项目 4 PLC 基本指令的应用

PLC 的硬件系统 PLC 可编程序控制器： PLC 英文全称 Programmable Logic Controller ，

中文全称为可编程逻辑控制器。 PLC 是一种以微处理器为核心的专用于工业控制的特殊计算机，由硬件

和软件构成。 PLC 硬件配置与一般的微型计算机装置类似。 PLC 定义是：一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设

计的。 世界各国生产的可编程控制器外观各异，但作为工业控制计算机，其硬

件结构都大体相同。主要由中央处理器（ CPU ）、存储器（ RAM 、 ROM ）、输入输出器件（ I/O 接口）、电源及编程设备几大部分构成。

4.1 PLC 的结构与工作原理

CPU微处理器（ ）

运算器

控制器

电源

输出单元

输入单元

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）

用户输出设备

用户输入设备

I/O扩展机

编程器EPROM写入器盒式磁带机打印机图形监控系统PLC或上位机

图 4.1 PLC 的硬件系统结构图

中央处理器（ CPU ） 中央处理器是可编程控制器的核心，他在系统程序的控制下，完成逻辑

运算、数学运算、协调系统内部各部分工作等任务。 可编程控制器中采用的 CPU 一般有三大类。一类为通用微处理器，如 8

0286 、 80386 等，一类为单片机芯片，如 8031 、 8096 等，另外还有位处理器，如 AMD2900 、 AMD2903 等。

一般说来，可编程控制器的档次越高， CPU 的位数越多，运算速度越快，指令功能越强。

现在常见的可编程机型一般多为 8 位或者 16 位机。 为了提高 PLC 的性能，也有一台 PLC 采用多个 CPU 的。

存储器 存储器是可编程控制器存放系统程序、用户程序及运算数据的单元。 可编程控制器的存储器有只读存储器（ ROM ）和随机读写存储器

（ RAM ）两大类。 只读存储器是用来保存那些需永久保存，即使机器掉电后也需保存的

程序的存储器。 一般为掩膜只读存储器和可编程电改写只读存储器。只读存储器用来

存放系统程序。 随机读写存储器的特点是写入与擦除都很容易，但在掉电情况下存储

的数据就会丢失，一般用来存放用户程序及系统运行中产生的临时数据。

为了能使用户程序及某些运算数据在可编程控制器脱离外界电源后也能保持，在实际使用中都为一些重要的随机读写存储器配备电池或电容等掉电保持装置。

输入输出接口 输入输出接口是可编程控制器和工业控制现场各类信号连接的部分。 输入接口用来接受生产过程的各种参数。 输出接口用来送出可编程控制器运算后得出的控制信息，并通过机外的执

行机构完成工业现场的各类控制。

输入输出接口有两个主要的要求： 接口有良好的抗干扰能力； 接口能满足工业现场各类信号的匹配要求。

输入输出接口的分类有以下几种： 开关量输入接口 开关量输出接口 模拟量输入接口 模拟量输出接口 智能输入输出接口

开关量输入接口

开关量输出接口

模拟量输入接口 模拟量信号输入后一般经运算放大器放大后进行 A／ D转换，再经光电耦合后为可编程控制器提供一定位数的数字量信号。

数据总线

现场装置

滤波电平转换

现场装置

滤波电平转换

多路转换开关

A/D锁存器

光电隔离

总线逻辑

…

模拟量输出接口 模拟量输入输出接口一般安装在专门的模拟量工作单元上。

数据总线

保持采样多

路转换开关

A/D光电隔离

保持采样

…数据锁存地址译码

智能输入输出接口 为了适应较复杂的控制工作的需要，可编程控制器还有一些智能控制单

元。如 PID 工作单元、高速计数器工作单元、温度控制单元等。 这类单元大多是独立的工作单元。它们和普通输入输出接口的区别在于带有单独的 CPU ，有专门的处理能力。

在具体的工作中，每个扫描周期智能单元和主机的 CPU交换一次信息，共同完成控制任务。

从近期的发展来看，不少新型的可编程控制器本身也带有 PID 功能及高速计数器接口，但它们的功能一般比专用单元的功能弱。

电源 可编程控制器的电源包括为可编程控制器各工作单元供电的开关电源及

为掉电保护电路供电的后备电源，其中后备电源一般为电池。

外部设备 (1)编程器 可编程控制器的编程设备一般有两类。一类是专用的编程器，有手持的，

也有台式的，也有的可编程控制器机身上自带编程器，其中手持式的编程器携带方便，适合工业控制现场应用；

另一类是计算机。在计算机上运行可编程控制器相关的编程软件即可完成编程任务。软件编程比较容易，编好后下载到可编程控制器中去运行。

编程器除了编程以外，还具有一定的调试及监视功能，可以通过键盘调取及显示 PLC 的状态、内部器件及系统参数，它经过接口 (也属于输入输出口的一种 )与处理器连机，完成人机对话操作。

