《电气控制与可编程控制器技术》电子课件6后半部.ppt

（七）栈操作（MPSMRDMPP）指令 1指令助记符及功能 MPS、MRD、MPP指令功能、梯形图表示、操作组件和程序步如表632所示,表632 栈指令助记符及功能,2指令说明（1）这组指令分别为进栈、读栈、出栈指令，用于分支多重输出电路中将连接点数据先存储，便于连接后面电路时读出或取出该数据。,（2）在FX2N系列PLC中有11个用来存储运算中间结果的存储区域，称为栈存储器。栈指令操作如图6-40，由图可知，使用一次MPS指令，便将此刻的中间运算结果送入堆栈的第一层，而将原存在堆栈第一层的数据移往堆栈的下一层。,图6-40栈存储器,MRD指令是读出栈存储器最上层的最新数据，此时堆栈内的数据不移动。可对分支多重输出电路多次使用，但分支多重输出电路不能超过24行。使用MPP指令，栈存储器最上层的数据被读出，各数据顺次向上一层移动。读出的数据从堆栈内消失。（3）MPS、MRD、MPP指令都是不带软组件的指令。（4）MPS和MPP必须成对使用，而且连续使用应少于11次。,3编程应用【例1】一层堆栈，如图641。,【例2】一层堆栈，并用ANB、ORB指令，如图642。,【例3】二层堆栈程序，如图6-43所示。,【例4】图644四层堆栈及程序的改进四层堆栈程序如图644（a）,也可以将梯形图（a）改变成图（b）所示，就可不必使用堆栈指令。,（八）主控触点（MCMCR）指令1指令助记符及功能 MC、MCR指令功能、梯形图表示、操作组件、程序步如表633所示。,表633 主控指令助记符及功能,2指令说明（1）MC为主控指令，用于公共串联触点的连接，MCR为主控复位指令，即MC的复位指令。主控触点可以解决编程时，经常遇到多个线圈同时受一个或一组控制。若在每个线圈的控制电路中都串入同样的触点，将多占存储单元的问题。主控指令控制的操作组件的常开触点要与主控指令后的母线垂直串联连接，是控制一组梯形图电路的总开关。当主控指令控制的操作组件的常开触点闭合时，激活所控制的一组梯形图电路。如图645所示。,【例1】无嵌 套结构的主控指令MC/MCR编程应用，如图6-45 所示。图中上、下两个主控指令程序中，均采用相同的嵌套级N0。,（2）在图6-45中，若输入X000接通，则执行MC至MCR之间的梯形图电路的指令。若输入X000断开，则跳过主控指令控制的梯形图电路，这时MC/MCR之间的梯形图电路根据软组件性质不同有以下两种状态：积算定时器、计数器、置位/复位指令驱动的软组件保持断开前状态不变；非积算定时器、OUT指令驱动的软组件均变为OFF状态。（3）主控（MC）指令母线后接的所有起始触点均以LD/LDI指令开始，最后由MCR指令返回到主控（MC）指令后的母线，向下继续续执行新的程序。,（4）在没有嵌套结构的多个主控指令程序中，可以都用嵌套级号N0来编程，N0的使用次数不受限制（见编程应用中的例1）。（5）通过更改Mi的地址号，可以多次使用MC指令，形成多个嵌套级，嵌套级Ni的编号由小到大。返回时通过MCR指令，从大的嵌套级开始逐级返回（见编程应用中的例2）。【例2】有嵌套结构的主控指令MC/MCR编程应用，如图6-46所示。,（九）置位/复位（SETRST）指令1指令助记符及功能 SET、RET指令的功能、梯形图表示、操作组件和程序步如表634所示。,表634 置位/复位指令助记符及功能,2指令说明（1）SET为置位指令，使线圈接通保持（置 1）。RST为复位指令，使线圈断开复位（置0）。（2）对同一软组件，SET，RST可多次使用，不限制使用次数，但最后执行者有效。