第7章基本逻辑指令pptConvertor.docx
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第7章基本逻辑指令pptConvertor
7.1 基本逻辑指令简介(常用有20条)
7.1.1 LD、LDI、OUT指令
7.1.2 AND、ANI指令
7.1.3 OR、ORI指令
7.1.4 LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF指令
7.1.5 ORB指令
7.1.6 ANB指令
7.1.7 MPS、MRD、MPP指令
7.1.8 MC、MCR指令
7.1.9 SET、RST指令
7.1.10 PLS、PLF指令
7.1.11 NOP指令
7.1.12 INV指令
7.1.13 END指令
7.2 PLC编程规则与程序分析
7.2.1 PLC梯形图编程规则
7.2.2 PLC执行用户程序的过程分析
7.3 常用基本环节编程
7.3.1 自锁、互锁、联锁控制
7.3.2 定时器扩展应用
7.3.3 分频器
7.3.4 单按钮启停控制电路
7.3.5 微分脉冲电路
7.3.6 计数器扩展应用
7.4 基本指令的编程方法与应用
7.4.1 经验设计法
7.4.2 时序电路设计方法
本章难点:
常用基本环节的编程
基本逻辑指令的编程应用
本章重点介绍FX1N、FX2N系列PLC的27条基本逻辑指令及其编程应用。
基本逻辑指令的功能、名称、符号、操作元件范围及使用要求梯形图的编程规则
常用基本环节的编程
基本逻辑指令的编程应用
本章要点:
7.1 基本逻辑指令简介
LD、LDI、OUT指令的功能、梯形图表示、可用软元件、所占的程序步如表7.1所示。
FX1N、FX2N系列可编程控制器共有27条基本指令,供设计者编制语句表使用,它与梯形图有严格的一一对应关系。
表7.1 LD、LDI、OUT指令的相关参数
助记符、名称
功 能
梯形图表示及可用软元件
程序步
LD(Load取)
常开触点逻辑运算开始
X、Y、M、S、T、C
1
LDI(LoadInverse取反)
常闭触点逻辑运算开始
X、Y、M、S、T、C
1
OUT(Out输出)
线圈驱动
Y、M、S、T、C
Y、M:
1
T:
3
C:
3~5
7.1.1 LD、LDI、OUT指令
LD指令是从母线上取用常开触点指令,LDI是从母线上取用常闭触点指令,它们还可以与后面介绍的ANB、ORB指令配合用于分支回路的开头;OUT指令是对输出继电器、辅助继电器、状态继电器、定时器、计数器的线圈进行驱动的指令,但不能用于输入继电器。
图7.1给出了本组指令的梯形图实例,并配有指令表。
这里还需指出的是:
OUT指令可连续使用无数次,相当线圈的并联(如图中的OUTM100和OUTT0);定时器或计数器的线圈,在使用OUT指令后,必须设定常数K,或指定数据寄存器的地址号。
7.1.2 AND、ANI指令
AND、ANI指令的功能、梯形图表示、可用软元件、所占的程序步如表7.2所示。
表7.2 AND、ANI指令的相关参数
助记符、名称
功 能
梯形图表示及可用软元件
程序步
AND(And与)
常开触点串联连接
X、Y、M、S、T、C
1
ANI(AndInverse与非)
常闭触点串联连接
X、Y、M、S、T、C
1
AND、ANI指令为单个触点的串联连接指令。
AND用于常开触点。
ANI用于常闭触点。
串连接点的数量无限制。
图7.2是使用本组指令的实例。
图中OUT指令后,通过触点对其他线圈使用OUT指令(如图的OUTY004),称之为纵接输出或连续输出。
此种纵接输出,如果顺序正确可多次重复。
但限于图形编程器和打印机幅面限制,应尽量做到一行不超过10个接点及一个线圈,总共不要超过24行。
在图7.2中驱动M101之后可通过触点T1驱动Y004。
但是,若驱动顺序换成图7.3的形式,则必须用后述的MPS指令。
7.1.3 OR、ORI指令
OR、ORI指令的功能、梯形图表示、可用软元件、所占的程序步如表7.3所示。
表7.3 OR、ORI指令的相关参数
助记符、名称
功 能
梯形图表示及可用软元件
程序步
OR(Or或)
常开触点并联连接
X、Y、M、S、T、C
1
ORI(OrInverse或非)
常闭触点并联连接
X、Y、M、S、T、C
1
OR、ORI指令为单个触点的并联连接指令。
OR为常开触点的并联,ORI为常闭触点的并联。
将两个以上触点的串联回路和其他回路并联时,采用后面介绍的ORB指令。
