三菱FX2N系列PLC基本指令

2020/2/81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。2020/2/821．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1按下SB1KM线圈得电KM辅触点闭合自锁电机M转动KM主触点闭合按下SB2KM线圈失电KM辅触点打开电机M停转KM主触点打开电机过载主电路FR动作控制电路常闭FR断开电机M停转2020/2/833.1三菱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2020/2/843.1三菱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。2020/2/853.1.1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2020/2/863.1.1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：2020/2/873.1.1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”。2020/2/883.1.2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。2020/2/893.1.2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2020/2/8103.1.3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。2020/2/8113.1.3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132020/2/8123.1.3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2020/2/8133.1.3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。112020/2/8143.1.3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2020/2/8153.1.3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。2020/2/8163.2三菱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2020/2/8173.2.1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2020/2/8183.2.1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2020/2/8193.2.1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2020/2/8203.2.1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2020/2/8213.2.1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2020/2/8223.2.1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。2020/2/8233.2.2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2020/2/8243.2.2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