PLC的编程语言与指令系统.ppt
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1、顺序功能图梯形图功能块图指今表结构文本第三章 可编程序控制器的编程语言与指令系统3-1 可编程序控制器的编程语言概述3.1.1 可编程序控制器的编程语言的国际标准(1)顺序功能图(SFC) 步、转换和动作是SFC中的三种主要元件。步是一种逻辑块,即对应于特定的控制任务的编程逻辑;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。对于目前大多数PLC来说,SFC还仅仅作为组织编程的工具使用,尚需要其它编程语言将它转换为PLC的可执行的程序。因此,通常只是将SFC作为PLC的辅助编程工具,而不是一种独立的编程语言。3-1 可编程序控制器的编程语言概述可编程序控制器的编程语言概述(2)
2、梯形图(LD)3-1 可编程序控制器的编程语言概述可编程序控制器的编程语言概述 梯形图是使用的最多的PLC图形编程语言。梯形图与继电器控制系统的电路图相似,具有直观易懂的优点,特别适用于开关量逻辑控制。 IEC1131-3的梯形图中除了线圈、常开触点和常闭触点外,还允许增加功能和功能块。(3) 指令表(IL)3-1 可编程序控制器的编程语言概述可编程序控制器的编程语言概述 由若干条指令组成的程序叫做指令表程序。PLC的指令是一种与微机的汇编语言中的指令相似的助记符表达式。3-1 可编程序控制器的编程语言概述可编程序控制器的编程语言概述(4) 功能块图(FBD) 一种类似于数字逻辑电路的编程语言
3、。用类似与门、或门的方框来表示逻辑运算关系,方框的左侧为逻辑运算的输入变量,右侧为输出变量,输入端、输出端的小圆圈表示“非”运算,信号是自左向右流动的。就像电路图那样,它们被“导线”连接在一起。在FBD中也允许嵌入别的语言。(5) 结构文本(ST)3-1 可编程序控制器的编程语言概述可编程序控制器的编程语言概述 为了增强PLC的数学运算、数据处理、图形显示、报表打印等功能,方便用户的使用,许多在中型PLC都配备了PASCAL、BASIC、C等高级编程语言。 1.PLC梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称,如输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器等。但是它们不是真实的物理继电器,而是在软件
4、中使用的编程元件。每一编程元件与PLC存贮器中元件映象寄存器的一个存贮器的一个存贮单元相对应。该存贮单元如果为“1”状态,则表示梯形图中对应编程元件的线圈“通电”,其常开触点接通,常闭触点断开。我们称这种状态是该编程元件的“1”状态,或该编程元件ON(接通)。如果该贮存单元为“0”状态,对应的编程元件的线圈和触点的状态与上述相反,称该编程元件为“0”状态,或该编程元件OFF(断开)。3-1 3-1 可编程序控制器的编程语言概述可编程序控制器的编程语言概述3.1.2 梯形图的主要特点 2.梯形图两侧的垂直公共线称为公共母线(Bus bar)。在分析梯形图的逻辑关系时,为了借用继电器电路图的分析方
5、法,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。3-1 可编程序控制器的编程语言概述可编程序控制器的编程语言概述3.1.2 梯形图的主要特点 3.根据梯图中各触点的状态和逻辑关系,求出与图中各线圈对应的编程元件的状态,称为梯形图的逻辑解算。逻辑解算是按梯形图中从上到下、从左至右的顺序进行的。解算的结果立即可以被后面的逻辑解算所利用。逻辑解算是根据输入映象寄存器中的值,而不是根据解算瞬时外部设备输入触点的状态来进行的。3-1 可编程序控制器的编程语言概述可编程序控制器的编程语言概述3.1.2 梯形图的主要特点 4.梯形图中的线圈应放在最右边。 5.梯形图中各编程元件的常开触点和常闭触点
6、均可无限多次地使用。 3-1 可编程序控制器的编程语言概述可编程序控制器的编程语言概述3.1.2 梯形图的主要特点用户数据结构有三种:第一种是bit数据(二进制的1位),或称为位编程元件,用来表示开关量的状态,例如触点的通、断,线圈的通电和断电,其值为二进制的1或0,或称为该编程元件ON或OFF。第二种是字数据,16位二进制数组成一个字,在FX系列内部,常数以二进制补码的形式存储,所有的四则运算和加1 、减1运算都是二进制运算。第三种是字与位的结合,例如定时器和计数器的触点为bit,而它们的设定值寄存器和当前值寄存器为字。 3.2.1 FX系列的用户数据结构与基本性能系列的用户数据结构与基本性
