第5章可編程控制器的基本指令5.1FX系列可編程控制器的編程元件5.2FX系列可編程控制器的編程語言5.3FX系列可編程控制器的基本指令5.4FX系列可編程控制器編程的基本原則5.5小結習題

5.1FX系列可編程控制器的編程元件

5.1.1可編程控制器的編程元件概述

不同廠家、不同系列的PLC，其內部軟繼電器(編程元件)的功能和編號也不相同，因此用戶在編制程序時，必須熟悉所選用PLC的每條指令及所涉及編程元件的功能和編號。

FX系列中，幾種常用型號PLC的編程元件及編號如表5-1所示。FX系列PLC編程元件的編號由字母和數(shù)字組成，其中，輸入繼電器和輸出繼電器用八進制數(shù)字編號，其他均采用十進制數(shù)字編號。為了能全面了解FX系列PLC的內部軟繼電器，本節(jié)以FX2N為背景進行介紹。表5-1FX系列PLC的內部軟繼電器及編號續(xù)表

5.1.2FX2N系列編程元件分述

1．輸入繼電器(X)

輸入繼電器與輸入端相連，它是專門用來接收PLC外部開關信號的元件。PLC通過輸入接口將外部輸入信號狀態(tài)(接通時為“1”，斷開時為“0”)讀入并存儲在輸入映像寄存器中。圖5-1所示為輸入繼電器X1的等效電路。圖5-1輸入繼電器的等效電路輸入繼電器必須由外部信號驅動，不能用程序驅動，所以在程序中不可能出現(xiàn)其線圈。由于輸入繼電器(X)為輸入映像寄存器中的狀態(tài)，因而其觸點的使用次數(shù)不限。

FX系列PLC的輸入繼電器以八進制進行編號，F(xiàn)X2N輸入繼電器的編號范圍為X000～X267(184點)。注意，基本單元輸入繼電器的編號是固定的，擴展單元和擴展模塊是按與基本單元最靠近開始，順序進行編號的。例如，基本單元FX2N-64M的輸入繼電器編號為X000～X037(32點)，如果接有擴展單元或擴展模塊，則擴展的輸入繼電器從X040開始

編號。

2．輸出繼電器(Y)

輸出繼電器用來將PLC內部信號傳送給外部負載(用戶輸出設備)。輸出繼電器線圈是由PLC內部程序的指令驅動的，其線圈狀態(tài)傳送給輸出單元，再由輸出單元對應的硬觸點來驅動外部負載。圖5-2所示為輸出繼電器Y0的等效電路。圖5-2輸出繼電器的等效電路每個輸出繼電器在輸出單元中都對應有唯一一個常開硬觸點，但在程序中供編程的輸出繼電器，不管是常開觸點還是常閉觸點，都可以無數(shù)次使用。

FX系列PLC的輸出繼電器也是八進制編號，其中FX2N編號范圍為Y000～Y267(184點)。與輸入繼電器一樣，基本單元的輸出繼電器編號是固定的，擴展單元和擴展模塊的編號也是按與基本單元最靠近開始，順序進行編號的。

在實際使用中，輸入、輸出繼電器的數(shù)量要看具體系統(tǒng)的配置情況。

3．輔助繼電器(M)

輔助繼電器是PLC中數(shù)量最多的一種繼電器，一般的輔助繼電器與繼電器控制系統(tǒng)中的中間繼電器相似。

輔助繼電器不能直接驅動外部負載，負載只能由輸出繼電器的外部觸點驅動。輔助繼電器的常開與常閉觸點在PLC內部編程時可無限次使用。

輔助繼電器編號由M與十進制數(shù)共同組成(只有輸入/輸出繼電器才用八進制數(shù))。

1)通用輔助繼電器(M0～M499)

FX2N系列共有500個通用輔助繼電器。通用輔助繼電器在PLC運行時，如果電源突然斷電，則全部線圈均為OFF狀態(tài)。當電源再次接通時，除了因外部輸入信號而變?yōu)镺N狀態(tài)以外，其余的仍將保持OFF狀態(tài)，它們沒有斷電保護功能。通用輔助繼電器常在邏輯運算中作輔助運算、狀態(tài)暫存、移位等用。

根據(jù)需要，可通過程序將M0～M499設定為斷電保持輔助繼電器。

2)斷電保持輔助繼電器(M500～M3071)

FX2N系列有M500～M3071共2572個斷電保持輔助繼電器。它與普通輔助繼電器不同之處是具有斷電保護功能，即能記憶電源中斷瞬時的狀態(tài)，又能在重新通電后再現(xiàn)其狀態(tài)(但只保持一個掃描周期)。它之所以能在電源斷電時保持其原有的狀態(tài)，是因為電源中斷時用PLC中的鋰電池保存了它們映像寄存器中的內容。其中，M500～M1023可由軟件將其設定為通用輔助繼電器。下面通過小車往復運動控制來說明斷電保持輔助繼電器的應用，如圖5-3所示。

小車的正反向運動中，用M600、M601控制輸出繼電器驅動小車運動。X1、X0為限位輸入信號。運行的過程是：X0=ON→M600=ON→Y0=ON→小車右行→斷電→小車中途停止→通電(M600=ON→Y0=ON)再右行→X1=ON→M600=OFF、M601=ON→Y1=ON(左行)。可見，由于M600和M601具有斷電保持，因而在小車中途因斷電停止后，一旦電源恢復，M600或M601仍記憶原來的狀態(tài)，將由它們控制相應輸出繼電器，小車繼續(xù)原方向運動。若不用斷電保護輔助繼電器，則當小車中途斷電后，再次得電時小車將不能運動。圖5-3斷電保持輔助繼電器的作用