(2)其他外部设备 盒式磁带机，用以记录程序或信息。 打印机，用以打印程序或制表。 EPROM 写入器，用以将程序写入用户 EPROM 中。 高分辨率大屏幕彩色图形监控系统，用以显示或监视有关部分的运行状态。

PLC 的软件系统PLC 的软件包含系统软件及应用软件两大部分： 系统软件含系统的管理程序，用户指令的解释程序，另外还包括一些供系统

调用的专用标准程序块等。系统管理程序用以完成机内运行相关时间分配、存储空间分配管理及系统自检等工作。用户指令的解释程序用以完成用户指令变换为机器码的工作。系统软件在用户使用可编程控制器之前就已装人机内，并永久保存，在各种控制工作中并不需要做什么调整。

应用软件 ( 又称用户软件 ) 是用户为达到某种控制目的，采用 PLC厂家提供的编程语言自主编制的程序。使用 PLC 实现某种控制目的，用存储在计算机中的程序实现控制功能，就是人们所指的存储逻辑。应用程序是一定控制功能的表述。用户软件存人 PLC 后如需改变控制目的可多次改写。

PLC 的等效电路

COMX0

Y0

X1Y0

COM

输入开关

输入端子

输出触点

～

用户输出设备接触器、电磁阀等

负载电源输出公共端

“ ”内部 软界线（用户程序实现）

输入公共端继电器触点

继电器线圈输入继电器线圈输入

按钮

内部控制电路 输出回路输入回路

用户输入设备

4.2 PLC 工作方式的研究 PLC 的扫描工作方式 ： PLC靠执行用户程序来实现控制要求。为了便于执行程序，在存储器中设

置输入映像寄存器和输出映像寄存器区 ( 或统称 I/O映像区 ) ，分别存放执行程序之前的各输入状态和执行过中各结果的状态。 PLC对用户程序的执行是以循环扫描方式进行的。所谓扫描，只不过是一种形象的说法，用来描述 CPU对程序顺序、分时操作的过程。扫描从第 0 号存储地址所存放的第一条用户程序开始，在无中断或跳转控制的情况下，按存储地址号递增的方向顺序逐条扫描用户程序，也就是顺序执行程序，直到程序结束，即完成一个扫描周期，然后再从头开始执行用户程序，并周而复始地重复。由于 CPU 的运算处理速度很高，使得从外观上看，用户程序似乎是同时执行的 。

PLC 的扫描工作过程

• PLC开始运行时，首先清除 I/O映像区的内容，然后进行自诊断，自检 CPU及 I/O组件，确认正常后开始循环扫描。每个扫描过程分为三个阶段进行，即输入采样、程序执行、输出刷新。 PLC 重复执行上述三个阶段，每重复一次的时间就是一个工作周期 ( 或扫描周期 ) ，如图所示。

输入采样 程序执行 输出刷新

扫描周期与输入 / 输出滞后 • 举例说明：• 如三菱公司 FX2－ 40MR ，配置开关量输入 24 点，开关量输出 16 点，

用户程序 1000步，不包含特殊功能指令， PLC 运行时不连接上位计算机等外设。 I／ O 的扫描速度为 0.03ms/8 点，用户程序的扫描速度为 0.74µs/步，自诊断所需的时问为 0.96ms ，试计算一个扫描周期所需要的时间为多少 ?

• 解：扫描 40 点 I／ O所需监的时间为：• Tl=0.03ms／ 8 点 ×40 点 =0.12ms• 扫描 1000步程序所需要的时间为：• T2=0.74µs/步 ×1000步 =0.74ms• 自诊断所需要的时间为： T3=0.96 ms• 因 PLC 运行时，不与外设通信，所以通信时间为： T4=0 ms• 这样一个扫描周期 T 为：• T=T1+T2+T3+T4• =0.12 ms＋ 0.74 ms＋ 0.96 ms＋ 0 ms• =1.92 ms

三菱 PLC 有如下系列： Q 系列 , AnS系列， QnA 系列， A 系列和 FX系列

前三个系列的 PLC 为模块型 FX 系列 PLC 为主机连输入输出接点型 Q4AR 系列为双机热备系列，最大输入输出点数为 8192 点 A 系列 PLC 的最大输入输出点数为 2048 点 F 系列程控器的最大输入输出点数为 256 点 三菱小型 FX 系列程控器的输入输出点数为 256 点以下 FX 系列是日本三菱姬路制作所生产的 包括 FX 系列在內三菱已生产超过三百万台 FX 系列 PLC

