三菱FX2N系列PLC基本指令.ppt

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第3章三菱FX2N系列PLC基本指令本章导读本章主要介绍三菱FX2N系列PLC的27条基本逻辑指令。这27条指令功能十分强大，已经能解决一般的继电接触控制问题，本章还重点介绍梯形图和助记符语言以及其程序设计方法，要求熟练掌握。掌握GPPW内装的Simulator具有的模拟仿真、时序图等功能，来指导基本逻辑指令编程学习。8/9/20211 1．从继电接触控制图到梯形图例3.1图3.1是电机启―保－停继电接触控制线路,试将控制部分线路改用与其等效的PLC控制梯形图。解：图3.1电路工作原理可用如下动作顺序表来表示：3.1三菱FX系列PLC的程序设计语言18/9/20212 3.1三菱FX系列PLC的程序设计语言2与图3.1等效的梯形图如图3.2(a),比较两图,得出结论：①输入/输出信号完全相同,其I/O分配表如表3.1。图3.2(a)启―保－停控制梯形图图3.1启―保－停控制电路图8/9/20213 3.1三菱FX系列PLC的程序设计语言3②电机启停过程控制逻辑相同。都是使用常开、常闭、线圈等器件,只是梯形图中使用的是简化的器件符号。③两者区别：前者使用硬器件,靠接线连接形成控制程序,图中使用的KM、SB1、SB2和都是实际继电器、辅助接点常开和常闭；后者使用PLC中的内部软元件,靠软件实现控制程序,图中Y000、X000、X001和X002都是软继电器和软接点，都是用PLC内部的存储器位来映像这些外部硬器件的状态，存储位为1，表示对应的线圈得电或开关接通，存储位为0，表示对应的线圈失电或开关断开,不需改变接线即能改变控制过程。④梯形图中不存在实际的电流，而是用一种假想的能流(PowerFlow)来模拟继电接触控制逻辑。8/9/20214 3.1.1梯形图编程语言（Ladder）42．梯形图中的图元符号梯形图中的图元符号是对继电接触控制图中的图形符号的简化和抽象，两者的对应关系如表3.2所示。可得出结论：①对应继电接触控制图中的各种常开符号，在梯形图表3.2梯形图中的图元符号与继电接触控制图中的图形符号比较8/9/20215 3.1.1梯形图编程语言（Ladder）5中一律抽象为一种图元符号来表示。同样，对应继电接触控制图中的各种常闭符号，在梯形图中也一律抽象为一种图元符号来表示。②不同的PLC编程软件（或版本），在其梯形图中使用的图元符号可能会略有不同。如在表3.3中的“梯形图中的图元符号”这一列中，有两种常闭符号，三种线圈符号。3．梯形图的格式梯形图是形象化的编程语言，它用接点的连接组合表示条件、用线圈的输出表示结果而绘制的若干逻辑行组成的顺控电路图。梯形图的绘制格式：8/9/20216 3.1.1梯形图编程语言（Ladder）6①梯形图按从上到下、从左至右顺序编写。每一逻辑行总是从起始母线开始，终止于终止母线（可省）。②逻辑行由一个或几个支路组成，左边是由接点组成的支路，表示控制条件。逻辑行的最右端必须连接输出线圈，表示控制的结果。输出线圈总是终止于右母线，同一标识的输出线圈只能使用一次。③梯形图中每一常开和常闭接点都有自己的标识，以互相区别。同一标识的常开和常闭接点均可多次重复使用，次数不限。④接点可任意串联和并联，而输出线圈只能并联，不能串联。⑤最后一个逻辑行要用程序结束符“END”。8/9/20217 3.1.2助记符语言（Mnemonic）1助记符语言：汇编指令的格式来表示控制程序的程序设计语言。梯形图编程要求配置较大的显示器。而在现场调试时，小型PLC往往只配备显示屏只有几行宽度的简易编程器，这时，梯形图就无法输入了，但助记符指令却可以一条一条的输入，滚屏显示。助记符指令组成：操作码＋操作数。操作码用便于记忆的助记符表示，用来表示指令的功能，告诉CPU要执行什么操作，如LD表示取、OR表示或。操作数用标识符和参数表示，用来表示参加操作的数的类别和地址。如用X表示输入、用Y表示输出。操作数是可选项，如END指令就没有对应的操作数。8/9/20218 3.1.2助记符语言（Mnemonic）2人工将图3.2(a)梯形图转换成指令表方法：也是按梯形图的逻辑行和逻辑组件的编排顺序自上而下、自左向右依次进行。表3.3对应图3.2(a)梯形图的指令表图3.2(a)启―保－停控制梯形图8/9/20219 3.1.3流程图语言（SFC）1流程图（SequentialFunctionChart）是一种描述顺序控制系统功能的图解表示法。