OR、ORI指令的使用如图7.4所示。
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。
7.1.4 LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF指令
LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF指令的功能、梯形图表示、可用软元件、所占的程序步如表7.4所示。
表7.4 LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF指令的相关参数
助记符、名称
功 能
梯形图表示及可用软元件
程序步
X、Y、M、S、T、C
X、Y、M、S、T、C
LDP(取脉冲上升沿)
LDF(取脉冲下降沿)
上升沿检出运算开始
下降沿检出运算开始
表7.4 LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF指令的相关参数(续表)
助记符、名称
功 能
梯形图表示及可用软元件
程序步
ANDP(与脉冲上升沿)
上升沿检出串联连接
X、Y、M、S、T、C
2
ANDF(与脉冲下降沿)
下降沿检出串联连接
X、Y、M、S、T、C
2
ORP(脉冲上升沿)
上升沿检出并联连接
X、Y、M、S、T、C
2
表7.4 LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF指令的相关参数(续表)
助记符、名称
功 能
梯形图表示及可用软元件
程序步
ORF(或脉冲下降沿)
下降沿检出并联连接
X、Y、M、S、T、C
2
LDP、ANDP、ORP指令是进行上升沿检出的触点指令,仅在指定位元件的上升沿时(OFF→ON变化时)接通一个扫描周期;LDF、ANDF、ORF指令是进行下降沿检出的触点指令,仅在指定位元件的下降沿时(ON→OFF变化时)接通一个扫描周期。
图7.5是使用本组指令的实例。
在图中,X000~X002由OFF→ON或由ON→OFF变化时,M0或M1仅接通一个扫描周期。
下面梯形图的动作是相同的。
图7.6(a)中,两种情况都在X010由OFF→ON变化时,M6接通一个扫描周期;图7.6(b)中,两种情况都在X020由OFF→ON变化时,只执行一次MOV指令。
ORB指令的功能、梯形图表示、可用软元件、所占的程序步如表7.5所示。
表7.5 ORB指令的相关参数
助记符、名称
功 能
梯形图表示及可用软元件
程序步
ORB(OrBlock电路块或)
串联电路块的并联连接
软元件:
无
1
ORB指令是不带操作元件的指令。
两个以上的触点串联连接的电路为串联电路块,将串联电路块并联使用时,用LD、LDI指令表示分支开始,用ORB指令表示分支结束。
图7.7给出了ORB指令的使用情况。
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。
7.1.6 ANB指令
ANB指令的功能、梯形图表示、可用软元件、所占的程序步如表7.6所示。
表7.6 ANB指令的相关参数
助记符、名称
功 能
梯形图表示及可用软元件
程序步
ANB(AndBlock电路块与)
并联电路块的串联连接
软元件:
无
1
ANB指令是不带操作元件编号的指令。
两个或两个以上触点并联连接的电路称为并联电路块。
当分支电路并联电路块与前面的电路串联连接时,使用ANB指令。
即分支起点用LD、LDI指令,并联电路块结束后使用ANB指令,表示与前面的电路串联。
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,ANB指令的使用次数也应限制在8次。
图7.8为ANB指令使用的梯形图实例。
7.1.7 MPS、MRD、MPP指令
MPS、MRD、MPP指令的功能、梯形图表示、可用软元件、所占的程序步如表7.7所示。
表7.7 MPS、MRD、MPP指令的相关参数
助记符、名称
功 能
梯形图表示及可用软元件
程序步
MPS(Push进栈)
连接点数据入栈
软元件:
无
1
MRD(Read读栈)
从堆栈读出连接点数据
1
MPP(Pop出栈)
从堆栈读出数据并复位
1
这组指令分别为进栈、读栈、出栈指令,用于多重输出电路。
可将连续点先存储,用于连接后面的电路。
如图7.9所示。
在FX系列可编程序控制器中有11个用来存储运算的中间结果的存储区域被称为栈存储器。