目前 FX 系列 PLC 为中国内地销量最多的小型 PLC

4.3 FX2N PLC 介绍

FX 系列 PLC根据输入出点数不同及功能而分为多个不同的系列 输入出点数在 30 点以內可使用 FX1S 系列

输入出点数在 128 点以內可使用 FX1N 系列

输入出点数在 256 点以內可使用 FX2N 系列

FX2N系列是 FX 家族中最先进的系列，最大范围地包容了标准特点、执行速度更快、通讯功能更齐全，为工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。

三菱 三菱 FXFX2N 2N 系列系列 PLCPLC

FX2N 系列 PLC 的特点

超高速的运算速度 0.08 微秒。 比 FX2的 0.48 微秒快六倍。 FX2N是 FX2 的持续。 基本单元 (16~128点 ) 有继电器或晶体管输出。 最多可扩展到 256 点。 內置有 8K步 RAM ( 最多可扩展到 16K步 ) 。 容量极大 8K步 ( 最大 16K步 )。比 FX2 大四倍。 机体小型化。比 FX2小 50% 。 备有多种不同的 FX2N扩展单元及特殊模块。 低成本 IC 板 BD 。通讯功能扩展模块模板化。 更多通讯 /网络功能。 RS232, RS422, RS485 。 可增加多一个通道。

4.4 FX 系列 PLC 的编程元件 • FX 系列 PLC 的用户数据结构 • 输入继电器和输出继电器 • 辅助继电器 • 状态继电器 • 定时器 • 计数器 • 数据寄存器 • 变址寄存器 • 指针（ P/I ） • 常数（ K/H ）

FX 系列 PLC 的用户数据结构

• 位元件 位 (bit) 元件，它们只有两种不同的状态，即 ON 和 OFF ，可以分别

用二进制数 1 和 0表示这两种状态。位元件用来表示开关量的状态，如触点的闭合、断开，线圈的通电、断电。

• 字元件 8 个连续的位组成一个字节 (Byte) ， 16 个连续的位组成一个字

(Word) ， 32 个连续的位组成一个双字 (Double Word) 。 • 位元件的组合 FX 系列 PLC 用 KnP 的形式表示连续的位元件组，每组由 4 个连

续的位元件组成， P 为位元件的首地址， n 为组数， 32 位操作数时 n

=1～ 8 ， 16 位操作数时 n=1～ 4 。

输入继电器和输出继电器 1. 输入继电器 (X) 输入继电器是 PLC 接收外部输入的开关量信号的窗口。 PLC 通过光

电耦合器，将外部信号的状态读入并存储在输入映像区中。输入端可以外接控制开关、按钮、限位开关、传感器、常开触点或常闭触点，也可以接多个触点组成的串并联电路。在梯形图中，可以无限次使用输入继电器的常开触点和常闭触点。

2. 输出继电器 (Y) 输出继电器是 PLC向外部负载发送信号的窗口。输出继电器用来将

PLC 的输出信号传送给输出模块，再由输出模块驱动外部负载。输出继电器的通断状态由程序执行结果决定，在 PLC 内部它有一个线圈和许多对应的常开触点、常闭触点，在编程时可以反复使用这些触点 .

辅助继电器 • 1. 通用辅助继电器

FX2N 系列 PLC 的通用辅助继电器的元件编号为 M0～M499 ，共 5

00 点。 • 2. 失电保持辅助继电器

FX 系列 PLC 的失电保持辅助继电器的元件编号为 M500～M3071 。 • 3. 特殊辅助继电器 FX 系列 PLC 的特殊辅助继电器的元件编号为 M8000~M8255 ，共 25

6 点。 (1)触点利用型：用户只能使用其触点的特殊辅助继电器。 (2)线圈驱动器型：线圈驱动器型特殊辅助继电器的线圈由用户程序驱动，使 PLC 执行其特定的操作，用户并不使用它们的触点。

状态继电器 • 1. 通用状态继电器 通用状态继电器的元件编号为 S0～ S499 ，共 500 点。 • 2. 锁存状态继电器

锁存状态继电器的元件编号为 S500～ S899 ，共 400 点。 • 3. 报警器用状态继电器

报警器用状态继电器的元件编号为 S900～ S999 ，共 100 点。

定时器 • 1. 通用定时器 FX 系列 PLC 各系列的定时器个数和元件编号如表 5.3所示。其中：

T192～ T199 ， T246～ T249 为子程序和中断服务程序专用的定时器。

• 2. 积算定时器 100ms积算定时器有 T250～ T255 ，具有断电保持功能，即其控制条件为逻辑“ l” 时开始定时，在定时过程中如果控制条件变为逻辑“ 0”或 PLC断电，积算定时器停止定时且保持当前值，当控制条件再次为逻辑“ 1” 或 PLC 通电，则继续定时，时间累计，直到定时时间到。

