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1、机电控制技术机电控制技术第七章第七章 可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 目目 录录7.1可编程控制器概述可编程控制器概述7.2PLC的工作原理及分类的工作原理及分类7.3PLC的技术指标及应用领域的技术指标及应用领域7.4三菱三菱FX2N系列系列PLC7.5PLC控制系统设计及应用实例控制系统设计及应用实例9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 可编程控制器是集计算机
2、技术、通信技术和自动控制技可编程控制器是集计算机技术、通信技术和自动控制技术为一体的新型工业控制装置。研究可编程控制器目的术为一体的新型工业控制装置。研究可编程控制器目的就是用它来取代传统的继电器控制功能，建立柔性的程就是用它来取代传统的继电器控制功能，建立柔性的程控系统。在工业控制领域中，可编程控制器的应用是十控系统。在工业控制领域中，可编程控制器的应用是十分广泛的，相当于工业控制中的计算机，它与一般计算分广泛的，相当于工业控制中的计算机，它与一般计算机的结构及组成具有相似之处，因此，它具有操作与维机的结构及组成具有相似之处，因此，它具有操作与维护方便、抗干扰能力强，接线简单以及扩展功能好等
3、特护方便、抗干扰能力强，接线简单以及扩展功能好等特点。点。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 7.1可编程控制器概述可编程控制器概述可编程控制器出现以前，继电器可编程控制器出现以前，继电器-接触器在工业控制领域中曾经占接触器在工业控制领域中曾经占主导地位。但传统继电器主导地位。但传统继电器-接触器控制系统存在着以下几种明显的接触器控制系统存在着以下几种明显的缺点：缺点： （1）控制面板体积大，不易实现机电一体化控制。）控制面板体积大，不易实现机电一体化控制。（2）控制系统接线触头比较多
4、、易脱落，可靠性低。）控制系统接线触头比较多、易脱落，可靠性低。（3）控制系统工艺变化适应性差、不适合柔性制造系统。）控制系统工艺变化适应性差、不适合柔性制造系统。（4）较大逻辑控制系统组成的接线复杂，查找故障相当困难。）较大逻辑控制系统组成的接线复杂，查找故障相当困难。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 7.1.1可编程控制器的产生可编程控制器的产生 20世纪世纪60年代末，美国通用汽车公司年代末，美国通用汽车公司GM为适应汽车型号为适应汽车型号不断更新的需要，想寻找一种方法，尽可能
5、减少重新设计继电不断更新的需要，想寻找一种方法，尽可能减少重新设计继电器器-接触器控制系统和接线的工作量，降低成本，缩短周期，于接触器控制系统和接线的工作量，降低成本，缩短周期，于是设想把计算机功能完备、灵活性高、通用性好等优点和继电是设想把计算机功能完备、灵活性高、通用性好等优点和继电器器-接触器控制系统简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合接触器控制系统简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，提出了一种新型的工业控制装置，如图起来，提出了一种新型的工业控制装置，如图7-1所示。所示。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上
6、一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 7.1.2PLC的硬件组成及特点的硬件组成及特点 1.PLC的硬件组成的硬件组成 PLC的硬件组成与计算机硬件相的硬件组成与计算机硬件相似，主要是由中央处理器似，主要是由中央处理器CPU、存储、存储器、输入器、输入/输出接口电路、通信接口、输出接口电路、通信接口、扩展接口智能接口模块、编程装置和扩展接口智能接口模块、编程装置和电源等部分组成的。其中，电源等部分组成的。其中，CPU是是PLC的核心，输入的核心，输入/输出接口电路主输出接口电路主要用于现场输入要用于现场输入/输出设备与输出设备与CPU的的连接，通信接口用于与编程器、上位连接，通信接口用于与
7、编程器、上位计算机等外设连接。计算机等外设连接。PLC的硬件组成的硬件组成如图如图7-2所示。所示。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 下面对下面对PLC主要组成各部分进行简单介绍主要组成各部分进行简单介绍 1）CPU同一般的微型计算机一样，同一般的微型计算机一样，CPU是是PLC的核心。的核心。PLC中所配置的中所配置的CPU通常可分为以下三类：通常可分为以下三类：（1）通用微处理器（如）通用微处理器（如Intel公司的公司的8086和和Pentium系列芯片等）、单系列芯片等）、单
8、片微处理器（如片微处理器（如Intel公司的公司的MCS51/96系列单片机等）和位片式微处理器系列单片机等）和位片式微处理器(如如AMD2900系列位片式微处理器等系列位片式微处理器等)。（2）小型）小型PLC大多采用大多采用8位通用微处理器和单片微处理器，中型位通用微处理器和单片微处理器，中型PLC大大多采用多采用16位通用微处理器或单片微处理器。位通用微处理器或单片微处理器。（3）大型）大型PLC大多采用高速位片式微处理器。大多采用高速位片式微处理器。在在PLC中中CPU按系统程序赋予的功能，指挥按系统程序赋予的功能，指挥PLC有条不紊地进行工作，有条不紊地进行工作，CPU首先从地址总线
9、上给出存储器的地址，再从控制总线上给出读指令，首先从地址总线上给出存储器的地址，再从控制总线上给出读指令，最后从数据总线上得到读出的指令，并放在最后从数据总线上得到读出的指令，并放在CPU的指令寄存器中去。的指令寄存器中去。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 2）存储器）存储器在在PLC中，存储器主要用于存放系统程序和用户程序。中，存储器主要用于存放系统程序和用户程序。PLC的存储的存储器主要有两种：一种是可读器主要有两种：一种是可读/写操作的随机存储器写操作的随机存储器RAM，可以随
10、时由，可以随时由CPU对它读出或写入，存储速度快，一般作为数据存储器。另一种是只对它读出或写入，存储速度快，一般作为数据存储器。另一种是只读存储器读存储器ROM、EPROM和和EEPROM。（1）ROM的内容一般不能修改，可以将系统程序固化到的内容一般不能修改，可以将系统程序固化到ROM中，掉电中，掉电后其内容保持不变。后其内容保持不变。（2）EPROM是一种可擦除的只读存储器。在紫外线连续照射是一种可擦除的只读存储器。在紫外线连续照射20min后，即可将存储器中所有的内容擦除。后，即可将存储器中所有的内容擦除。（3）EEPROM是一种电可擦除的只读存储器。编程时很容易对其所存是一种电可擦除的
11、只读存储器。编程时很容易对其所存内容进行修改，它兼有内容进行修改，它兼有ROM和和EPROM优点。其缺点是存储单元写入时，优点。其缺点是存储单元写入时，必须先擦除该存储单元的内容后才能写入。必须先擦除该存储单元的内容后才能写入。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 3）输入）输入/输出接口电路输出接口电路输入输入/输出输出I/O接口电路通常称为接口电路通常称为I/O单元或单元或I/O模块，是模块，是PLC与工业与工业生产现场之间的连接部件。生产现场之间的连接部件。PLC通过输入接口可以检