3)特殊輔助繼電器

PLC內有大量的特殊輔助繼電器，它們都有各自的特殊功能。FX2N系列中有256個特殊輔助繼電器，可分成觸點型和線圈型兩大類。

(1)觸點型：其線圈由PLC自動驅動，用戶只可使用其觸點。例如：

M8000：運行監(jiān)視器(在PLC運行中接通)，M8001與M8000相反邏輯；

M8002：初始脈沖(僅在運行開始時瞬間接通)，M8003與M8002相反邏輯；

M8011、M8012、M8013和M8014分別是產(chǎn)生10ms、100ms、1s和1min時鐘脈沖的特殊輔助繼電器。

M8000、M8002、M8012的波形圖如圖5-4所示。圖5-4M8000、M8002、M8012的波形圖

(2)線圈型：由用戶程序驅動線圈后，PLC執(zhí)行特定的動作。例如：

M8033：若使其線圈得電，則PLC停止時保持輸出映像存儲器和數(shù)據(jù)寄存器的內容；

M8034：若使其線圈得電，則將PLC的輸出全部禁止；

M8039：若使其線圈得電，則PLC按D8039中指定的掃描時間工作。

4．狀態(tài)繼電器(S)

狀態(tài)繼電器用來記錄系統(tǒng)運行中的狀態(tài)，是編制順序控制程序的重要編程元件，它與后述的步進順控指令STL配合應用。

如圖5-5所示，我們用機械手動作簡單介紹狀態(tài)器S的作用。當啟動信號X0有效時，機械手下降，下降到限位X1開始夾緊工件，加緊到位信號X2為ON時，機械手上升到上限X3則停止。整個過程可分為三步，每一步都用一個狀態(tài)器S20、S21、S22記錄。每個狀態(tài)器都有各自的置位和復位信號(如S21由X1置位，X2復位)，并有各自要做的操作(驅動Y0、Y1、Y2)。從啟動開始由上至下隨著狀態(tài)動作的轉移，至下一狀態(tài)動作時則上面狀態(tài)自動返回原狀。這樣可使每一步的工作互不干擾，不必考慮不同步元件之間的互鎖，從而使設計清晰簡潔。圖5-5狀態(tài)器(S)的作用狀態(tài)器有五種類型：初始狀態(tài)器S0～S9，共10點；回零狀態(tài)器S10～S19，共10點；通用狀態(tài)器S20～S499，共480點；具有狀態(tài)斷電保持的狀態(tài)器S500～S899，共400點；供報警用的狀態(tài)器(可用作外部故障診斷輸出)S900～S999，共100點。

在使用狀態(tài)器時應注意：

(1)狀態(tài)器與輔助繼電器一樣有無數(shù)的常開和常閉觸點。

(2)狀態(tài)器不與步進順控指令STL配合使用時，可作為輔助繼電器M使用。

(3)?FX2N系列PLC可通過程序設定將S0～S499設置為有斷電保持功能的狀態(tài)器。

5．定時器(T)

PLC中的定時器(T)相當于繼電器控制系統(tǒng)中的通電型時間繼電器。它可以提供無限對常開、常閉延時觸點。定時器中有一個設定值寄存器(一個字長)、一個當前值寄存器(一個字長)和一個用來存儲其輸出觸點的映像寄存器(一個二進制位)，這三個量使用同一地址編號，但使用場合不一樣，意義也不同。

FX2N系列中定時器可分為通用定時器、積算定時器兩種。它們是通過對一定周期的時鐘脈沖進行累計而實現(xiàn)定時的，時鐘脈沖有周期為1ms、10ms、100ms三種，當所計數(shù)值達到設定值時觸點動作。設定值可用常數(shù)K或數(shù)據(jù)寄存器D的內容來設置。

1)通用定時器

通用定時器的特點是不具備斷電的保持功能，即當輸入電路斷開或停電時定時器復位。通用定時器有100ms和10ms通用定時器兩種。

(1)?100ms通用定時器(T0～T199)：共200點，其中T192～T199為子程序和中斷服務程序專用定時器。這類定時器對100ms時鐘累積計數(shù)，設定值為1～32767，所以其定時范圍為0.1～3276.7s。

(2)?10ms通用定時器(T200～T245)：共46點。這類定時器對10ms時鐘累積計數(shù)，設定值為1～32767，所以其定時范圍為0.01～327.67s。下面舉例說明通用定時器的工作原理。如圖5-6所示，當輸入X0接通時，定時器T10從0開始對10ms時鐘脈沖進行累積計數(shù)，當計數(shù)值與設定值K123相等時，定時器的常開觸點接通Y0，經(jīng)過的時間為123×0.1?s=12.3?s。當X0斷開后定時器復位，計數(shù)值變?yōu)?，其常開觸點斷開，Y0也隨之置為OFF。若外部電源斷電，定時器也將復位。圖5-6通用定時器工作原理