• 3. 定时器的定时精度 定时器的精度与程序的安排有关，如果定时器的触点在线圈之前，精

度将会降低。

计数器 • 1. 16 位增计数器 16 位增计数器可以分为 16 位通用计数器和 16 位断电保

持计数器。设定值为 l～ 32767 。 16 位通用计数器为 C0～ C99 ，共 l00 点； 16 位断电保持计数器为 C100～ C199 ，共 l00 点。

• 2. 32 位增减计数器图 5.10 32 位增减计数器 32 位增减计数器为 C200～ C234 ，共 35 点。设定值为－ 2147483648～＋ 2147483647 ，其中 C200～ C219(共 20 点 ) 为通用型， C220～ C234(共 15 点 ) 为断电保持型。

• 3. 高速计数器 (HSC) 高速计数器为 C235～ C255 ，共 21 点，均为 32 位加 /减计数器。分为一相高速计数器 (C235～ C240) 、两相双向计数器 (C246～ C250) ， A-B 相型双计数输人高速计数器 (C25l～ C255) 三种。

数据寄存器 • 1. 通用数据寄存器： 16 位 /32 位数据通用数据寄存器在模拟量检测与

控制、位置控制等场合用来存储数据和参数，数据寄存器元件编号采用十进制数编号。

• 2. 失电保持数据寄存器：与通用数据寄存器一样，除非改写，否则原有的数据不会变化。

• 3. 特殊寄存器：特殊寄存器是具有特殊用途的寄存器，元件编号为 D8000~D8255 ，共 256 点。

• 4. 文件寄存器：文件寄存器实际上是一类专用数据寄存器 , 用于存储大量的数据 ,例如采集数据、统计计算数据、多组控制参数等。

• 5. 外部调整寄存器： FX1S 和 FX1N 有两个内置的设置参数用的小电位器，调节电位器，可以改变指定的数据寄存器 D8030 或 D803l 的值 (0～255) 。

变址寄存器 • 变址寄存器用来改变编程元件的元件号、操作数、修改常数等。 FX1S

和 FX1N 有两个变址寄存器 V 和 Z ， FX2N 和 FX2NC 有 16 个变址寄存器 V0～ V7 和 Z0～ Z7 ，在 32 位操作时将 V 与 Z合并使用， Z 为低位，V 为高位。变址寄存器可以用来改变编程元件的元件号。

• 例如，当 V=11 时，数据寄存器的元件号 D5V 相当于 D16(11+5=16) 。通过修改变址寄存器的值，可以改变实际的操作数。变址寄存器也可以用来修改常数。例如，当 Z=23 时， K35Z 相当于常数 58(23+35=58) 。

指针（ P/I ） • 1. 分支用指针（ P0 ～ P127 ）： FX2N 有 P0～ P127共 128 点分支用指针。 • 2. 中断指针（ I0□□ ～ I8□□ ）： 中断指针是用来指示某一中断程序的入口位置。执行中断后遇到 IRE

T （中断返回）指令，则返回主程序。 （ 1 ）输入中断用指针（ I00□～ I50□ ） （ 2 ）定时器中断用指针（ I6□□～ I8□□ ） （ 3 ）计数器中断指针（ I010～ I060 ）

常数（ K/H ） • 常数也作为元件看待，它在存储器中占一定空间。 PLC 的程序进行数值

处理时必须使用十进制或十六进制数。• 十进制常数用 K表示，如 18 ，表示为 K18 ， 16 位十进制数的表示范围

为— 32768～＋ 32767 ， 32 位十进制数的表示范围为－ 2147483648～＋ 2147483647 。

• 十六进制常数用 H表示，如 18 ，表示为 H12 ， 16 位十六进制数的表示范围为 0～ FFFFH ， 32 位十六进制数的表示范围为 0～ FFFFFFFFH 。

4.5 FX 系列 PLC 的基本指令 • LD 、 LDI 、 OUT 指令 • AND 、 ANI 指令 • OR 、 ORI 指令 • ANB 、 ORB 指令 • 栈操作指令 • 主控与主控复位指令 • 取反指令 • PLS 与 PLF 指令 • 边沿触发器 • 置位与复位指令 • NOP 与 END 指令

LD 、 LDI 、 OUT 指令 • LD(Load) ：取指令。用于常开触点逻辑运算的开始，作用是将一常开触点接到母线上。另外，在分支接点处也可使用。 LD 指令能够操作的元件为 X ， Y ， M ， T ， C 和 S 。

• LDI (Load Inverse) ：取反指令。用于常闭触点逻辑运算的开始 .