12、测被控对象的各种通过输入接口可以检测被控对象的各种数据，以这些数据作为数据，以这些数据作为PLC对被控对象进行控制的依据，同时对被控对象进行控制的依据，同时PLC又通又通过输出接口电路将处理结果送给被控对象，以实现控制目的。过输出接口电路将处理结果送给被控对象，以实现控制目的。另外，另外，I/O接口电路上通常还有状态指示信号，可以监测其工作状况，接口电路上通常还有状态指示信号，可以监测其工作状况，便于维护。常用的开关量输入接口电路按其使用的电源分可分为直流输便于维护。常用的开关量输入接口电路按其使用的电源分可分为直流输入接口电路、交流输入接口电路和交入接口电路、交流输入接口电路和交/直流输入接
13、口电路，如图直流输入接口电路，如图7-3所示。所示。低速、大功率负载，一般采用继电器输出接口电路，继电器输出接口电低速、大功率负载，一般采用继电器输出接口电路，继电器输出接口电路可驱动交流或直流负载，但其响应时间长，动作频率低。高速、小功路可驱动交流或直流负载，但其响应时间长，动作频率低。高速、小功率直流负载可用晶体管输出，晶体管输出接口电路只能用于驱动直流负率直流负载可用晶体管输出，晶体管输出接口电路只能用于驱动直流负载；高速较大功率交流负载采用双向晶闸管输出，双向晶闸管输出接口载；高速较大功率交流负载采用双向晶闸管输出，双向晶闸管输出接口电路的响应速度快，动作频率高，只能用于交流负载。电路
14、的响应速度快，动作频率高，只能用于交流负载。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 4）通信接口）通信接口PLC配有各种通信接口，这些通信接口一般都带有通信处理器。配有各种通信接口，这些通信接口一般都带有通信处理器。PLC通过这些通信接口可与监视器、打印机、其他通过这些通信接口可与监视器、打印机、其他PLC、计算机等设备、计算机等设备实现通信。实
15、现通信。（1）PLC与监视器连接，可将控制过程的图像显示出来。与监视器连接，可将控制过程的图像显示出来。（2）PLC与打印机连接，可将过程信息、系统参数等输出打印。与打印机连接，可将过程信息、系统参数等输出打印。（3）PLC与其他与其他PLC连接，可组成多机系统或连成网络，实现更大地连接，可组成多机系统或连成网络，实现更大地规模的控制。规模的控制。（4）PLC与计算机连接，可组成多级分布式控制系统，实现控制与管与计算机连接，可组成多级分布式控制系统，实现控制与管理相结合。理相结合。5）智能接口模块）智能接口模块智能接口模块是一个独立的计算机系统，它有自己的智能接口模块是一个独立的计算机系统，它
16、有自己的CPU、系统、系统程序、存储器以及与程序、存储器以及与PLC系统总线相连的接口。它作为系统总线相连的接口。它作为PLC系统的一个系统的一个模块，通过总线与模块，通过总线与PLC相连进行数据交换，并在相连进行数据交换，并在PLC的协调管理下独立的协调管理下独立地进行工作。地进行工作。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 6）编程装置）编程装置编程装置的作用是编辑、调试、输入用户程序，也可在线监控编程装置的作用是编辑、调试、输入用户程序，也可在线监控PLC内部状态和参数。它是开发、应
17、用、维护内部状态和参数。它是开发、应用、维护PLC不可缺少的工具。不可缺少的工具。7）电源）电源PLC配有开关电源，以供内部电路使用。与普通电源相比，配有开关电源，以供内部电路使用。与普通电源相比，PLC电电源的稳定性好、抗干扰能力强。对电网提供的电源稳定度要求不高，一源的稳定性好、抗干扰能力强。对电网提供的电源稳定度要求不高，一般允许电源电压在其额定值般允许电源电压在其额定值15%的范围内波动。许多的范围内波动。许多PLC还向外提供还向外提供直流直流24V稳压电源，用于对外部传感器供电。稳压电源，用于对外部传感器供电。8）其他外部设备）其他外部设备除了以上所述的部件和设备外，除了以上所述的部
18、件和设备外，PLC还有许多外部设备，如图还有许多外部设备，如图7-4所示为所示为PLC的硬件配置实体图。的硬件配置实体图。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 1）高可靠性）高可靠性PLC采用了一系列可靠性的保证措施，其平均无故障时间一般可达采用了一系列可靠性的保证措施，其平均无故障时间一般可达3万个小时。万个小时。2）编程简单）编程简单梯形图
19、语言编程元件的符号和表达方式与继电器梯形图语言编程元件的符号和表达方式与继电器-接触器控制电路原理接触器控制电路原理图相当接近。通过阅读图相当接近。通过阅读PLC的用户手册或短期培训，电气技术人员很快就的用户手册或短期培训，电气技术人员很快就能学会用梯形图编制控制程序。能学会用梯形图编制控制程序。3）通用性强）通用性强各个各个PLC的生产厂家都有各种系列的产品、各种模块供用户选择。用户的生产厂家都有各种系列的产品、各种模块供用户选择。用户可根据对象的规模和控制要求，选择合适的可根据对象的规模和控制要求，选择合适的PLC产品，组成所需要的控制产品，组成所需要的控制系统。系统。4）体积小、结构紧凑
20、，安装、维修方便）体积小、结构紧凑，安装、维修方便5）减少了控制系统的设计及施工的工作量）减少了控制系统的设计及施工的工作量 2.PLC的特点的特点9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 7.2.1PLC的工作原理的工作原理 PLC采用程序循环扫描的方式，采用程序循环扫描的方式，首先，用手持编程器或计算机首先，用手持编程器或计算机把用户程序送入把用户程序送入PLC中，其程中，其程序在序在PLC存储器中按一定的顺存储器中按一定的顺序存放，执行程序时，由序存放，执行程序时，由CPU从第一条指令
21、开始执行，结束从第一条指令开始执行，结束后又返回第一条，如此周而复后又返回第一条，如此周而复始不断循环。其工作方式流程始不断循环。其工作方式流程图如图图如图7-5所示。所示。7.2.PLC的工作原理及分类的工作原理及分类9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 7.2.2PLC的分类的分类 1.按硬件结构分按硬件结构分 PLC按硬件结构分可分为整体式、模块式和叠装式三种结构。按硬件结构分可分为整体式、模块式和叠装式三种结构。1）整体式）整体式整体式又称为单元式或箱体式。整体式又称为单元式或箱
22、体式。CPU模块、模块、I/O模块和电源装在一个箱体模块和电源装在一个箱体机壳内，结构非常紧凑。小型机壳内，结构非常紧凑。小型PLC一般采用整体式结构。它的优点是体积小、一般采用整体式结构。它的优点是体积小、价格低；缺点是输出点数是固定的，不一定能适合具体控制现场的要求。如图价格低；缺点是输出点数是固定的，不一定能适合具体控制现场的要求。如图7-6所示为整体式所示为整体式PLC的外形。的外形。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 2）模块式）模块式模块式又称为积木式。大中型模块式又称为积
23、木式。大中型PLC和部分小型和部分小型PLC采用模块式结构。模块式采用模块式结构。模块式PLC用搭积木的方式组成系统，它的特点是把用搭积木的方式组成系统，它的特点是把PLC的每个工作单元都制成独立的的每个工作单元都制成独立的模块。如模块。如CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块、通信模块等。另外，模模块、输入模块、输出模块、电源模块、通信模块等。另外，模块式块式PLC中有一块带有插槽的母板，实质上就是计算机的总线。按控制系统需要中有一块带有插槽的母板，实质上就是计算机的总线。按控制系统需要选取模块并插到母板上，由母板和模块组成完整的选取模块并插到母板上，由母板和模块组成完整的PLC。模块式。