2)積算定時器

積算定時器具有計數(shù)累積的功能。在定時過程中，如果斷電或定時器線圈置為OFF，積算定時器將保持當前的計數(shù)值(當前值)，當通電或定時器線圈置為ON后繼續(xù)累積，即其當前值具有保持功能，只有將積算定時器復位，當前值才變?yōu)?。

(1)?1ms積算定時器(T246～T249)：共4點，是對1ms時鐘脈沖進行累積計數(shù)的，定時的時間范圍為0.001～32.767s。

(2)?100ms積算定時器(T250～T255)：共6點，是對100ms時鐘脈沖進行累積計數(shù)的，定時的時間范圍為0.1～3276.7s。以下舉例說明積算定時器的工作原理。如圖5-7所示，當X1接通時，T250當前值計數(shù)器開始累積100ms的時鐘脈沖的個數(shù)。當X1經(jīng)t0時間后斷開，而T253尚未計數(shù)到設定值K345時，其計數(shù)的當前值保留。當X0再次接通時，T253從保留的當前值開始繼續(xù)累積，經(jīng)過t1時間，當前值達到K345時，定時器的觸點動作。累積的時間為t0+t1=0.1×345=34.5s。當復位輸入X1接通時，定時器才復位，當前值變?yōu)?，觸點也跟隨復位。圖5-7積算定時器工作原理

6．計數(shù)器(C)

FX2N系列計數(shù)器分為內部計數(shù)器和高速計數(shù)器兩類。

1)內部計數(shù)器

內部計數(shù)器在執(zhí)行掃描操作時對內部信號(如X、Y、M、S、T等)進行計數(shù)。內部輸入信號的接通和斷開時間應比PLC的掃描周期稍長。

(1)?16位增計數(shù)器(C0～C199)：共200點，其中C0～C99為通用型；C100～C199共100點為斷電保持型(斷電保持型即斷電后能保持當前值待通電后繼續(xù)計數(shù))。這類計數(shù)器為遞加計數(shù)，應用前先對其設置一設定值，當輸入信號(上升沿)個數(shù)累加到設定值時，計數(shù)器動作，其常開觸點閉合、常閉觸點斷開。計數(shù)器的設定值為1～32767(16位二進制數(shù))，設定值除了用常數(shù)K設定外，還可間接通過指定數(shù)據(jù)寄存器設定。下面舉例說明通用型16位增計數(shù)器的工作原理。如圖5-8所示，X10為復位信號，當X10為ON時C0復位。X11是計數(shù)輸入，每當X11接通一次計數(shù)器，當前值增加1(注意X10斷開，計數(shù)器不會復位)。當計數(shù)器計數(shù)當前值為設定值10時，計數(shù)器C0的輸出觸點動作，Y0被接通。此后既使輸入X11再接通，計數(shù)器的當前值也保持不變。當復位輸入X10接通時，執(zhí)行RST復位指令，計數(shù)器復位，輸出觸點也復位，Y0被斷開。圖5-8通用型16位增計數(shù)器

(2)?32位增/減計數(shù)器(C200～C234)：共有35點，其中C200～C219(共20點)為通用型，C220～C234(共15點)為斷電保持型。這類計數(shù)器與16位增計數(shù)器相比，除位數(shù)不同外，它還能通過控制實現(xiàn)加/減雙向計數(shù)。設定值范圍均為-214783648～+214783647(32位)。

C200～C234是增計數(shù)還是減計數(shù)，由特殊輔助繼電器M8200～M8234設定。對應的特殊輔助繼電器被置為ON時為減計數(shù)，置為OFF時為增計數(shù)。

計數(shù)器的設定值與16位計數(shù)器一樣，可直接用常數(shù)K或間接用數(shù)據(jù)寄存器D的內容作為設定值。在間接設定時，要使用編號緊連在一起的兩個數(shù)據(jù)計數(shù)器。如圖5-9所示，X12用來控制M8200，X12閉合時為減計數(shù)方式。X14為計數(shù)輸入，C200的設定值為-5(可正、可負)。在t1時間段，C200置為增計數(shù)方式(M8200為OFF)，當X14計數(shù)輸入累加至由4→5時，進入t2時間段，C200置為減計數(shù)方式(M8200為ON)，當X14計數(shù)輸入累減至由-4→-5時，計數(shù)器的輸出觸點不會動作，相反會復位Y1。在t3時間段，C200置為增計數(shù)方式(M8200為OFF)，當X14計數(shù)輸入累加至由-6→-5時，計數(shù)器的輸出觸點才動作，當前值大于-5時計數(shù)器仍為ON狀態(tài)。復位輸入X13接通時，計數(shù)器的當前值為0，輸出觸點也隨之復位。圖5-932位增/減計數(shù)器

2)高速計數(shù)器(C235～C255)

高速計數(shù)器與內部計數(shù)器相比，除允許輸入頻率高之外，應用也更為靈活。高速計數(shù)器均有斷電保持功能，通過參數(shù)設定也可變成非斷電保持。FX2N有C235～C255共21點高速計數(shù)器。適合用來作為高速計數(shù)器輸入的PLC輸入端口有X0～X7。X0～X7不能重復使用，即某一個輸入端已被某個高速計數(shù)器占用時，它就不能再用于其他高速計數(shù)器，也不能作它用。各高速計數(shù)器對應的輸入端如表5-2所示。表5-2高速計數(shù)器簡表高速計數(shù)器可分為四類：

