第2章 fx2n系列plc的基本指令及编程

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第2章FX2N系列PLC的基本指令及编程2.5继电器控制电路移植法设计梯形图2.4梯形图的经验设计法2.3梯形图编程规则2.2PLC的基本指令2.1编程元件2.6实训项目2.7习题三菱PLC基础与应用 2.1编程元件2.1.1输入继电器（X）和输出继电器（Y）1.输入继电器输入继电器用X来表示，其地址采用八进制编号，即X0~X177，其中没有8和9。输入继电器是用于接收和存储外部输入信号，能够提供无数对动合、动断触点用于编程，其线圈只能通过外部信号来驱动，而不能通过内部程序来驱动。三菱PLC基础与应用 2.输出继电器输出继电器用Y来表示，其地址采用八进制编号，即Y0~Y177，其中没有8和9。输出继电器线圈只能通过程序驱动，用于驱动外部负载，能够提供无数对动合、动断触点用于编程。三菱PLC基础与应用 2.1.2辅助继电器(M)1.通用辅助继电器PLC内部有许多辅助继电器，与中间继电器的作用类似。辅助继电器线圈只能通过程序驱动，能够提供无数对动合、动断触点用于编程。但其只能用于内部编程，不能直接驱动外部负载。通用辅助继电器的编号为M0~M499，其用法与输出继电器相同，但不能直接驱动外部电路。三菱PLC基础与应用 2.断电保持辅助继电器3.特殊辅助继电器PLC在运行中若突然发生断电，输出继电器和通用辅助继电器线圈全部变为失电状态，有些控制系统要求保持断电前的状态，断电保持辅助继电器就是实现这种要求。特殊辅助继电器的编号为M8000~M8255。三菱PLC基础与应用 M8000PLC运行时接通，可用于运行监控；M8002仅在PLC运行的第一个周期内产生一个脉冲（初始脉冲），可用于初始化处理；M8012产生100ms的时钟脉冲；M8013产生1s的时钟脉冲；M8033PLC运行停止时保持输出；M8034输出全部禁止。三菱PLC基础与应用 X、Y、M元件的应用图2-1X、Y、M元件的应用三菱PLC基础与应用 4.状态器(S)5.常数(K/H)状态器的编号为S0~S999，它是构成状态转移图的重要元件，主要用于步进顺序控制。由于常数在程序和PLC内部寄存器中均占有一定存储空间，因此将它也当作编程元件。十进制数用K表，十六进制数用H表示。三菱PLC基础与应用 6.定时器(T)定时器的编号为T0~T255，其作用相当于时间继电器，都是通电延时型，只能通过程序实现断电延时功能。定时器总是与一个定时设定值一起使用，根据时钟脉冲累计数，当累计脉冲数与设定值相同时，其输出触点产生动作。该设定值可通过常数K直接设定，也可以通过数据寄存器（D）间接设定。三菱PLC基础与应用 （1）定时器类型普通定时器T0~T199，100ms普通定时器，设定范围：0.1~3276.7s。T200~T245，10ms普通定时器，设定范围：0.01~327.67s。普通定时器的简单应用：图2-2普通定时器编程举例三菱PLC基础与应用 累计定时器T246~T249，1ms累计定时器，设定范围：0.001~32.767s。T250~T255，100ms普通定时器，设定范围：0.1~3276.7s。累计定时器的简单应用：图2-3累计定时器的应用举例三菱PLC基础与应用 （2）定时器应用顺序动作电路图2-4顺序动作电路三菱PLC基础与应用 延时接通与延时断开电路图2-5延时接通与延时断开电路三菱PLC基础与应用 振荡电路图2-6振荡电路梯形图三菱PLC基础与应用 单稳态电路图2-7单稳态电路三菱PLC基础与应用 7.计数器（C）计数器的编号为C0~C255，在使用时与定时器类似，要与一个计数设定值一起使用，该设定值可以通过常数K直接设定，也可以通过数据寄存器（D）间接设定。当计数器当前值与所设定值相等时，计数器的触点动作。计数器在PLC实现控制不可缺少的重要元件，FX2N系列将计数器分为内部计数器和高速计数器两类。三菱PLC基础与应用 （1）计数器类型内部计数器（C0~C234）内部计数器是指在执行扫描操作时，用于对内部器件（X，Y，M，S，T等）进行计数。