電氣控制與PLC應用技術(shù)范國偉安徽工業(yè)大學3/10/20231第四章三菱FX系列PLC的基本編程指令三菱電機公司是日本PLC的主要生產(chǎn)廠家之一。FX系列PLC是三菱電機的小型PLC.FX1N型PLC主機單元有14點、24點、40點和60點4種。最大可配置到128點。FX1S屬于超小型PLC，主機控制點數(shù)有10點、14點、20點、30點4種。FX2N是三菱具有代表性的小型PLC，F(xiàn)X2N的體積只有FX2的50%，而運行速度比FX2快6倍，達到0.08μs/步。

3/10/202324.1三菱PLC的型號和外形3/10/202334.2三菱PLC的編程元件繼電接觸器控制系統(tǒng)運用各種具體的電器元件，通過它們的連線來實現(xiàn)邏輯控制功能。而可編程序控制器是通過運行用戶程序來實現(xiàn)各種控制功能。相仿繼電接觸器控制系統(tǒng)，可編程序控制器的程序設(shè)計中有許多邏輯器件和運算器件，實質(zhì)是內(nèi)存儲器各編程單元中的程序組成。從編程的角度出發(fā)，我們可以不管它們具體的物理實現(xiàn)，僅僅關(guān)心它們的功能，稱之為編程元件。3/10/202344.2.1輸入繼電器(X)與輸出繼電器(Y)1、輸入繼電器（X）輸入繼電器(X)是PLC接收外部輸入開關(guān)信號的窗口。PLC將外部信號的狀態(tài)通過對應的輸入端子讀入并存儲在輸入映像寄存器內(nèi)，即輸入繼電器中，外部輸入電路接通時對應的映像寄存器為ON（“1”狀態(tài)），表示該繼電器的常開觸點閉合，同時提供無數(shù)的常開和常閉軟觸點用于編程。3/10/202352、輸出繼電器（Y）輸出繼電器的作用是PLC向外部負載發(fā)送信號的窗口。輸出繼電器用來將可編程序控制器的輸出信號傳送給輸出模塊，每一輸出繼電器具有一個常開硬觸點與PLC的一個相連直接驅(qū)動負載，同時也提供了無數(shù)常開和常閉軟觸點用于編程。3/10/202364.2.2輔助繼電器（M）PLC內(nèi)部有很多輔助繼電器，輔助繼電器和PLC外部無任何直接聯(lián)系，它的線圈只能由PLC內(nèi)部程序控制，它的常開和常閉兩種觸點只能在PLC內(nèi)部編程時使用，且可以無限次自由使用，但不能直接驅(qū)動外部負載。3/10/202371、通用輔助繼電器FX2N的輔助繼電器的元件編號為M0～M499，共500點如果PLC運行時電源突然中斷，輸出繼電器和M0～M499將全部變?yōu)镺FF。若電源再次接通，除了因外部輸入信號而變?yōu)镺N的以外，其余的仍保持OFF狀態(tài)。3/10/202382、斷電保持輔助繼電器M500～M3071FX2N系列PLC在運行中若發(fā)生斷電，輸出繼電器和通用輔助繼電器全部成為斷開狀態(tài)，上電后，這些狀態(tài)不能恢復。某些控制系統(tǒng)要求記憶電源中斷瞬時的狀態(tài)，重新通電后再現(xiàn)狀態(tài)，M500～M3071輔助繼電器可以用于這種場合。3/10/202393、特殊輔助繼電器FX2N內(nèi)有256個特殊輔助繼電器，地址編號為M8000～M8255，它們用來表示PLC的某些狀態(tài)，提供時鐘脈沖和標志（如進位、借位標志等），設(shè)定PLC的運行方式，或者用于步進順控、禁止中斷、設(shè)定計數(shù)器的計數(shù)方式等。特殊輔助繼電器通常分為兩大類。3/10/2023104.2.3狀態(tài)繼電器（S）狀態(tài)繼電器S是用于編制順序控制程序的一種編程元件，它與步進指令配合使用。當不對狀態(tài)繼電器S使用步進指令時，其作用相當普通輔助繼電器M。通常狀態(tài)繼電器有下面五種類型：3/10/2023114.2.4定時器（T）可編程序控制器中的定時器T相當于繼電接觸器控制系統(tǒng)中的通電延時型時間繼電器。定時器T有一個設(shè)定值寄存器、一個當前值寄存器和一個用來存儲“0/1”狀態(tài)的元件映像寄存器。