第二章 PLC指令系统及编程语言

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1、第二章 PLC指令系统及编程语言2.2指令系统CP1系列PLC具有较丰富的指令集，按功能大致可分为两大类：基本指令和特殊功能指令。CP1系列PLC 的指令功能与FX系列的大同小异，基于篇幅关系，之列不予以详述。CP1系列PLC指令一般由助记符和操作数两部分组成，助记符表示CUP执行此命令式所能完成的功能， 操作数则指出执行该指令时CPU的操作对象。操作数既可以是通道号和继电器编号，也可以是DM区和 立即数。立即数既可以用十进制数表示，也可以用十六进制数表示。在指令执行过程中，可能影响执行指 令的系统标志有：ER （错误标志）、CY （进位标志）、EQ （相等标志）、GR （大于标志）和LE （

2、小于标志） 等。2.2.1基本指令CP1系列PLC的基本逻辑指令与FX系列PLC较为相似，梯形图表达方式也大致相同，这里列表表示出 CP1系列PLC的基本逻辑指令，如表2-1所示。在下文中，我们又对PLC指令系统中的暂存继电器（TR） 指令、定时器指令、计数器指令及功能指令做了大致介绍，以使读者对PLC指令系统有一个大致的认识。表2-1CP1系列PLC的基本逻辑指令指令名称指令符功能操作数取LD读入逻辑行或电路块的第一个常开接点00000019152000025507HR00001915AR00001515LR00001515TIM/CNT000127TR07*TR仅用于LD指 令取反LD N

3、OT读入逻辑行或电路块的第一个常闭接点与AND串联一个常开接点与非AND NOT串联一个常闭接点或OR并联一个常开接点或非OR NOT并联一个常闭接点电路块与AND LD串联一个电路块无电路块或OR LD并联一个电路块输出OUT输出逻辑行的运算结果00000019152000025507HR00001915AR00001515LR00001515TIM/CNT000127TR07*TR仅用于OUT 指令输出求反OUT NOT求反输出逻辑行的运算结果置位SET置继电器状态为接通复位RSET使继电器复位为断开定时TIM接通延时定时器（减算）设定时间0999.9S计数CNT减法计数器 设定值0999

4、9次TIM/CNTOOO127 设定值09999 定时单位为0.1S 计数单位为1次1. 暂存继电器（TR）指令的应用在梯形图程序中如果有几个分支输出，并且分支后面还有触点串联时，前面的逻辑指令就不能直接写 出其指令程序，这时需要用TR来暂时保存分支点的状态，然后再进行编程。TR指令不是独立的编程指 令，它必须与LD或OUT指令配合使用。2. 定时器指令的应用CP1系列PLC定时器的定时方式为递减型，当输入条件为ON时，开始减1定时，每经过0.1s，定 时器的当前值减1,定时设定时间到，定时器触点接通并保持。当输入条件为OFF时，定时器立即复位， 当前值恢复到设定值，其触点断开，其作用相当于时

5、间继电器。PLC电源掉电时，定时器复位。3计数器指令的应用CP1系列PLC计数器工作方式也为递减型，当其输入端（IN）的信号每出现一次由OFF-ON的跳 变时，计数器的当前数值便减1。当计数值减为零时，便产生一个输出信号，使计数器的触点接通并保持。 当复位端R输入ON时，计数器复位，当前值立即恢复到设定值，同时其触点断开；PLC电源掉电时， 计数器当前值保持不变。当R端复位信号和IN端计数信号同时到达时，复位信号优先。可以利用计数器级联来扩大计数范围，也可以利用定时器级联来扩大定时范围，或者利用定时器和计 数器的组合来扩大定时范围，其应用与FX系列PLC类似。2.2.2功能指令功能指令又称专用

6、指令，CP1系列PLC提供的功能指令主要用来实现程序控制，数据处理和算术运 算等。这类指令在简易编程器上一般没有对应的指令键，只是为每个指令规定了一个功能代码，用两位数 字表示。在输入这类指令时先按下“FUN”键，再按下相应的代码。PLC的编程语言与一般计算机语言相比，具有明显的特点，它既不同于高级语言，也不同与一般的汇 编语言，它既要满足易于编写，又要满足易于调试的要求。目前，还没有一种对各厂家产品都能兼容的编 程语言。如三菱公司、OMRON公司等的产品都有其各自的编程语言。尽管如此，不管什么型号的PLC， 其编程语言都具有以下的一些共同特点。1. 图形式指令结构程序由图形方式表达，指令由不

7、同的图形符号组成，易于理解和记忆。系统的软件开发者已把工业控 制中所需的独立运算功能编制成象征性图形，用户根据自己的需要把这些图形进行组合，并填入适当的参 数。在逻辑运算部分，几乎所有的厂家都采用类似于继电器控制电路的梯形图，很容易接受。如西门子公 司还采用控制系统流程图来表示，它沿用二进制逻辑组件图形符号来表达控制关系，很直观易懂。较复杂 的算术运算、定时计数等，一般也参照梯形图或逻辑组件图给予表示，虽然象征性不如逻辑运算部分，也 受用户欢迎2. 明确的变数常数图形符相当于操作码，规定了运算功能，操作数由用户填人，如：K200, T120等。PLC中的变量和 常数以及其取值范围有明确规定，可

8、查阅产品目录手册。3. 简化的程序结构PLC的程序结构通常很简单，典型的为块式结构，不同块完成不同的功能，使程序的调试者对整个程 序的控制功能和控制顺序有清晰的概念。4. 简化应用软件生成过程在使用汇编语言和高级语言编写程序，要完成编辑、编译和连接三个过程，而使用编程语言，只需要 编辑一个过程，其余由系统软件自动完成，整个编辑过程都在人机对话下进行的，不要求用户有高深的软 件设计能力。5. 强化调试手段无论是汇编程序，还是高级语言程序调试，都是令编辑人员头疼的事，而PLC的程序调试提供了完备 的条件，使用编程器，利用PLC和编程器上的按键、显示和内部编辑、调试、监控等，并在软件支持下， 诊断和