内部器件接通和断开的时间应比PLC的扫描周期稍长。内部计数器又可以分为以下几种类型：1）16位加计数器，其计数值设定范围为1~32767。其中C0~C99为通用型，C100~C199为掉电保护型（PLC断电后能保持当前值，待通电后继续计数）。通用型16位加计数器在梯形图程序中的应用如图2-8所示。三菱PLC基础与应用 图2-816位加计数器的简单应用三菱PLC基础与应用 2）32位加/减计数器，其计数值设定范围为-2147483648~+2147483647。其中，C200~C299为通用型，C220~C234为掉电保护型。该类计数器在设定计数值时可以通过常数K在其设定范围内直接任意设定，而间接设定时，必须通过两个地址号相邻的数据寄存器D进行设定。C200~C234是加计数器还是减计数器分别由特殊辅助继电器M8200~M8234决定，对应的辅助继电器为“1”时为减计数器，为“0”时为加计数器。其简单应用如图2-9所示。三菱PLC基础与应用 图2-932位加/减计数器的应用三菱PLC基础与应用 高速计数器（C235~C255）高速计数器编号为C235~C255，可以用来作为高速计数器输入端口的有X0~X7八个端子输入，每一点只能作为一个高速计数器的输入，其中X6和X7只能用作启动信号，而不能用作计数信号，因此，最多只能有六个高速计数器同时工作。高速计数器又可分为四种类型：1）单相无启动/复位端子，其编号为C235~C240。2）单相带启动/复位端子，其编号为C241~C245。3）单相双向输入，其编号为C246~C250。4）双相输入(A-B型)，其编号为C251~C255。高速计数器的计数频率较高，其最高频率受到两方面的影响。一是输入端的响应速度，其中X0、X2、X3最高频率为10kHz，X1、X4、X5最高频率为7kHz；二是全部高速计数器的处理速度。由于高速计数器是采用中断方式操作，计数器用得越少，其计数频率越快，因此，后者影响更大。三菱PLC基础与应用 （2）计数器的应用图2-10长延时接通电路三菱PLC基础与应用 8.数据寄存器（D）PLC在进行逻辑控制、模拟量控制以及输入/输出处理时，需要许多数据寄存器来进行存储各种数据。FX2N系列PLC数据寄存器编号为D0~D8255，每个数据寄存器都是16位，可用相邻的两个数据寄存器存放32位数据，最高位都为符号位。根据功能及用途不同，数据寄存器可分为以下几种：三菱PLC基础与应用 （1）通用数据寄存器（2）断电保持数据寄存器通用数据寄存器编号为D0~D199，该类数据寄存器不具有断电保持功能，当PLC停止运行时，数据全部清零；但其可以通过特殊辅助继电器M8033来实现断电保持，当M8033为“1”时，D0~D199在PLC停止运行时数据不会丢失。断电保持数据寄存器编号为D200~D7999，其中D200~D511只要不被改写，数据不会丢失（无论电源接通与否或PLC是否运行）。D490~D509供通信用；D512~D7999的断电保持功能不能用软件改变，但可以通过指令清除它们的数据。三菱PLC基础与应用 （3）特殊数据寄存器9.变址寄存器（V/Z）特殊数据寄存器编号为D8000~D8255。这类数据寄存器用于监控PLC的运行状态，如D8000存放监视定时器（WDT）的时间。未定义的特殊数据寄存器，用户不能使用。FX2N系列PLC中有16个变址寄存器，编号为V0~V7和Z0~Z7，都是16位的寄存器。变址寄存器实际上是一种特殊的数据寄存器，作用类似计算机中的变址寄存器，用于改变元件的编号。三菱PLC基础与应用 10.指针（P/I）（1）分支用指针P（2）中断用指针I在FX2N系列PLC中，指针分为分支用指针和中断用指针，具体情况如下：分支用指针编号为P0~P127，它是用来指定跳转指令（CJ）和子程序调用指令（CALL）调用子程序的入口地址。中断用指针编号为I0□□~I8□□，它是用来指示某个中断程序的入口位置，可分为三种类型：三菱PLC基础与应用 1）输入中断用指针，其编号为I00□~I50□，它是用来指示由特定输入端的输入信号而产生中断的中断服务程序的入口位置，不受PLC扫描周期影响，可以及时处理外部信息。