24、模块式PLC的优点是系的优点是系统构成非常灵活，安装、扩展和维修都很方便；缺点是体积比较大。如图统构成非常灵活，安装、扩展和维修都很方便；缺点是体积比较大。如图7-7所所示为模块式示为模块式PLC的结构示意图。的结构示意图。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 3）叠装式）叠装式叠装式是整体式和模块式相结合的产物。把叠装式是整体式和模块式相结合的产物。把PLC中每个子工作单元中元中每个子工作单元中元件的外形都制成一致的，不使用模块式件的外形都制成一致的，不使用模块式PLC中的母板进行信息
25、连接，而采用中的母板进行信息连接，而采用电缆连接，在控制设备中安装时可以一层层地叠装，这就是叠装式电缆连接，在控制设备中安装时可以一层层地叠装，这就是叠装式PLC。如。如三菱公司的三菱公司的FX系列系列PLC、西门子公司的、西门子公司的S7-200型号型号PLC都属于叠装式都属于叠装式PLC，如图如图7-8所示为西门子所示为西门子S7-200系列系列PLC的结构示意图。的结构示意图。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 2.按机器点数分按机器点数分 一般把每一路信号称为一个点，将一般把每
26、一路信号称为一个点，将I/O点数的总和称为机器的点数。点数的总和称为机器的点数。按按I/O点数的多少，可将点数的多少，可将PLC分为超小分为超小(微微)、小、中、大、超大等五种类、小、中、大、超大等五种类型。型。PLC按按I/O点数规模分类的情况，见表点数规模分类的情况，见表7-1。这种划分并不十分严格，也不。这种划分并不十分严格，也不是一成不变的。随着是一成不变的。随着PLC的不断发展，划分标准已有过多次的修改。的不断发展，划分标准已有过多次的修改。超小型超小型小型小型中型中型大型大型超大型超大型64点以下点以下64128点点128512点点5128192点点8192点以上点以上表表7-1P
27、LC按按I/O点数规模分类的情况点数规模分类的情况9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 按功能分还可将按功能分还可将PLC分为低档机、中档机及高档机。低分为低档机、中档机及高档机。低档机以逻辑运算为主，兼有计时、计数、移位等功能。档机以逻辑运算为主，兼有计时、计数、移位等功能。中档机一般有整数及浮点运算、数制转换、中档机一般有整数及浮点运算、数制转换、PID调节、调节、中断控制及联网功能，可用于复杂的逻辑运算及闭环控中断控制及联网功能，可用于复杂的逻辑运算及闭环控制场合。高档机具有强大的
28、数字处理功能，可进行矩阵制场合。高档机具有强大的数字处理功能，可进行矩阵运算和函数运算，可完成数据管理工作，和其他计算机运算和函数运算，可完成数据管理工作，和其他计算机构成分布式生产过程，以及综合控制管理系统。构成分布式生产过程，以及综合控制管理系统。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 7.3PLC的技术指标及应用领域的技术指标及应用领域7.3.1PLC的技术指标的技术指标1.存储器的容量存储器的容量存储器的容量通常是用存储器的容量通常是用K字字(KW)或或K字节字节(KB)来表示的，
29、在来表示的，在PLC中程序指令是按中程序指令是按步存放的步存放的(一条指令往往不止一步一条指令往往不止一步)，一步，占用一个地址单元，一个地址单元一，一步，占用一个地址单元，一个地址单元一般占两个字节。般占两个字节。2.编程语言编程语言指令越多，编程功能越强。寄存器的配置也是衡量指令越多，编程功能越强。寄存器的配置也是衡量PLC功能的一项指标。功能的一项指标。3.扫描速度扫描速度扫描速度一般以执行扫描速度一般以执行1000步指令所需的时间来衡量，故其单位为步指令所需的时间来衡量，故其单位为ms/K，有，有时也以执行一步指令的时间计，如时也以执行一步指令的时间计，如s/步。步。4.I/O点数点数
30、I/O点数是指点数是指PLC外部外部I/O端子的总数，这是端子的总数，这是PLC最重要的一项技术指标。最重要的一项技术指标。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 7.3.2PLC的应用领域的应用领域（1）开关量逻辑控制。）开关量逻辑控制。（4）定时控制。）定时控制。（7）步进控制。）步进控制。（2）PID控制。控制。（5）计数控制。）计数控制。（8）数据处理。）数据处理。（3）位置控制。）位置控制。（6）监控系统。）监控系统。（9）分布控制系统。）分布控制系统。现在，现在，PLC已应用于
31、国内外的冶金、化工、机械、汽车、轻工等行业。已应用于国内外的冶金、化工、机械、汽车、轻工等行业。PLC在多品种、小批量、高质量的产品生产中得到了广泛的应用，通常在多品种、小批量、高质量的产品生产中得到了广泛的应用，通常可以认为，只要有控制要求的地方，都可以用到可以认为，只要有控制要求的地方，都可以用到PLC。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 7.4三菱三菱FX2N系列系列PLCFX2N系列系列PLC是三菱公司近期生产的产品，是三菱公司的典型产品，是三菱公司近期生产的产品，是三菱公司的
32、典型产品，它在我国的应用相对比较广泛，本节主要介绍三菱它在我国的应用相对比较广泛，本节主要介绍三菱FX2N系列系列PLC的内的内部资源、基本指令和应用软件。部资源、基本指令和应用软件。7.4.1三菱三菱FX2N系列系列PLC的内部资源的内部资源 FX2N系列系列PLC是三菱公司是三菱公司PLC产品中功能最强、速度最高的微型产品中功能最强、速度最高的微型PLC，I/O点数最大可以扩展到点数最大可以扩展到256点，有点，有5种模拟量种模拟量I/O模块、高速计模块、高速计数器模块、脉冲输出模块、数器模块、脉冲输出模块、4种位置控制模块，有多种种位置控制模块，有多种RS-232C、RS-422、RS-
33、485串行通信模块或功能扩展板，以及模拟定时器功能扩展串行通信模块或功能扩展板，以及模拟定时器功能扩展板。板。三菱三菱FX2N系列系列PLC中包含有中包含有3000多点辅助继电器、多点辅助继电器、1000点状态点状态寄存器、寄存器、200多点定时器、多点定时器、200点点16位加计数器、位加计数器、35点点32位加位加/减计数减计数器、器、8000多点多点16位数据寄存器、位数据寄存器、128点跳步指针和点跳步指针和15点中断指针，这点中断指针，这些编程元件对于一般的控制系统是绰绰有余的。些编程元件对于一般的控制系统是绰绰有余的。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程
34、控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 1.三菱三菱FX2N系列系列PLC的基本构成的基本构成 三菱三菱FX2N系列系列PLC由基本单元、扩展单元、扩展模块及特殊功能由基本单元、扩展单元、扩展模块及特殊功能单元构成。单元构成。（1）基本单元包括）基本单元包括CPU、存储器、存储器、I/O接口及电源，它是构成接口及电源，它是构成PLC的主要部分。的主要部分。三菱三菱FX2N系列系列PLC基本单元的型号和规格见表基本单元的型号和规格见表7-2。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页
