第一章概述1.1可編程序控制器的工作原理1.2可編程序控制器的分類1.3PLC的編程語言概述第二章日本三菱公司FX2N系列PLC2.1FX2N系列PLC的編程元件2.2FX系列PLC的基本邏輯指令2.3基本邏輯指令的編程規則與技巧第三章編程方法3.1可編程控制器最常用編程環節3.2梯形圖的經驗設計法3.3順序控制設計法

可編程序控制器（ProgrammableController）1985年1月國際電工委員會（IEC）對PLC的定義：

可編程序控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。可編程序控制器及其有關設備，都應按易于使工業控制系統形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。

可編程序控制器的特點

PLC的特點：

1、編程方法簡單易學；

2、硬件配套齊全、用戶使用方便；

3、通用性強、適應性強；

4、可靠性高、抗干擾能力強；

5、系統的設計、安裝、調試工作量小；

6、維修工作量小、維護方便；

7、體積小、能耗低。配套齊全，功能完善，通用性強PLC發展到今天，已經形成了大、中、小各種規模的系列化產品，可以用于各種規模的工業控制場合，要改變控制功能只需改變程序即可，具有較強的通用性。現代PLC除了邏輯處理功能外，大多具有數據處理能力，可用于各種數字控制領域。近年來，隨著PLC多種智能模塊的出現，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC控制等各種工業控制中。加上PLC通訊能力的增強及人機界面技術的發展，使用PLC組成各種控制系統變得非常容易。

可編程序控制器的基本結構

PLC專為工業場合設計，采用了典型的計算機結構，主要是由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、編程器、電源組成。1.1可編程序控制器的工作原理一、PLC控制系統的等效電路繼電器功率放大、電氣隔離、邏輯運算二、可編程序控制器的工作原理兩種基本工作狀態：運行（RUN）停止（STOP）掃描工作方式

1、內部處理

2、通訊服務

3、輸入處理

4、程序執行

5、輸出處理內部處理通訊服務輸入處理程序執行輸出處理RUNSTOP

當PLC方式開關置于RUN（運行）時，執行所有階段；當方式開關置于STOP（停止）時，不執行后3個階段，此時可進行通信處理，如對PLC聯機或離線編程。可編程控制器的工作原理PLC的工作原理（M100）（Y430)輸出刷新階段

用戶程序執行階段

輸入采樣階段輸入端子輸入映象寄存器元件映象寄存器輸出鎖存器輸出端子掃描周期X4讀出(Y430)寫入讀出程序執行原理圖三、掃描周期

典型值為：1--100msPLC在RUN工作狀態時，執行一次內部處理、通訊服務、輸入處理、程序執行、輸出處理的掃描操作所需的時間稱為掃描周期。四、輸入/輸出滯后時間

（系統響應時間）

PLC的外部輸入信號發生變化的時刻至它控制的有關外部輸出信號發生變化的時刻之間的時間間隔。

組成：輸入電路濾波時間、輸出模塊的滯后時間和因掃描工作方式產生的滯后時間。1.2可編程序控制器的分類

PLC從硬件結構上可分為

整體式、模塊式和疊裝式。整體式可編程序控制器模塊式可編程序控制器疊裝式可編程序控制器1、整體式可編程序控制器

整體式（單元式/箱體式）體積小、價格低適用于小型機有多種I/O點數的基本單元和擴展單元

基本單元包含：CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、編程器、電源擴展單元只有：輸入模塊、輸出模塊、電源

2、模塊式可編程序控制器由框架和模塊組成自由組合、運用靈活、維護方便適用于大型機3、疊裝式可編程序控制器吸收整體式、模塊式優點從規模上按PLC的輸入輸出點數可分為小型、中型和大型。CPU模塊輸入模塊輸出模塊D/A轉換A/D轉換

通訊

電源1.3PLC的編程語言概述

一、PLC編程語言的國際標準IEC1994年5月公布了PLC標準（IEC61131）IEC61131—1：通用信息；IEC61131—2：設備與測試要求；IEC61131—3：編程語言；