对于复杂的顺控系统，内部的互锁关系非常复杂，若用梯形图来编写，其程序步就会很长、可读性也会大大降低。符合IEC标准的流程图语言，以流程图形式表示机械动作，即以SFC语言的状态转移图方式编程，特别适合于编制复杂的顺控程序。例3.2图3.3（a）是某机床的运动简图，行程开关SQ1为动力头1的原位开关,SQ2为终点限位开关;SB2为工作循环开始的起动按钮,M是动力头1的驱动电机。试按照图3.3（b）机床的工作循环图，用流程图语言描述动力头1的动作过程。8/9/202110 3.1.3流程图语言（SFC）2解：从图3.3（b）可知，机床工作自动循环分为三个工步。工步1：按下启动钮SB2＿电机M正转＿动力头1前进＿至终点压下限位开关SQ2，并作为转换主令，控制工作循环切换到工步2工步2：SQ2的动断接点断开＿电机M停转＿动力头1停在终点位图3.3机床的工作过程图3.4机床的工作流程138/9/202111 3.1.3流程图语言（SFC）3，等待动力头2的到来。同时，SQ2的动合接点接通＿控制动力头2前进＿直至动力头2压下其终点限位开关SQ4，SQ4信号也作为转换主令，控制工作循环切换到工步3。工步3：SQ4的动合接点接通＿控制电机M反转＿两动力头随之由终点向原位返回＿动力头1至原位压下原位行程开关SQ1_电机M停转，动力头1停在原位，完成一次工作循环。用流程图语言来描述得到机床的顺序流程图如图3.4所示，它就是状态转移图的原型。用SFC语言编制顺控程序的思路：（1）按结构化程序设计的要求，将一复杂的控制过程分解为若干工步，这些工步称为状态。状态与状态间由转移分隔，当转移条件得到满足时，就实现转移，即上一状态的动作结束而下一状态的动作开始。用状态转移图描述控制系统直观、简单，是设计顺控程序有力工具8/9/202112 3.1.3流程图语言（SFC）4（2）SFC语言元素，由状态、转移和有向线段组成。①状态表示过程中的一个工步（动作）。状态符号用单线框表示，框内是状态的组件号。一个控制系统还必须要有一个初始状态，对应的是其运行的原点，初始状态的符号是双线框。②转移是表示从一个状态到另一个状态的变化。状态间要用向线段连接，以表示转移方向。有向线段上的垂直短线和它旁边标注的文字符号或逻辑表达式表示状态转移条件，凡从上到下、从左到右的有向线段箭头可省去不画。③与状态对应的动作用该状态右边的一个或几个矩形框来表示，实际上其旁边大多是被驱动的线圈等。118/9/202113 3.1.3流程图语言（SFC）5（3）SFC流程图的基本形式SFC的基本形式按结构可分为三种形式：①单流程结构：其状态是一个接着一个地顺序进行，每个状态仅连接一个转移，每个转移也仅连接一个状态。图3.5SFC流程图的三种基本形式8/9/202114 3.1.3流程图语言（SFC）6②选择结构：在某一状态后有几个单流程分支，当相应的转移条件满足时，一次只能选择进入一个单流程分支。选择结构的转移条件是在某一状态后连接一条水平线，水平线下再连接各个单流程分支的第一个转移。各个单流程分支结束时，也要用一条水平线表示，而且其下不允许再有转移。③并行结构是指在某一转移下，若转移条件满足，将同时触发并行的几个单流程分支，这些并行的顺序分支应画在两条双水平线之间。三种程序设计语言比较：梯形图具有与传统继电接触控制相似的特征，编程直观、形象，易于掌握。助记符语言适合编程器在现场调试程序。SFC语言以状态转移图方式编程，适合于编制复杂的顺控程序。8/9/202115 3.2三菱FX2N系列PLC的基本逻辑指令13.2.1逻辑取与输出线圈驱动指令LD、LDI、OUT（1）LD（取）为常开接点与母线连接指令，LDI（取反）为常闭接点与母线连接指令。这两条指令还作为分支的起点指令，与后述的ANB与ORB指令配合使用。操作目的元件为X、Y、M、T、C、S。。表3.4逻辑取与输出线圈驱动指令8/9/202116 3.2.1逻辑取与输出线圈驱动指令LD、LDI、OUT2（2）OUT（输出）为线圈驱动指令，用于将逻辑运算的结果驱动一个指定的线圈。OUT指令用于驱动输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器、状态继电器，但是不能用来驱动输入继电器，其目的元件为Y、M、T、C、S。（3）OUT指令可以并行输出，在梯形图中相当于线圈是并联的，但是，输出线圈不能串联使用。（4）在对定时器、计数器使用OUT指令后，必须设置时间常数K，或指定数据寄存器的地址。