（3）对数据寄存器D、变址寄存器V、Z的内容清零，既可以用RST指令，也可以用常数K0经传送指令清零，效果相同。RST指令也可以用于积算定时器T246T255和计数器C的当前值的复位和触点复位。,3编程应用,图6-47 SET/RST指令的编程应用,（十）微分脉冲输出（PLSPLF）指令1指令助记符及功能PLS、PLF指令的功能、梯形图表示、操作组件程序步如表635所示。,表635 指令助记符及功能,2指令说明（1）PLS、PLF为微分脉冲输出指令。PLS指令使操作组件在输入信号上升沿时产生一个扫描周期的脉冲输出。PLF指令则使操作组件在输入信号下降沿产生一个扫描周期的脉冲输出。（2）在图6-48程序的时序图中可以看出，PLS、PLF指令可以将输入组件的脉宽较宽的输入信号变成脉宽等于可编过程控制器的扫描周期的触发脉冲信号，相当于对输入信号进行了微分。,3编程应用,图6-48 PLS/PLF指令的编程应用,（十一）取反（INV）指令1指令助记符及功能 INV指令的功能、梯形图表示、操作组件和程序步如表636所示。,表6-36 指令助记符及功能,2指令说明（1）INV指令是将执行INV指令的运算结果取反后，如图6-49所示，不需要指定软组件的地址号。,图6-49 INV指令操作示意图,（2）使用INV指令编程时，可以在AND或ANI，ANDP或ANDF指令的位置后编程，也可以在ORB、ANB指令回路中编程，但不能象OR，ORI，ORP，ORF指令那样单独并联使用，也不能象LD，LDI，LDI，LDF那样与母线单独连接。,（2）使用INV指令编程时，可以在AND或ANI，ANDP或ANDF指令的位置后编程，也可以在ORB、ANB指令回路中编程，但不能象OR，ORI，ORP，ORF指令那样单独并联使用，也不能象LD，LDI，LDI，LDF那样与母线单独连接。3编程应用【例1】取反操作指令编程应用如图6-50所示。,图6-50 取反INV指令的编程应用,由图6-50可知，如果X000断开，则Y000接通；如果X000接通，则Y000断开。,【例2】图6-51是INV指令在包含ORB指令、ANB指令的复杂回路编程的例子。由图可见，各个INV指令是将它前面的逻辑运算结果取反。图6-51程序输出的逻辑表达式为:,图6-51 INV指令在ORB、ANB指令的复杂回路中的编程,（十二）空操作（NOP）指令和程序结束（END）指令1指令助记符及功能 NOP和END指令的功能、梯形图表示、操作组件和程序步如表637所示。,2指令说明（1）空操作指令就是使该步无操作。在程序中加入空操作指令，在变更程序或增加指令时可以使步序号不变化。用NOP指令也可以替换一些已写入的指令，修改梯形图或程序。但要注意，若将LD、LDI、ANB、ORB等指令换成NOP指令后，会引起梯形图电路的构成发生很大的变化，导致出错。例如：AND、ANI指令改为NOP指令时会使相关触点短路,如图652（a）。ANB指令改为NOP指令时，使前面的电路全部短路,如图652（b）。,OR指令改为NOP时使相关电路切断，如图652（c）。ORB指令改为NOP时前面的电路全部切断,如图652(d)。图6-52（e）中LD指令改为NOP时，则与上面的OUT电路纵接，电路如图6-52（f）,若图6-52（f）中AND指令改为LD，电路就变成了图6-52（g）。(2)当执行程序全部清零操作时，所有指令均变成NOP。,图6-52 用NOP指令修改电路,（3）END为程序结束指令。可编程序控器总是按照指令进行输入处理、执行程序到END指令结束，进入输出处理工作。