IEC61131—4：用戶指南；IEC61131—5：通訊。

二、編程語言

1、順序功能圖（Sequentialfunctionchart）

2、梯形圖（Ladderdiagram）

3、指令表（Instructionlist）

4、功能塊圖（Functionblockdiagram）

5、結構文本（高級語言）（Structuredtext）順序功能圖（SFC）梯形圖（LD）

梯形圖與繼電器控制系統的電路圖很相似，一般有線圈、常開觸點、常閉觸點，還有其他功能塊。梯形圖稱為電路或程序，設計梯形圖叫編程。梯形圖主要特點1、編程元件沿用繼電器控制系統中的概念和定義編程元件：X、Y、M、T、C等2、采用公共母線結構，能流只能從左到右。

線圈（或輸出）只能與右母線相連

3、邏輯解算關系：從上到下，從左到右，前面解算的結果，可馬上被后面的邏輯解算所利用。4、各編程元件的常開/

常閉觸點可無限次使用返回本章首頁功能塊圖（FBD）類似數字邏輯電路的編程語言，即用類似與門、或門的方框來表不邏輯運算關系等。指令表（IL）由若干條指令組成的程序叫做指令表程序。LDX0ORY0ANIX1OUTY0結構文本Pascal,Basic,c等高級編程語言結構文本是為IEC1131-3標準創建一種專用高級編程語言。用結構文本有兩個優點：能實現復雜的數學運算，非常簡潔和緊湊。第二章日本三菱公司FX2N系列PLC

一、FX2N系列PLC型號名稱的含義

FX系列型號名稱的含義三菱公司PLC型號（小型機）FX2N——16MR單元功能輸出類型總I/O點數系列名R：繼電器S：可控硅T：晶體管M：基本單元E：擴展單元EX：擴展輸入單元EY：擴展輸出單元F1、F2、FX0、FX0S、FX0N、FX2、FX2N、FX2C、FX2N—24MRFX2N—36MRFX2N—48MRFX2N—64MRFX2N—80MRFX2N—128MR2.1FX2N系列PLC的編程元件一、編程元件的名稱由數字和字母表示分別表示元件的類型和地址號注：1、輸入/輸出元件的地址號均

按八進制編號（0~7）2、輸入/輸出以外的元件地址號全

按十進制編號（0~9）二、輸入繼電器與輸出繼電器

1、輸入繼電器（X）

PLC接收外部輸入的開關量信號的窗口，在梯形圖中可以外接常開觸點或常閉觸點，也可以接多個觸點組成的串并聯電路。在梯形圖中可以多次使用輸入繼電器的常開觸點和常閉觸點。

八進制編號184點帶擴展

X0~X7、X10~X17、X20~X27、X30~X3、????X260~X267

其觸點使用次數不受限制

2、輸出繼電器（Y）

PLC向外部負載發送信號的窗口將PLC輸出信號傳送輸出模塊，再由后者驅動負載八進制編號184點帶擴展Y0~Y7、Y10~Y17、Y20~Y27、Y30~Y3、?????Y260~Y267

其觸點使用次數不受限制，但線圈只能使用一次。注：總I/O點數不能超過256點，帶擴展單元時，其地址號與基本單元地址號連續（順序編號）。輸入和輸出繼電器三、輔助繼電器（M）

用軟件實現，不能接收外部的輸入信號，不能直接對外輸出信號去直接驅動負載，（相當于繼電器控制系統中的中間繼電器）作用：轉換、存儲運算結果1、通用輔助繼電器（M）M0~M499500點可用軟件設定為斷電保持輔助繼電器2、停電保持輔助繼電器（M）

