由助记符和操作数二部分组成，有的指令只有助记符没有操作数，称为无操作数指令。指令表程序和梯形图程序有严格的对应关系。步序指令地址0LDX21ANDX02OUTY33LDY34ANIX35OUTM1016ANDT17OUTY4ANDANIANDX2Y3M101Y3T1Y4X0X33、顺序功能图（Sequentialfunctionchart）顺序功能图常用来编制顺序控制类程序。它包含步、动作、转换三个要素。顺序功能编程法可将一个复杂的控制过程分解为一些小的工作状态，对这些小的工作状态的功能分别处理后再依一定的顺序控制要求连接组合成整体的控制程序。步1步21转换条件2转换条件步3动作1动作24、功能块图（Functionblockdiagram）功能块图是一种类似于数字逻辑电路的编程语言，熟悉数字电路的人比较容易掌握。该编程语言用类似与门、或门的方框来表示逻辑运算关系，方框的左侧为逻辑运算的输入变量，右侧为输出变量，信号自左向右流动。就像电路图一样，它们被“导线”连接在一起。助记符参数注释LDDat1(·Dat1OR·)ORDat2(·Dat2·)ANDSx1(·ANDSx1·)ANDSx2(·ANDinput3·)STStartRS.S1(·Setinput3ofStartRS·)LDReset(·LoadvalueofReset·)STStartRS.R1(·Storeinresetinput·)CALStartRS(·CallfunctionblockStartRS·)LDStartRS.Q1(·LoadoutputQ1·)STStart(·andstoreinStart·)图5-14功能块图与指令表RSS1R1Q1≥1＆StartSx1Dat2ResetDat1Sx25、结构文体（Structuredtext）为了增强PLC的数学运算、数据处理、图表显示、报表打印等功能，许多大中型PLC都配备了PASCAL、BASIC、C语言等高级编程语言。这种编程方式叫作结构文本。与梯形图相比，结构文本有两个很大的优点，其一是能实现复杂的数学运算，其二是非常简洁和紧凑，用结构文本编制极其复杂的数学运算程序可能只占一页纸。用指令表表示为：LDSTARTORLAMPANISTOPOUTLAMP用ST（结构化文本）表示就是：LAMP:=(STARTORLAMP)ANDNOT(LAMP);6.2FX系列PLC梯形图中的编程元件输入继电器[X]输出继电器[Y]辅助继电器[M]状态继电器[S]定时器[T]计数器[C]数据寄存器[D]变址寄存器指针[P、I、N]常数内部软继电器不同厂家、不同系列的PLC，其内部软继电器的功能和编号也不相同，因此用户在编制程序时，必须熟悉所选用PLC的软继电器功能和编号。FX系列PLC软继电器编号由字母和数字组成其中:输入继电器和输出继电器用八进制数字编号其它均采用十进制数字编号FX系列PLC的输入继电器以八进制进行编号1、输入/输出继电器（X/Y）型号FX2N-16MFX2N-32MFX2N-48MFX2N-64MFX2N-80MFX2N-128M扩展时输输入继电器X000~X0078点X000~X01716点X000~X02724点X000~X03732点X000~X04740点X000~X07764点X000~X267184点输输出继电器Y000~Y0078点Y000~Y01716点Y000~Y02724点Y000~Y03732点Y000~Y04740点Y000~Y07764点Y000~Y267184点◆输入继电器是PLC用来接收用户输入设备发来的输入信号◆输入继电器线圈由外部输入信号所驱动，只有当外部信号接通时，对应的输入继电器才得电，不能用指令来驱动。※在程序中绝对不可能出现输入继电器的线圈，只能出现输入继电器的触点※每个输入继电器的常开与常闭触点均可无数次使用输入继电器输出继电器◆输出继电器是用来将PLC内部信号输出传送给外部负载◆输出继电器线圈是由PLC内部程序驱动，其线圈状态传送给输出单元，再由输出单元对应的硬触点来驱动外部负载※每个输出继电器在输出单元中都对应有一个常开硬触点，但在程序中供编程的输出继电器，不管是常开还是常闭触点，都可以无数次使用。X0X1Y0Y0X0COMX0PLCCOM1Y0外部电源外部负载输入触电输入端子实际端子梯形图注：基本单元输入继电器的编号是固定的，扩展单元和扩展模块是按与基本单元最靠近开始，顺序进行编号基本单元FX0N-40MR扩展单元FX0N-40ER扩展模块FX0N-8EXX000~X027X030~X057X060~X067Y000~Y017Y020~Y0372、辅助继电器[M]◆FX系列PLC的辅助继电器有：通用辅助继电器（三种）停电保持辅助继电器特殊辅助继电器普通用途停电保持用途特殊用途停电保持用停电保持专用M0～M499500点M500～M1023[2]524点总站→分站:M800→M899分站→总站:M900→M999M1024～M30712048点M8000～M8255256点①通用辅助继电器（按十进制编号）普通用途辅助继电器的作用与继电器电路中的中间继电器类似，可作为中间状态存储及信号变换。