7、能 3.2 FX系列系列PLC梯形图中的编程元件梯形图中的编程元件 FX系列PLC梯形图中的编程元件的名称由字母和数字组成,它们分别表示元件的类型和元件号,如Y10,M129。 3.2.2 输入继电器与输出继电器输入继电器与输出继电器 3.2 FX系列系列PLC梯形图中的编程元件梯形图中的编程元件(1)输入继电器(X) FX系列PLC的输入继电器和输出继电器的元件号用八进制表示,八进制只有0-7这8个数字符号,遵循“逢八进一”的运算规则。输入继电器是PLC接收外部输入的开关量信号的窗口。PLC通过光电耦合器,将外部信号的状态读入并存贮在输入映象寄存器内,外部触点接通时对应的映象寄存器为“1”状
8、态。输入端外接的触点可以是常开的,也可以是常闭的,也可以是多个触点组成的串并联电路。在梯形图中可以多次使用输入继电器的常开触点和常闭触点。输入继电器的状态唯一地取决于外部输入信号的状态,不可能受用户程序的控制,因此在梯形图中绝对不能出现输入继电器的线圈。本书用椭圆表示梯形图中的线圈。 3.2.2 输入继电器与输出继电器输入继电器与输出继电器 3.2 FX系列系列PLC梯形图中的编程元件梯形图中的编程元件 3.2.2 输入继电器与输出继电器输入继电器与输出继电器(1)输入继电器(X) 3.2 FX系列系列PLC梯形图中的编程元件梯形图中的编程元件 3.2.2 输入继电器与输出继电器输入继电器与输
9、出继电器 (2)输出继电器 输出继电器用来将PLC的输出信号传送给输出模块,再由后者驱动外部负载。输出模块中的每一个硬件继电器仅有一对常开触点,但是在梯形图中,每一个输出继电器的常开触点和常闭触点都可以多次使用。 3.2 FX系列系列PLC梯形图中的编程元件梯形图中的编程元件PLC的编程元件(三菱 FX2-32M)1、输入继电器(X0-X177)2、输出继电器(Y0Y177)3、辅助继电器(M)包括通用辅助继电器(M0M499)、断电保持继电器(M500M1023)、特殊辅助继电器(M800-M8255)4、状态元件(S)5、定时器(T)6、计数器(C)7、指针(P/I)8、数据寄存器(D)9
10、、变址寄存器(V/Z)COM00输入信号输入继电器输入端子0001程序例输出继电器COM0外部电源负载输出端子00常开接点常闭接点常闭接点常开接点00输入、输出继电器示意图 3.2.3 辅助继电器与状态辅助继电器与状态 辅助继电器(M)相当于继电器控制系统中的中间继电器,它不能接收外部的输入信号,也不能直接对外输出信号去驱动负载。它的功能是用软件实现的。(1)通用辅助继电器M0M499 如果在PLC运行时电源突然断电,输出继电器和M0-M499将全部变为OFF。若电源再次接通,除了因外部输入信号而变为ON的以外,其余的仍将保持OFF状态。 3.2 FX系列系列PLC梯形图中的编程元件梯形图中的
11、编程元件 3.2.3 辅助继电器辅助继电器(2)保持型辅助继电器M500M3071 某些控制系统要求记忆电源断电瞬时的状态,重新通电后再现其状态,FX2N的M500-M3071可以用于这种场合,其中的M500-M1023可以用软件来设定,变为非断电保持辅助继电器。在电源中断时,用锂电池保持它们的映像寄存器中的内容,它们只是在PLC重新通电后的第一个扫描周期为ON。 3.2 FX系列系列PLC梯形图中的编程元件梯形图中的编程元件 3.2.3 辅助继电器辅助继电器(2)保持型辅助继电器M500M3071X0X0M500M500X0M500X1M500 3.2 FX系列系列PLC梯形图中的编程元件梯
12、形图中的编程元件(3)特殊辅助继电器3.2.3 3.2.3 辅助继电器 特殊辅助继电器共256点,它们用来表示PLC的某些状态,提供时钟脉冲和标志,设定PLC的运行方式,或者用于步进顺控、禁止中断、设定计数器是加计数或减计数等。特殊辅助继电器分为触点利用型和线圈驱动型两种。 触点利用型由PLC的系统程序来驱动其线圈,在用户程序中可直接使用其触点。M8000(运行监视):当PLC执行用户程序时,M8000为ON;停止执行时,M8000为OFF。M8002(初始化脉冲):M8002仅在M8000由OFF变为ON状态时的一个扫描周期内为ON,可以利用它的常开触点来使有断电保持功能的元件初始化复位和清
