第3章编程语言和逻辑指令.ppt

第3章 PLC编程语言与基本逻辑指令,3.1 PLC的编程语言 3.1.1 PLC编程语言国际标准 IEC(国际电工委员会)于1994年5月公布了PLC标准IEC1131，该标准由以下5个部分组成：通用信息，设备与测试要求，编程语言，用户指南和通信。其中，有5种编程语言表达方式：a.顺序功能图（Sequential function chart）b.梯形图（Ladder diagram）c.功能块图(Function block diagram)d.指令表（Instruction list）e.结构文本（Structured text）,第3章 PLC编程语言与基本逻辑指令,3.1 PLC的编程语言1、顺序功能图（SFC）顺序功能图是一种组织程序的图形方式（如右图所示），它由步、转换和动作组成。步是一种逻辑块，对应于特定的控制任务；动作是控制任务的独立部分；转换是从一个任务到另一个任务的原因。,顺控功能图,第3章 PLC编程语言与基本逻辑指令,3.1 PLC的编程语言2、梯形图（LD）梯形图是使用最多的PLC编程语言，因为与继电器接触器控制图相似，梯形图也是最受电气工程技术人员欢迎的编程语言。梯形图（如右图所示）是通过PLC内部器件如输入、输出、辅助继电器、定时器/计数器等实现控制的，是一种图形语言。,梯形图示例,第3章 PLC编程语言与基本逻辑指令,3.1 PLC的编程语言3、指令表（IL）指令表语言类似于计算机的汇编语言，以助记符指令为基础。它由若干条指令组成。如：LD X0 OR Y0 ANI X1 OUT Y0 指令表程序的逻辑关系不明显，阅读比较困难，所以在设计时一般用梯形图语言。如果使用编程软件编程，可以直接将梯形图写入PLC，但如果使用简易编程器编程，则必须将梯形图转换成指令表后才能写入PLC。,第3章 PLC编程语言与基本逻辑指令,3.1 PLC的编程语言4、功能块图 功能块图类似于数字逻辑电路，它用类似与门、或门的方框来表示逻辑关系，方框的左侧为输入变量，右侧为输出变量，信号自左向右流动。在与控制元件之间的信息、数据流动有关的高级应用场合。,5、结构文本（ST）结构文本是为IEC1131-3标准创建的一种专用的高级编程语言（如Pascal，Basic，C语言等），与梯形图相比，结构文本有两大优点，其一是能实现复杂的数学运算，其二是非常简洁和紧凑，用结构文本编制的极其复杂的程序可能只占一页纸。,功能块图,第3章 PLC编程语言与基本逻辑指令,3.1 PLC的编程语言 3.1.2 梯形图的主要特点某些元件沿用了继电器的名称，如输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器等，但它们不是真实的物理继电器，而是在软件中使用的编程元件；梯形图两侧的垂直公共母线称为公共母线。可以想象左右两侧母线之间有一个左正右负的直流电源电压，当某回路连通时，有一个假想的“概念电流”或“能流”从左向右流动。根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系，求出与图中线圈对应的编程元件的ON/OFF状态，称为梯形图的逻辑解算。逻辑解算是按梯形图中从上到下、从左到右的顺序进行的。梯形图中各编程元件的常开触点和常闭触点均可以无限多次地使用。,第3章 PLC编程语言与基本逻辑指令,3.2 FX系列PLC的编程元件PLC内部有许多具有不同功能的器件，用于实现数据的传输、运算、处理和存储。由于PLC的初始设计在很大程度上是为了电气工程师使用方便，许多器件的名称沿用了电气工程中常用的名称，如“继电器”、“母线”等。为了与通常的物理器件区分开，我们将这些编程元件称为“软器件”或“软继电器”。每一个“软继电器”都有一个线圈（输入继电器除外）和无数个“常开触点”和“常闭触点”供用户编程使用。FX2N系列PLC中的软元件有输入继电器X、输出继电器Y、辅助继电器M、状态元件S、定时器T、计数器C、指针P/I、常数K/H、数据寄存器D和变址寄存器V/Z。本节只对常用元件作简单介绍。,第3章 PLC编程语言与基本逻辑指令,3.2 FX系列PLC的编程元件1、输入继电器（X）输入继电器与PLC的输入端子相连，其功能是接收和暂存现场输入开关的状态值。它有常开和常闭触点，但无线圈。输入继电器只能由外部开关驱动，不能用程序驱动。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，其功能是将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。