9、调试操作都很简单。总之，PLC的编程语言是面向用户的，不要求使用者具备高深的知识、不需要 长时间的专门训练，具有很强的工业控制实用性。2.3.2编程语言的形式在PLC中有多种程序设计语言,如梯形图语言、布尔助记符语言、功能表图语言、功能模块图语言及 结构化语句描述语言等。梯形图语言和布尔助记符语言是基本程序设计语言，它通常由一系列指令组成， 用这些指令可以完成大多数简单的控制功能，如代替继电器、计数器、计时器完成顺序控制和逻辑控制等。 通过扩展或增强指令集，它们也能执行其它的基本操作。功能表图语言和语句描述语言是高级的程序设计 语言，它可根据需要去执行更有效的操作，如模拟量的控制，数据的操纵和

10、其他基本程序设计语言无法完 成的功能。功能模块图语言采用功能模块图的形式，通过软连接的方式完成所要求的控制功能，它不仅在 PLC中得到了广泛的应用，而且在集散控制系统的编程和组态时也常常被采用。由于它具有连接方便、操 作简单、易于掌握等特点，深受广大工程设计和应用人员的喜爱。2常用的程序设计语言分类根据PLC应用范围，程序设计语言可以组合使用，常用的程序设计语言可分为梯梯形图(Ladder Diagram)程序设计语言、布尔助记符(Boolean Mnemonic)程序设计语言、功能表图(Sequential Function Chart)程序设计语言、功能模块图(Function Block

11、)程序设计语言、结构化语句(Structured Text)描述 程序设计语言，在下文中将对每种程序设计语言予以介绍。(1)梯形图(Ladder Diagram)程序设计语言梯形图程序设计语言是用梯形图的图形符号来描述程序的一种程序设计语言。采用梯形图程序设计语 言，这种程序设计语言采用因果关系来描述事件发生的条件和结果，每个梯级是一个因果关系。在梯级中， 描述事件发生的条件表示在左面，事件发生的结果表示在右面。梯形图程序设计语言是最常用的一种程序设计语言，它来源于继电器逻辑控制系统的描述。在工业过 程控制领域，电气技术人员对继电器逻辑控制技术较为熟悉。因此，由这种逻辑控制技术发展而来的梯形

12、图受到欢迎，并得到广泛的应用。(2) 布尔助记符(Boolean Mnemonic)程序设计语言布尔助记符程序设计语言是用布尔助记符来描述程序的一种程序设计语言，采用布尔助记符来表示操 作功能。布尔助记符程序设计语言与计算机中的汇编语言非常相似。(3) 功能表图(Sequential Function Chart)程序设计语言功能表图程序设计语言是用功能表图来描述程序的一种程序设计语言。它来源于佩特利(Petri )网，是 近年来发展起来的一种程序设计语言。近几年推出的可编程控制器和小型集散控制系统中也已提供了采用 功能表图描述语言进行编程的软件，并得到了广泛的应用。功能表图采用功能表图的描述

13、，控制系统被分为若干个子系统，从功能入手，使系统的操作具有明确 的含义，便于设计人员和操作人员设计思想的沟通，便于程序的分工设计和检查调试。同时，功能表图具 有图形表达方式，能比较简单清楚地描述并发系统和复杂系统的所有现象，并能对系统中存在的死锁、不 安全等反常现象进行分析和建模，在模型的基础上可以直接编程。(4) 功能模块图(Function Block)程序设计语言功能模块图程序设计语言是采用功能模块来表示模块所具有的功能，不同的功能模块有不同的功能。 每个功能模块有若干个输入端和输出端，通过软连接的方式，分别连接到所需的其他端子上，完成所需的 控制运算或控制功能。功能模块可以分为不同的类

14、型，在同一种类型中，也可能因功能参数的不同而使功能或应用范围有所 差别，如输入端的数量、输入信号的类型等的不同使功能模块的使用范围也不同。由于功能模块之间及功 能模块与外部端子之间采用软连接的方式进行连接，因此控制方案的更改、信号连接的替换等操作可以很 方便实现。(5) 结构化语句(Structured Text)描述程序设计语言结构化语句描述程序设计语言是用结构化的描述语句来描述程序的一种程序设计语言。它是一种类似 于高级语言的程序设计语言。在大中型的可编程序控制器系统中，常采用结构化语句描述程序设计语言来 描述控制系统中各个变量的关系。它也被用于集散控制系统的编程和组态。结构化语句描述程序

15、设计语言采用计算机的描述语句来描述系统中各种变量之间的运算关系，完成所 需的功能或操作。大多数制造厂商采用的语句描述程序设计语言与BASIC语言、PASCAL语言或C语言 等高级语言相类似，但为了应用方便，在语句的表达方法及语句的种类等方面都进行了简化。部分PLC的制造厂商为用户提供了简单的结构化程序设计语言，它与助记符程序设计语言相似，对程 序的步数有一定的限制。同时，提供了与PLC间的接口或通信连接程序的编制方式，为用户的应用程序提 供了扩展余地，但对程序的步数有一定的限制。在PLC程序设计中最常用两种编程语言：一是梯形图程序设计语言，二是助记符语言表。由于梯形图 编程直观易懂，因此得到了广泛的应用，但需要一台个人计算机及相应的编程软件；助记符编程形式便于 实验，因为它只需要一台简易编程器，而不必用昂贵的图形编程器或计算机来编程。