• OUT(Out) ：输出指令。将运算结果输出到指定的继电器，是驱动线圈的输出指令。 OUT 指令能够操作的元件为 Y ， M ， T ， C 和 S 。

X0

X1

T0

Y0

M100

T0

Y1

K19

LD OUT

LDI

母线

01234

78

LDOUTLDIOUTOUT

LDOUT

X0Y0X1M100T0K19T0Y1

与母线相连

驱动指令

驱动定时器设定常数

说明： • LD 与 LDI 指令对应的触点一般与左侧母线相连。在使用 ANB ， ORB 指

令时，用来定义与其他电路串并联的电路的起始触点。• OUT 指令不能用于输入继电器 X ，而且线圈和输出类指令应放在梯形图

的最右边。 OUT 指令可以连续使用若干次，相当于线圈的并联。定时器和计数器的 OUT 指令之后应设置以字母 K开始的十进制常数，常数占一个步序。定时器实际的定时时间与定时器的种类有关。

• 计数器的设定值用来表示计完多少个计数脉冲后，计数器的位元件变为“ 1” 。

AND 、 ANI 指令 • AND(And) ：与指令。用于一个常开触点同另一个触点的串联连接。• ANI(And Inverse) ：与非指令。用于一个常闭触点同另一个触点的串联连接。

AND 和 ANI 指令能够操作的元件为 X ， Y ， M ， T ， C 和 S 。

X0

Y3

Y3

M101

Y4

AND

ANI

X2

T1AND

X1

01234567

LDANDOUTLDANIOUTANDOUT

X0X1Y3Y3X2M101T1Y4

串联触点连续输出

串联触点

串联触点

说明：

• AND 和 ANI 指令是用来描述单个触点与别的触点或触点组组成的电路的串联连接关系的。单个触点与左边的电路串联时，使用 AND 或 ANI 指令。AND 和 ANI 指令能够连续使用，即几个触点串联在一起，且串联触点的个数没有限制。

OR 、 ORI 指令 • OR(Or) ：或指令。用于一个常开触点同另一个触点的并联连接。• ORI(Or Inverse) ：或非指令。用于一个常闭触点同另一个触点的并联连接。

OR 与 ORI 指令能够操作的元件为 X ， Y ， M ， T ， C 和 S 。

X4

X6

Y5

M102

Y5X7

X10

M103

M110

M103

OR

ORI

OR

ORI

0123456789

LDORORIOUTLDANDORANIORIOUT

X4X6M102Y5Y5X7M102X10M110M103

并联触点

并联触点

说明：

• OR 和 ORI 指令是用来描述单个触点与别的触点或触点组组成的电路的并联连接关系的。用于单个触点与前面电路的并联，并联触点的左侧接到该指令所在的电路块的起始点 LD 处，右端与前一条指令的对应的触点的右端相连。 OR 和 ORI 指令能够连续使用，即几个触点并联在一起，且并联触点的个数没有限制。

ANB 、 ORB 指令 ANB(And Block) ：块与指令。用于多触点电路块之间的串联连

接。

ORB(Or Block) ：块或指令。用于多触点电路块之间的并联连接。

X2Y1

X3

X4 X5

X6

ORB

串联块

X0

X1

X3

ANB OR前的

ANB OR后的

ANB LD

012345678910

LDORLDANDLDIANDORBORANBOROUT

X0X1X2X3X4X5

X6

X3Y7

分支起点

并联块结束

与前面电路串联

说明：• ANB 和 ORB 指令都不带元件号。只对电路块进行操作。• ANB 指令将多触点电路块 ( 一般是并联电路块 ) 与前面的电路块串联。 ANB 指令相当于两个电路块之间的串联连接，该点也可以视为它右边的电路块的 LD 点。要串联的电路块的起始触点使用 LD 或 LDI 指令，完成了两个电路块的内部连接后，用 ANB 指令将它与前面的电路串联。 ANB 指令能够连续使用，串联的电路块个数没有限制。

• ORB 指令将多触点电路块 ( 一般是串联电路块 ) 与前面的电路块并联。相当于电路块间左侧的一段垂直连接线。要并联的电路块的起始触点使用 LD 或 LDI 指令，完成电路块的内部连接后，用 ORB 指令将它与前面的电路并联。 0RB 指令能够连续使用，并联的电路块个数没有限制。

栈操作指令 • MPS(Push) ：进栈指令。即将该指令处以前的逻辑运算结果存储起来。• MRD(Read) ：读栈指令。读出由 MPS 指令存储的逻辑运算结果。• MPP(POP) ：出栈指令。读出并清除由 MPS 指令存储的逻辑运算结果。• MPS ， MRD ， MPP 实际上是用来解决如何对具有分支的梯形图进行编程的一组指令，用于多重输出电路。 FX 系列有 11个存储中间运算结果的堆栈存储器。堆栈操作采用“先进后出”的数据存取方式。