35、上一页下一页下一页下一页下一页 （2）扩展单元可用于增加）扩展单元可用于增加I/O点数，其内部设有电源。点数，其内部设有电源。（3）扩展模块可用于增加）扩展模块可用于增加I/O点数以及改变点数以及改变I/O比例，其内无电源，用比例，其内无电源，用电由基本单元或扩展单元供给。电由基本单元或扩展单元供给。（4）特殊功能单元是一些具有专门用途的装置。）特殊功能单元是一些具有专门用途的装置。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 2.三菱三菱FX2N系列系列PLC的型号命名的型号命名 如图如图7-
36、9所示为三菱所示为三菱FX2N系列系列PLC型号命名的基本格式。型号命名的基本格式。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 有了这些编程元件的存在，有了这些编程元件的存在，PLC内部结构可等效为一个继电器内部结构可等效为一个继电器-接触器接触器系统，系统，PLC的内部等效继电器的内部等效继电器-继电器电路如图继电器电路如图7-10所示。用户使用这所示。用户使用这些编程元件可实现所需的逻辑控制功能。在些编程元件可实现所需的逻辑控制功能。在PLC中这种编程元件的数中这种编程元件的数量往往是巨大
37、的。为了区分它们的功能避免重复选用，给元件编上号量往往是巨大的。为了区分它们的功能避免重复选用，给元件编上号码，这些号码就是计算机存储单元的地址。码，这些号码就是计算机存储单元的地址。3.三菱三菱FX2N系列系列PLC编程元件编程元件 考虑工程技术人员的习惯，三菱考虑工程技术人员的习惯，三菱FX2N系列系列PLC编程元件用继电器编程元件用继电器电路中类似的名称命名，如输入继电器、输出继电器、辅助电路中类似的名称命名，如输入继电器、输出继电器、辅助(中间中间)继继电器、定时器、计数器等。为了明确它们的物理属性，称它们为软继电器、定时器、计数器等。为了明确它们的物理属性，称它们为软继电器。由于在电
38、器。由于在PLC内部设置具有各种各样功能的，能方便地代表控制内部设置具有各种各样功能的，能方便地代表控制过程中各种事物职能的元件，因此，软继电器又称为编程元件。从编过程中各种事物职能的元件，因此，软继电器又称为编程元件。从编程的角度出发，可以不管这些元件的物理名称，只注重它们的功能，程的角度出发，可以不管这些元件的物理名称，只注重它们的功能，像在继电器电路中一样使用它们。像在继电器电路中一样使用它们。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器
39、及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 1）三菱）三菱FX2N系列系列PLC编程元件的编号编程元件的编号三菱三菱FX2N系列系列PLC中输入继电器及输出继电器的编号为八进制，中输入继电器及输出继电器的编号为八进制，其余元件的编号均为十进制。三菱其余元件的编号均为十进制。三菱FX2N系列系列PLC输入继电器和输出继输入继电器和输出继电器的编号见表电器的编号见表7-5。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 和继电器和继电器接触器控制单元
40、不同的是，作为接触器控制单元不同的是，作为PLC的存储单元，从实的存储单元，从实质上来说，某个编程元件被选中，只是代表这个元件的存储单元置质上来说，某个编程元件被选中，只是代表这个元件的存储单元置1，某个编程元件失去选中条件只是这个元件的存储单元置，某个编程元件失去选中条件只是这个元件的存储单元置0。2）三菱）三菱FX2N系列系列PLC编程元件的基本特征编程元件的基本特征三菱三菱FX2N系列系列PLC编程元件的使用主要体现在程序中，一般编程元件的使用主要体现在程序中，一般可认为编程元件和继电器可认为编程元件和继电器-接触器的元件类似，具有线圈和常开、接触器的元件类似，具有线圈和常开、常闭触头，
41、而且触头的状态随着线圈状态的变化而变化，即当线圈常闭触头，而且触头的状态随着线圈状态的变化而变化，即当线圈被选中被选中(通电通电)时，常开触头闭合，常闭触头断开；当线圈失去选中时，常开触头闭合，常闭触头断开；当线圈失去选中条件时，常开触头断开，常闭触头闭合。条件时，常开触头断开，常闭触头闭合。由于编程元件只不过是存储单元，可以无限次地访问，因此，由于编程元件只不过是存储单元，可以无限次地访问，因此，PLC的编程元件可以有无数多个常开、常闭触头。此外，的编程元件可以有无数多个常开、常闭触头。此外，PLC的元件还的元件还可以组合使用。把在存储器中只占一位，其状态仅有置可以组合使用。把在存储器中只占
42、一位，其状态仅有置1或置或置0两两种情况的编程元件称为位元件。种情况的编程元件称为位元件。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 3）三菱）三菱FX2N系列系列PLC编程元件的等效工作原理编程元件的等效工作原理（1）输入继电器。三菱）输入继电器。三菱FX2N系列系列PLC输入继电器的编号范围为输入继电器的编号范围为X0X127(128点点)，输入接口的一个接线点对应一个输入继电器。，输入接口的一个接线点对应一个输入继电器。（2）输出继电器。三菱）输出继电器。三菱FX2N系列系列PLC输出继
43、电器的编号范围为输出继电器的编号范围为Y0Y127(128点点)，输出接口的一个接线点对应一个输出继电器。，输出接口的一个接线点对应一个输出继电器。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 （3）辅助继电器。）辅助继电器。PLC内有许多辅助继电器，这类辅助继电器的线圈与输内有许多辅助继电器，这类辅助继电器的线圈与输出继电器一样，由出继电器一样，由PLC内的各种软元件的触头驱动，辅助继电器可以分为内的各种软元件的触头驱动，辅助继电器可以分为以下几类：以下几类：通用型辅助继电器。通用型辅助继电器
44、。通用型辅助继电器的地址编号为通用型辅助继电器的地址编号为M0M499，共，共有有500点。点。PLC中配有大量的通用型辅助继电器，其主要用途和继电器中配有大量的通用型辅助继电器，其主要用途和继电器-接接触器电路中的中间继电器类似，常用于逻辑运算中间状态的存储及信号类触器电路中的中间继电器类似，常用于逻辑运算中间状态的存储及信号类型的变换。辅助继电器的线圈只能由程序驱动，它只具有内部触头。如图型的变换。辅助继电器的线圈只能由程序驱动，它只具有内部触头。如图7-13所示，输入继电器的常开触头所示，输入继电器的常开触头X1和和X2并联为辅助继电器的线圈并联为辅助继电器的线圈M1的工的工作条件，输出
45、继电器的线圈作条件，输出继电器的线圈Y1为辅助继电器的常开触头为辅助继电器的常开触头M1和和M2串联的工串联的工作对象。作对象。具有掉电保持的通用型辅助继电器。具有掉电保持的通用型辅助继电器。具有掉电保持的通用型辅助继电具有掉电保持的通用型辅助继电器的地址编号为器的地址编号为M500M1023，共有，共有524点。所谓掉电保持是指在点。所谓掉电保持是指在PLC外外部电源停电后，由内部电池为某些特殊工作单元供电，可以记忆它们在掉部电源停电后，由内部电池为某些特殊工作单元供电，可以记忆它们在掉电前的状态。电前的状态。特殊辅助继电器特殊辅助继电器特殊辅助继电器的地址编号为特殊辅助继电器的地址编号为M
46、8000M8255，共，共有有256点。点。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 （4）定时器。定时器相当于继电器）定时器。定时器相当于继电器-接触器电路中的时间继电器，可在程接触器电路中的时间继电器，可在程序中用作延时控制。三菱序中用作延时控制。三菱FX2N系列系列PLC的定时器具有以下四种类型：的定时器具有以下四种类型：100ms非积算定时器。非积算定时器。100ms非积算定时器的编号范围为非积算定时器的编号范围为T0T199，I/O点数为点数为200点，计时范围为点，计时范围为0.