输出继电器由内部程序驱动。每个输出继电器有许多常开和常闭触点供编程使用，但只有一个外部输出的常开触点，即只有一个常开触点连接到PLC的输出端。,第3章 PLC编程语言与基本逻辑指令,3.2 FX系列PLC的编程元件 FX2N系列PLC的输入继电器和输出继电器的元件编号均用八进制数表示，如下表所示。,FX2N系列PLC输入/输出继电器元件号表,第3章 PLC编程语言与基本逻辑指令,3.2 FX系列PLC的编程元件3、辅助继电器（M）辅助继电器是用软件来实现其逻辑功能的。它们不能接收外部输入信号，出不能直接驱动外部负载，相当于继电器控制系统中的中间继电器。根据其功能可分为：通用辅助继电器M0M499断电保持辅助继电器M500M3071特殊辅助继电器（256个）,第3章 PLC编程语言与基本逻辑指令,（1）通用辅助继电器M0M499 共500点，采用十进制编号，如PLC断电，该继电器中的内容全变为OFF。（2）断电保持辅助继电器M500M3071 共有2572点，它们能记忆电源中断瞬时的状态，并在电源恢复时再现其状态，其中M500M1023（524点）可用软件设定，变为非断电保持辅助继电器。（3）特殊辅助继电器（256个）共有256点。用来表示PLC的某些状态，提供时钟脉冲和标志（如进、借位标志），设定PLC的运行方式或用于步进顺控、禁止中断、设定计数器等。触点利用型：M8000（运行监视）：当PLC运行时，M8000为ON；当停止运行时，M8000为OFF；M8002（初始化脉冲）：M8002仅在M8000由OFF变为ON时的一个扫描周期内为ON，常用于对具有断电保持功能的元件进行初始化复位或清零；M8005（锂电池电压降低）：电池电压下降至规定值时变为ON；M8011M8014：分别是10ms、100ms、1s和1min的时钟脉冲。线圈驱动型：M8030（电池关灯指令）：当M8030为ON时，PLC面板上的“电池电压降低”发光二极管熄灭；M8033（存储保存停止）：当M8033为ON时，PLC由RUN进入STOP状态，映像寄存器和数据寄存器的内容保持不变；M8034（全输出禁止）：当M8034为ON时，禁止输出；M8039（恒定扫描方式）：当M8039为ON时，PLC以D8039中指定的扫描时间工作。,第3章 PLC编程语言与基本逻辑指令,3.2 FX系列PLC的编程元件4、状态（S）状态元件是用于编制顺序控制程序用的编程元件，与STL指令配合使用；它也可以作为普通的辅助继电器使用，也可作信号器，用于外部故障诊断的输出。FX2N系列PLC有状态元件S0S999，共1000点。S0S499为通用状态元件，没有断电保持功能，其中S0S9供初始状态用，S10S19供返回原点用。S500S899有断电保持功能，S900S999供程序流程故障诊断用。,第3章 PLC编程语言与基本逻辑指令,3.2 FX系列PLC的编程元件5、定时器（T）PLC中的定时器相当于继电器接触器控制系统中的时间继电器。FX2N系列PLC的定时器为T0T255，共256点，分为通用定时器和积算定时器两种。常数K作为定时器的设定值,设定范围为132767。通用定时器T0T245共246点，其中T0T199为100ms定时器，定时范围为0.13276.7s，T192T199为子程序和中断服务程序专用的定时器；T200T245为10ms定时器（共46点），定时范围为0.01327.67s。积算定时器T246T255，其中T246T249为1ms积算定时器，定时范围为0.00132.767s；T250T255为100ms积算定时器，定时范围为0.13276.7s。,第3章 PLC编程语言与基本逻辑指令,3.2 FX系列PLC的编程元件 通用与积算定时器的区别：通用定时器在计数当中若驱动输入（如X0）断开或发生停电，计数器及输出接点复位，而积算定时器在计数中途若驱动输入（如X1）断开或断电，当前值可保持，当输入再次接通或恢复供电时，计数仍继续进行，直到累积时间达到设定值，输出接点动作。如右图所示。,(a)通用定时器,(b)积算定时器,通用定时器和积算定时器的动作时序,第3章 PLC编程语言与基本逻辑指令,3.2 FX系列PLC的编程元件6、计数器（C）FX2N系列PLC的计数器共有256个，从C0C255。根据目的和用途分为两种：内部计数器 16位加计数器 32位加/减计数器 高速计数器 内部计数器用来对PLC的内部信号X、Y、M、S等计数，其响应速度通常为10Hz以下。内部计数器输入信号的接通与断开的持续时间应大于PLC的扫描周期。