如图3.6（a）中T0的时间常数设置为K80。时间常数K的设定，要占用一步。表3.5中给出了时间常数K的设定值范围与对应的时间实际设定值范围，以T、C为目的元件时OUT所占的步数8/9/202117 3.2.1逻辑取与输出线圈驱动指令LD、LDI、OUT3例3.3图3.6（a）梯形图具有延时断开功能。请在学好下面两节中的AND、ANI和OR指令后解答：（1）写出图3.6（a）梯形图所对应的指令表，指出各指令的步序及程序的总步数；表3.5定时器/计数器时间常数K的设定8/9/202118 3.2.1逻辑取与输出线圈驱动指令LD、LDI、OUT4（2）计算定时器T0的定时时间（即电路延时时间）;（3）分析图3.6（a）梯形图的工作过程，请用2.4节GPPW模拟仿真方法，获得其时序图来验证。解:（1）按照3.1.2介绍的从梯形图转换成指令表的方8/9/202119 3.2.1逻辑取与输出线圈驱动指令LD、LDI、OUT5法，得到对应图3.6（a）梯形图的指令表如表3.6所示。查阅表3.4相关指令的程序步，AND、ANI和OR指令的程序步分别见表3.7和3.8，可知，除了定时器输出指令OUTT0K80为3步外，其余指令均为1步,所以总程序8/9/202120 3.2.1逻辑取与输出线圈驱动指令LD、LDI、OUT5步为10步。各指令的步序见表3.6第1列。（2）由附录表A知T0是100ms定时器，所以T0定时时间为.80×0.1＝8s。（3）图3.6（a）电路工作波形如图3.6（b）。当按钮X002按下时，Y000线圈接通，Y000常开闭合自锁；当X002释放后，其常闭接点闭合，定时器T0开始计时，延时8s至定时时间到后，T0常闭接点断开，Y000也随之断开。按2.4节介绍方法用GPPW模拟仿真此梯形图的画面如图3.7所示:分图（a）表示开始逻辑测试时画面。分图（b）表示X002被“强制ON”后，Y000接通，再8/9/202121 3.2.1逻辑取与输出线圈驱动指令LD、LDI、OUT5“强制OFF”后T0开始计时工作时的画面。T0定时时间到后，Y000断开，即又回到了分图（a）的画面。图（c）是获得的时序图（TC0是T0线圈）,与图3.6（b）波形图比较，两者是吻合的。8/9/202122 3.2.2接点串联指令AND、ANI1（1）AND（与）为常开接点串联指令。（2）ANI（与非）为常闭接点串联指令。（3）AND（与）和ANI（与非）指令用于单个接点串联，串联接点的数量不限，重复使用指令次数不限。操作目的元件为X、Y、M、T、C、S。若要将两个以上接点并联而成的电路块串联，要用后述的ANB指令。表3.7接点串联指令8/9/202123 3.2.2接点串联指令AND、ANI2例3.4阅读图3.8中的梯形图，写出图3.8梯形图所对应的指令表，指出各指令的步序及程序的总步数。解：梯形图转换成指令表，还可先用FXGP画好图3.8（a）梯形图，再用“工具_转换”，可得到如图3.8（b）的指令表。人工查表3.4和表3.7相关指令的程序步，各指令均为1步，故总程序步为9步。8/9/202124 3.2.3接点并联指令OR、ORI11．指令用法（1）OR（或）为常开接点并联指令（2）ORI（或非）为常闭接点并联指令。（3）OR和ORI指令引起的并联，是从OR和ORI一直并联到前面最近的LD和LDI指令上，如图3.9（a），并联的数量不受限制。操作目的元件为X、Y、M、T、C、表3.8接点并联指令8/9/202125 3.2.3接点并联指令OR、ORI2S。若要将串联而成的电路块并联，要用ORB指令。例3.5阅读图3.9（a）中的梯形图，试解答：（1）写出图3.9（a）梯形图所对应的指令表；（2）指出各指令的步序及程序的总步数。解：用FXGP软件来转换（1）得到对应图3.9（a）梯形图的指令表如图3.9（b）所示。（2）查阅表3.8和前述相关指令的程序步可知，各指令均为1步，所以总的程序步为10步，与FXGP转换后得到的结果相同。8/9/202126 3.2.3接点并联指令OR、ORI3图3.9OR与ORI指令举例8/9/202127 3.2.4串联电路块的并联指令ORB1串联电路块:两个以上接点串联的电路。（1）ORB为将两个或两个以上串联电路块并联连接的指令。串联电路块并联连接时，在支路始端用LD和LDI指令，在支路终端用ORB指令。ORB指令不带操作数，其后不跟任何软元件号，ORB指令不表示接点，而是电路块之间的一段连接线。