M500~M3071

2572點

電源中斷時，中斷瞬時的狀態，可在重新通電后的第一個掃描周期再現其狀態。

M500~M1023可用軟件設定為非斷電保持輔助繼電器。

M500X000M500X000M500X001X000M500斷電掃描周期3、特殊輔助繼電器（M）M8000~M8255256點用來表示PLC的某些狀態、提供時鐘脈沖、標志（如進位、借位標志）、設定PLC的運行方式，或者用于步時順控、禁止中斷、設定計數器是加計數或是減計數等。a、觸點利用型特殊輔助繼電器b、線圈驅動型特殊輔助繼電器

a、觸點利用型特殊輔助繼電器

線圈由PLC自動驅動，用戶只可利用其觸點

M8000：運行（RUN）監控（運行期間接通）

M8002：初始化脈沖（僅在運行瞬間接通）；M8005：鋰電池欠壓；

M8011：10ms時鐘；

M8012：100ms時鐘；

M8013：1s時鐘；

M8014：1min時鐘；

b、線圈驅動型特殊輔助繼電器

用戶驅動線圈后，PLC作特定動作

M8030：使BATTLED（鋰電池欠壓指示燈）熄滅；M8033：PLC停止時輸出保持（M8033線圈通電時，PLC由RUN進入STOP狀態時，映像寄器與數據寄存器中的內容保持不變。）；M8034：禁止全部輸出；M8039：定時掃描；四、狀態元件（S）用于編制順序控制程序的一種編程元件，一般與步進梯形指令STL一起使用。通用狀態（S0~S499）沒有斷電保持功能，但可用程序設定有斷電保持功能。可作M使用

初始狀態：S0~S910點

回零：S10~S1910點通用：S20~S499480點保持：S500~S899400點

報警器：S900~S999100點

通用

500點五、定時器（T）T0~T255

包括設定值寄存器、當前值寄存器和一個用來儲存其輸出觸點狀態的映像寄存器。分為通用定時器（T0~T245）和

積算定時器(T246~T255)。

1、通用定時器（T0~T245）

1）100ms定時器T0~T199200點設定值：0.1~3276.7sT192~T199為了程序和中斷服務程序專用的定時器

2）10ms定時器T200~T24546點

設定值：0.01~327.67s

2、積算定時器（T246~T255）

1）1ms積算定時器T246~T2494點設定值：0.001~32.767s

2）100ms積算定時器T250~T2556點設定值：0.1~3276.7s

3、定時器的定時精度定時器的最大誤差約為+T0（T0為掃描周期）和-α（α為定時器的最小定時單位如1ms、10ms等）

定時器六、計數器（C）C0~C255分為內部計數器和高速計數器。內部計數器對PLC的內部信號X、Y、M、S等計數，1、內部計數器1）16bit加計數器計數范圍：1~32767通用：C0~C99100點停電保持：C100~C199100點

2）32bit加/減計數器計數范圍：-2，147，483，648~+2，147，483，647

通用：C200~C21920點停電保持：C220~C23415點

其計數方式由特殊輔助繼電器M8200~M8234設定，對應特殊輔助繼電器為ON時，為減計數；反之為加計數。2、高速計數器

C235~C25521點a、1相無啟動/復位輸入端的高速計數器C235~C240b、1相帶啟動/復位輸入端的高速計數器C241~C245c、1相雙計數輸入（加/減脈沖輸入）高速計數器C246~C250d、兩相（A-B相型）雙向計數輸入高速計數器C251~C255七、數據寄存器（D）在模擬量檢測與控制以及位置控制等場合用來儲存數據和參數，數據寄存器為16位，兩個合并可存放32位數據。1、通用數據寄存器

D0~D199200點M8033為ON他們有斷電保持功能，反之無斷電保持功能2、斷電保持數據寄存器200~D79997800點D200~D511有斷電保持功能，利用外部設備的參數設定，可改變其與通用數據寄存器的分配。D490~D509供通信用。D512~D7999的斷電保持功能不能用軟件改變，可用RST和ZRST指令清除內容。以500點為單位，可將D1000~D7999設為文件寄存器

3、特殊數據寄存器

D8000~D8255256點特殊數據寄存器D8000~D8255用來監控PLC的運行狀態，如電池電壓、掃描時間等。

4、變址寄存器（V/Z）16bit數據寄存器

V0——V7、Z0——Z7變址寄存器V0~V7和Z0~Z7的內容用來改變編程元件的元件號。

八、指針（P/I）包括分支指針P0~P127和15點中斷用指針。1、分支指令用指針（P0~P127：128點）用來指示跳轉指令（CJ）的跳步目標和子程序調用指令（CALL）調用的了程序的入口地址，執行到子程序中的SRET時返回主程序。FX1S：P0~P63，FX1N、FX2N、FX2NC：P0~P127