這三個存儲單元使用同一個元件號。可編程序控制器內(nèi)部定時器是根據(jù)時鐘脈沖累計計時的，不同類型的定時器有不同脈寬的時鐘脈沖，反應了定時器的定時精度。計時時鐘脈沖有0.001s、0.01s、0.1s三種。3/10/2023121、常規(guī)定時器T0～T245T0～T199為100ms定時器，共200點，定時時間范圍為0.1～3276.7s。其中T192～T199為子程序中斷服務程序?qū)Ｓ玫亩〞r器；T200～T245為10ms定時器，共46點，定時范圍為0.01～327.67s。常規(guī)定時器如果沒有保持功能，在輸入電路斷開或停電時復位（清零）。3/10/2023132、積算定時器T246～T255積算定時器有兩種，一種是T246～T249（共4點）為1ms積算定時器，定時范圍為0.001～32.767s；另一種是T250～T255（共6點）為100ms積算定時器，每點設(shè)定值范圍為0.1～3276.7s。3/10/2023144.2.5計數(shù)器（C）計數(shù)器是可編程序控制器內(nèi)部不可缺少的重要軟元件，主要用來記錄脈沖的個數(shù)。按所計脈沖的來源可將計數(shù)器分為內(nèi)部信號計數(shù)器和高速計數(shù)器。3/10/2023151、內(nèi)部信號計數(shù)器可編程序控制器在執(zhí)行掃描操作時，對內(nèi)部編程器件的通斷狀態(tài)進行計數(shù)的計數(shù)器稱為內(nèi)部信號計數(shù)器。為避免漏計數(shù)的發(fā)生，被計信號的接通和斷開時間應該大于可編程序控制器的掃描時間。內(nèi)部信號計數(shù)器根據(jù)當前值和設(shè)定值所存放的數(shù)據(jù)寄存器位數(shù)以及計數(shù)器的方向又分為以下兩種類型：3/10/202316（1）16位加計數(shù)器C0～C99共100點為無斷電保持計數(shù)器，C100～C199共100點為斷電保持計數(shù)器。它們的計數(shù)器設(shè)定值可用常數(shù)K設(shè)定，范圍為1～32767，也可以通過數(shù)據(jù)寄存器D設(shè)定。圖4-2表示16位加計數(shù)器的工作過程，3/10/202317（2）32位雙向計數(shù)器C200～C219共20點為無斷電保持計數(shù)器；C220～C234共15點為斷電保持計數(shù)器（可累計計數(shù)）。它們計數(shù)設(shè)定值可用常數(shù)K設(shè)定，范圍為－2147483648～＋2147483647，也可以通過數(shù)據(jù)寄存器D設(shè)定，32位設(shè)定值存放在元件號相連的兩個數(shù)據(jù)寄存器中。比如說指定的D0，那么設(shè)定值存放在D1和D0中。計數(shù)方向由特殊輔助繼電器M8200～M8234設(shè)定。對應32位雙向計數(shù)器C□□□，當M8□□□接通時為減計數(shù)器，斷開時為加計數(shù)器。3/10/2023182、高速計數(shù)器高速計數(shù)器又叫中斷計數(shù)器，它的計數(shù)不受掃描周期的影響，但最高計數(shù)頻率受輸入響應速度和全部高速計數(shù)器處理速度這兩個因素限制，后者影響更大，因此高速計數(shù)器用得越少，計數(shù)頻率就越高。計數(shù)信號來自可編程序控制器的外部。3/10/2023194.2.6數(shù)據(jù)寄存器（D）可編程控制器在模擬量檢測與控制以及位置控制等許多場合都需要數(shù)據(jù)寄存器來存儲數(shù)據(jù)和參數(shù)。每個數(shù)據(jù)寄存器都為16位，最高位為符號位，兩個數(shù)據(jù)寄存器串聯(lián)起來可存放32位數(shù)據(jù)，最高位仍為符號位。3/10/202320（1）通用數(shù)據(jù)寄存器D0~D199（共200點）