使用一次MPS指令,便将此刻的运算结果送入堆栈的第一层,而将原存在第一层的数据移到堆栈的下一层。
使用MPP指令,各数据顺次向上一层移动,最上层的数据被读出,同时该数据就从堆栈内消失。
MRD指令用来读出最上层的最新数据,此时堆栈内的数据不移动。
MPS、MRD、MPP指令都是不带软元件的指令。
MPS、MPP必须成对使用,而且连续使用应少于11次。
以下给出了几个堆栈的实例。
(1)一层堆栈,如图7.10所示。
(2)二层堆栈,如图7.11所示。
(3)四层堆栈,如图7.12所示。
7.1.8 MC、MCR指令
MC、MCR指令的功能、梯形图表示、可用软元件、所占的程序步如表7.8所示。
表7.8 MC、MCR指令的相关参数
助记符、名称
功 能
梯形图表示及可用软元件
程序步
MC(MasterControl主控)
主控电路块起点
X、Y、M、S、T、C
3
MCR(MasterControlReset主控复位)
主控电路块终点
2
MC为主控指令,用于公共串联触点的连接,MCR为主控复位指令,即MC的复位指令。
编程时,经常遇到多个线圈同时受一个或一组触点控制。
若在每个线圈的控制电路中都串入同样的触点,将多占存储单元。
应用主控触点可以解决这一问题。
它在梯形图中与一般的触点垂直。
它们是与母线相连的常开触点,是控制一组电路的总开关。
MC、MCR指令的使用如图7.13所示。
当输入X000为ON时,执行从MC到MCR的指令Y000、Y001在X001、X002为ON时接通。
输入X000为OFF时,Y000、Y001断开。
积算式定时器、计数器、用SET/RST指令驱动的元件,在MC触点断开后可以保持断开前状态不变。
MC指令后,母线(LD、LDI)移到MC触点之后,即主控指令MC后面的任何指令,均以LD、LDI指令开始;MCR指令使母线返回。
通过更改M的地址号,可以多次使用MC指令,从而形成多个嵌套级,嵌套级N的编号由小到大,返回时使用MCR指令,从大嵌套级开始解除。
7.1.9 SET、RST指令
SET、RST指令的功能、梯形图表示、可用软元件、所占的程序步如表7.9所示。
表7.9 SET、RST指令的相关参数
助记符、名称
功 能
梯形图表示及可用软元件
程序步
SET(Set置位)
常开触点并联连接
Y、M:
1
S、特M:
2
T、C:
2
D、V、Z、特D:
3
RST(Reset复位)
清除动作保持,当前值及寄存器清零
SET为置位指令,使操作保持。
RST为复位指令,使操作保持复位。
SET、RST指令的使用如图7.15所示。
图中X000接通后,Y000被驱动为ON,即使X000再成为OFF,也不能使Y000变为OFF的状态;X001接通后,Y000复位为OFF,即使X001再为OFF,也不能使Y000变为ON状态。
对同一元件,如例中Y000、M0、S0等,SET、RST指令可以多次使用,且不限制使用顺序,最后执行者有效。
RST指令还可以用于使数据寄存器D、变址寄存器V、Z的内容清零。
使积算定时器T246~T255的当前值以及触点复位。
使计数器C的输出触点复位及当前值清零。
RST指令对计数器、定时器的应用如图7.16。
7.1 基本逻辑指令简介
7.1.10 PLS、PLF指令
PLS、PLF指令的功能、梯形图表示、可用软元件、所占的程序步如表7.10所示。
表7.10 PLS、PLF指令的相关参数
助记符、名称
功 能
梯形图表示及可用软元件
程序步
PLS(Pulse)上升沿脉冲
上升沿微分输出
2
PLF(PulseFall)下降沿脉冲
下降沿微分输出
2
7.1.10 PLS、PLF指令
PLS、PLF为脉冲输出指令。
PLS在输出信号上升沿产生脉冲输出,而PLF在输入信号下降沿产生脉冲输出。
图7.17是脉冲输出指令的例子。
从时序图可以看出,使用PLS指令Y、M仅在驱动输入断开后的一个扫描周期内动作(置1)。
使用PLF指令时,元件Y、M仅在驱动输入断开后的一个扫描周期内动作。
也就是说,PLS、PLF指令可将脉宽较宽的输入信号变成脉宽等于可编程序控制器的扫描周期的触发脉冲信号,而信号周期不变。
特殊继电器不能用作PLS或PLF的操作元件。
7.1.11 NOP指令
NOP指令的功能、梯形图表示、可用软元件、所占的程序步如表7.11所示。
表7.11 NOP指令的相关参数
助记符、名称
功 能
梯形图表示及可用软元件
程序步
NOP(NonProcessing)空操作
无动作
1
空操作指令使该步作空操作。
在程序中加入空操作指令,在变更或增加指令时可以减少步序号的变化。