(1)單相單計數(shù)輸入高速計數(shù)器(C235～C245)。其觸點動作與32位增/減計數(shù)器相同，可進行增或減計數(shù)(取決于M8235～M8245的狀態(tài))。

圖5-10(a)所示為無啟動/復位端單相單計數(shù)輸入高速計數(shù)器的應用。當X10斷開，M8235為OFF時，C235為增計數(shù)方式(反之為減計數(shù))。由X12選中C235，從表5-1中可知，其輸入信號來自于X0，C235對X0信號增計數(shù)，當前值達到1234時，C235常開接通，Y0得電。X11為復位信號，當X11接通時，C235復位。圖5-10(b)所示為帶啟動/復位端單相單計數(shù)輸入高速計數(shù)器的應用。由表5-1可知，X1和X6分別為復位輸入端和啟動輸入端。利用X10通過M8244可設定其增/減計數(shù)方式。當X12接通，且X6也接通時，開始計數(shù)，計數(shù)的輸入信號來自于X0，C244的設定值由D0和D1指定。除了可用X1立即復位外，也可用梯形圖中的X11復位。圖5-10單相單計數(shù)輸入高速計數(shù)器(a)無啟動/復位端；(b)帶啟動/復位端表5-2中，U表示加計數(shù)輸入，D表示減計數(shù)輸入，B表示B相輸入，A表示A相輸入，R表示復位輸入，S表示啟動輸入；X6、X7只能用作啟動信號，不能用作計數(shù)信號。

(2)單相雙計數(shù)輸入高速計數(shù)器(C246～C250)。這類高速計數(shù)器有兩個輸入端，一個為增計數(shù)輸入端，另一個為減計數(shù)輸入端。利用M8246～M8250的ON/OFF動作可監(jiān)控C246～C250的增/減計數(shù)動作。

如圖5-11所示，X10為復位信號，其有效(ON)則C248復位。由表5-2可知，也可利用X5對其復位。當X11接通時，選中C248，輸入來自X3和X4。圖5-11單相雙計數(shù)輸入高速計數(shù)器

(3)雙相高速計數(shù)器(C251～C255)。A相和B相信號決定計數(shù)器是增計數(shù)還是減計數(shù)。當A相為ON時，若B相由OFF到ON，則為增計數(shù)；當A相為ON時，若B相由ON到OFF，則為減計數(shù)，如圖5-12(a)所示。

如圖5-12(b)所示，當X12接通時，C251計數(shù)開始。由表5-2可知，其輸入來自X0(A相)和X1(B相)。只有當計數(shù)使當前值超過設定值時，Y2為ON。如果X11接通，則計數(shù)器復位。根據(jù)不同的計數(shù)方向，Y3為ON(增計數(shù))或為OFF(減計數(shù))，即用M8251～M8255可監(jiān)視C251～C255的加/減計數(shù)狀態(tài)。圖5-12雙相高速計數(shù)器注意：高速計數(shù)器的計數(shù)頻率較高，它們的輸入信號頻率受兩方面的限制，一是全部高速計數(shù)器的處理時間，因它們采用中斷方式，所以計數(shù)器用得越少，則可計數(shù)頻率就越高；二是輸入端的響應速度，其中X0、X2、X3最高頻率為10kHz，X1、X4、X5最高頻率為7kHz。第7章中的高速處理指令中有高速計數(shù)器指令，建議讀者將兩者結合起來學習。

7．數(shù)據(jù)寄存器(D)

PLC在進行輸入/輸出處理、模擬量控制、位置控制時，需要許多數(shù)據(jù)寄存器存儲數(shù)據(jù)和參數(shù)。數(shù)據(jù)寄存器為16位，最高位為符號位。可用兩個數(shù)據(jù)寄存器來存儲32位數(shù)據(jù)，最高位仍為符號位。數(shù)據(jù)寄存器有以下幾種類型：

(1)通用數(shù)據(jù)寄存器(D0～D199)。共200點。當M8033為ON時，D0～D199有斷電保護功能；當M8033為OFF時則無斷電保護，這種情況PLC由RUN→STOP或停電時，數(shù)據(jù)全部清零。

(2)斷電保護數(shù)據(jù)寄存器(D200～D7999)。共7800點，其中D200～D511(共12點)有斷電保護功能。可以利用外部設備的參數(shù)設定改變通用數(shù)據(jù)寄存器與有斷電保持功能數(shù)據(jù)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，但可用指令清除它們的內容。根據(jù)參數(shù)設定可以將D1000以上作為文件寄存器。

(3)特殊數(shù)據(jù)寄存器(D8000～D8255)。共256點。特殊數(shù)據(jù)寄存器的作用是監(jiān)控PLC的運行狀態(tài)，如掃描時間、電池電壓等。用戶不能使用未加定義的特殊數(shù)據(jù)寄存器。具體可參見用戶手冊。

8．變址寄存器(V/Z)

FX2N系列PLC有V0～V7和Z0～Z7共16個變址寄存器，它們都是16位的寄存器。變址寄存器V/Z實際上是一種特殊用途的數(shù)據(jù)寄存器，其作用相當于微機中的變址寄存器，用于改變元件的編號(變址)，例如V0=10，則執(zhí)行D10V0時，被執(zhí)行的編號為D20(D10+10)。變址寄存器可以像其他數(shù)據(jù)寄存器一樣進行讀/寫，需要進行32位操作時，可將V、Z串聯(lián)使用(Z為低位，V為高位)。