（2）多重并联电路中，若每个串联块结束处都用一个ORB指令，如图3.10（b）所示，则并联电路数不受限表3.9串联电路块的并联指令8/9/202128 3.2.4串联电路块的并联指令ORB2制。也可将所有串联块先依次写出，然后再在这些电路块的末尾集中写ORB指令，如图3.10（c）；但在一条线上ORB指令最多使用7次。例3.6阅读图3.10（a）中的梯形图，试解答：（1）写出图3.10（a）梯形图所对应的指令表。（2）指出各指令的步序并计算程序的总步数。解：用FXGP软件来转换（1）对应图3.10（a）梯形图的指令表如图3.10（b）所示。在首次出现的两个串联块后加一个ORB，此后每出现一个要并联的串联块，就要加一个ORB指令。8/9/202129 3.2.4串联电路块的并联指令ORB3（2）如图3.10（b），各指令均为1步，所以程序总的占10步。图3.10ORB指令举例8/9/202130 3.2.5并联电路块的串联指令ANB1并联块：两个以上接点并联的电路。（1）ANB（并联电路块与）为将并联电路块的始端与前一个电路串联连接的指令。串联连接时，在支路始端用LD和LDI指令，在支路终端用ANB指令。ANB指令不带操作数，ANB指令是电路块之间的一段连接线。（2）多重串联电路中，若每个并联块都用ANB指令顺次串联，则并联电路数不受限制。同ORB一样ANB指表3.10并联电路块的串联指令8/9/202131 3.2.5并联电路块的串联指令ANB2令一样，ANB也可集中使用，最多可使用7次。例3.7阅读图3.11（a）中的梯形图，试解答：（1）写出图3.11（a）梯形图所对应的指令表。（2）指出各指令的步序并计算程序的总步数。解：（1）对应图3.11（a）梯形图的指令表如图3.11（b）所示。按两两串联原则，在首次出现的两并联块后应加一个ANB，此后每出现一个并联块，就要加一个ANB。前一并联块结束时，应用LD或LDI指令开始后一并联块的连接。8/9/202132 3.2.5并联电路块的串联指令ANB3（2）各指令步序也如图3.11（b），各指令均为1步，所以程序总的占11步。图3.11ANB指令举例8/9/202133 3.2.6多重输出指令MPS、MRD、MPP1（1）堆栈:按照先进后出的原则进行存取的一段存储器区域。长度为11个单元。MPS、MRD、MPP指令的操作如图3.12所示。这组指令可将接点的状态先进栈保护，当后面需要接点的状态时，再出栈恢复，以保证与后面的电路正确连接。图3.12栈操作示意表3.11多重输出指令8/9/202134 3.2.6多重输出指令MPS、MRD、MPP2（2）使用一次MPS指令，该时刻的运算结果就压入栈的第一个栈单元中（称之为栈顶）。再次使用MPS指令时，当时的运算结果压入栈顶，而原先压入的数据依次向栈的下一个栈单元推移。使用MPP指令，各数据依次向上一个栈单元传送。栈顶数据在弹出后就从栈内消失。MRD是栈顶数据的读出专用指令，但栈内的数据不发生下压或上托的传送。（3）MPS、MRD、MPP指令均不带显式的操作数，其后不跟任何软元件编号。（4）MPS和MPP应该配对使用，连续使用的次数应少于11次。例3.8图3.13（a）为3次闪烁报警电路,一层堆栈结构。试解答:（1）写出图3.13（a）梯形图所对应的指令表，指出各指令的步8/9/202135 3.2.6多重输出指令MPS、MRD、MPP3序及程序的总步数；（2）请用2.4节GPPW模拟仿真方法,模拟图3.13（a）梯形图,获得,时序图来分析3次闪烁报警电路的工作过程。解:（1）用FXGP来转换，得到对应图3.13（a）梯形图的指令表如3.14（b）所示,总的程序步为20步。人工转换时，由于栈操作指令在梯形图中并非显式可见，需要人工将它们加在指令表中。图3.13例3.8多重输出指令举例8/9/202136 3.2.6多重输出指令MPS、MRD、MPP3（2）用GPPW模拟仿真此梯形图的画面如图3.14。分图（a）表示开始逻辑测试时画面。分图（b）表示X001被“强制ON”后，C1每计数1次，Y000输出1个闪烁脉冲，直至C1计数到3后Y000闪烁输出停止时的画面。图（c）是获得的时序图，由于图中左边只选了3个软元件X001、Y000和C1常开接点，所以与2.4节介绍的方法仅有一点不同，在出现图2.15所示的时序图窗中，要选中“软件登录”为“手动”，然后用菜单命令“软元件_登录软元件”把这3个软元件逐个加进去。双击X001“强制ON”后，Y000连续输出3个脉冲，因C1计数到，其常闭8/9/202137 3.2.6多重输出指令MPS、MRD、MPP5接点断开而终止。