输入中断用指针编号格式如下：三菱PLC基础与应用 例如：I201表示当输入X2从OFF→ON变化时，执行以I201为标号后面的中断程序，并根据IRET指令返回。2）定时器中断用指针，其编号为I6□□~I8□□，它是用来指示周期定时中断的中断服务程序的入口位置，定时循环处理某些任务。其中，□□表示定时范围，可在10~99ms中选取。3）计数器中断用指针，其编号为I010~I060，它们用在PLC内置的高速计数器中，常用于利用高速计数器优先处理计数结果的场合。三菱PLC基础与应用 2.2PLC的基本指令2.2.1逻辑取、输出线圈指令（LD/LDI、OUT）LD（Load）：取指令，用于与左母线相连的动合触点逻辑运算的开始。LDI(LoadInverse)：取反指令，用于与左母线相连的动断触点逻辑运算的开始。二者目标元件为X、Y、M、S、T或C，并且该指令还可以与后述的ANB、ORB指令组合，在分支起点处使用。OUT：线圈驱动指令，其目标元件为Y、M、S、T或C，不能对X使用。OUT可以在并行输出时连续多次使用。三菱PLC基础与应用 LDX0OUTY0LDIX1OUTM0LDM0OUTY1OUTY2图2-11LD、LDI、OUT指令的使用三菱PLC基础与应用 2.2.2触点串联指令(AND、ANI)AND：与指令，用于串联一个动合触点，实现逻辑“与”运算。ANI（AndInverse）：与非指令，用于串联一个动断触点，实现逻辑“与非”运算。二者的目标元件为X、Y、M、S、T或C，它们进行单个触点的串联连接，触点的个数没有限制。但由于图形编程器等限制，一行尽量不超过10个触点和一个线圈。三菱PLC基础与应用 LDX0ANIX1AN1X2OUTY0LDIX3ANDX4ANDX5OUTY1LDY0ANDY1OUTY2OUTY3图2-12AND、ANI的使用三菱PLC基础与应用 2.2.3触点并联指令(OR、ORI)OR：或指令，用于并联一个动合触点，实现逻辑“或”运算。ORI（OrInverse）：或非指令，用于并联一个动断触点，实现逻辑“或非”运算。二者的目标元件为X、Y、M、S、T或C，它们进行单个触点的并联连接，触点的个数没有限制。但由于图形编程器等限制，一行尽量不超过10个触点和一个线圈。三菱PLC基础与应用 LDX0ORX2ORIX3ANIX1OUTY0图2-13OR、ORI的使用三菱PLC基础与应用 LDX0ANDX1ORIX4ANDX2ORX5ANIX3ORIX6OUTY0图2-14OR、ORI的应用举例三菱PLC基础与应用 2.2.4电路块串联指令（ANB）ANB（AndBlock）：回路块与指令，用于并联回路块的串联连接。图2-15利用ANB构成的多个回路块的串联两个或两个以上触点并联的回路块称为并联回路块。ANB就是用于并联回路块之间的串联连接，回路块开始用LD、LDI指令，回路块结束用ANB指令，实现回路块的串联。ANB指令是一条独立指令，不带元件编号。它可以对每个回路块单独使用，此时回路块数没有限制；也可以成批使用，但连续使用ANB指令的次数不超过8次（LD，LDI的重复次数在8次以下）。三菱PLC基础与应用 图2-15利用ANB构成的多个回路块的串联三菱PLC基础与应用 一般编程法：集中编程法：LDX0LDX0ORIX3ORIX3LDX1LDX1ORX4ORX4ANBLDX2LDX2ORX5ORX5ANBANBANBOUTY0OUTY0图2-15为多个回路块的串联，其对应指令表语句有两种编程方法：一般编程法和集中编程法，其分别如下。三菱PLC基础与应用 LDX0ANDX1ORIX4LDX2ORX5ANBORIX6ANIX3OUTY0图2-16ANB的应用例子三菱PLC基础与应用 2.2.5电路块并联指令（ORB）ORB（OrBlock）：回路块并联指令，用于串联回路块的并联连接。两个或两个以上触点串联的回路块称为串联回路块。ORB就是用于串联回路块之间的并联连接，回路块开始用LD、LDI指令，回路块结束用ORB指令，实现回路块的并联。ORB指令是一条独立指令，不带元件编号。