9．指針(P、I)

在FX系列中，指針用來指示分支指令的跳轉目標和中斷程序的入口標號，分為分支用指針、輸入中斷指針及定時中斷指針和計數(shù)中斷指針。其中，中斷指針內容安排于第7章中的與中斷有關的指令部分，以便于大家學習。

FX2N有P0～P127共128點分支用指針。分支指針用來指示跳轉指令(CJ)的跳轉目標或子程序調用指令(CALL)調用子程序的入口地址。

如圖5-13所示，當X1常開接通時，執(zhí)行跳轉指令CJP0，PLC跳到標號為P0處之后的程序去執(zhí)行。圖5-13分支用指針

10．常數(shù)(K、H)

K表示十進制整數(shù)的符號，主要用來指定定時器/計數(shù)器的設定值及應用功能指令操作數(shù)中的數(shù)值；H表示十六進制數(shù)，主要用來表示應用功能指令的操作數(shù)值。例如，20用十進制表示為K20，用十六進制則表示為H14。

5.2FX系列可編程控制器的編程語言

5.2.1梯形圖編程語言

梯形圖語言是在傳統(tǒng)電器控制系統(tǒng)中常用的接觸器、繼電器等圖形表達符號的基礎上演變而來的。它與電器控制線路圖相似，繼承了傳統(tǒng)電器控制邏輯中使用的框架結構、邏輯運算方式和輸入/輸出形式，具有形象、直觀、實用的特點。因此，這種編程語言為廣大電氣技術人員所熟知，是應用最廣泛的PLC編程語言，是PLC的第一編程語言。圖5-14所示是傳統(tǒng)的電器控制線路圖和PLC梯形圖。

從圖5-14(d)中可看出，兩種圖的基本表示思想是一致的，具體表達方式有一定區(qū)別。PLC的梯形圖使用的是內部繼電器，定時/計數(shù)器等，都是由軟件來實現(xiàn)的，使用方便，修改靈活，是原電器控制線路硬接線無法比擬的。圖5-14電器控制線路圖與梯形圖(a)繼電器原理圖；(b)?PLC接線圖；(c)梯形圖；(d)?PLC等效電路5.2.2順序功能圖編程語言

順序功能圖語言(SFC語言)是一種較好的編程語言，又稱為狀態(tài)轉移圖語言。它將一個完整的控制過程分為若干階段，各階段具有不同的動作，階段間有一定的轉換條件，轉換條件滿足就實現(xiàn)階段轉移，上一階段動作結束，下一階段動作開始。它用功能表圖的方式來表達一個控制過程，對于順序控制系統(tǒng)特別適用。5.2.3指令語句表編程語言

這種編程語言是一種與匯編語言類似的助記符編程語言。在PLC應用中，經(jīng)常采用簡易編程器，而這種編程器中沒有CRT屏幕顯示，或沒有較大的液晶屏幕顯示。因此，就用一系列PLC操作命令組成的語句表將梯形圖描述出來，再通過簡易編程器輸入到PLC中。雖然各個PLC生產(chǎn)廠家的語句表形式不盡相同，但基本功能相差無幾。以下是與圖5-14(c)的梯形圖對應的(FX系列PLC)語句表程序。步序號指令數(shù)據(jù)

0LD X1

1OR Y0

2ANI X0

3OUT Y0

4LD X2

5

6 OR Y1

7 AND Y0

8 OUT Y1

9 END可以看出，語句是語句表程序的基本單元，每個語句和微機一樣也由地址(步序號)、操作碼(指令)和操作數(shù)(數(shù)據(jù))三部分組成。5.2.4邏輯圖編程語言

邏輯圖是一種類似于數(shù)字邏輯電路結構的編程語言，由與門、或門、非門、定時器、計數(shù)器、觸發(fā)器等邏輯符號組成。有數(shù)字電路基礎的電氣技術人員較容易掌握，如圖5-15所示。圖5-15邏輯圖語言編程5.2.5高級語言

隨著PLC技術的發(fā)展，為了增強PLC的運算、數(shù)據(jù)處理及通信等功能，近年來推出的PLC，尤其是大型PLC都可用高級語言，如BASIC語言、C語言、PASCAL語言、結構文本(ST)等進行編程。采用高級語言后，用戶可以像使用普通微型計算機一樣操作PLC，使PLC的各種功能得到更好的發(fā)揮。

5.3FX系列可編程控制器的基本指令

FX系列PLC有基本邏輯指令20或27條、步進指令2條、功能指令100多條(不同系列有所不同)。本節(jié)以FX2N為例，介紹其基本邏輯指令、步進指令及其應用。

FX2N共有27條基本邏輯指令，其中包含了有些子系列PLC的20條基本邏輯指令。5.3.1邏輯取及線圈驅動(輸出)指令(LD/LDI/OUT)

1)?LD(取指令)

此指令是一個常開觸點與左母線連接的指令，每一個以常開觸點開始的邏輯行都用此指令。

2)?LDI(取反指令)

此指令是一個常閉觸點與左母線連接的指令，每一個以常閉觸點開始的邏輯行都用此指令。

3)?OUT(輸出指令)