01234567891011

LDMPSANDOUTMRDANDOUTMPPLDORANBOUT

X0

X1Y0

X2Y1

X3X4

Y2

MPS MPP

MPS

MPP

MRD1

0

1

…

111

3

2

1

…

X0

Y0

Y1

Y2

X1

X2

X3

X4

MPS

MRD

MPP

说 明：• MPS 指令用于存储电路中有分支处的逻辑运算结果，其功能是将左母线到分支点之间的逻辑运算结果存储起来，以备下面处理有线圈的支路时可以调用该运算结果。使用一次 MPS 指令，该时刻的逻辑运算结果推入堆栈的第一层，堆栈中原来的数据依次向下一层推移。

• MRD 指令用在 MPS 指令支路以下、 MPP 指令以上的所有支路。其功能是读取存储在堆栈最上层的电路中分支点处的逻辑运算结果，将下一个触点强制性地连接在该点。读数后堆栈内的数据不会上移或下移。实际上是将左母线到分支点之间的梯形图同当前使用的 MRD 指令的支路连接起来的一种编程方式。

• MPP 指令用在梯形图分支点处最下面的支路，也就是最后一次使用由 MPS 指令存储的逻辑运算结果，其功能是先读出由 MPS指令存储的逻辑运算结果，同当前支路进行逻辑运算，最后将MPS 指令存储的内容清除，结束分支点处所有支路的编程，使用MPP 指令时，堆栈中各层的数据向上移动一层，最上层的数据在读出后从栈区内消失。

用编程软件生成梯形图程序后，如果将梯形图转换为指令表程序，

编程软件会自动加入 MPS ， MRD 和 MPP 指令。

X0

X1

Y0

Y1

Y2

MPS

X2

Y3

Y4

X3

X4 M100

X5

X3

X6MPP

MRD

MPS

MPS

MPP

MPP

012345678910

LDORMPSANDMPSANDOUTMPPANDOUTMPP

X0X1

X2

X3Y0

M100Y1

11121314151617181920

ANDMPSANDOUTMRDANDOUTMPPANDOUT

X4

X5Y2

X3Y3

X6Y4

主控与主控复位指令

• MC(Master Control) ：主控指令。或称公共触点串联连接指令。用于表示主控区的开始。MC 指令能够操作的元件为 Y 和 M(不包括特殊辅助继电器 ) 。

• MCR(Master Control Reset) ：主控复位指令。用来表示主控区的结束。

MCX0

M100

N0 M100

Y0

Y1

X1

X2

MCR N0

01

45678

LDMC

LDOUTLDOUTMCR

X0N0M100X1Y0X2Y1N0

说 明：• 在 MC～MCR 指令区内使用 MC 。指令称为嵌套，

MC 和 MCR 指令中包含嵌套的层数为 N0～ N7 ，N0 为最高层， N7 为最低层。没有嵌套结构时，通常用 N0 编程， N0 的使用次数没有限制。有嵌套结构时， MCR 指令将同时复位低的嵌套层。例如，指令 MCR N2将复位 2～ 7层。

• 应当指出，在主控指令的控制条件为逻辑“ 0” 时，在 MC 与 MCR之间的程序只是处于停控状态， PLC仍然扫描这一段程序，不能简单地认为 PLC跳过了此段程序。另外， MC 指令不能直接从左母线开始。在程序中 MC 与 MCR 指令总是成对出现的。

取反指令 • INV(Inverse) ：取反指令。该指令的功能是将该指令处的逻辑运算结果取反。

X1

Y3

X3

0123

LDANDI NVOUT

X1X3

Y3

PLS 与 PLF 指令 • PLS(Pulse Slanting) ：上升沿微分输出指令。当检测到控制触点闭合的一瞬间，输出继电器或辅助继电器的触点仅接通一个扫描周期。

• PLF(Pulse Falling) ：下降沿微分输出指令。当检测到控制触点断开的一瞬间，输出继电器或辅助继电器的触点仅接通一个扫描周期。

• PLS 和 PLF 指令能够操作的元件为 Y 和 M(不包括特殊辅助继电器 ) 。本指令一般用于输入信号防干扰处理，利用某信号的状态改变产生一个触发信号。

PLS Y0

M0Y0

X1M1

M1Y0

M0

SET

RST

X0

PLF

01345689

LDPLSLDSETLDPLFLDRST

X0

M0Y0X1

M1Y0

2步指令

2步指令

说 明：• 应指出的是， PLS 和 PLF 指令只有在检测到触点的状态发生变化时才有效，如果触点一直是闭合或者断开， PLS 和 PLF 指令是无效的，即指令只对触发信号的上升沿和下降沿有效。 PLS 和 PLF 指令无使用次数的限制。当 PLC从 RUN到 STOP ，然后又由 STOP进入 RUN状态时，其输入信号仍然为 ON ，PLS M0 指令将输出一个脉冲。然而，如果用失电保持辅助继电器代替M0 ，则其 PLS 指令在这种情况下不会输出脉冲。微分指令在实际编程应用中十分有用，利用微分指令可以模拟按钮的动作。