它可以对每个回路块单独使用，此时回路块数没有限制；也可以成批使用，但连续使用ORB指令的次数不超过8次（LD、LDI的重复次数在8次以下）。三菱PLC基础与应用 图2-17ORB的使用的多个回路块的并联三菱PLC基础与应用 一般编程法：集中编程法：LDX0LDX0ANIX1ANIX1LDIX2LDIX2ANDX3ANDX3ORBLDX4LDX4ANDX5ANDX5ORBORBORBOUTY0OUTY0图2-17为多个回路块的并联，与ANB的使用类似，同样有两种语句表编程方法：一般编程法和集中编程法，分别如下。三菱PLC基础与应用 LDX0ANIX1LDIX3ANDX4ORBLDX2ORX5ANBLDX6ANIX7ORBORY0图2-18ORB的应用例子三菱PLC基础与应用 2.2.6多重输出指令（MPS/MRD/MPP）MPS（MemoryPush）：进栈指令，用于运算结果的存储。使用一次MPS指令，该时刻的运算结果就推入栈的第一单元，即栈顶。在没有使用MPP之前，如果再次使用MPS指令，当时的运算结果就推入栈顶，而先推入的数据依次向栈的下一单元推移。MRD（MemoryRead）：读栈指令，用于读取MPS指令最新存储的运算结果，即栈顶数据。MPP（MemoryPop）：出栈指令，用于读取并清除栈顶数据，同时栈内其他数据按顺序向上推移。MPS、MRD和MPP是独立指令，不带元件编号，其中，MPS和MPP必须成对使用，而且连续使用次数不超过11次。多重输出指令入栈出栈的工作方式为：先进后出，后进先出。三菱PLC基础与应用 LDX0MPSANDX1OUTY0MPPANDX2OUTY1LDX3MPSANIX4OUTY2MRDANDX5OUTY3MRDANIX6OUTY4MPPANDX7OUTY5图2-19一层栈的应用三菱PLC基础与应用 LDX0MPSLDX1ORY0ANBOUTY0MRDLDX3ANIX4LDIX5ANDX6ANBORBOUTY1MPPANDX7OUTY2图2-20一层栈与ANB、ORB的结合使用三菱PLC基础与应用 LDX0MPSANDX1MPSANDX2OUTY0ANDX3OUTY1MPPANDX4MPSANDX5OUTY2MPPLDX0MPSANDX6OUTY3图2-21二层栈的使用三菱PLC基础与应用 2.2.7主控触点指令（MC/MCR）MC（MasterControl）：主控指令，用于公共串联触点的连接，执行MC指令后，左母线移到MC触点的后面。MCR(MasterControlReset)：主控复位指令，是MC指令的复位指令，用于公共串联触点的清除，即执行MCR指令后，恢复原左母线的位置。在编程时，常会出现这样的情况，多个线圈同时受一个或一组触点控制，如果在每个线圈的控制电路中都串入同样的触点，将占用很多存储单元，这时使用主控指令就可以解决这一问题。使用主控指令的触点称为主控触点。三菱PLC基础与应用 LDX0MCN1M10LDX1OUTT0K10LDT0OUTY1MCRN1LDX2OUTY2图2-22MC、MCR指令的使用三菱PLC基础与应用 1）MC、MCR指令的目标元件为Y和M，但不能用特殊辅助继电器。MC占3个程序步，MCR占2个程序步。2）使用主控指令的触点称为主控触点，主控触点在梯形图中与一般触点垂直（如图2-22中的M10），它是内部自动生成的，梯形图中无需画出。主控触点是与左母线相连的动合触点，是控制一组电路的总开关。3）MC指令的输入触点断开时，在MC和MCR之内的累计定时器、计数器、用复位/置位指令驱动的元件保持其之前的状态不变。非累计定时器和计数器、用OUT指令驱动的元件将复位，在图2-22中当X0断开，T0断电复位，Y1即变为OFF。4）在一个MC指令区内若再使用MC指令称为嵌套。嵌套级数最多为8级，编号按N0→N7顺序增大，每级的返回用对应的MCR指令，编号按N7→N0顺序复位。5）MC和MCR指令必须成对使用。MC、MCR指令的使用说明如下：三菱PLC基础与应用 2.2.8置位、复位指令（SET、RST）SET：置位指令，用于线圈动作的保持。RST（Reset）：复位指令，用于解除线圈动作的保持。