47、13276.7s。10ms非积算定时器。非积算定时器。10ms非积算定时器的编号范围为非积算定时器的编号范围为T200T245，I/O点数为点数为46点，计时范围为点，计时范围为0.01327.67s。1ms积算定时器。积算定时器。1ms积算定时器的编号范围为积算定时器的编号范围为T246T249，I/O点数为点数为4点点(中断动作中断动作)，计时范围为，计时范围为0.00132.767s。100ms积算定时器。积算定时器。100ms积算定时器的编号范围积算定时器的编号范围T250T255，I/O点数为点数为6点，计时范围为点，计时范围为0.13267.7s。9/7/2024机电控制技术第第7
48、章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 T10是时基为是时基为100ms的非积算定时器，当设定值为的非积算定时器，当设定值为K20时，其计时时，其计时时间为时间为2s。输出继电器的线圈。输出继电器的线圈Y10为定时器的常开触头为定时器的常开触头T10的工作的工作对象。当计时时间到对象。当计时时间到2s时，定时器的常开触头时，定时器的常开触头T10闭合，输出继闭合，输出继电器电器Y10置置l。非积算定时器。非积算定时器T10，在开始计时且未达到设定值时，在开始计时且未达到设定值时，输入继电器的常开触头输入继电器的常开触头X1
49、断开或断开或PLC电源停电，计时过程中止且电源停电，计时过程中止且当前值寄存器复位当前值寄存器复位(置置0)。如图如图7-15所示为定时器的工作过程。图所示为定时器的工作过程。图7-15(a)中输入继电器的常中输入继电器的常开触头开触头X1为计时条件，当其闭合时定时器为计时条件，当其闭合时定时器T10开始计时。开始计时。K20为设为设定值，十进制数定值，十进制数20为该定时器计时单位值的倍数。为该定时器计时单位值的倍数。当输入继电器的常开触头当输入继电器的常开触头X1断开或断开或PLC电源停电发生在计时过程完电源停电发生在计时过程完成且定时器的常开触头已动作时，该常开触头的动作将不能保持。成且
50、定时器的常开触头已动作时，该常开触头的动作将不能保持。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 （5）计数器。计数器在程序中用作计数控制。三菱）计数器。计数器在程序中用作计数控制。三菱FX2N系列系列PLC的计数器可分的计数器可分为内部计数器及外部计数器。内部计数器是对内部编程元件为内部计数器及外部计数器。内部计数器是对内部编程元件(X、Y、M、S
51、、T和和C)进行信号计数的计数器。由于内部信号的频率低于扫描频率，因而是低速计数进行信号计数的计数器。由于内部信号的频率低于扫描频率，因而是低速计数器。对高于机器扫描频率的信号进行计数，需用高速计数器。器。对高于机器扫描频率的信号进行计数，需用高速计数器。16位加计数器。位加计数器。16位加计数器可分为通用型加计数器（编号为位加计数器可分为通用型加计数器（编号为C0C99，I/O点数为点数为100点）和断电保持型加计数器（编号为点）和断电保持型加计数器（编号为C100C199，I/O点数为点数为100点）点）。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目
52、录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 32位加位加/减计数器。减计数器。32位的加位的加/减计数器可分为通用型加减计数器可分为通用型加/减计数器（编减计数器（编号为号为C200C219，I/O点数为点数为20点）和断电保持型加点）和断电保持型加/减计数器（编号为减计数器（编号为C220C234，I/O点数为点数为15点）。点）。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 7.4.2三菱三菱FX2N系列系列PLC的基本指令的基本指令 梯形图和语句表是在传统的电气控制系统中
53、继电器接触器逻辑控制符梯形图和语句表是在传统的电气控制系统中继电器接触器逻辑控制符号的基础上简化而来的，它具有形象、直观、实用等特点。号的基础上简化而来的，它具有形象、直观、实用等特点。梯形图最左边是起始母线（左母线），每一个逻辑行必须从左母线开梯形图最左边是起始母线（左母线），每一个逻辑行必须从左母线开始。右边是结束母线（右母线），这条母线也可以省去不画。梯形图是按始。右边是结束母线（右母线），这条母线也可以省去不画。梯形图是按照从左至右、从上至下的顺序书写的，照从左至右、从上至下的顺序书写的，PLC的的CPU也是按此顺序执行程序。也是按此顺序执行程序。梯形图中的触头可以串联或并联，输出线圈
54、可以并联但不能串联。程序结梯形图中的触头可以串联或并联，输出线圈可以并联但不能串联。程序结束时应有结束符。梯形图的常用符号见表束时应有结束符。梯形图的常用符号见表7-6。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 PLC的基本指令是的基本指令是PLC中最基本的编程语言，掌握了它也就初步掌握了中最基本的编程语言，掌握了它也就初步掌握了PLC的基本编程方法。各种型号的基本编程方法。各种型号PLC的基本指令都大同小异，下面就针对的基本指令都大同小异，下面就针对三菱三菱FX2N系列系列PLC，逐条学习
55、其指令的功能和使用方法。为了方便读者学，逐条学习其指令的功能和使用方法。为了方便读者学习，每条指令及其应用实例都采用梯形图和语句表两种编程语言。习，每条指令及其应用实例都采用梯形图和语句表两种编程语言。下面详细介绍一下下面详细介绍一下FX2N系列系列PLC的基本逻辑指令：的基本逻辑指令：1.取、取反和输出指令取、取反和输出指令从输入母线开始，取指令从输入母线开始，取指令LD用常开触头表示。从输入母线开始，取反用常开触头表示。从输入母线开始，取反指令指令LDI用常闭触头表示。是指从输入母线开始。输出指令用常闭触头表示。是指从输入母线开始。输出指令OUT可用于驱动可用于驱动输出继电器输出继电器Y、
56、辅助继电器、辅助继电器M、定时器、定时器T、计数器、计数器C、状态继电器、状态继电器S和功能指和功能指令。并联的令。并联的OUT指令可以连续使用任意次。指令可以连续使用任意次。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 对定时器、计数器使用对定时器、计数器使用OUT指令后，必须设置常数指令后，必须设置常数K。如图。如图7-18所示为所示为LD、LDI和和OUT指令的应用。首先，输入继电器的常开触头指令的应用。首先，输入继电器的常开触头X1与左母线相连，在指与左母线相连，在指令程序中应使用令程序