可編程控制器狀態(tài)由運行轉(zhuǎn)到停止時，這類數(shù)據(jù)寄存器全部清零。但當特殊輔助繼電器M8033為ON情況下，狀態(tài)由RUN→STOP時，這類數(shù)據(jù)寄存器中的內(nèi)容可以保持。3/10/202321（2）斷電保持數(shù)據(jù)寄存器D200~D7999數(shù)據(jù)寄存器D200～D511（共312點）中的數(shù)據(jù)在可編程序控制器停止狀態(tài)或斷電情況都可以保持。通過改變外部設(shè)備的參數(shù)設(shè)定，可以改變通用數(shù)據(jù)寄存器與此類數(shù)據(jù)寄存器的分配。其中D490~D509用于兩臺可編程控制器之間的點對點通信。D512~D7999的斷電保持功能不能用軟件改變，可以用RST、ZRST或FMOV將斷電保持數(shù)據(jù)寄存器復位。3/10/202322（3）特殊數(shù)據(jù)寄存器D8000~D8255

它用來監(jiān)控可編程控制器的運行狀態(tài)，如電池電壓、掃描時間、正在動作的狀態(tài)的編號等，其在電源接通時被清零，隨后被系統(tǒng)程序?qū)懭氤跏贾?。例如D8000用來存放監(jiān)視時鐘的時間，此時間是由系統(tǒng)設(shè)定，也可以使用傳送指令MOV將目的時間送給D8000對其內(nèi)容加以改變。3/10/202323（4）變址寄存器V0~V7和Z0~Z7

在傳送指令、比較指令中，變址寄存器V、Z中的內(nèi)容用來修改操作對象的元件號，在循環(huán)程序中經(jīng)常使用變址寄存器。V和Z都是16位的數(shù)據(jù)寄存器，在32位操作時，可以將V、Z串聯(lián)使用并且規(guī)定Z為低位，V為高位。32位指令中使用變址指令僅需指定Z，Z就代表了V和Z，因為32位指令中V、Z自動配對使用。3/10/2023244.2.7指針（P/T）指針包括分支用指針P和中斷用指針I(yè)兩種。1.分支指令用指針P（共128點）P0~P127用來指示跳轉(zhuǎn)指令CJ的跳轉(zhuǎn)目標和子程序調(diào)用指令CALL調(diào)用的子程序入口地址。2.中斷用指針I(yè)（共15點）可編程控制器在執(zhí)行程序過程中，任何時刻只要復合中斷條件，就停止正在進行的程序轉(zhuǎn)而去執(zhí)行中斷程序，執(zhí)行到中斷返回指令I(lǐng)RET時返回到原來的中斷點。3/10/2023254.3三菱PLC的基本指令PLC是在工程控制中最簡單的計算機，所以能夠迅速推廣的優(yōu)點之一就是編程簡單。梯形圖的編程雖然比較直觀，但是指揮PLC運行的機器語言的中間過程便是基本指令。基本邏輯指令是PLC中最基礎(chǔ)的編程語言，掌握了基本邏輯指令也就初步掌握了PLC的使用方法。而且在手頭只有簡易編程器時，必須將梯形圖轉(zhuǎn)換成助記符指令表后，才能寫入可編程序控制器。3/10/2023264.3.1輸入/輸出指令和結(jié)束指令(1)LD（Load）取指令常開觸點或常閉觸點與左母線連接指令，也可在分支開始處使用，與后述的塊操作指令ANB或ORB配合使用。其操作的目標元件(操作數(shù))為X、Y、M、T、C、S。(2)OUT（Out）輸出指令線圈驅(qū)動指令，用邏輯運算的結(jié)果去驅(qū)動一個指定的線圈，線圈必須與右母線相連（程序中右母線可以省略不畫）。(3)END（End）結(jié)束指令3/10/202327(4)LDI（LoadInverse）取反指令常閉觸點與母線連接指令，也可在分支開始處使用，與后述的塊操作指令ANB或ORB配合使用。其操作的目標元件為X、Y、M、T、C、S。3/10/2023284.3.2觸點串聯(lián)指令和觸點并聯(lián)指令(5)AND（And）與指令使繼電器的常開觸點與其他繼電器的觸點串聯(lián)。串聯(lián)接點的數(shù)量不限，重復使用指令的次數(shù)不限;操作的目標元件為X、Y、M、T、C、S。(6)ANI（AndInverse）與非指令使繼電器的常閉觸點與其他繼電器的觸點串聯(lián)。它的使用與AND指令相同。3/10/2023294.3.2觸點串聯(lián)指令和觸點并聯(lián)指令(7)OR（Or）或指令并聯(lián)單個常開觸點，將OR指令后的操作元件從此位置一直并聯(lián)到離此條指令最近的LD或LDI指令上，并聯(lián)的數(shù)量不受限制。若要將兩個以上的接點串聯(lián)而成的電路塊并聯(lián)，要用到后述的ORB指令。(8)ORI(OrInverse)或非指令并聯(lián)單個常閉觸點，它的使用同OR指令3/10/2023304.3.3電路塊并聯(lián)指令和串聯(lián)指令ORB/ANB