Y000的高电平的持续时间为0.1s由T1控制，低电平的持续时间为0.2s由T0控制，闪烁次数由C1计数常数控制。图3.14（c）中还反应了PLC对输入/输出信号是有延迟的。8/9/202138 3.2.7置位与复位指令SET、RST1（1）SET和RST分别为置位和复位指令。用于Y、S和M等置位和复位，对状态或事件设置和清除标志。（2）SET和RST具有自保持功能，在图3.15（a）梯形图中，常开接点X000一旦接通，即使再断开，Y000仍保持接通。同样，X001一旦接通，即使再断开，Y000仍保持断开。表3.12置位与复位指令8/9/202139 3.2.7置位与复位指令SET、RST2（3）SET和RST指令使用没有顺序限制，且SET和RST之间可以插入别的程序，但最后执行的一条才有效。（3）从表3.12可见，RST指令的目的元件，除了与SET指令相同的YMS外，还有TCD。即对数据寄存器D和变址寄存器V、Z的清零操作，以及对定时器T（包括累计定时器）和计数器C的复位，使它们的计时和计数的当前值清零。例3.10阅读图3.15（a）梯形图，试解答：（1）写出图3.15（a）梯形图所对应的指令表，指出各指令的步序及程序的总步数。（2）X000和X001的波形如图3.16（a）所示，画出Y000的波形图。解：8/9/202140 3.2.7置位与复位指令SET、RST3图3.15SET和RST指令举例8/9/202141 3.2.7置位与复位指令SET、RST4（1）用FXGP先画好梯形图，然后用工具＿转换命令，即可得到图3.15（b）所示的指令表。各指令的步序已经在此程序中标出，并可得到总的程序步为26步。若人工计算，要注意图3.15（b）中步序15RSTD0，此指令为3个程序步。（3）根据SET和RST指令功能，容易分析得出：常开X000接通时，线圈Y000得电并保持，一直至常开X001接通时，线圈Y000才失电并保持，所以Y000的波形如图3.16（b）所示。图3.16输入/输出波形8/9/202142 3.2.8脉冲输出指令PLS、PLF1（1）PLS为微分输出指令，上升沿有效；PLF也为微分输出指令，但下降沿有效。（2）它们用于目的元件Y、M脉冲输出，PLS在输入信号上升沿使目的元件产生一个扫描周期的脉冲输出，而PLF则是在下降沿产生一个扫描周期的脉冲输出。（3）特殊辅助继电器M不能用作PLS或PLF的目的元件表3.13脉冲输出指令8/9/202143 3.2.8脉冲输出指令PLS、PLF2例3.11阅读图3.17（a）梯形图，试解答：（1）写出图3.17（a）梯形图所对应的指令表，指出各指令的步序及程序的总步数。（2）根据图3.17（b）所示X000和X001的波形，画出M0、M1和Y000的波形图，并用GPPW模拟仿真获得其时序图来验证。解：（1）用FXGP来转换，得到对应图3.17（a）梯形图的指令表如图3.17（c），总的程序步为11步。（2）在X001接通的上升沿时，M0线圈得电并保持一个扫描周期，M0常开闭合使Y000得电置1。直至X002接通的下降沿时，M1线圈得电并保持一个扫描周期，M1常开闭合使Y000复位。M0、M1和Y000的波形如图3.18（a），与用GPPW模拟仿真时获得的时序图图3.18（b）一致，此图中的X001和X002的波形，是通过8次双击使X001和X002强制ON/OFF而获得的；在时序图窗口中用菜单命令“监视_采样周期”，在出现的“数据收集周期”框中输入2，再大可能会得不到M0与M1一个扫描周期时的波形。8/9/202144 3.2.8脉冲输出指令PLS、PLF3图3.17PLS和PLF指令举例图3.18输入/输出波形8/9/202145 3.2.9主控与主控复位指令MC、MCR1（1）MC（主控）为公共串联接点的连接指令；MCR（主控复位）为MC指令的复位指令。执行MC指令后，母线（LD，LDI）移至MC接点，要返回原母线，用返回指令MCR。MC/MCR指令分别设置主控电路块的起点和终点，必须成对使用。（2）使用不同的Y，M元件号，可多次使用MC指令。但是若使用同一软元件号，会出现双线圈输出。表3.14主控与主控复位指令8/9/202146 （3）在图3.19（a）中，当输入X000接通时，执行MC与MCR间的指令。当输入断开时，MC与MCR指令间各元件将为如下状态：计数器、累计定时器，用SET/RST指令驱动的元件，将保持当前的状态；非累计定时器及用OUT指令驱动的软元件，将处在断开状态。