2、中斷用指針（I0□□~I8□□：15點）中斷用指針用來指明某一中斷源的中斷程序入口標號，執行到IRET指令時返回主程序。1）輸入中斷用來接收特定的輸入地址號的輸入信號，立即執行相應的中斷服務程序。

2）定時器中斷使PLC以指定的周期定時執行中斷子程序，定時循環處理某些任務，處理的時間不受PLC掃描周期的限制。3）計數器中斷用于PLC內置的高速計數器，根據高速計數器的計數當前值與計數設定值的關系來確定是否執行相應的中斷服務子程序。九、常數（K/H）K：十進制H：十六進制2.2FX系列PLC的基本邏輯指令一、LD、LDI、OUTLD(Load)：常開觸點與母線連接的指令LDI(LoadInverse)：常閉觸點與母線連接的指令OUT(Out)：驅動線圈的輸出指令XYMTCSYMTCS二、AND、ADIAND(And):常開觸點串聯連接指令ANI(AndInverse):常閉觸點串聯連接指令XYMTCS三、OR、ORIOR(Or):常開觸點并聯連接指令ORI(OrInverse):常閉觸點并聯連接指令XYMTCS四、LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF

LDP、ANDP、ORP用來作上升沿檢測的觸點指令，僅在指定位元件的上升沿(由OFF—ON變化)時接通一個掃描周期。

LDF、ANDF和ORF是用來作下降沿檢測的觸點指令，僅在指定位元件的下降沿(由ON—OFF變化)時接通一個掃描周期。XYMTCS五、ORB ORB(OrBlock)：串聯電路塊的并聯連接指令。 注：指令后不帶元件六、ANBANB(AndBlock)：并聯電路塊的串聯連接指令。

注：指令后不帶元件七、MPS、MRD、MPP

MPS(Push)：進棧，

MRD(Read)：讀棧，

MPP(Pop)：出棧注：用于多重輸出

FX系列有11個棧存儲器八、MC、MCRMC(MasterContr01)：主控指令，或公共觸點串聯連接指令MCR(MasterControlReset)：主控復位指令，MC指令的復位指令。YM九、INVINV(Inverse):指令將執行該指令之前的運算結果取反（運算結果如為“0”將它變為“1”，運算結果“1”將它變為“0”)。十、PLS、PLFPLS（Pulse）:上升沿微分輸出指令PLF:下降沿微分輸出指令PLS與PLF指令只能用于輸出繼電器和輔助繼電器。YM十一、SET、RSTSET：置位指令，使操作保持的指令。RST：復位指令，使操作保持復位的指令。

SET、RST指令的功能與數字電路中R-S觸發器的功能相似，SET與RST指令之間可以插入別的程序。如果它們之間沒有別的程序，最后的指令有效。YMSYMTCSDVZ十二、NOP、ENDNOP（Nonprocessing）:空操作指令空操作指令使該步序作空操作。可編程序控制器的編程器一般都有指令的插入和刪除功能，在程序中實際上很少使用NOP指令。執行完清除用戶存儲器的操作后，用戶存儲器的內容全部變為空操作指令。END(End)：結束指令，表示程序結束。若不寫END指令，將從用戶程序存儲器的第一步執行到最后一步；將END指令放在程序結束處，只執行第一步至END這一步之間的程序，使用END指令可以縮短掃描周期。在調試程序時可以將END指令插在各段程序之后，從第一段開始分段調試，調試好以后再順序刪去程序中間的END指令，這種方法對程序的查錯也很有用處。2.3基本邏輯指令的編程規則與技巧一、梯形圖的主要特點PLC梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱。但不是真實的繼電器。梯形圖兩側的垂直公共線稱為公共母線，能流只能從左到右。梯形圖的邏輯運算：根據梯形圖各觸點的狀態和邏輯關系，求出與圖中各線圈對應的編程元件的ON/OFF狀態，邏輯運算是從左到右，從上到下進行的。梯形圖中各編程元件的常開觸點和常閉觸點可以無限多次的使用。二、編程規則與技巧1、雙線圈輸出在同一程序中，同一元件的線圈使用了兩次或多次，稱為雙線圈輸出。