57、中应使用LD指令；其次，输入继电器的常闭触头指令；其次，输入继电器的常闭触头X2与左母线相连，在与左母线相连，在指令程序中应使用指令程序中应使用LDI指令。指令。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 2.逻辑与和逻辑或指令逻辑与和逻辑或指令 1）逻辑与指令）逻辑与指令与指令与指令AND可用于单个常开触头的串联。与反指令可用于单个常开触头的串联。与反指令ANI可用于单个常闭触头的可用于单个常闭触头的串联。串联。这两条指令仅用于单个触头串联，可连续使用。它们对于串联触头的个数无限这两条指令仅
58、用于单个触头串联，可连续使用。它们对于串联触头的个数无限制。如图制。如图7-19所示为所示为AND和和ANI指令的应用。其中输入继电器的常开触头指令的应用。其中输入继电器的常开触头X1和和X2串联用串联用AND指令；输入继电器的常开触头指令；输入继电器的常开触头X1与常闭触头与常闭触头X3串联用串联用ANI指令。指令。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 2）逻辑或指令）逻辑或指令或指令或指令OR可用于单个常开触头的并联。或反指令可用于单个常开触头的并联。或反指令ORI可用于单个常闭触头
59、的可用于单个常闭触头的并联。并联。这两条指令可作为一个触头的并联指令，紧接在这两条指令可作为一个触头的并联指令，紧接在LD或或LDI指令之后使用，即对指令之后使用，即对其前面其前面LD或或LDI指令所规定的触头再并联一个触头，可以连续使用。如图指令所规定的触头再并联一个触头，可以连续使用。如图7-20所示所示为为OR和和ORI指令的应用。其中输出继电器的常开触头指令的应用。其中输出继电器的常开触头Y1与前面支路并联用与前面支路并联用OR指指令。令。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 3
60、.块或和块与指令块或和块与指令 1）块或指令）块或指令块或指令块或指令ORB可用于两个以上触头串联的支路与同样的支路并联的情况。两可用于两个以上触头串联的支路与同样的支路并联的情况。两个以上触头串联的支路称为串联电路块。串联电路块并联连接时，在每条支路始个以上触头串联的支路称为串联电路块。串联电路块并联连接时，在每条支路始端用端用LD或或LDI指令，在支路终端用指令，在支路终端用ORB指令。指令。ORB是独立指令，它不带任何编程是独立指令，它不带任何编程元件的地址编号。如图元件的地址编号。如图7-21所示为所示为ORB指令的应用。其中输入继电器的常开触头指令的应用。其中输入继电器的常开触头X1
61、和和X2串联组成第一个串联电路块，输入继电器的常开触头串联组成第一个串联电路块，输入继电器的常开触头X3和和X4串联组成第二串联组成第二个串联电路块，两个串联电路块并联需用个串联电路块，两个串联电路块并联需用ORB指令。指令。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 2）块与指令）块与指令块与指令块与指令ANB可用于两个以上触头并联的支路与同样的支路串联的情况。两可用于两个以上触头并联的支路与同样的支路串联的情况。两个以上触头并联的支路称为并联电路块。并联电路块串联连接时，在每条支路始个以上
62、触头并联的支路称为并联电路块。并联电路块串联连接时，在每条支路始端用端用LD或或LDI指令；在支路终端用指令；在支路终端用ANB指令。指令。ANB也是独立指令，同样不带任何也是独立指令，同样不带任何元件编号。如图元件编号。如图7-22所示为所示为AND指令的应用。其中输入继电器的常开触头指令的应用。其中输入继电器的常开触头X1和和X3并联组成第一个并联电路块，输入继电器的常开触头并联组成第一个并联电路块，输入继电器的常开触头X2和和X4并联组成第二个并联并联组成第二个并联电路块，两个并联电路块串联需用电路块，两个并联电路块串联需用ANB指令。指令。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控
63、制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 3）块或指令与块与指令的综合应用）块或指令与块与指令的综合应用ORB和和ANB指令综合应用对于梯形图中既有电路块并联，又有电路块串联的指令综合应用对于梯形图中既有电路块并联，又有电路块串联的情况，按照由上而下，从左到右的顺序，逐个元件、逐条支路编程。如图情况，按照由上而下，从左到右的顺序，逐个元件、逐条支路编程。如图7-23所所示为示为ORB和和ANB指令的综合应用。指令的综合应用。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页
64、上一页下一页下一页下一页下一页 4.保持指令保持指令置位指令置位指令SET和复位指令和复位指令RST用于输出继电器用于输出继电器Y、辅助继电器、辅助继电器M200M377和和状态继电器状态继电器S的置位和复位保持工作，它们通常都是成对出现的。当执行的置位和复位保持工作，它们通常都是成对出现的。当执行SET指令指令时，可使线圈通电保持；当执行时，可使线圈通电保持；当执行RST指令时，可使线圈断电保持。指令时，可使线圈断电保持。SET和和RST指令指令使用顺序无限制。如图使用顺序无限制。如图7-24所示为所示为SET和和RST指令的应用。指令的应用。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制
65、器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 5.脉冲输出指令脉冲输出指令脉冲输出指令包括上升沿微分指令脉冲输出指令包括上升沿微分指令PLS和下降沿微分指令和下降沿微分指令PLF。PLS是指在输是指在输入信号的上升沿产生一个扫描周期的脉冲输出。入信号的上升沿产生一个扫描周期的脉冲输出。PLF是指在输入信号的下降沿产生是指在输入信号的下降沿产生一个扫描周期的脉冲输出。一个扫描周期的脉冲输出。如图如图7-26所示为所示为PLS指令的应用。由于指令指令的应用。由于指令PLF指令指令PLS相似，因而不再叙。相似，因而不再叙。9/7/2024机电控制技
66、术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 6.堆栈指令堆栈指令 堆栈指令包括进栈指令堆栈指令包括进栈指令MPS、读栈指令、读栈指令MRD和出栈指令和出栈指令MPP，其功能是将公，其功能是将公共触头开合信息的结果存储起来，以方便公共触头后面电路的编程。每个指令具共触头开合信息的结果存储起来，以方便公共触头后面电路的编程。每个指令具体的作用如下：体的作用如下：（1）MPS指令可把中间运算结果送入堆栈的第一个堆栈单元指令可把中间运算结果送入堆栈的第一个堆栈单元(栈项栈项)，同时让堆栈中原有的数据顺序下移一个堆栈单元。，同时