SET和RST指令使用说明如下：1）SET指令的操作元件可以为Y、M或S，作用相当于使得操作元件状态置“1”；RST的操作元件可以为Y、M、S、T、C、D、V或Z。对Y、M或S操作时，相当于将其状态复位，即置“0”；对T、C、D、V或Z操作时，相当于将其数据清零。2）对于同一操作元件，SET、RST指令可多次使用，顺序也可随意，但只有最后执行的一条指令有效。三菱PLC基础与应用 LDX1SETM1LDX2RSTM1LDX3SETY1LDX4RSTY1（a）梯形图及指令表三菱PLC基础与应用 （b）时序图图2-23SET、RST指令的使用三菱PLC基础与应用 图2-24启动、保持、停止电路在应用中可以通过SET和RST指令来实现一些电路的启动、保持和停止。图2-24为四种都能实现启动、保持和停止的不同的梯形图。（a）复位优先（c）复位优先（b）置位优先（d）置位优先三菱PLC基础与应用 2.2.9脉冲微分指令(PLS/PLF)PLS（Pulse）：上升沿脉冲微分指令，操作元件为Y或M，该指令作用是当检测到输入脉冲信号的上升沿时，使得操作元件产生一个宽度为扫描周期的脉冲输出。PLF（PulseFall）：下降沿脉冲微分指令，操作元件为Y或M，该指令作用是当检测到输入脉冲信号的下降沿时，使得操作元件产生一个宽度为扫描周期的脉冲输出。PLS、PLF指令使用说明如下：1）PLS和PLF指令都是实现程序循环扫描过程中某些只需执行一次的功能，不同之处在于是在上升沿触发还是下降沿触发。2）PLS和PLF指令可以单独使用，也可同时使用。单独使用时并没有什么限制，但同时使用在一个程序中的时候，最多只能使用48次。三菱PLC基础与应用 LDX1PLSM1LDM1SETY1LDX2PLFM2LDM2RSTY1（a）梯形图和指令表三菱PLC基础与应用 （b）时序图图2-25PLS、PLF和SET、RST指令的结合使用三菱PLC基础与应用 图2-26二分频电路在实际应用中，经常利用PLS和PLF将输入信号分成两种不同频率的信号，图2-26就是一种利用PLS指令实现的二分频电路。三菱PLC基础与应用 2.2.10空操作指令（NOP）NOP（NonProcessing）：空操作指令，是一条无动作、无操作条件、占一个程序步的指令。执行NOP时并不进行任何操作，有时可用NOP指令短接某些触点或用NOP指令将不要的指令覆盖。当PLC执行了清除用户存储器操作后，用户存储器的内容全部变为空操作指令。在普通指令之间加入NOP指令，PLC将其忽略而继续工作；如果在程序中先插入一些空操作指令，修改或追加程序时，可以减少程序号的改变。三菱PLC基础与应用 （a）AND和ANI换成NOP（b）ANB换成NOP（c）OR和OUT换成NOP（d）ANB换成NOP三菱PLC基础与应用 （e）LD换成NOP图2-27NOP指令应用举例三菱PLC基础与应用 2.2.11结束指令（END）END：程序结束指令，将强制结束当前的扫描过程，它是一个无操作元件，占一个程序步的指令。PLC按照输入处理、程序执行、输出处理的方式循环进行扫描工作。若程序的最后不写END指令，则PLC不管实际用户程序多长，都从用户程序存储器的第一步执行到最后一步；若有END指令，当扫描到END时，则结束执行程序，这样可以缩短扫描周期。在程序调试时，可在程序中插入若干END指令，将程序划分若干段，在确定前面程序段无误后，依次删除END指令，直至调试结束。三菱PLC基础与应用 图2-28END指令的使用在程序调试时，可在程序中插入若干END指令，将程序划分若干段，在确定前面程序段无误后，依次删除END指令，直至调试结束。三菱PLC基础与应用 2.3梯形图编程规则梯形图与继电器控制系统的电路图很相似，很容易就可以将继电器控制电路图转化为梯形图，具有直观易懂的优点，很容易被电气人员掌握。因此，梯形图已经成为了国内外技术人员主要的编程语言。为了便于阅读和理解，与其它语言一样，梯形图语言也有自己的编程规则。首先，梯形图的设计必须满足工艺控制要求，这是梯形图设计的前提条件。