●通用辅助继电器和输出继电器一样，在PLC电源中断后，其状态将变为OFF。当电源恢复后，除因程序使其变为ON外，其它仍保持OFFX0M0M0M0②停电保持辅助继电器保持用辅助继电器在PLC电源中断后，它具有保持断电前的瞬间状态的功能，并在恢复供电后继续断电前的状态LS1(X000)LS2(X001)平台电机X001M601M601X000X000M600M600X001Y000Y001M600M601滑块碰撞左边限位开关LS1时，X000＝ON→M600=ON→电机正转驱动滑块右行→停电→平台中途停止→来电后再启动，因M600＝ON保持→电机继续驱动滑块右行，直到滑块碰撞右限位开关LS2时，X001＝ON（右限位开关）→M600＝OFF、M601＝ON→电机反转驱动滑块左行。示例滑块左右往复运动机构③特殊辅助继电器特殊辅助继电器是具有某项特定功能的辅助继电器通常可分为两类：触点型和线圈型●触点型特殊辅助继电器的线圈由PLC自动驱动，用户只可以利用其触点。●线圈型特殊辅助继电器的线圈由用户控制，其线圈得电后，PLC作出特定动作。③特殊辅助继电器——触点型1M8000（M8001）----运行监视用特殊辅助继电器PLC运行时M8000得电（M8001断电），PLC停止时M8000失电（M8001得电）③特殊辅助继电器——触点型2M8002（M8003）----初始脉冲特殊辅助继电器M8002（M8003）只在PLC开始运行的第一个扫描周期内得电（断电），其余时间均断电（得电）。常用M8002的触点作为一些继电器的初始化复位信号③特殊辅助继电器——触点型3M8011、M8012、M8013、M8014-------分别为产生周期为10ms、100ms、1s、1min脉冲的特殊辅助继电器（PLCRUN）返回③特殊辅助继电器——触点型4M8004----出错特殊继电器当PLC出现硬件出错、参数出错、语法出错、电路出错、操作出错、运算出错等时，M8004得电M8061----硬件出错特殊继电器→D8061（出错代码）M8064----参数出错特殊继电器→D8064（出错代码）M8065----语法出错特殊继电器→D8065（出错代码）M8066----电路出错特殊继电器→D8066（出错代码）M8067----操作出错特殊继电器→D8067（出错代码）M8020----零标志M8021----借位标志M8022----进位标志M8029----指令执行完毕标志M8046----STL状态置1③特殊辅助继电器——线圈型1M8028----10ms定时器切换标志当M8028线圈被接通时，则T32-T62变为10ms定时器M8034----禁止全部输出的特殊辅助继电器当M8034线圈被接通时，则PLC的所有输出自动断开M8039----恒定扫描周期的特殊辅助继电器当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③特殊辅助继电器——线圈型2M8031----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----RUN→STOP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）FX2N系列PLC特殊辅助继电器见书后附录A。3、状态软元件[S]状态器对在步进顺控类的控制程序中起着重要的作用，它与后述的步进指令STL组合使用。FX2N共有1000个状态软元件（也称状态继电器，简称状态）类别组件编号数量用途及特点普[1]通用途供初始状态用S0～S910用于状态转移图（SFC）的初始状态供退回原点用S10～S1910在多运行模式控制中,用作返回原点的状态普通用途S20～S499480用作状态转移图（SFC）中的中间状态停电保持用[2]S500～S899400用于来电后继续执行停电前状态的场合信号报警用[3]S900～S999100可作为报警组件使用顺序控制编程元件；与STL指令一起使用。S2S20S21S22初始状态Y0Y1Y2下降加紧上升XO启动X1下限位X2已加紧X3上限位不使用步进指令时，状态器也可当作辅助继电器使用4、定时器[T]●PLC的定时器相当于电器系统中的通电延时时间继电器●定时器可提供无数对的常开、常闭延时触点供编程用●定时器时可分为通用定时器、积算定时器二种。PLC定时器工作原理：定时器是根据时钟脉冲累积计数而达到定时的目的，时钟脉冲有1ms、10ms、100ms，当所计数达到设定值时，其触点动作。设定值可用常数K或数据寄存器D的内容来设置。T200Y0X0T200K100X0T200Y01.00S当当当①通用定时器※通用定时器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