（4）MC指令可嵌套使用，即在MC指令内再使用MC指令，此时嵌套级的编号就顺次由小增大。用MCR指令逐级返回时，嵌套级的编号则顺次由大减小，如图3.21（a）所示。嵌套最多大不要超过8级(N7)。例3.12阅读图3.19（a）梯形图，写出图3.19（a）梯形图所对应的指令表，指出各指令步序及程序的总步数。3.2.9主控与主控复位指令MC、MCR28/9/202147 解：用FXGP软件转换，得到指令表如图3.19（b）所示，总程序步为11步。若人工计算，要注意图3.19（b）中步序号为1和8的两条主控与主控复位指令分别为3个和2个程序步。3.2.9主控与主控复位指令MC、MCR3图3.19MC和MCR指令举例8/9/202148 要指出的是，在FXGP画此梯形图时，串联在母线上的主控接点M100（嵌套级为N0）与一般的接点是垂直的，可以不必画。待全部梯形图画好后，只要用菜单命令“工具_转换”，梯形图就会变为图3.20所示；主控接点这个总开关闭合时，主控电路才能被PLC扫描到。3.2.9主控与主控复位指令MC、MCR3图3.20MC和MCR指令举例梯形图8/9/202149 （1）LDP/F、ANDP/F和ORP/F为分别对应LD、AND和OR的脉冲型指令，具有对应的非脉冲型指令的相关属性；区别之处在于，这些指令中带后缀P的对应上升沿脉冲，仅在指定软元件由OFF→ON的上升沿时，使驱动的线圈接通一个扫描周期；带后缀F的对应下降沿脉冲，仅在指定软元件由ON→OFF的下降沿时，使驱动的线圈接通一个扫描周期。（2）LDP、ANDP、ORP与LDF、ANDF、ORF指令可以分别用PLS与PLF指令来等效表达。例3.13画出等效图3.21（a）用PLS表达的梯形图与对应波形图。解:等效图3.21（a）用PLS表达的梯形图如图3.21（b）。这两个梯形图的工作波形是一样的，如图3.21（c）所示。两种情况下都是在X000由OFF→ON的上升沿，M0接通一个扫描周期。3.2.10脉冲型指令LDP/F、ANDP/F、ORP/F18/9/202150 3.2.10脉冲型指令LDP/F、ANDP/F、ORP/F28/9/202151 例3.14图3.22（a）是单按钮控制启停的梯形图，如第7章图7.9信捷污水处理梯形图中的总停控制电路就是采用此结构，M107为总停按钮，试解答：（1）分析图3.22（a）梯形图工作原理，画出对应工作波形图；（2）用GPPW模拟仿真此梯形图来进行验证。3.2.10脉冲型指令LDP/F、ANDP/F、ORP/F38/9/202152 解:（1）图3.22（a）总停控制梯形图的工作波形如图3.22（b）所示。当第一次按下总停按钮时，M107的上升沿使Y11线圈接通，Y11常开自锁，使总停按钮释放后Y11仍保持接通，指示总停ON。当第二次按下总停按钮时，M107的上升沿使M7线圈接3.2.10脉冲型指令LDP/F、ANDP/F、ORP/F38/9/202153 （2）按2.4节介绍的方法用GPPW模拟仿真此梯形图的画面如图3.23所示，分图（a）表示初始状态，分图（b）表示M107被强制ON来模拟M107第1次按钮动作，从而产生的第1个上升沿使Y11保持接通时的画面；当连续两次按下“强制ON/OFF取反”按钮来模拟M107第2次按钮动作，从而产生第2个上升沿使Y11断开，即又回到了分图（a）Y11处总停OFF时的画面。3.2.10脉冲型指令LDP/F、ANDP/F、ORP/F38/9/202154 （1）这3条指令均无目的操作数INV为对原运算结果取反指令，它不能与母线连接，也不能单独使用。NOP为空操作指令。它在梯形图中没有对应的软元件来表达，但是可以从梯形图中的步序得到反映。END程序结束指令，指示PLC返回0步重新扫描程序。3.2.11取反、空操作与程序结束指令18/9/202155 例3.15图3.24（a）是含有INV指令的梯形图，用GPPW模拟仿真其工作时序图来说明INV指令的作用。解:用GPPW模拟仿真图3.24（a）梯形图，获得时序图如图3.24（b）。当X001的下降沿产生时，M0接通一个扫描周期，但M1因受到INV指令的取反作用，而断开一个扫描周期。本时序仿真时，在时序图窗口中用菜单命令“监视_采样周期”，设定“数据收集周期”的值不能超过3，否则可能会得不到M0与M1在接通或断开一个扫描周期时的波形。3.2.11取反、空操作与程序结束指令28/9/202156 （2）在程序中事先插入NOP指令，以备在修改或增加指令时，可使步进编号的更改次数减到最少。