此指令是對線圈進行驅動的指令，也稱為輸出指令。

邏輯取指令與輸出指令的使用如圖5-16所示。圖5-16取指令與輸出指令的使用取指令與輸出指令的使用說明：

(1)?LD、LDI指令既可用于輸入左母線相連的觸點，也可與ANB、ORB指令配合實現(xiàn)塊邏輯運算。

(2)?LD、LDI指令的目標元件為X、Y、M、T、C、S。

(3)?OUT指令可以連續(xù)使用若干次(相當于線圈并聯(lián))，對于定時器和計數(shù)器，在OUT指令之后應設置常數(shù)K或數(shù)據(jù)寄存器。

(4)?OUT指令目標元件為Y、M、T、C和S，但不能用于X。5.3.2觸點串聯(lián)指令(AND/ANI)

1)?AND(與指令)

此指令是一個常開觸點串聯(lián)連接的指令，完成邏輯“與”運算。

2)?ANI(與反指令)

此指令是一個常閉觸點串聯(lián)連接的指令，完成邏輯“與非”運算。

觸點串聯(lián)指令的使用如圖5-17所示。圖5-17觸點串聯(lián)指令的使用觸點串聯(lián)指令的使用說明：

(1)?AND、ANI都是單個觸點串聯(lián)連接的指令，串聯(lián)次數(shù)沒有限制，可反復使用。

(2)?AND、ANI的目標元件為X、Y、M、T、C和S。

(3)在執(zhí)行圖5-17中的OUTM101指令后，通過T1的觸點去驅動Y4，將之稱為連續(xù)輸出。5.3.3觸點并聯(lián)指令(OR/ORI)

1)?OR(或指令)

此指令用于單個常開觸點的并聯(lián)，實現(xiàn)邏輯“或”運算。

2)?ORI(或非指令)

此指令用于單個常閉觸點的并聯(lián)，實現(xiàn)邏輯“或非”運算。

觸點并聯(lián)指令的使用如圖5-18所示。圖5-18觸點并聯(lián)指令的使用觸點并聯(lián)指令的使用說明：

(1)?OR、ORI指令都是單個觸點并聯(lián)的指令，并聯(lián)觸點的左端接到母線處(左母線或支路母線)，右端與前一條指令對應觸點的右端相連。觸點并聯(lián)指令連續(xù)使用的次數(shù)不限。

(2)?OR、ORI指令的目標元件為X、Y、M、T、C、S。5.3.4取脈沖指令(LDP/LDF)

1)?LDP(取上升沿指令)

此指令為在與母線連接的常開觸點的上升沿檢測的指令，僅在指定位元件的上升沿(由OFF→ON)時接通一個掃描周期。

2)?LDF(取下降沿指令)

此指令為在與母線連接的常閉觸點的下降沿檢測指令。

取脈沖指令的使用如圖5-19所示。圖5-19取脈沖指令的使用取脈沖指令的使用說明：

(1)?LDP、LDF指令僅在對應元件有效時維持一個掃描周期的接通。圖5-19中，當M1有一個下降沿時，Y3只有一個掃描周期為ON。

(2)?LDP、LDF指令的目標元件為X、Y、M、T、C、S。5.3.5與脈沖指令(ANDP/ANDF)

1)?ANDP

此指令是在上升沿檢測串聯(lián)連接的指令，僅在指定位元件的上升沿(由OFF→ON)時接通一個掃描周期。

2)?ANDF

此指令是在下降沿檢測串聯(lián)連接的指令，僅在指定位元件的下降沿(由ON→OFF)時接通一個掃描周期。與脈沖指令的使用如圖5-20所示。

與脈沖指令的使用說明：

(1)?ANDP、ANDF都是單個觸點串聯(lián)連接的指令，串聯(lián)次數(shù)沒有限制，可反復使用。

(2)?ANDP、ANDF的目標元件為X、Y、M、T、C和S。圖5-20與脈沖指令的使用5.3.6或脈沖指令(ORP/ORF)

1)?ORP

此指令是在上升沿檢測并聯(lián)連接的指令，僅在指定位元件的上升沿(由OFF→ON)時接通一個掃描周期。

2)ORF

此指令是在下降沿檢測并聯(lián)連接的指令，僅在指定位元件的下降沿(由ON→OFF)時接通一個掃描周期。

或脈沖指令的使用如圖5-21所示。圖5-21或脈沖指令的使用或脈沖指令的使用說明：

(1)?ORP、ORF指令都是單個觸點的并聯(lián)指令，并聯(lián)觸點的左端接到母線處(左母線或支路母線)，右端與前一條指令對應觸點的右端相連。觸點并聯(lián)指令連續(xù)使用的次數(shù)不限。

(2)?ORP、ORF指令的目標元件為X、Y、M、T、C、S。5.3.7串聯(lián)電路塊的并聯(lián)連接指令(ORB)

ORB(塊或指令)用于兩個或兩個以上的觸點串聯(lián)連接的電路之間的并聯(lián)。ORB指令的使用如圖5-22所示。

ORB指令的使用說明：

(1)幾個串聯(lián)電路塊并聯(lián)連接時，每個串聯(lián)電路塊開始時應該用LD或LDI指令。

(2)有多個電路塊并聯(lián)時，如對每個電路塊使用ORB指令，則并聯(lián)的電路塊數(shù)量沒有限制。

(3)?ORB指令也可以連續(xù)使用，但這種程序寫法不推薦使用。一般限制LD或LDI指令的使用次數(shù)不得超過8次，也就是ORB只能連續(xù)使用8次以下。圖5-22ORB指令的使用5.3.8并聯(lián)電路塊的串聯(lián)連接指令(ANB)