若在程序中不写入END指令，则可编过程控制器从用户程序的第0步扫描到程序存储器的最后一步。若在程序中写入END指令，则END以后的程序步不再扫描执行，而是直接进行输出处理，如图6-53。也就是说，使用END指令可以缩短扫描周期。,图6-53 END指令执行过程,（4）END指令还有一个用途是可以对较长的程序分段程序调试。调试时，可将程序分段后插入END指令，从而依次对各程序段的运算进行检查。然后在确认前面电路块动作正确无误之后依次删除END指令。,第四节 编程规则及注意事项,一、梯形图的结构规则 梯形图作为一种编程语言，绘制时有一定的规则。在编辑梯形图时，要注意以下几点。（1）梯形图的各种符号，要以左母线为起点，右母线为终点（可允许省略右母线）从左向右分行绘出。每一行起始的触点群构成该行梯形图的“执行条件”，与右母线连接的应是输出线圈、功能指令，不能是触点。一行写完，自上而下依次再写下一行。注意，触点不能接在线圈的右边，如图6-54（a）所示；线圈也不能直接与左母线连接，必须通过触点连接，如图6-54（b）所示。,图6-54 规则（1）说明,（2）触点应画在水平线上，不能画在垂直分支线上。例如，在图655（a）中触点E被画在垂直线上，便很难正确识别它与其它触点的关系，也难于判断通过触点E对输出线圈的控制方向。因此，应根据信号单向自左至右、自上而下流动的原则和对输出线圈F的几种可能控制路径画成如图655（b）所示的形式。,图6-55 规则（2）说明：桥式梯形图改成双信号流向的梯形图,（3）不包含触点的分支应放在垂直方向，不可水平方向设置，以便于识别触点的组合和对输出线圈的控制路径，如图656。,图6-56 规则（3）说明,（4）如果有几个电路块并联时，应将触点最多的支路块放在最上面。若有几个支路块串联时，应将并联支路多的尽量靠近左母线。这样可以使编制的程序简洁明，指令语句减少。如图657所示。,图6-57 规则（4）说明,（5）遇到不可编程的梯形图时，可根据信号流向对原梯形图重新编排，以便于正确进行编程。图658中举了几个实例，将不可编程梯形图重新编排成了可编程的梯形图。二、语句表程序的编辑规则 在许多场合需要将绘好的梯形图列写出指令语句表程序。根据梯形图上的符号及符号间的相互关系正确地选取指令及注意正确的表达顺序是很重要的。（1）利用PLC基本指令对梯形图编程时，必须要按信号单方向从左到右、自上而下的流向原则进行编写。图659阐明了所示梯形图的编程顺序。,图6-58 重排电路举例,图6-59 梯形图的编程顺序,三、双线圈输出问题 在梯形图中，线圈前边的触点代表线圈输出的条件，线圈代表输出。在同一程序中，某个线圈的输出条件可能非常复杂，但应是惟一且可集中表达的。由PLC的操作系统引出的梯形图编绘法则规定，一个线圈在梯形图中只能出现一次。如果在同一程序中同一组件的线圈使用两次或多次，称为双线圈输出。PLC程序对这种情况的出现，扫描执行的原则规定是：前面的输出无效，最后一次输出才是有效的。但是，作为这种事件的特例：同一程序的两个绝不会同时执行的程序段中可以有相同的输出线圈。如图6-60所示,图6-60 双线圈输出的程序分析,第五节常用基本环节的编程,作为编程组件及基本指令的应用，本节将讨论一些基本环节的编程。这些环节常作为梯形图的基本单元出现在程序中。一、三相异步电动机单向运转控制：启保 停电路单元 三相异步电动机单向运转控制电路在电气控制部分已经介绍过。现将线路图转绘于图661中。