67、让堆栈中原有的数据顺序下移一个堆栈单元。（2）MRD指令仅用来读出栈顶的数据，该指令执行后，堆栈中的数指令仅用来读出栈顶的数据，该指令执行后，堆栈中的数据维持原状。据维持原状。MRD指令可多次连续重复使用，但不能超过指令可多次连续重复使用，但不能超过24次。次。（3）MPP指令是指弹出堆栈中第一个堆栈单元的数据指令是指弹出堆栈中第一个堆栈单元的数据(该数据在堆栈该数据在堆栈中消失中消失)，同时使堆栈中第二个堆栈单元至堆底的所有数据顺序上移一个，同时使堆栈中第二个堆栈单元至堆底的所有数据顺序上移一个单元，原第二个堆栈单元的数据进入栈顶。单元，原第二个堆栈单元的数据进入栈顶。MPS和和MPP指令必
68、须成对使指令必须成对使用，而且连续使用次数应少于用，而且连续使用次数应少于11次。如图次。如图7-27所示为所示为MPS、MRD、MPP指令的应用。指令的应用。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 7.主控和主控复位指令主控和主控复位指令主控指令主控指令MC用一个常开触头控制一组电路，用一个常开触头控制一组电路，LD转换到分支母线上。主控复位转
69、换到分支母线上。主控复位指令指令MCR主控电路块结束，主控电路块结束，LD转换到原主母线上。转换到原主母线上。在编程时，经常遇到许多线圈同时受一个或一组触头控制的情况，如图在编程时，经常遇到许多线圈同时受一个或一组触头控制的情况，如图7-28（a）所示，在每个线圈电路中都串联同一个常开触头）所示，在每个线圈电路中都串联同一个常开触头X1，具有这样结构的梯形，具有这样结构的梯形图一方面编写程序很困难，另一方面运行时占用很多存储单元（图一方面编写程序很困难，另一方面运行时占用很多存储单元（PLC运行指令程运行指令程序速度慢）。因此，上述问题可以通过使用序速度慢）。因此，上述问题可以通过使用MC指令
70、解决。具体思路如下：指令解决。具体思路如下：（1）寻找主控触头。）寻找主控触头。使用使用MC指令的触头称为主控触头，它是与左母线指令的触头称为主控触头，它是与左母线相连的常开触头，是控制一组电路的总开关。相连的常开触头，是控制一组电路的总开关。（2）梯形图的转化。）梯形图的转化。将图将图7-28（a）的梯形图转化成如图）的梯形图转化成如图7-28（b）所示）所示的梯形图。的梯形图。（3）根据转化后的梯形图编写语句表。）根据转化后的梯形图编写语句表。编写好的语句表如图编写好的语句表如图7-28（c）所示。所示。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录
71、目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 8.空操作指令空操作指令空操作指令空操作指令NOP可称为空处理指令，用于程序的修改程序的调试。在编程时可称为空处理指令，用于程序的修改程序的调试。在编程时预先在程序中加入预先在程序中加入NOP指令，使这些步序不起作用。指令，使这些步序不起作用。9.程序结束指令程序结束指令PLC对用户程序执行从地址对用户程序执行从地址000开始至开始至END结束，进而转入输出刷新阶段。如结束，进而转入输出刷新
72、阶段。如果程序中遗漏果程序中遗漏END这条指令，在检查程序时编程器上将显示这条指令，在检查程序时编程器上将显示“NOENDINSET”，在运行时报警指示灯闪烁，插入在运行时报警指示灯闪烁，插入END指令后，指令后，PLC才能正常运行。才能正常运行。END指令还可指令还可用来分段调试程序，可以以功能模块为单位插入，分段分批运行程序，调试通过用来分段调试程序，可以以功能模块为单位插入，分段分批运行程序，调试通过一段后，删除该段的一段后，删除该段的END指令，又可进行下一段程序的调试，直至全部程序调试指令，又可进行下一段程序的调试，直至全部程序调试完成。完成。9/7/2024机电控制技术第第7章章可
73、编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 7.4.3三菱三菱FX2N系列系列PLC的应用软件的应用软件1.基本概况基本概况SWOPC-FXGP/WIN-C是三菱电气公司开发的用于是三菱电气公司开发的用于PLC的编程软件，可在的编程软件，可在WindowsXP下运行，该程序可在串行系统中可与下运行，该程序可在串行系统中可与PLC进行通信、文件传送、操进行通信、文件传送、操作监控以及各种测试功能。在该软件中，可通过线路符号、助记符来创建程序，作监控以及各种测试功能。在该软件中，可通过线路符号、助记符来创建程序，建立注释数据及设置寄存器
74、数据，并可将其存储为文件，用打印机打印。建立注释数据及设置寄存器数据，并可将其存储为文件，用打印机打印。2.编写梯形图编写梯形图SWOPC-FXGP/WIN-C软件使用起来灵活、简单、方便，使用时只要进入程软件使用起来灵活、简单、方便，使用时只要进入程序，运行序，运行FXGPWIN.EXE软件，系统便会出现如图软件，系统便会出现如图7-29所示的工作界面。这是该软所示的工作界面。这是该软件的活动窗口，使用时一般首先建立梯形图再将其转化为指令，送入件的活动窗口，使用时一般首先建立梯形图再将其转化为指令，送入PLC实现控实现控制要求。当然也可把指令转化成梯形图，特别是对于比较大的制要求。当然也可把
75、指令转化成梯形图，特别是对于比较大的PLC控制系统，采控制系统，采用用SWOPC-FXGP/WIN-C软件将梯形图转化为指令十分方便。下面介绍具体的操软件将梯形图转化为指令十分方便。下面介绍具体的操作步骤。作步骤。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 7.5PLC控制系统的设计及应用实例控制系统的设计及应用实例7.5.1PLC控制系统设计控制系
76、统设计用用PLC实现对生产过程的控制，通常采用的设计流程图如图实现对生产过程的控制，通常采用的设计流程图如图7-39所示。从设计所示。从设计流程图中可以看出流程图中可以看出PLC的控制系统设计任务一般分为硬件设计和软件设计。的控制系统设计任务一般分为硬件设计和软件设计。硬件设计的主要内容包括：硬件设计的主要内容包括：（1）确定安排）确定安排PLC的输入、输出点。的输入、输出点。（2）设计外围电路，包括主电路。）设计外围电路，包括主电路。（3）选购）选购PLC并进行现场安装接线等内容。并进行现场安装接线等内容。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录
77、目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 软件设计的主要内容包括：软件设计的主要内容包括：（1）设计控制流程，根据工艺要求先画出工作循环，如有必要再画详）设计控制流程，根据工艺要求先画出工作循环，如有必要再画详细的状态流程图。细的状态流程图。（2）根据工作循环图，画出虚拟的电路图和梯形图。）根据工作循环图，画出虚拟的电路图和梯形图。（3）按梯形图编写语句表。）按梯形图编写语句表。（4）根据设计要求，对程序进行调试和修改，必要时对硬件电路进行）根据设计要求，对程序进行调试和修改，必要时对硬件电路进行修改，直到符合要求为止。修改，直到符合要求为止。9/7/2024机电控制技术第第