ANB(塊與指令)用于兩個或兩個以上觸點并聯(lián)連接的電路之間的串聯(lián)。ANB指令的使用說明如圖5-23所示。

ANB指令的使用說明：

(1)并聯(lián)電路塊串聯(lián)連接時，并聯(lián)電路塊的開始均用LD或LDI指令。

(2)多個并聯(lián)回路塊連接按順序和前面的回路串聯(lián)時，ANB指令的使用次數(shù)沒有限制。也可連續(xù)使用ANB，但與ORB一樣，使用次數(shù)限制在8次以下。圖5-23ANB指令的使用5.3.9多重輸出(堆棧)指令(MPS/MRD/MPP)

堆棧指令是FX系列中新增的基本指令，用于多重輸出電路，它為編程帶來了便利。在FX系列PLC中有11個存儲單元，它們專門用來存儲程序運算的中間結果，被稱為棧存

儲器。

1)?MPS(進棧指令)

此指令將運算結果送入棧存儲器的第一段，同時將先前送入的數(shù)據(jù)依次移到棧的下一段。

2)?MRD(讀棧指令)

此指令將棧存儲器中的第一段數(shù)據(jù)(最后進棧的數(shù)據(jù))讀出且將該數(shù)據(jù)繼續(xù)保存在棧存儲器的第一段，棧內的數(shù)據(jù)不發(fā)生移動。

3)?MPP(出棧指令)

此指令將棧存儲器中的第一段數(shù)據(jù)(最后進棧的數(shù)據(jù))讀出且該數(shù)據(jù)從棧中消失，同時將棧中其他數(shù)據(jù)依次上移。

堆棧指令的使用如圖5-24所示。其中，圖5-24(a)為一層棧，進棧后的信息可無限使用，最后一次使用MPP指令彈出信號；圖5-24(b)為二層棧，它用了兩個棧單元。圖5-24堆棧指令的使用(a)一層棧；(b)二層棧堆棧指令的使用說明：

(1)堆棧指令沒有目標元件。

(2)?MPS和MPP必須配對使用。

(3)由于棧存儲單元只有11個，因此棧的層次最多為11層。5.3.10主控及主控復位指令(MC/MCR)

1)?MC(主控指令)

此指令用于公共串聯(lián)觸點的連接。執(zhí)行MC后，左母線移到MC觸點的后面。

2)?MCR(主控復位指令)

此指令是MC指令的復位指令，即利用它恢復原左母線的位置。在編程時常會出現(xiàn)這樣的情況，多個線圈同時受一個或一組觸點控制，如果在每個線圈的控制電路中都串入同樣的觸點，將占用很多存儲單元，使用主控指令就可以解決這一問題。MC、MCR指令的使用如圖5-25所示。圖中，利用MCN0M100指令實現(xiàn)左母線右移，使Y0、Y1都在X0的控制之下。其中，N0表示嵌套等級，在無嵌套結構中N0的使用次數(shù)無限制。指令MCRN0用于恢復到原左母線狀態(tài)。如果X0斷開則會跳過MC、MCR之間的指令向下執(zhí)行。圖5-25主控指令的使用

MC、MCR指令的使用說明：

(1)?MC、MCR指令的目標元件為Y和M，但不能用特殊輔助繼電器。MC占3個程序步，MCR占2個程序步。

(2)?主控觸點在梯形圖中與一般觸點垂直(如圖5-25中的M100)。主控觸點是與左母線相連的常開觸點，是控制一組電路的總開關。與主控觸點相連的觸點必須用LD或LDI

指令。

(3)?MC指令的輸入觸點斷開時，在MC和MCR內的積算定時器、計數(shù)器、用復位/置位指令驅動的元件保持其之前的狀態(tài)不變。非積算定時器和計數(shù)器、用OUT指令驅動的元件將復位。如圖5-25中，當X0斷開時，Y0和Y1即變?yōu)镺FF。

(4)在一個MC指令區(qū)內若再次使用MC指令則稱為嵌套。嵌套級數(shù)最多為8級，編號按N0→N1→N2→N3→N4→

N5→N6→N7順序增大，每級的返回使用對應的MCR指令，從編號大的嵌套級開始復位。5.3.11取反指令(INV)

INV(取反指令)指令用于將原來的運算結果取反。取反指令的使用如圖5-26所示。如果X0斷開，則Y0為ON，否則Y0為OFF。使用時應注意，INV不能像指令表的LD、LDI、LDP、LDF那樣與母線連接，也不能像指令表中的OR、ORI、ORP、ORF指令那樣單獨使用。圖5-26取反指令的使用5.3.12置位與復位指令(SET/RST)

1)?SET(置位指令)

此指令的作用是使被操作的目標元件置位并保持。

2)?RST(復位指令)