图（a）为PLC的输入输出接线图，从图中可知，启动按钮SB1接于X000输入点，停车按钮SB2接于X001，交流接触器KM接于输出点Y000，这就是端子分配图，实质是为程序安排代表控制系统中事物的机内组件。,图6-61 异步电机单向运转控制,（b）图是启保停单向控制梯形图。它是将机内组件进行逻辑组合的程序，也是实现控制系统内各事物间逻辑关系的体现。,启保停单向控制电路是梯形图中最典型的单元，它包含了梯形图程序的全部要素。它们是：（1）事件每一个梯形图支路都针对一个事件。事件用输出线圈（或功能框）表示，本例中为Y000。（2）事件发生的条件梯形图支路中除了线圈外还有触点的组合，使线圈置1的条件即是事件发生的条件，本例中为启动按钮使XO00置1。（3）事件得以延续的条件触点组合中使线圈置1得以保持的条件是与XO00并联的Y00O自锁触点闭合。（4）使事件终止的条件即触点组合中使线圈置1中断的条件。本例中为X001常闭触点断开。,二、三相异步电动机可逆运转控制：互锁环节,在上例的基础上，如希望实现三相异步电机可逆运转。只需增加一个反转控制按钮和一个反转接触器KM2即可。PLC的端子分配与及梯形图见图662。梯形图设计可以这样考虑，选二套启保停电路，一个用于正转，（通过Y000驱动正转接触器KM1），一个用于反转（通过Y001驱动反转接触器KM2）。考虑正反转二个接触器不能同时接通，在二个接触器的驱动支路中分别串入对方接触器的常闭触点（如Y000支路串入Y001常闭触点;Y001支路串入,图6-62 三相异步电机可逆运转控制,Y000常闭触点），这样当正转方向的驱动组件Y000接通时，反转方向的驱动组件Y001就不能同时接通。这种二个线圈回路中互串对方常闭触点的结构形式叫做“互锁”或“联锁”。,三、二台电机延时启动的基本环节,二台异步电动机，一台启动10s后第二台启动，运行后能同时停止。欲实现这一功能，给二台电机供电的二个交流接触器要用PLC的二个输出口。由于是二台电机延时启动，同时停车，用一个启动按钮和一个停止按钮就够了，但延时需一个定时器。梯形图的设计可以依以下顺序进行:首先绘二台电机独立的启保停电路，第一台电机使用启动按钮启动，第二台电机使用定时器的常开触点延时启动，二台电机均使用同一停止按钮，然后再解决定时器的工作问题。由于第一台电机启动10s后第二台电机启动，因此第一台电机启动是计时起点，因而要将定时器的线圈并接在第一台电机的输出线圈上。本例的PLC端子分配与接线情况与图6-62（a）相同，梯形图绘于图663中。,图6-63两台异步电机延时启动控制,四、定时器的延时扩展 定时器的计时时间都有一个最大值，如100ms的定时器最大计时时间为3276.7s。若 工程中所需的延时时间大于选定的定时器最大定时数值时，最简单的延时扩展方法是采用定时器接力计时，即先启动一个定时器计时，计时时间到时，用第一个定时器的常开触点启动第二个定时器，再使用第二个定时器启动第三个。记住，要应用最后一个定时器的触点去控制最终的控制对象。图664梯形图就是定时器接力延时的例子。,另外也可以利用计数器配合定时器获得长延时，如图665。图中常开触点X000闭合是梯形图电路的执行条件，当X000保持接通时电路工作。在定时器T1的支路中接有定时器T1的常闭触点，它使定时器T1每隔10s复位一次。T1的常开触点每10秒接通一个扫描周期，使计数器C1计一个数，当C1计到设定值时，将控制对象Y010接通。从X000接通为始点的延时时间就是：定时器的时间设定值计数器的设定值。X001是计数器C1的复位条件。,五、定时器构成的振荡电路 上面图6-65的梯形图实际上是一种振荡电路，产生的脉冲宽度为一个扫描周期，周期为10秒（即定时器T1的设定值）的方波脉冲。