78、7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 7.5.2三菱三菱FX2N系列系列PLC应用实例应用实例通过工业机械人运动轨迹控制系统的设计，详细介绍三菱通过工业机械人运动轨迹控制系统的设计，详细介绍三菱FX2N系列系列PLC控制控制系统的设计方法。系统的设计方法。如图如图7-40（a）所示为机械手搬运工件的结构示意图。其操作过程是将工件从工作）所示为机械手搬运工件的结构示意图。其操作
79、过程是将工件从工作台台A搬到工作台搬到工作台B，具体流程示意图如图，具体流程示意图如图7-40（b）所示。）所示。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 1.机械手搬运工件控制系统的具体操作方法机械手搬运工件控制系统的具体操作方法（1）机械手搬运工件时，先按下启动按钮）机械手搬运工件时，先按下启动按钮SBl，电磁阀，电磁阀YAl通电动作，机械手由原点下通电动作，机械手由原点下降，碰到下限位开关降，碰到下限位开关SQ1后，电磁阀后，电磁阀YAl断电，机械手停止下降。断电，机械手停止下降。（2
80、）此时，电磁阀）此时，电磁阀YA2动作将工件夹持。动作将工件夹持。（3）为保证工件可靠夹紧，机械手在该位置等待）为保证工件可靠夹紧，机械手在该位置等待3s时间。时间。（4）待夹紧后电磁阀）待夹紧后电磁阀YA3通电动作使机械手开始上升，碰到上限位开关通电动作使机械手开始上升，碰到上限位开关SQ2后，电磁后，电磁阀阀YA3断电，机械手停止上升。断电，机械手停止上升。（5）此时，电磁阀）此时，电磁阀YA4通电，机械手向右移动，当移动到右限位开关通电，机械手向右移动，当移动到右限位开关SQ3时，电磁阀时，电磁阀YA4断电，机械手停止右移。断电，机械手停止右移。（6）此时，电磁阀）此时，电磁阀YA1再次
81、通电，机械手下降，当碰到下限位开关再次通电，机械手下降，当碰到下限位开关SQl时，电磁阀时，电磁阀YA1断电，电磁阀断电，电磁阀YA2通电，机械手将工件松开，放在右工作台上。通电，机械手将工件松开，放在右工作台上。（7）为了确保可靠松开，机械手在该位置停留）为了确保可靠松开，机械手在该位置停留1s时间，然后再次使电磁阀时间，然后再次使电磁阀YA3通电，通电，机械手上升，碰到上限位开关机械手上升，碰到上限位开关SQ2后，电磁阀后，电磁阀YA3断电，机械手停止上升。断电，机械手停止上升。（8）此时，电磁阀）此时，电磁阀YA5通电，机械手左移直到回到原点后，压动左限位开关通电，机械手左移直到回到原点
82、后，压动左限位开关SQ4，使，使得电磁阀得电磁阀YA5断电，这样就完成了一次搬运过程。再按启动按钮断电，这样就完成了一次搬运过程。再按启动按钮SB1，又重复上述过程。，又重复上述过程。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 2.机械手搬运工件的动作顺序表及机械手搬运工件的动作顺序表及I/O分配表分配表上述流程共分上述流程共分8步，都是按顺序进行的，即完成了上一步，才能执行下一步。步，都是按顺序进行的，即完成了上一步，才能执行下一步。对于这一控制系统，由于考虑的因素不同，所用的编程元件不同，
83、实现的方法也对于这一控制系统，由于考虑的因素不同，所用的编程元件不同，实现的方法也不是唯一的。不是唯一的。当用一组移位寄存器进行控制时，每移一位，控制机械手完成一步操作，移位当用一组移位寄存器进行控制时，每移一位，控制机械手完成一步操作，移位寄存器每位输出，作为下一步操作的条件。寄存器每位输出，作为下一步操作的条件。为了更好理解移位寄存器，下面先介绍一下右移位指令为了更好理解移位寄存器，下面先介绍一下右移位指令SFTR，该指令用于移位寄，该指令用于移位寄存器的移位。每存器的移位。每16个辅助继电器可组成一个移位寄存器，首位辅助继电器的号码个辅助继电器可组成一个移位寄存器，首位辅助继电器的号码作
84、为移位寄存器的号码。两个移位寄存器串联，可构成作为移位寄存器的号码。两个移位寄存器串联，可构成32位移位寄存器，先对后位移位寄存器，先对后级移位寄存器编程。级移位寄存器编程。移位寄存器每个输入可独自编程、编程次序没有特殊限制，其他程序也能插在移位寄存器每个输入可独自编程、编程次序没有特殊限制，其他程序也能插在其中。其中。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 SFTR指令的使用举例如图指令的使用举例如图7-41所示。其中在移位寄存器所示。其中在移位寄存器M120M137已复位的情况已复位的
85、情况下，当移位数据输入端的初始化脉冲继电器下，当移位数据输入端的初始化脉冲继电器M117触头闭合（移位数据为触头闭合（移位数据为“1”），），并且移位脉冲输入端的触头并且移位脉冲输入端的触头X1闭合一次（脉冲上升沿有效），移位数据闭合一次（脉冲上升沿有效），移位数据“1”便会移便会移入入M120，此时该位有输出，但图中没有用到此信号。其后，此时该位有输出，但图中没有用到此信号。其后X1每闭合一次，移位数据每闭合一次，移位数据“1”便会移入高一位。便会移入高一位。当复位触头当复位触头X2闭合时，移位寄存器闭合时，移位寄存器M120M137清零复位。清零复位。9/7/2024机电控制技术第第7章章
86、可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 根据现场各限位开关的状态，以及移位寄存器的状态，可以列出机械手搬运工件的根据现场各限位开关的状态，以及移位寄存器的状态，可以列出机械手搬运工件的动作顺序表，见表动作顺序表，见表7-6。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 现场元件与现场元件与PLC内部继电器的内部继电器的I/O分配表见表分配表见表7-7。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用
87、目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 3.机械手搬运工件的机械手的实际接线图机械手搬运工件的机械手的实际接线图机械手搬运工件的实际接线图如图机械手搬运工件的实际接线图如图7-42所示。所示。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 4.机械手搬运工件的控制梯形图机械手搬运工件的控制梯形图如图如图7-43所示为机械手搬运所示为机械手搬运工件的控制梯形图。工件的控制梯形图。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 5.机械手搬运工件的控制指令程序机械手搬运工件的控制指令程序应用三菱应用三菱FX2N系列系列PLC的指令系统，可编写如图的指令系统，可编写如图7-44所示的指令程序。所示的指令程序。9/7/2024机电控制技术第第7章章可编程控制器及其应用可编程控制器及其应用目录目录目录目录 上一页上一页上一页上一页下一页下一页下一页下一页 9/7/2024机电控制技术