用NOP指令替换一些已写入的指令,可以改变电路。
若将LD、LDI、ANB、ORB等指令换成NOP指令,电路组成将发生很大的变化,亦可能使电路出错。
举例如下。
(1)AND、ANI指令改为NOP指令时使相关触点短路(如图7.18(a))。
(2)ANB指令改为NOP时使前面的电路全部短路(如7.18(b))。
(3)OR指令改为NOP时使相关的电路切断(如7.18(c))。
(4)ORB指令改为NOP时使前面的电路全部切断(如7.18(d))。
(5)与前面的OUT电路纵接(如7.18(e))。
当执行程序全部清零操作时,所有指令均变成NOP。
7.1.12 INV指令
INV指令的功能、梯形图表示、可用软元件、所占的程序步如表7.12所示。
表7.12 INV指令的相关参数
助记符、名称
功 能
梯形图表示及可用软元件
程序步
INV(Inverse)取反
运算结果取反
1
INV指令是将INV指令执行之前的运算结果取反的指令,不需要指定软元件。
图7.19所示是INV指令的例子。
7.1.13 END指令
END指令的功能、梯形图表示、可用软元件、所占的程序步如表7.13所示。
表7.13 END指令的相关参数
助记符、名称
功 能
梯形图表示及可用软元件
程序步
END结束
转到输入输出处理以及返回到0步
1
END为程序结束指令。
可编程序控制器按照输入处理、程序执行、输出处理循环工作,若在程序中不写入END指令,则可编程序控制器从用户程序的第一步扫描到程序存储器的最后一步。
若在程序中写入END指令,则END以后的程序步不再扫描,而是直接进行输出处理。
也就是说,使用END指令可以缩短扫描周期。
END指令的另一个用处是分段程序调试。
调试时,可将程序分段后插入END指令,从而依次对各程序段的运算进行检查。
而后,在确认前面电路块动作正确无误之后依次删除END指令。
7.2 PLC编程规则与程序分析
7.2.1 PLC梯形图编程规则
(1)顺控程序。
顺控程序应按自上而下、从左至右的方式编制,如图7.20所示。
图7.20 梯形图的编制与执行顺序
(2)多上少右。
适当的编程顺序可简化程序、减少程序步骤。
宜将串联触点多的回路写在上方,如图7.21所示。
图7.21 串联触点多的处理
宜将并联触点多的回路写在左方,如图7.22所示。
图7.22 并联触点多的处理
(3)水平不垂直。
梯形图的触点应画在水平线上,不能画在垂直分支上,如图7.23所示。
图7.23 桥式电路的处理
(4)线圈右边无触点。
不能在线圈的右边画触点,建议触点间的线圈先编程,如图7.24所示。
(5)双线圈输出应避免。
如果在同一程序中,某一线圈被两次或多次驱动,称为双重输出(或双线圈输出)。
这时前面的输出无效,只有最后一次才有效,如图7.25所示。
双重输出在程序方面并不违反输入规则,但是由于上述的动作十分复杂,因此可按如图7.26所示做相应处理。
还有其他的方法,如采用跳转指令,或步进梯形图指令,每一步都可在同一输出编程。
但在采用步进指令时,若对主程序内的输出线圈在状态内编程,则处理方法与双重线圈相同,必须注意。
(6)每个继电器的线圈和它的触点均用同一编号,每个元件的触点使用时没有数量限制。
(7)线圈不能直接接在左边母线上。
(8)在梯形图中没有真实的电流流动,为了便于分析PLC的周期扫描原理和逻辑上的因果关系,假定在梯形图中有“电流”流动,这个“电流”只能在梯形图中单方向流动——即从左向右流动,层次的改变只能从上向下。
1.用户程序的I/O状态分析法
PLC是以循环扫描的方式执行程序的,如果不考虑每个扫描周期中其他的工作阶段,只考虑对用户程序的执行过程、模拟实验系统中出现的输入信号顺序以及I/O暂存器和梯形图中的逻辑关系,对用户程序的执行进行分析,可得到I/O暂存器中各个输出点在不同扫描周期内的状态变化情况。
此方法可用于对所编程序的控制顺序进行分析和实验,称为用户程序的I/O状态分析法,这种分析方法如图7.27所示。
在图7.27中,将每一个周期中的输入状态和上一个周期中的输出状态作为已知条件,并将这些已知条件带入到梯形图各个梯级的逻辑表达式中进行运算,便可以得到本周期的各个输出状态,依次分析下去,最后得到三个周期的输出状态。
把各个周期的输入、输出状态列出表格,可清楚地看到每个周期的输入、输出状态的变化情况。
在分析时要注意:
首先要将每个周期中输入信号的状态填入表内,并作为输入条件代入第一个梯级进行逻辑运算,运算后得到的输出,立即填入表内,给第二个梯级运算,并提供相应触点的状态,即上一个梯级的运算结果马上就被下一个梯级使用。