此外，在绘制梯形图时，还得遵循以下几个基本规则：三菱PLC基础与应用 图2-29梯形图编程规则（1）1）“从上到下、从左到右”的顺序绘制。与每个继电器线圈相连的全部支路形成一个逻辑行，每个逻辑行始于左母线，终于右母线（可省略，本教材右母线均省略），继电器线圈与右母线直接相连，在继电器线圈右边不能插入其它元素。其应用示例如图2-29所示。三菱PLC基础与应用 梯形图编程规则（2）（3）2）串联触点多的电路应尽量放在上部，以减少编程指令。3）并联触点多的电路应尽量靠近左母线，以减少编程指令。图2-30梯形图编程规则（2）图2-31梯形图编程规则（3）三菱PLC基础与应用 图2-32梯形图编程规则（4）4）垂直方向支路上不能有触点，否则会有双向电流经过，形成不能编程的梯形图，应进行重新编排。三菱PLC基础与应用 图2-33梯形图编程规则（5）5）逻辑行之间的关系清晰，互有牵连且逻辑关系不清晰的应进行改进，方便阅读和编程。三菱PLC基础与应用 2.4梯形图的经验设计法2.4.1经验设计法在PLC发展的初期，沿用了设计继电器电路图的方法来设计梯形图程序，即在已有的典型梯形图的基础上，根据被控对象对控制的要求，不断地修改和完善梯形图。有时需要多次反复地调试和修改梯形图，不断地增加中间编程元件和触点，最后才能得到一个较为满意的结果。这种方法没有普遍的规律可以遵循，设计所用的时间、设计的质量与编程者的经验有很大的关系，所以有人把这种设计方法称为经验设计法。三菱PLC基础与应用 经验设计法对于一些比较简单控制系统的程序设计是比较奏效的，可以收到快速、简单的效果。但是，由于这种方法主要是依靠设计人员的经验进行设计，所以对设计人员的要求也就比较高，特别是要求设计者有一定的实践经验，对工业控制系统和工业上常用的各种典型环节比较熟悉。经验设计法没有规律可遵循，具有很大的试探性和随意性，往往需经多次反复修改和完善才能符合设计要求，所以设计的结果往往不很规范，因人而异。三菱PLC基础与应用 2.4.2经验设计法的步骤梯形图经验设计法的具体步骤如下：1）分析控制要求，并将控制系统分成几个独立的局部。2）设计主令元件和检测元件，确定输入输出设备，并进行I/O分配，画I/O连线图。3）设计执行元件的控制程序。4）检查修改和完善程序。在设计梯形图时，要注意先设计基本梯形图程序，当基本控制要求都满足之后，再增加其它条件。检查调试时，要将梯形图分解成独立功能子程序调试完毕后，再调试全部功能。三菱PLC基础与应用 2.4.3经验设计法应用举例1.控制要求用经验设计法设计竞赛抢答器显示系统。假设参赛者分为儿童组、学生组及成人组三组，其中儿童2人，成人2人，学生1人。1）主持人按下开始按钮，开始指示灯亮方可抢答，否则违例，桌上指示灯闪烁。2）要求儿童只需一人按下按钮就抢答成功，对应指示灯亮；成人需两人同时按下按钮抢答才能成功，对应指示灯亮。3）只要有人抢答成功，其他人抢答无效。4）抢答开始15s后无人抢答时响铃，表示抢答时间已过。5）当一题抢答结束后，主持人按复位按钮，状态恢复，为下次抢答做准备。三菱PLC基础与应用 2.I/O分配类别电气元件PLC软元件功能输入(I)按钮SB0X0开始抢答按钮SB1X1停止、复位按钮SB2X2儿童抢答按钮SB3X3儿童抢答按钮SB4X4学生抢答按钮SB5X5成人抢答按钮SB6X6成人抢答输出(O)灯HL0Y0抢答开始灯灯HL1Y1儿童抢答成功灯灯HL2Y2学生抢答成功灯灯HL3Y3成人抢答成功灯铃HAY4抢答时间已过铃表2-1竞赛抢答系统I/O分配表三菱PLC基础与应用 3.I/O连线图图2-34竞赛抢答系统I/O连线图三菱PLC基础与应用 4.梯形图设计根据原理则梯形图设计如图2-35所示，其设计思路如下：1）主持人按下开始按钮才能开始抢答，因此要设计X0接通Y0，而Y1、Y2、Y3需与Y0串联，并都用X1动断触点复位，使所有状态复位。2）由于儿童只需一人按下按钮即抢答成功，而成人要求两人都按下，因此X2和X3并联，X5和X6则串联。3）一组抢答成功后，其他组不能再进行抢答，因此要将Y1、Y2和Y3的动断触点进行互锁。