前面的輸出無效，最后依次的輸出才有效X002M007Y1X002Y1M007Y1…無效有效2、程序的優化設計設計并聯電路時，應將單個觸點的支路放在下面；設計串聯電路時，應將單個觸點的支路放在右面；輸出線圈應放在最右邊；線圈并聯電路中，應將單個線圈放在上面。第三章編程方法

3.1可編程控制器最常用編程環節梯形圖的基本電路:起動、保持和停止電路三相異步電動機正反轉控制電路定時器、計數器應用程序常閉觸點輸入信號的處理起動、保持和停止電路三相異步電動機正反轉控制電路定時器、計數器應用程序定時范圍的擴展閃爍電路延時接通/斷開電路定時范圍的擴展FX系列的定時器最長時時間為32676.7s.設定時器T0和C0的設定值分別為KT和KC，對于100ms定時器，總的定時時間為：T=0.1KTKC閃爍電路延時接通/斷開電路常閉觸點輸入信號的處理3.2梯形圖的經驗設計法在一些典型電路的基礎上，根據被控對象對控制系統的具體要求，不斷地修改和完善梯形圖。用經驗法設計存在的問題:1、設計方法很難掌握，設計周期長。

2、裝置交付使用后維修困難。3.3順序控制設計法

順序控制，是按照生產工藝預先規定的順序，在各個輸入信號的作用下，根據內部狀態和時間順序，在生產過程中各個執行機構自動地有秩序地進行操作。順序控制設計法又稱步進控制設計法。

順序控制設計法最基本的思路

順序控制設計法的本質

順序功能圖

一、順序控制設計法的基本思想：將系統的一個工作周期劃分為若干個順序相連的階段，這些階段稱為步（STEP），并用編程元件（M、S）來代表各步。步是根據輸出量的狀態變化來劃分的，在任一步內，各輸出量的ON/OFF狀態不變，但相鄰兩步輸出量總的狀態是不同的。二、順序控制設計法的本質

經驗設計法——試圖用輸入信號X直接控制輸出信號Y。順序控制設計法——是用輸入量X控制代表各步的編程元件，再用它們控制輸出量Y。步是根據輸出量Y的狀態劃分的。三、順序功能圖概述

順序功能圖又叫狀態轉移圖或功能表圖它是描述控制系統的控制過程、功能和特性的一種圖形，也是設計可編程序控制器的順序控制程序的有力工具。在TE公司研制的Grafcet基礎上，1978年法國公布用于工業過程文件編制的法國標準AFCET，1979年法國公布了功能圖的國家標準GRAFCET。

1987年IEC公布了用于所有控制系統的通用標準—IEC848，即“控制系統功能圖準備標準”。1986年我國頒布了順序功能圖的國家標準GB6988.6-86。

1994年公布的IEC1131中，順序功能圖被確定為位居首位的編程語言。

順序功能圖的組成：步、有向連線、轉換、轉換條件和動作（或命令）。（一）步1、步——系統工作的不同階段用矩形方框表示步，方框中用數字或代表該步的編程元件的元件號作為步的編號。步2、初始步——系統初始狀態對應的步是系統等待起動命令的相對靜止的狀態。用雙線方框表示初始步，每一個順序功能圖至少應該有一個初始步。3、活動步——系統正在執行的步當系統正處于某一步所在的階段時，叫做該步處于活動狀態，稱該步為“活動步”。步處于活動狀態時，相應的動作被執行；處于不活動狀態時，相應的非存儲型動作被停止執行。4、非活動步系統已經執行和將要執行的步動作4、與步對應的動作或命令

動作或命令——系統在某一步發出的命令或動作

施控系統發出“命令”；被控系統完成“動作”。（二）有向連線與轉換條件1、有向連線——表示活動步執行的順序步的活動狀態的進展，按照有向連線規定的路線和方向進行。習慣方向：