边沿触发器 • LDP 指令是取脉冲上升沿指令，上升沿检出运算开始。• LDF 指令是取脉冲下降沿指令，下降沿检出运算开始。• ANDP 指令是与脉冲上升沿指令，上升沿检出串联连接。• ANDF 指令是与脉冲下降沿指令，下降沿检出串联连接。• ORP 指令是或脉冲上升沿指令，上升沿检出并联连接。• ORF 指令是或脉冲下降沿指令，下降沿检出并联连接。

M0

M8000

M1

X0

X2

X1

024568

LDPORPOUTLDANDPOUT

X0X1M0M8000X2M1

M0

M8000

M1

X0

X2

X1

024568

LDFORFOUTLDANDFOUT

X0X1M0M8000X2M1

置位与复位指令 • SET ：置位

指令。其功能是使操作保持 ON的指令。它可以对 Y ， M ， S操作。

• RST ：复位指令。其功能是使操作保持 OFF的指令。它可以对 D ， T ， C清零，也可以对Y ， M ， S ， T ，C ， D 操作。

X0SET Y0

X1RST Y0

X2M1

X3M1

Y1

X6D0

X5S1

Y0

SET

RST

S1X4

M101

Y7SET

RST

RST

012345678910111213141516

X0Y0X1Y0X2M1X3Y1M1X4M101Y7S1X5S1X6D0

LDSETLDRSTLDSETLDANDRSTLDORANDSETLDRSTLDRST

X0SET Y0

X1RST Y0

Y0

LDSETLDRST

X0Y0X1Y0

X1

X0

Y0

说 明：• 在任何情况下， RST 指令都优先执行。计数

器处于复位状态时，输入的计数脉冲不起作用。为进一步说明 SET 与 RST 指令的应用，请看下面两个例子。图 5.28 中 X0 的常开触点接通， Y0变为 ON 并保持该状态，即使 X0 的常开触点断开，它也仍然保持 ON状态。当 X1 的常开触点闭合时， Y0变为 OFF 并保持该状态，即使 X1 的常开触点断开，它也仍然保持 OFF状态。

NOP 与 END 指令 • NOP(Non Processing) ：空操作指令。其功能是使该步序做空操作。

执行完清除用户存储器 ( 即程序存储器 ) 的操作后，用户存储器的内容全部变为空操作指令。 PLC 一般都有指令的插入与删除功能，实际上 NOP 很少使用。

• END(End) ：程序结束指令。将强制结束当前的扫描执行过程。如果用户程序中没有 END 指令，将从用户程序存储器的第一步执行到最后一步。将 END 指令放在用户程序结束处，只执行第一条指令至 END 指令之间的程序。

4.6 工作模块 7 GX Developer 编程软件的使用

一、工作任务 熟悉GX Developer 软件界面； 掌握梯形图的基本输入操作； 掌握利用 PLC 编程软件编辑、调试等基本操作二、工作器材 可编程控制器 1 台（ FX1N-40MR ）； 计算机（已安装 GX Developer 编程软件） 1 台。

三、工作过程1．编程软件简介2． GX 编程软件的使用在计算机上安装好 GX 编程软件后，运行 GX 软件，其界面如图 4.2所示。

（ 1 ）菜单栏 GX编程软件有 10 个菜单项。（ 2 ）工具栏 工具栏分为主工具、图形编辑工具、视图工具等，它们在工具栏的位置是可

以拖动改变的。（ 3 ）编辑区 是程序、注解、注释、参数等的编辑的区域。（ 4 ）工程数据列表 以树状结构显示工程的各项内容，如程序、软元件注释、参数等。（ 5）状态栏 显示当前的状态如鼠标所指按钮功能提示、读写状态、 PLC 的型号等内容。