这个脉冲序列是作为计数器C1的计数脉冲的。当然，这种脉冲还可以用于移位寄存器的移位等其它场合。六、分频电路 图666所示是一个2分频电路。待分频的脉冲信号加在X000端，设M101和Y010初始状态均为0。,图6-66 2分频电路及波形,第五节基本指令编程实例,【例1】用PLC实现对通风机的监视。用PLC设计一个对三台通风机选择运转装置进行监视的系统。如果三台风机中有二台在工作，信号灯就持续发亮；如果只有一台风机工作，信号灯就以1Hz的频率闪光；如果三台风机都不工作，信号灯就以10Hz频率闪光；如果选择运转装置不运行，信号灯就熄灭。对PLC机内器件安排如表6-38所示。,表6-38 器件安排表,根据以上要求，条件信号有三个，即：三台风机中至少有二台在运行,这时有3种逻辑组合关系,如图6-67(a)所示;只有一台风机在运行,逻辑关系如图6-67(b)所示;没有风机在运行,当这种逻辑至少有一种满足，信号灯发光,如图6-67(c)所示。由以上三种逻辑关系可以绘出风机监视系统的梯形图如图6-68所示。,【例2】五组抢答器控制设计 五个队参加抢答比赛。比赛规则及所使用的设备如下:设有主持人总台及各个参赛队分台。总台设有总台灯及总台音响，总台开始及总台复位按钮。分台设有分台灯，分台抢答按钮。各队抢答必须在主持人给出题目，说了“开始”并同时按了开始控制钮后的10s内进行抢答，如提前，抢答器将报出“违例”信号。（违例扣分）。10s时间到，还无人抢答，抢答器将给出应答时间到信号，该题作废。在有人抢答情况下，抢得的队必须在30s内完成答题。如30s内还没有答完，则作答题超时处理。灯光及音响信号的意义安排如下：,音响及某台灯：正常抢答 音响及某台灯加总台灯：违例。音响加总台灯：无人应答及答题超时。在一个题目回答终了后，主持人按下复位按钮，抢答器恢复原始状态，为第二轮抢答作好准备。首先决定输入输出端子及机内器件的安排。为了清晰地表达总台灯、各台灯、总台音响这些输出器件的工作条件，机内器件除了选用了应答时间及答题时间二个定时器外还选用一些辅助继电器，现将机内器件的意义列于表639。,表639器件安排表,本例输出器件比较多，且需相互配合表示一定的意义。分析抢答器的控制要求，发现以下几项事件对编写输出器件的工作条件有重要的意义。（1）主持人是否按下开始按钮?这是正常抢答和违例的界限。（2）是否有人抢答?（3）应答时间是否到10S?（4）答题时间是否到30S?程序设计时，要先用机内器件将以上事件表达出来，并在后续的设计中用这些器件的状态表达输出的条件。本例的梯形图见图669。,图6-69 抢答器梯形图,设计步骤可表述如下:（1）先绘出图中“应答开始”、“应答时限”、“抢答继电器M2”、“答题时限”等支路。这些支路中输出器件的状态是进一步设计的基础。（2）设计各台灯Y1梯形图。各台灯启动条件串入M2的常闭触点体现了抢答器的一个基本原则：竞时封锁，在已有人抢答之后按按钮是无效的。（3）设计总台灯梯形图。由图中可知，总台灯的工作条件含有四个分支。其意义可以解释如下：（自上而下）,M2的常开和M1的常闭串联：主持人未按开始按钮即有人抢答，违例。T1的常开和M2的常闭串联：应答时间到无人抢答，本题作废。T2的常开和M2的常开串联：答题超时。Y14常开：自保触点。（4）设计总台音响梯形图。总台音响梯形图的结构本来可以和总台灯是一样的，为了缩短音响的时间（设定为1S），在音响输出Y000中加入了音响时限环节。有关的支路请读者自行分析。（5）最后解决复位功能。