(9)ORB（OrBlock）電路塊并聯(lián)指令并聯(lián)的電路塊的最小組合是由兩個觸點串聯(lián)組成。分支的電路塊開始是由LD或LDI指令引導，分支電路塊的結(jié)尾用ORB指令。因此ORB指令不針對單個元件。(10)ANB（AndBlock）電路塊串聯(lián)指令串聯(lián)的電路塊的最小組合是由兩個觸點并聯(lián)組成。分支的電路塊也開始是由LD或LDI指令引導，分支電路塊的結(jié)尾用ANB指令。因此ANB指令不針對單個元件。3/10/2023314.3.4棧操作指令(11)MPS（Push）壓棧指令使用一次MPS指令，該時刻的運算結(jié)果就壓入棧的第一層。再次使用MPS指令時，當時的運算結(jié)果就壓入棧的第一層，先壓入的數(shù)據(jù)依次向棧的下一層壓移。

(12)MRD（Read）讀棧指令MRD是最上層所存的最新數(shù)據(jù)的讀出專用指令。棧內(nèi)的數(shù)據(jù)不發(fā)生下壓或上托。(13)MPP（Pop）出棧指令使用MPP指令，各數(shù)據(jù)依次向上層托移。最上層的數(shù)據(jù)在讀出后就從棧內(nèi)消失。3/10/2023324.3.5主控指令和主控復位指令(14)MC（MasterControl）主控開始指令或稱公共觸點串聯(lián)連接指令，用于表示主控區(qū)的開始。執(zhí)行MC指令后，相當于將左母線移到主控觸點的后面，另外開辟分支母線。(15)MCR（MasterControlReset）主控復位指令主控指令MC的復位指令，其作用是使分支母線回到原來的位置，它的操作元件只有N0～N7，但一定要和MC指令中嵌套層數(shù)相一致。3/10/2023334.3.6脈沖輸出指令(16)PLS（Pulse）上升沿微分脈沖輸出指令

(17)PLF（PulseFal）下降沿微分脈沖輸出指令PLS/PLF指令的操作元件為Y或M，特殊輔助繼電器除外。當檢測到輸入信號的上升沿（對應于PLS）或下降沿（對應于PLF）時，被操作的元件產(chǎn)生一個脈寬為一個掃描周期的脈沖輸出信號。