,第3章 PLC编程语言与基本逻辑指令,3.2 FX系列PLC的编程元件6、计数器（C）16位加计数器从C0C199，共200点，其中C0C99为通用型，C100C199为断电保持型，其设定值为132767。右图为加计数器的工作过程。,计数器的用法与时序,32位加/减计数器的设定值为-2147483648+2147483647，其中C200C219为通用型，C220C234为断电保持型。C200C234的加/减计数方式由特殊辅助继电器M8200M8234设定，如为 ON，为减计数器，反之为加计数器。,第3章 PLC编程语言与基本逻辑指令,3.2 FX系列PLC的编程元件7、数据寄存器（D）数据寄存器（D）用来存储数据和参数，为16位数据宽度，两个合并起来可以存放32位数据。根据目的和用途分为：通用数据寄存器D0D199 断电保持数据寄存器D200D7999 特殊数据寄存器D8000D8255 变址寄存器V0V7和Z0Z7 用来改变编程元件的元件号，当V0=8时，数据寄存器元件号D5V0相当于D13，在32位操作时将V,Z合并使用，Z为低位。,第3章 PLC编程语言与基本逻辑指令,3.2 FX系列PLC的编程元件8、指针P/I分枝用指针P0P127 用来指示跳转指令的跳步目标和子程序的入口地址。中断用指针I 用来指明某一中断源的中断程序入口标号。,分支用指针的使用,FX系列PLC共有27条基本逻辑指令，此外还有一百多条功能指令。3.3.1 逻辑取及输出线圈（LD、LD1、OUT）LD(Load)：取指令，常开触点与母线连接的指令。LDI(Load Inverse)：取反指令，常闭触点与母线连接的指令。OUT（Out）：驱动线圈的输出指令。,3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令,LD、LDI、OUT 指令的用法,3.3.2单个触点串联指令AND、ANIAND（And）：与指令，常开触点串联连接指令。ANI（And Inverse）：与反指令，常闭触点串联连接指令。AND、ANI均用于单个触点的串联，串联数目没有限制，该指令可以重复使用多次，其目标元件为X、Y、M、T、C、S。,3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令,AND、ANI指令的使用,OUT指令后，通过触点对其它线圈使用OUT指令称为连续输出，在顺序正确的前提下，可以多次使用。,3.3.3触点并联指令OR、ORIOR（Or）：或指令，单个常开触点的并联连接指令。ORI（Or Inverse）：或反指令，单个常闭触点的并联连接指令。OR、ORI指令的目标元件为X、Y、M、T、C、S。,3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令,OR、ORI指令的使用,OR、ORI指令紧接在LD、LDI指令后使用，亦即对LD、LDI指令规定的触点再并联一个触点，并联的次数无限制，但限于编程器和打印机的幅面限制，尽量做到24行以下。,3.3.4上升沿、下降沿检测触点LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP和ORFLDP、ANDP和ORP是用来作上升沿检测的触点指令。它们仅在指定元件的上升沿时接通一个扫描周期。LDF、ANDF和ORF是用来作下降沿检测的触点指令。它们仅在指定元件的下降沿时接通一个扫描周期。,检测指令的使用,3.3.5串联电路块的并联指令ORB ORB（Or Block）：串联电路块的并联连接指令。两个以上的触点串联连接而成的电路块称为“串联电路块”。将“串联电路块”并联连接时用ORB指令。ORB指令是一个独立指令，后无操作元件。,3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令,ORB指令的使用,若有多条并联电路时，在每个电路块后使用ORB指令，对并联电路数没有限制，但考虑到LD、LDI指令只能连续使用8次，ORB指令的使用次数也应限制在8次。,3.3.6并联电路块的串联指令ANB ANB（And Block）：并联电路块的串联连接指令。两个以上的触点并联连接而成的电路块称为“并联电路块”。ANB用于“并联电路块”的串联连接。同ORB一样，ANB后无操作元件。,3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令,ANB指令的使用,ANB指令原则上可以无限制使用，但受LD、LDI指令只能连续使用8次影响，ANB指令的使用次数也应限制在8次。