用NOP指令来取代已写入的指令，从而修改电路。LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI、ORB和ANB等指令若换成NOP指令，电路结构将会改变。①AND和ANI指令改为NOP，相当于串联接点被短路,如图3.25（a）示例。②OR和ORI指令改为NOP，相当于并联接点被开路,如图3.25（b）示例。③如用NOP指令修改后的电路不合理，梯形图将出错，如图3.25（c）～（e）所示。（3）在程序调试过程中，恰当使用NOP和END指令，会带来许多方便。END指令还可在程序调试中设置断点，先分段插入END，再逐段调试，调试好后，删去END指令。3.2.11取反、空操作与程序结束指令28/9/202157 3.2.11空操作与程序结束指令NOP、END38/9/202158 1．梯形图程序编程规则梯形图程序设计规则（1）梯形图中的阶梯都是始于左母线，终于右母线。每行的左边是接点的组合，表示驱动逻辑线圈的条件，而表示结果的逻辑线圈只能接在右边的母线上，接点是不能出现在线圈的右边的。所以，图3.26（a）应改画为图3.26（b）。3.3梯形图程序设计方法图3.26接点不能出现在线圈的右边的原则（2）接点应画在水平线上，不要画在垂直线上。如图3.27（a）中接点X005与其它接点之间的连接关系不能识别，对此类桥式电路，要将其化为连接关系明确的电路。按从左至右，从上到下的单向性原则，可以看出有4条从左母线到达线圈Y000的不同支8/9/202159 路，于是就可以将图3.27（a）不可编程的电路化为在逻辑功能上等效的图3.27（b）的可编程电路。3.3.1梯形图程序编程基本原则2（3）并联块串联时，应将接点多的支路放在梯形图的左方。串联块并联时，应将接点多的并联支路，放在梯形图的上方。这样安排，程序简洁，指令更少。图3.28（a）和图3.29（a）应分别改画为图3.28（b）和图3.29（b）为好。图3.27不可编程的电路化为等效的可编程电路8/9/202160 3.3.1梯形图程序编程基本原则3（4）双线圈输出不宜若在同一梯形图中，同一元件的线圈使用两次或两次以上，则称为双线圈输出。双线圈输出时，只有最后一次才有效，一般不宜使用双线圈输出。图3.28上重下轻原则图3.29左重右轻原则图3.30左重右轻原则8/9/202161 3.3.2梯形图的等效变换1在不改变逻辑关系的前提下，好的等效变换往往能化难为简、事半功倍。（1）在串联电路中，按梯形图设计规则改变组件的位置，使编程变为可能。如图3.26电路中，通过将线圈Y000移到右母处，应能使FXGP编译通过。（2）在电路块串并联电路中，按“左重右轻、上重下轻”的原则变换梯形图，使程序更优化。如图3.28和图3.29两电路，即为典型的实例。（3）在不易识别串并联关系的电路中，按从上到下、从左到右的单向性原则，找出所有能到达目标线圈的不同支路，变换梯形图为可编程电路，如图3.27电路即为典型的实例。8/9/202162 3.3.2梯形图的等效变换2（4）在双线圈输出电路中，按“最后一次才有效”的原则变换梯形图，使双线圈输出电路变为单线圈输出电路，如图3.30电路第1个梯级省略后的梯形图与原梯形图是等效的。分析如下：在图3.30中，设输入采样时，输入映象区中X001＝ON，X002＝OFF，第1次执行时，Y003＝ON，Y004＝ON被存入输出映象区。当第2次执行时，若X002＝OFF，使Y003＝OFF，这个后入为主的结果又被存入输出映象区。所以在输出刷新阶段，实际的外部输出是，Y003＝OFF，Y004＝ON。8/9/202163 3.4基本指令应用程序举例1例3.16参照图3.31设计一个三相异步电机正反转PLC控制系统。设计步骤（1）功能要求：①当接上电源时，电机M不动作。图3.31三相异步电机正反转控制线路②按下SB1，电机正转；按SB3，电机停转。③按下SB2，电机反转；按SB3，电机停转。④热继电器触点FR断，电机过载保护停转。8/9/202164 3.4基本指令应用程序举例2③按下SB2，电机M反转；按SB3，电机M停转。④热继电器触点FR动作，电机M因过载保护而停止。图3.32三相异步电机正反转控制线路的动作顺序8/9/202165 3.4基本指令应用程序举例3（2）输入/输出端口设置表3.17三相异步电机正反转PLC控制I/O端口分配表（3）梯形图三相异步电机正反转控制系统梯形图如图3.33（a），其动作顺序完全符合表3.17，只要按表3.17的I/O分配作相应替换即行。