此指令的作用是使被操作的目標元件復位并保持清零狀態(tài)。

SET、RST指令的使用如圖5-27所示。當X0常開觸點接通時，Y0變?yōu)镺N狀態(tài)并一直保持該狀態(tài)，即使X0斷開，Y0的ON狀態(tài)仍維持不變；只有當X1的常開觸點閉合時，Y0才變?yōu)镺FF狀態(tài)并保持，即使X1常開觸點斷開，Y0也仍為OFF狀態(tài)。圖5-27置位與復位指令的使用

SET、RST指令的使用說明：

(1)?SET指令的目標元件為Y、M、S；RST指令的目標元件為Y、M、S、T、C、D、V、Z。RST指令常被用來對D、Z、V的內容清零，還用來復位積算定時器和計數(shù)器。

(2)對于同一目標元件，SET、RST可多次使用，順序也可隨意，但最后執(zhí)行者有效。5.3.13脈沖(微分)輸出指令(PLS/PLF)

1)?PLS(上升沿微分指令)

此指令用于在輸入信號上升沿產(chǎn)生一個掃描周期的脈沖輸出。

2)?PLF(下降沿微分指令)

此指令用于在輸入信號下降沿產(chǎn)生一個掃描周期的脈沖輸出。

微分指令的使用如圖5-28所示。一般的應用是利用微分指令檢測到信號的邊沿，然后通過置位和復位命令控制Y0的狀態(tài)。圖5-28微分指令的使用

PLS、PLF指令的使用說明：

(1)?PLS、PLF指令的目標元件為Y和M。

(2)使用PLS時，僅在驅動輸入為ON后的一個掃描周期內目標元件為ON。如圖5-28所示，M0僅在X0的常開觸點由斷到通時的一個掃描周期內為ON。使用PLF指令時只是利用輸入信號的下降沿驅動，其他與PLS相同。5.3.14空操作指令(NOP)

NOP(空操作指令)為不執(zhí)行操作，但占一個程序步的指令。執(zhí)行NOP時并不做任何事，有時可用NOP指令短接某些觸點或用NOP指令將不要的指令覆蓋。當PLC執(zhí)行了清除用戶存儲器操作后，用戶存儲器的內容全部變?yōu)榭詹僮髦噶睢?.3.15程序結束指令(END)

END(結束指令)為表示程序結束的指令。若程序的最后不寫END指令，則PLC不管實際用戶程序多長，都從用戶程序存儲器的第一步執(zhí)行到最后一步；若有END指令，則當掃描到END時，結束執(zhí)行程序，這樣可以縮短掃描周期。在程序調試時，可在程序中插入若干END指令，將程序劃分為若干段，在確定前面程序段無誤后，依次刪除END指令，直至調試結束。

5.4FX系列可編程控制器編程的基本原則

梯形圖是使用得最多的圖形編程語言，被稱為PLC的第一編程語言。梯形圖與電氣控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開關量邏輯控制。梯形圖常被稱為電路或程序，梯形圖的設計稱為編程。

梯形圖編程中用到以下四個基本概念。

1．軟繼電器

PLC梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內部輔助繼電器等，但是它們不是真實的物理繼電器，而是一些存儲單元(軟繼電器)，每一軟繼電器與PLC存儲器中映像寄存器的一個存儲單元相對應。該存儲單元如果為“1”狀態(tài)，則表示梯形圖中對應軟繼電器的線圈“通電”，其常開觸點接通，常閉觸點斷開，稱這種狀態(tài)是該軟繼電器的“1”或“ON”狀態(tài)。如果該存儲單元為“0”狀態(tài)，則對應軟繼電器的線圈和觸點的狀態(tài)與上述的相反，稱該軟繼電器為“0”或“OFF”狀態(tài)。使用中也常將這些“軟繼電器”稱為編程元件。

2．能流

如圖5-29所示，觸點1、2接通時，有一個假想的“概念電流”或“能流”(PowerFlow)從左向右流動，這一方向與執(zhí)行用戶程序時的邏輯運算的順序是一致的。能流只能從左向右流動。利用能流這一概念，可以幫助我們更好地理解和分析梯形圖。圖5-29(a)中可能有兩個方向的能流流過觸點5(經(jīng)過觸點1、5、4或經(jīng)過觸點3、5、2)，這不符合能流只能從左向右流動的原則，因此應改為如圖5-29(b)所示的梯形圖。圖5-29梯形圖(a)錯誤的梯形圖；(b)正確的梯形圖

3．母線

梯形圖兩側的垂直公共線稱為母線(BusBar)。在分析梯形圖的邏輯關系時，為了借用繼電器電路圖的分析方法，可以想象左、右兩側母線(左母線和右母線)之間有一個左正右負的直流電源電壓，母線之間有“能流”從左向右流動。右母線可以不畫出。

4．梯形圖的邏輯解算

根據(jù)梯形圖中各觸點的狀態(tài)和邏輯關系，求出與圖中各線圈對應的編程元件的狀態(tài)，稱為梯形圖的邏輯解算。梯形圖中邏輯解算是按從左至右、從上到下的順序進行的。解算的結果馬上可以被后面的邏輯解算所利用。邏輯解算是根據(jù)輸入映像寄存器中的值，而不是根據(jù)解算瞬時外部輸入觸點的狀態(tài)來進行的。5.4.1梯形圖設計規(guī)則

盡管梯形圖與繼電器電路圖在結構形式、元件符號及邏輯控制功能等方面類似，但它們又有許多不同之處。梯形圖具有自己的編程規(guī)則：

(1)每一