三菱PLC基础与应用 4）由于在主持人没按下抢答按钮时，有人抢答出现违例，因此要增加一条支路与Y0并联，并出现周期性通断，实现灯的闪烁，为此，要设计振荡电路。5）由于出现违例时，灯要持续闪烁，因此要设计按钮的记忆电路。6）当抢答开始15s后无人抢答，抢答铃响，因此要在Y0输出时同时用定时器T0定时，T0的动合触点接通铃Y4。有人抢答情况下Y4又不能接通，因此还要将Y1、Y2、Y3的动断触点串入Y4的回路中。三菱PLC基础与应用 图2-35竞赛抢答系统梯形图三菱PLC基础与应用 2.5继电器控制电路移植法设计梯形图2.5.1移植设计法步骤1.分析原有系统的工作原理在用PLC对继电控制系统进行技术改造时，一种简捷省时而又可靠的设计方法就是把原先的继电器控制电路图直接移植成PLC梯形图，采用移植法设计梯形图时主要有以下几个步骤：了解被控设备的工艺过程和机械的动作情况，根据继电器电路图分析和掌握控制系统的工作原理。三菱PLC基础与应用 2.PLC的I/O地址分配3.建立其它元器件的对应关系确定系统的输入设备和输出设备，进行PLC的I/O地址分配，画出PLC外部接线图。确定继电器电路图中的中间继电器、时间继电器等各器件与PLC中的辅助继电器和定时器的对应关系。以上2和3两步建立了继电器电路图中所有的元器件与PLC内部编程元件的对应关系，对于移植法而言，这非常重要。同时，在这过程中应该处理好以几个问题：1）继电器电路中的执行元件应与PLC的输出继电器对应，如交直流接触器、电磁阀、电磁铁、指示灯等；三菱PLC基础与应用 2）继电器电路中的主令电器应与PLC的输入继电器对应，如按钮、位置开关、选择开关等。热继电器的触点可作为PLC的输入，也可接在PLC外部电路中，主要是看PLC的输入点是否足够。注意处理好PLC内、外触点的常开和常闭的关系。3）继电器电路中的中间继电器与PLC的辅助继电器对应；4）继电器电路中的时间继电器与PLC的定时器或计数器对应，但要注意：时间继电器有通电延时型和断电延时型两种，而定时器只有“通电延时型”一种。三菱PLC基础与应用 4.设计梯形图程序5.仔细校对、认真调试根据对应关系，将继电器电路图“翻译”成对应的“准梯形图”，再根据梯形图的编程规则将“准梯形图”转换成结构合理的梯形图。对于复杂的控制电路可化整为零，先进行局部的转换，最后再综合起来。对转换后的梯形图一定要仔细校对、认真调试，以保证其控制功能与原图相符。三菱PLC基础与应用 2.5.2移植设计法应用举例图2-36为三相异步电动机Y-△启动的主电路及控制电路，以此电路为例介绍如何用移植设计法设计其系统。图2-36三相异步电动机Y-△启动控制电路图三菱PLC基础与应用 1.工作原理分析由图2-36可知，开关QS闭合，按下启动按钮SB2后，线圈KM1通电并自锁，KM2和KT也同时通电，因此KM1和KM2主触点都闭合，Y形启动，等KT延时时间到，其动断触点动作，使得KM2断电，同时KT动合触点也动作，使得KM3通电并自锁，这时，KM1和KM3通电，变成△连接，从而实现Y-△启动。三菱PLC基础与应用 2.I/O地址分配及I/O接线类别电气元件PLC软元件功能输入(I)热继电器触点FRX0过载保护按钮SB1X1停止按钮按钮SB2X2启动按钮输出(O)线圈KM1Y1定子绕组主接触器线圈KM2Y2三角形连接的接触器线圈KM3Y3星形连接的接触器表2-2Y-△启动控制系统I/O地址分配三菱PLC基础与应用 三相异步电动机Y-△启动控制系统I/O接线图根据工作原理以及I/O分配表，可以画出其对应的I/O接线图，如图所示。三菱PLC基础与应用 三相异步电动机Y-△启动控制系统梯形图3.建立对应关系4.梯形图移植（a）根据图2-36画出（b）调整后三菱PLC基础与应用 2.6实训项目2.6.1十字路口交通灯控制1.控制要求东西方向绿灯绿灯闪烁黄灯红灯时间(s)303235南北方向红灯绿灯绿灯闪烁黄灯时间(s)353032表2-3十字路口交通灯变化规律三菱PLC基础与应用 2.I/O地址分配类别电气元件PLC软元件功能输入(I)开关SAX1交通灯开启、关闭开关输出(O)线圈KM1Y1东西方向绿灯线圈KM2Y2东西方向黄灯线圈KM3Y3东西方向红灯线圈KM4Y4南北方向绿灯线圈KM5Y5南北方向黄灯线圈KM6Y6南北方向红灯表2-4十字路口交通灯控制系统I/O地址分配三菱PLC基础与应用 3.