13、零。 3.2 FX系列系列PLC梯形图中的编程元件梯形图中的编程元件(3)特殊辅助继电器3.2.3 3.2.3 辅助继电器M8011-M8014分别是10ms,100ms,1s和1min时钟脉冲。M8005(锂电池电压降低):电池电压下降至规定值时变为ON,可以用它的触点驱动输出继电器和外部指示灯,提醒工作人员更换锂电池。 3.2 FX系列系列PLC梯形图中的编程元件梯形图中的编程元件(3)特殊辅助继电器3.2.3 3.2.3 辅助继电器 线圈驱动型由用户程序驱动其线圈,使PLC执行特定的操作。M8030的线圈“通电”后 ,“电池电压降低”发光二极管熄灭;M8033的线圈“通电”时,PLC由R
14、UN模式进入STOP模式后,映像寄存器与数据寄存器中的内容保持不变;M8034的线圈“通电”时,禁止输出;M8039的线圈“通电”时,PLC以D8039中指定的扫描时间工作。 3.2 FX系列系列PLC梯形图中的编程元件梯形图中的编程元件 (4) 状态 3.2.3 辅助继电器辅助继电器 状态S是用于编制顺序控制程序的一种编程元件,它与后面介绍的STL指令一起使用。 通用状态(S0-S499)没有断电保持功能,但是用程序可以将它们设定为有断电保持功能的状态,其中包括供初始状态用的S0-S9和供返回原点用的S10-S19。S500-S899有断电保持功能,S900-S999供报警器使用。 不对状态
15、使用步进梯形指令时,可以把它们当做普通辅助继电器使用。供报警用的状态可以用于外部故障诊断的输出。 3.2 FX系列系列PLC梯形图中的编程元件梯形图中的编程元件 3.2.4 定时器定时器 PLC中定时器(T)相当于继电器系统中的时间继电器。它有一个设定值寄存器(一个字长)、一个当前值寄存器(一个字长)和一个用来储存其输出触点状态的映像寄存器(占二进制的一位)。这3个存储单元使用同一个元件号。 常数K可以作为定时器的设定值,也可以用数据寄存器(D)的内容来设定。外部数字开关输入的数据可以存入数据寄存器,作为定时器的设定值。 3.2 FX系列系列PLC梯形图中的编程元件梯形图中的编程元件 3.2.
16、4 定时器定时器 (1)通用定时器()通用定时器(T0T249)定时器的类型与它的元件号有关,以FX2N为例:T0-T199为100ms定时器,定时范围为0.1-3276.7s;T200-T245为10ms定时器,定时范围为0.01-327.67s. 3.2 FX系列系列PLC梯形图中的编程元件梯形图中的编程元件 3.2.4 定时器定时器 (1)通用定时器()通用定时器(T0T249)如果需要在定时器的线圈“通电”时就动作瞬动触点,可以在定时器线圈两端并联一个辅助继电器的线圈,并使用它的触点。通用定时器没有保持功能,在输入电路断开或停电时复位。 3.2 FX系列系列PLC梯形图中的编程元件梯形
17、图中的编程元件 3.2.4 定时器定时器 (1)通用定时器()通用定时器(T0T249) 定时器只能提供其线圈“通电”后延迟动作的触点,如果需要在它的线圈“断电”后延迟动作,可使用如下电路。 3.2 FX系列系列PLC梯形图中的编程元件梯形图中的编程元件Y0 3.2.4 定时器定时器 (2)累计型定时器()累计型定时器(T246T255)1ms累计定时器T246-T249的定时范围为0.001-32.767s.100ms累计定时器T250-T255的定时范围为0.1-3276.7s. 3.2 FX系列系列PLC梯形图中的编程元件梯形图中的编程元件 3.2.4 定时器定时器 (3)定时器的定时精
18、度)定时器的定时精度定时器的精度与程序的安排有关,如果定时器的触点在线圈之前,精度将会降低。平均误差为1.5倍扫描周期。最小定时误差为输入滤波器时间与定时器分辨率之差,1ms,10ms和100ms定时器的分辨率分别为 1ms,10ms和100ms。如果定时器的触点在线圈之后,最大定时误差为2倍扫描周期加上输入滤波器时间。如果定时器的触点在线圈之前,最大定时误差为3倍扫描周期加上输入滤波器时间。 3.2 FX系列系列PLC梯形图中的编程元件梯形图中的编程元件1.如何实现断电延时如何实现断电延时?2.当一个定时器的定时时间不够时,怎么办当一个定时器的定时时间不够时,怎么办? 3.2.5 计数器计数
19、器(1)内部计数器)内部计数器内部计数器(C)用来对可编程序控制器内部信号X、Y、M、S等计数,其响应速度仅有数十赫兹。内部计数器输入信号的接通断开的持续时间,应大于可编程序控制器的扫描时间。 3.2 FX系列系列PLC梯形图中的编程元件梯形图中的编程元件 3.2.5 计数器计数器1)16位加计数器位加计数器计数器的类型与它的元件号有关。 3.2 FX系列系列PLC梯形图中的编程元件梯形图中的编程元件 3.2.5 计数器计数器1)16位加计数器位加计数器16位加计数器的设定值为1-32767。 3.2 FX系列系列PLC梯形图中的编程元件梯形图中的编程元件16位计数器工作过程示意图位计数器工作