考虑到主控触点指令具有使主控触点后的所有启保停电路输出中止的作用，将主控触点M0及相关电路加在已设计好的梯形图前部。,【例3】三台电机的循环启停运转控制三台电机接于Y001、Y002、Y003。要求它们相隔5s启动，各运行10s停止。并循环。根据以上要求。绘出电机工作时序图如图670所示。,图6-70 三台电机控制时序图,分析时序图，不难发现输出Y001、Y002、Y003的控制逻辑和间隔5s一个的“时间点”有关，每个“时间点”都有电机启停。因而用程序建立这些“时间点”是程序设计的关键。因本例时间间隔相等，“时间点”的建立可借助振荡电路及计数器。设X001为电机运行开始的时刻。让定时器T1实现振荡。再用计数器C0、C1、C2、C3做为一个循环过程中的时间点。循环功能借助C3对全部计数器的复位实现。“时间点”建立之后，用这些点来表示输出的状态就十分容易了。设计好的梯形图如图671所示。,图6-71 三台电机控制梯形图,【例4】十字路口交通灯控制设计。这也是一个时序控制实例。十字路口南北向及东西向均设有红、黄、绿三个信号灯，六个灯依一定的时序循环往复工作。图672是交通灯的时序图。,图6-72 交通灯时序图,表640时间点及实现方法,本例梯形图设计步骤如下。（1）依表640所列器件及方式绘出各“时间点”对应的支路。这些支路是依“时间点”的先后顺序绘出的，且采用一点扣一点的方式进行的。（2）以“时间点”为工作条件绘出各灯的输出梯形图。（3）为了实现交通灯的启停控制，在已绘好的梯形图上增加主控环节。作为一个循环的结束，第二个循环开始控制的T7的常闭触点也作为条件串入主控指令中。本例梯形图绘于图673。,第六节“经验”编程方法,以上四个实例编程应用的方法称为“经验设计法”。“经验设计法”顾名思义就是依据设计者的设计经验进行设计的方法。它主要基于以下几点。（1）PLC的编程，从梯形图来看，其根本点是找出符合控制要求的系统各个输出的工作条件，这些条件又总是用机内各种器件按一定的逻辑关系组合来实现的。（2）梯形图的基本模式为启保停电路。每个启保停电路一般只针对一个输出，这个输出可以是系统的实际输出，也可以是中间变量。,（3）梯形图编程中有一些约定俗成的基本环节，它们都有一定的功能，可以在许多地方借以应用。在编绘以上各例程序的基础上，现将“经验设计法”编程步骤总结如下。（1）在准确了解控制要求后，合理地为控制系统中的事件分配输入输出端。选择必要的机内器件，如定时器、计数器、辅助继电器。（2）对于一些控制要求较简单的输出，可直接写出它们的工作条件，依启保停电路模式完成相关的梯形图支路。工作条件稍复杂的可借助辅助继电器。,（3）对于较复杂的控制要求，为了能用启保停电路模式绘出各输出端的梯形图，要正确分析控制要求，并确定组成总的控制要求的关键点。在空间类逻辑为主的控制中关键点为影响控制状态的点（如抢答器例中主持人是否宣布开始，答题是否到时等）。在时间类逻辑为主的控制中（如交通灯），关键点为控制状态转换的时间。（4）将关键点用梯形图表达出来。关键点总是用机内器件来代表的，应考虑并安排好。绘关键点的梯形图时，可以使用常见的基本环节，如定时器计时环节、振荡环节、分频环节等。,（5）在完成关键点梯形图的基础上，针对系统最终的输出进行梯形图的编绘。使用关键点综合出最终输出的控制要求。（6）审查以上草绘图纸，在此基础上，补充遗漏的功能，更正错误，进行最后的完善。最后需要说明的是“经验设计法”并无一定的章法可循。在设计过程中如发现初步的设计构想不能实现控制要求时，可换个角度试一试。当您的设计经历多起来时，经验法就会得心应手了。,