绘制时序图图2-39十字路口交通灯时序图三菱PLC基础与应用 4.设计思路依据十字路口交通灯控制的控制要求，其设计思路如下：1）在35s红灯期间，有30s绿灯、3s闪烁以及2s黄灯，因此可以考虑用T0、T1、T2（定时值分别为30s、33s、35s）三个定时器。2）由于东西方向与南北方向交通灯的规律相同，成对称控制，可以用中间继电器来分辨。3）由于有绿灯闪烁，因此需要用振荡电路。三菱PLC基础与应用 5.梯形图图2-40十字路口交通灯控制梯形图三菱PLC基础与应用 2.6.2三相异步电动机的Y-△启动控制1.控制要求初始状态下，KM1=KM2=KM3=OFF，SB1=SB2=OFF；启动操作时，按下SB2=ON，KM1=KM3=ON，定子绕组星形连接启动，经过t1时间后，KM3=OFF，KM1=KM2=ON，定子绕组三角形连接，全压运行。三菱PLC基础与应用 2.I/O地址分配类别电气元件PLC软元件功能输入(I)按钮SB1X1停止按钮按钮SB2X2启动按钮输出(O)线圈KM1Y1定子绕组主接触器线圈KM2Y2三角形连接的接触器线圈KM3Y3星形连接的接触器表2-5Y-△启动控制系统I/O地址分配三菱PLC基础与应用 3.PLC的I/O接线图图2-41三相异步电动机Y-△启动控制系统I/O接线图三菱PLC基础与应用 4.梯形图设计图2-42Y-△启动控制梯形图三菱PLC基础与应用 2.7习题1.PLC常用的特殊辅助继电器有哪些？各自有什么作用？2.写出图2-43中的梯形图对应的指令表（1）ANB与ORB应用（3）多重输出指令应用（2）ANB与ORB应用（4）多重输出指令应用图2-43梯形图三菱PLC基础与应用 3.绘出下列指令程序对应的梯形图，并比较其功能。（a）指令表程序（b）指令表程序LDIX1LDX0LDX0ORY0ORY0ANIX1ANBLDX2LDX2ANIX3ANIX3AN4X4AN4X4ORBORBOUTY0OUTY0三菱PLC基础与应用 4.计算图2-44中梯形图的延时时间。（1）单独使用定时器延时（2）使用定时器与计数器延时图2-44定时器和计数器的延时电路三菱PLC基础与应用 5.设计一段程序，实现Y0~Y7每间隔0.5s循环点亮。6.现有一双速电动机，试按下述要求设计PLC控制梯形图：1）分别用两个按钮操作电动机的高速启动和低速启动，同时设置一个总按钮停止。2）启动高速时应该先经过低速启动，延时后再换成高速运转，7.某机床由一台感应电动机拖动，润滑油泵由另一台感应电动机拖动。在启动时，油泵启动后主轴电动机才能启动。在停止时，主轴停止后，油泵才能停止。试设计出软硬件系统。8.有三盏信号灯，按下启动按钮后，每隔1s点亮一盏，每盏信号灯点亮时间分别为1s，2s，和3s，时间到就自动熄灭，同时设置停止按钮，随时可以熄灭信号灯。试设计其软件系统。三菱PLC基础与应用 9.小车运动如图2-45所示，按下启动按钮后，小车前进，碰到SQ2时，小车停止1s后后退，碰到到SQ1时小车停止，2s后再次前进，碰到SQ2不停止，直到碰到SQ3停止，3s后返回，碰到SQ2不动作，直到SQ1停止；如此循环。试设计PLC程序。图2-45小车运行示意图三菱PLC基础与应用 10.有一个用四条皮带运输机的传输系统，分别用四台电动机M1、M2、M3、M4驱动。控制要求如下：1）按下起动按钮X0时，先起动最前一条皮带，每延时2s后，依次起动其它皮带机，即M1→M2→M3→M4。2）按下停止按钮X1时，先停最后一条皮带，每延时1s依次停止其它皮带机，即M4→M3→M2→Ml。试设计满足上述控制要求的PLC控制程序梯形图。三菱PLC基础与应用 11.设计如图2-46时序图要求的梯形图图2-46工作时序图三菱PLC基础与应用 12.将如图2-47所示的继电器控制系统改造为PLC控制系统。要求如下：1）画出I/O分配表。2）画出I/O连线图。3）画出梯形图，并写指令表。图2-47电机启动控制图三菱PLC基础与应用