20、过程示意图 3.2.5 计数器计数器2)32位加位加/减减计数器计数器 3.2 FX系列系列PLC梯形图中的编程元件梯形图中的编程元件32位加/减计数器的设定值为-2147483648 + 21474836487,其中C200 C219(共20点)为通用型,C220 C234(共15点)为断电保持型。32位加/减计数器C200 C234的加/减计数方式由特殊辅助继电器M8200 M8234设定,对应的特殊辅助继电器为ON时,为减计数;反之,为加计数。 3.2.5 计数器计数器2)32位加位加/减减计数器计数器 3.2 FX系列系列PLC梯形图中的编程元件梯形图中的编程元件计数器的设定值除了用常
21、数K设定外,还可以通过指定的数据寄存器来设定,这时设定值等于指定的数据寄存器中的数。32位设定值存放在相连的两个数据寄存器中。如果指定的是D0,则设定值存放在D1和D0中。设定值可正可负。X13X14C200RSTC200C200K5Y1X12M8200 3.2.5 计数器计数器2)32位加/减计数器 3.2 FX系列系列PLC梯形图中的编程元件梯形图中的编程元件如果使用断电保持计数器,在电源中断时,计数器停止计数,并保持计数当前值不变,电源再次接通后在当前值的基础上继续计数,因此断电保持读数器可以累计计数。 3.2.5 计数器计数器2)32位加/减计数器 3.2 FX系列系列PLC梯形图中的
22、编程元件梯形图中的编程元件32位加位加/减计数器工作过程示意图减计数器工作过程示意图 3.2.5 计数器计数器 (2)高速计数器)高速计数器 3.2 FX系列系列PLC梯形图中的编程元件梯形图中的编程元件21点高速计数器C235 C255共用PLC的8个计数器输入端X0 X7,某一输入端同时只能供一个高速计数器使用。这21个计数器均为32位加/减计数器。C235 C240为一相无起动/复位输入端的高速计数器;C241 C245为一相带起动/复位端的高速计数器;用M8235 M8245来设置C235 C245的计数方向。对应的M为ON时为减计数,为OFF时为加计数。C246 C250为一相双计数
23、输入(加/减脉冲输入)高速计数器。 3.2.5 计数器计数器 3.2 FX系列系列PLC梯形图中的编程元件梯形图中的编程元件X11X12RSTC244C244D0(D1)X10M8244一相高速计数器加/减计数(2)高速计数器)高速计数器 3.2.5 计数器计数器AB相高速计数器 3.2 FX系列系列PLC梯形图中的编程元件梯形图中的编程元件X13X14C251RSTC251C251K1234Y2M8251Y3(2)高速计数器)高速计数器 3.2.5 计数器计数器(3)高速计数器的计数频率 3.2 FX系列系列PLC梯形图中的编程元件梯形图中的编程元件一般的计数器频率:单相和双向计数器最高10
24、kHz,A/B相计数器最高为5kHz。 3.2.6 数据寄存器数据寄存器 数据寄存器(D)在模拟量检测与控制以及位置控制等场合用来储存数据和参数,数据寄存器为16位(最高位为符号位),两个合并起来可以存放32位数据。在D0和D1组成的双字中,D0存放低16位,D1存放高16位。字或双字的最高位为符号位,该位为0时数据为正,为1时数据为负。 3.2 FX系列系列PLC梯形图中的编程元件梯形图中的编程元件 3.2.6 数据寄存器数据寄存器(1)通用数据寄存器)通用数据寄存器 3.2 FX系列系列PLC梯形图中的编程元件梯形图中的编程元件 将数据写入通用数据寄存器后,其值保持不变,直到下一次改写。P
25、LC从RUN模式进入STOP模式时,所有的通用数据寄存器的值被改写为0。 如果特殊辅助继电器M8033为ON,PLC从RUN模式进入STOP模式时,通用数据寄存器的值保持不变。 3.2.6 数据寄存器数据寄存器(2)保持型数据寄存器)保持型数据寄存器 3.2 FX系列系列PLC梯形图中的编程元件梯形图中的编程元件 PLC从RUN模式进入STOP模式时,保持型数据寄存器的值保持不变。通过参数设置,可以改变保持型数据寄存器的范围。 3.2.6 数据寄存器数据寄存器(3)特殊数据寄存器)特殊数据寄存器 3.2 FX系列系列PLC梯形图中的编程元件梯形图中的编程元件 特殊数据寄存器D8000 D825
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