下面对照I/O状态分析法分析图7.27中所示的梯形图:
首先将已知输入信号X0在3个周期内的状态填入到状态表中,再根据在第一个周期内X0=0,判断出Y0=0,由于Y0=0,则Y1=0,同时X0=0使得Y2=0,将Y0、Y1、Y2此时的状态填入表中;在第二周期内X0=1,所以Y0=1,而由于此Y2=0(上一个周期结束时的状态),所以现在Y1=0;对于第3个梯级,由于X0=1,而且此时,所以Y2=1,……最后分析的结果如图7.27中的I/O状态表所示。
2.PLC对输入信号ON/OFF时间的要求
输入信号的状态是在PLC的输入处理阶段被检测的。
如果输入信号ON或OFF的时间过窄,有可能检测不到。
也就是说,PLC输入信号的ON/OFF时间,必须比PLC的扫描时间长。
若考虑输入单元滤波的响应时间延迟为8ms,扫描周期为8ms,一共是16ms,则输入信号的ON/OFF时间至少为16ms。
不过利用PLC的高速处理指令,也可以以中断方式处理较高频率的输入信号。
7.3 常用基本环节编程
7.3.1 自锁、互锁、联锁控制
作为编程元件及基本指令的应用,本节讨论一些在应用程序中常用的基本环节的编程,为进一步学习PLC编程应用打下基础。
1.自锁控制
启动、自保持、停止功能是PLC控制电路的最基本环节,经常用于对Y、M进行控制。
它有启动优先型和停止优先型两种,如图7.28(a)、(b)所示。
当需要状态保持时,即在电源掉电时,能够保留或记忆原来的状态,当电源恢复后使掉电前的状态保持不变。
我们可利用PLC提供的具有断电保持功能的辅助继电器(在FX1N系列PLC中,M384~M511为EEPROM保持,M512~M1535为电容保持)来实现,如图7.28(c)、(d)所示。
2.互锁控制
在电气设备控制中,经常用到互锁控制,以达到相互制约的目的。
如图7.29所示是PLC编程实现的Y1、Y2间的互锁控制。
必须强调的是,对于电动机正反转控制等要求严格的互锁控制,除了编程实现内部互锁外,还必须设置电气互锁、机械互锁等外部互锁,以提高可靠性。
3.联锁控制
在顺序控制中,经常会碰到上一个动作结果是下一动作的条件这种控制要求,解决的办法就是将代表前一个动作的常开触点串联在后一个动作的启动电路中,如图7.30所示,以达到顺序控制的目的。
7.3.2 定时器扩展应用
1.长延时定时器
定时器的计时时间都有一个最大值,如100ms的定时器最大计时时间为32767.7s。
如工程中所需的延时时间大于这个数值,一个最简单的方法是采用定时器接力方式,即先启动一个定时器计时,计时时间到时,用第一只定时器的常开触点启动第二只定时器,再使用第二只定时器启动第三只,如此等等。
记住使用最后一个定时器的触点去控制最终的控制对象就可以了。
图7.31中的梯形图即是一个这样的例子,输入X0导通后,输出Y0在t1+t2=200+300=500s的延时之后接通,延时时间为两个定时器设定值之和。
图7.32 定时器配合计数器获得长延时
上述为利用多定时器的计时时间相加获得长延时。
此外还可以利用计时器配合计数器获得长延时,如图7.32所示。
图中常开触点X0是这个电路的工作条件,当X0保持接通时电路工作。
在定时器T0的线圈回路中接有定时器T0的常闭触点,它使得定时器T0每隔100s接通一次,接通时间为一个扫描周期。
定时器T0的每一次接通都使计数器C0记一个数。
而当记到计数器的设定值时使其工作对象Y0接通,从X0接通为始点的延时时间为定时器的设定值乘上计数器的设定值(,为一个扫描周期,很短可忽略)。
X1为计数器C0的复位条件。
PLC内部定时器都是通电延时型的,当需要断电延时时,可采用如图7.33所示的编程实现。
当X0接通时,Y0立即接通;当X0断开时,Y0延时(3s)断开。
3.双延时定时器
所谓双延时定时器,就是指通电和断电均延时的定时器,可采用如图7.34所示编程实现。
当X0接通时,Y0延时(3s)接通;当X0断开时,Y0延时(5s)断开。
4.点动定时器
常用的点动计时器,其功能为每次输入X0接通时,Y0输出一个脉宽为定长的脉冲,脉宽由定时器T0设定值设定。
它的时序图如图7.35所示,根据时序图我们就可以画出相应的梯形图。
5.振荡电路
图7.32中定时器T0的工作实质就是构成一种振荡电路,产生时间间隔为定时器的设定值,脉冲宽度为一
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