图图 4.3 4.3 建立新工程画面建立新工程画面

图图 4.4 4.4 程序的编辑窗口程序的编辑窗口

图图 4.5 4.5 梯形图梯形图

3 ．梯形图程序的编制

图图 4.6 4.6 程序编制画面程序编制画面

图图 4.7 4.7 程序变换前的画面程序变换前的画面

4 ．指令方式编制程序5 ．程序的传送

PLC 与计算机的连接进行通信设置程序写入、读出

图图 4.8 4.8 指令方式输入程序的画面指令方式输入程序的画面

图图 4.9 4.9 通信设置画面通信设置画面

图图 4.10 4.10 程序写入画面程序写入画面

6 ．编辑操作删除、插入修改删除、绘制连线复制、粘贴打印保存、打开工程其他功能

四、程序输入练习按图 4.5输入程序，根据控制要求运行程序，观察输出指示

等的变化情况；按图 4.8 输入程序，运行程序后合一下 X0 ，观察输出指示等

的变化情况； 五、工作总结

　 4.7 工作模块 8 电动机正反转的 PLC控制

一、工作任务掌握 PLC 的基本逻辑指令；掌握 PLC 编程的基本方法和技巧；掌握编程软件的基本操作；掌握电动机正反转的 PLC 外部接线及操作。

二、工作器材可编程控制器 1 台（ FX1N-40MR ）；交流接触器 2 个（ 40A ）；热继电器 1 个（ 40A ）；按钮开关 3 个熔断器 2 个（ 0.5A ）；实训控制台 1 个；电动机 1 台；电工常用工具 1套；计算机 1 台（已安装 GX Developer 软件）；连接导线若干。

三、工作要求 设计一个用 PLC 的基本逻辑指令来控制电动机正反转的控制系统，并在此基础上练习编程软件的各种功能。其控制要求如下：

按下正转按钮，电动机正转，按下反转按钮，电动机反转，可以实现正转到反转的直接切换。

运行中，可按停止按钮停止，热继电器动作也应停止。

FU

KM1

QS

正转接触器

反转接触器

L1

L2

L3

主电路

KM2

FR

MM3 ~3 ~

注意调相注意调相

改变电动机三相电源的相序，可改变电动机的

旋转方向

图图 4.11 4.11 电动机正反转的主电路图电动机正反转的主电路图

四、系统接线 根据系统控制要求，其系统接线图如图 4.11所示。电动机的正反转控制（具有双重联锁）

图 4.12 用 PLC 控制时的 I/O 接线图

正转启动SB1-X0

反转启动SB2-X1

停止SB3-X2

KM2

SB1 KM1

SB2

SB3

KM2KM2

KM1KM1

电源

FRFR

正转接触器KM1-YI

反转接触器KM2-Y2

正转互锁

反转互锁

Y1

COM

X0

X1

X2

Y2

COM1

图图 4.13 4.13 电动机正反转的梯形图电动机正反转的梯形图

X0

Y1

Y1

X2 Y2X1

X1

Y2

Y2

X2 Y1X0

END

说明：电动机在正反转切换时，由于接触器动作的滞后，可能会造成相间短路，所以不但编程时有软件互锁，而且在 PLC的输出回路又增加了接触器常闭触点的硬件互锁。

五、软件程序

六、系统调试输入程序静态调试动态调试 修改、打印并保存程序

七、工作总结

4.8 工作模块 9 Y-△ 角降压启动的 PLC 控制

一、工作任务掌握 PLC 的基本逻辑指令的应用；熟练掌握 PLC 编程的基本方法和技巧；熟练掌握编程软件的基本操作；掌握 PLC 的外部接线及操作。

二、工作器材交流接触器 3 个（ 40A ）；热继电器 1 个（ 40A ）；按钮开关 2 个熔断器 2 个（ 0.5A ）；实训控制台 1 个；电动机 1 台；电工常用工具 1套；计算机 1 台（已安装 GX Developer 软件）；连接导线若干。

三、实验要求 设计一个星形启动、三角形运行电动机控制电路

Y—△起动只能用于正常运行时为△形接法的电动机。

电源接触器

星形接法接触器

三角形接法接触器

QS

FR

V1

M

U1

W2

FU1

V23 ～

KM2

KM3

KM1

W1

U2

L1 L2 L3

主电路

四、系统接线

图 4.14 三相异步电动机 Y—△ 降压起动主电路

图 4.15 三相异步电动机 Y-△起动的 PLC 控制 I/O 接线图

SB2

SB1

FRFR

AC 220V

KM2

KM1

KM2KM2

KM3KM3

电源FU

HL

KM3

启动SB1-X1

停止SB2-X0

过载 FFR-X2R-X2

电源接触器KM1-YI

星形接触器KM2-Y2

指示灯HL-Y4

角形接触器KM3-Y3

X0

X1

COM

X2

X0

X1

X2

COM

Y1

Y2

Y3

Y4

COM1

五、软件程序

PLC 控制的梯形图程序

END

X1 X0 X2Y1

Y1

Y2Y3

Y1

T2

Y3

Y1

Y3

Y2

T2

T2K60

PLS

M0

X1

M0M1M1

C0

M1

Y4

T0K4

T1

T0

T00 T1K3

T10 C0K3

RST C0C0

六、系统调试输入程序静态调试动态调试

七、工作总结