,3.3.7多重输出指令MPS、MRD、MPP FX系列PLC中有个栈存储器，用于存放中间运算结果。,3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令,MPS、MRS、MPP指令的使用,使用一次MPS时，当时的运算结果被压入栈的第一层，栈中原来的数据依次向栈的下一层推移；MPS用于读出第一层所存放数据，栈内的数据不发生移动；使用MPP指令时，各层的数据向上移动一层。MPS、MPP必须配对使用，而且MPS、MPP连续使用不得超过11次。MPS、MRD、MPP指令是三个独立指令，后无操元件。,3.3.8主控及主控复位指令MC、MCR 在编程时，经常遇到许多线圈同时受一个或多个接点控制的情况。如果每个线圈的扩展电路中都串入同样的接点，将多占用存储单元，使用主控指令可以解决这一问题。,3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令,MC、MCR指令的使用,MC（Master Control）：主控指令，用于公共串联接点的连接。MCR（Master Control Reset）：主控复位指令，即MC的复位指令。,MC、MCR的目的操作元件为Y、M（不包括特殊辅助继电器），N为嵌套级数，选择范围为N0-N7。MC指令后，母线移至MC触点后，返回原来母线用MCR，且MC、MCR必须成对使用。,3.3.9 取反指令INV INV（Inverse)指令：将执行该指令之前的运算结果取反。不需指定元件号。,3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令,INV指令的使用,3.3.10脉冲输出指令PLS、PLFPLS（Pulse）：上升沿微分输出，专用于操作元件的短时间脉冲输出。PLF：下降沿微分输出，控制线路由闭合到断开。PLS和PLF只能用于元件Y和M，使用PLS指令，Y、M仅在驱动输入接通后的一个扫描周期内动作；使用PLF指令，Y、M仅在驱动输入断开后的一个扫描周期内动作。,3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令,PLS和PLF指令的使用,3.3.11置位指令和复位指令SET、RSTSET（Set）：置位指令，使操作保持的指令。RST（Reset）：复位指令，使操作保持复位的指令。,3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令,SET和RST指令的应用,SET用于M、Y、S的置位；RST用于对M、Y、S的复位，并用于对T、C的复位，使它们的当前计时值和计数值清零。SET、RST指令具有自保持功能。SET、RST指令的使用没有顺序限制，SET和RST之间可以插入别的程序。,3.3.12空操作指令和程序结束指令 NOP、ENDNOP（Non Processing）：空操作指令，用于程序的修改。NOP指令使该步序作空操作，在程序中只占一个步序，没有元件编号。在程序中加入NOP指令，改动或追加程序时，可以减少步序号的改变，另外，用NOP指令替换已写入的指令，也可改变电路。LD、LDI、AND、ORB等指令若换成NOP指令，电路构成将有大幅度变化。执行程序全清操作后，全部指令变成NOP。END（End）：程序结束指令。END指令用于程序的结束，是无元件编号的独立指令。用户程序结束时，若不写入END程序，PLC将从用户程序存储器的第一步执行到最后一步，若加上END指令，则只执行第一步到END之间的程序，因此，使用END指令可以缩短扫描周期。某些PLC要求在用户程序结束时必须使用END指令。,3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令,3.4 编程注意事项,1.双线圈输出 如在同一个程序中，同一元件的线圈使用了两次或多次，称为双线圈输出。这时前面的结果是临时的，最后一次输出才是有效的。注意：双线圈输出并不违反编程规则，但由于其逻辑复杂，在实际使用中应尽量回避，可将多个回路进行合并。,3.4 编程注意事项,2.程序优化 在设计并联回路时，应将单触点的支路放在下面；设计串联回路时，应将单触点放在右边，否则将多使用一条指令。,3.4 编程注意事项,3.不能编程的回路 a.桥式回路,b.线圈不能放在元件的左测,3.4 编程注意事项,记住四句话：水平不垂直 多上串右 线圈右边无触点 双线圈输出不可用,