（4）指令表指令表如图3.33（b）所示。（5）接线图接线图如图3.34所示。8/9/202166 3.4基本指令应用程序举例4为防止正反转启动按钮同时按下危险情况，一方面，在梯形图中设了互锁，将常闭X001和Y001串联在反转电路中，将常闭X002和Y002串联在正转电路中。另一方面，在外部也设置了如图3.34所示的用实际常闭触点组成的互锁。图3.33三相异步电机正反转控制8/9/202167 3.4基本指令应用程序举例5为防止正反转启动按钮同时按下危险情况，一方面，在梯形图中设了互锁，将常闭X001和Y001串联在反转电路中，将常闭X002和Y002串联在正转电路中。另一方面，在外部也设置了如图3.34所示的用实际常闭触点组成的互锁。图3.34PLC控制的接线图8/9/202168 3.4基本指令应用程序举例6例3.17设计一个用FX1S－20MT的输出端子直接驱动直流小电动机正反转控制系统。直流电机的规格在12V/0.5A以下。直流电机正反转驱动电路，是通过电源极性的切换来控制电机转向，可参照桥式整流电路来设计。只要将桥式整流电路中的四个整流二极管用四个继电器的触点来取代，负载则用直流电机来取代，如图3.35（a）所示。图3.35直流电机正反转驱动与接线8/9/202169 3.4基本指令应用程序举例7控制电路设计可参照例3.16交流异步电机的控制，不同的是要控制的继电器线圈有4个，动作过程，参看图3.36的动作顺序表。（1）功能要求①当接上电源时，电机M不动作。图3.36直流电机正反转控制动作顺序表8/9/202170 3.4基本指令应用程序举例8②按下SB1后，电机正转；再按SB3后，电机停转。③按下SB2后，电机反转；再按SB3后，电机停转。④热继电器触点FR动作后，电机M因过载保护而停止。（2）输入/输出端口设置（3）梯形图（4）指令表（5）接线图表3.18直流电机正反转PLC控制I/O端口分配表8/9/202171 3.4基本指令应用程序举例9FX1S-20MT是晶体管输出，输出结构如图3.39所示。当晶体管截止时，输出端子Y0与公共端COM0断开。当晶体管导通时，Y0与COM0接通，要注意的是导通是单向的，即导通时的电流流向只能是从Y0流向COM0。所以图3.35（a）中4个开关的实际接法应如图3.35（b）所示。图3.38就是按此画出的接线图。图3.39晶体管输出结构图3.38PLC控制的接线图8/9/202172 3.4基本指令应用程序举例10例3.18流水行云――设计一个彩灯控制的PLC系统。（1）功能要求①合启动钮SB2，彩灯HL0～HL7(Y000～Y007)按间隔2s点亮。②至彩灯HL0～HL7全亮，维持5s；此后全熄，维持3s；自动重复下一轮循环。（2）输入/输出端口设置表3.19彩灯PLC控制的I/O端口分配表8/9/202173 3.4基本指令应用程序举例11（3）梯形图图3.40（a）彩灯PLC控制的梯形图8/9/202174 3.4基本指令应用程序举例12（4）指令表图3.40（b）彩灯PLC控制的指令表8/9/202175 3.4基本指令应用程序举例13（5）接线图图3.41PLC彩灯控制接线图8/9/202176 本章小结（1）三菱FX2N系列PLC的编程元件如附录表A所示，表A中列出了FX2N系列PLC的性能规格，对于其它FX系列PLC也基本相同,差异处可以查阅相应用户手册。（2）常用的编程语言，各有其特点:梯形图编程直观形象、易于掌握。在梯形图编程时使用了“软元件”，如“软继电器”、“软定时器”等，与PLC内部存储单元的位相对应。这些存储单元的位状态可无数次读出，是“取之不尽”的，所以软接点在编程时可以无数次使用。助记符语言是以汇编指令的格式来表示控制程序的程序设计语言,由操作码和操作数两部分组成。操作码用来表示指令的功能，操作数用来表示参加操作的数的类别和地址。8/9/202177 本章小结符合IEC标准的流程图是一种描述顺序控制系统功能的图解表示法。流程图语言以流程图形式表示机械动作，即以状态转移图方式编程，特别适合于编制复杂的顺控程序，从而克服了用梯形图来编写，程序步长、可读性差的缺点。（3）FX2N系列PLC共有27条基本逻辑指令，这些指令已经能解决一般的继电接触控制问题，要求能熟练掌握。对于27条基本逻辑指令，应当注意掌握每条指令的助记符名称、操作功能、梯形图、目的元件和程序步数。（4）熟练掌握用梯形图进行程序设计方法，通过本章实例掌握设计的步骤。8/9/202178