数控机床控制技术基础课件第六章PLC与接口技术.ppt

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1、PLCPLC与接口技术与接口技术 第六章第六章PLCPLC与接口技术与接口技术6.1 PLC6.1 PLC的结构与原理的结构与原理 6.2 6.2 PLCPLC的指令系统的指令系统 6.3 6.3 数控机床的数控机床的PLCPLC6.4 PLC6.4 PLC的程序编制的程序编制 6.5 6.5 输入输出及其通信接口输入输出及其通信接口 6.6 6.6 PLCPLC位置控制位置控制 PLCPLC与接口技术与接口技术6.1 PLC6.1 PLC的结构与原理的结构与原理 本节主要介绍PLC的特点、功能、定义、结构及工作原理等基本概念，使大家对PLC有一个整体的概念，为后续内容的学习打下基础。6.1.

2、1 PLC6.1.1 PLC的特点和主要功能的特点和主要功能6.1.1.1 PLC的特点 作为应用最为广泛的自动控制装置之一，PLC具有十分突出的特点及优势，主要表现在以下几个方面。PLCPLC与接口技术与接口技术 （1）可靠性高，抗干扰能力强 传统“继电器接触器”控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器、接触器等机电设备元件，由于触点接触不良，容易出现故障。可编程控制器用软元件代替实际的继电器与接触器，仅有与输入输出有关的少量硬件，接线只有“继电器接触器”控制的十分之一到百分之一，故障几率也就大为减少。另外，可编程控制器本身采取了一系列抗干扰措施，可以直接用于有强电磁干扰的工业现场，平均

3、无故障运行时间达数万小时，因此，被广大用户公认为是最可靠的工业设备之一。PLCPLC与接口技术与接口技术 （2）编程简单易学 梯形图是使用得最多的可编程序控制器编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图基本相似。梯形图语言形象直观，易学易懂，熟悉继电器电路图的电气技术人员不需专门培训就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。梯形图语言实际上是一种面向用户的高级语言，可编程序控制器在执行梯形图程序时，用解释程序将它“翻译”成汇编语言后再去执行。PLCPLC与接口技术与接口技术 （3）功能完善，适应性强 可编程序控制器产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用

4、户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。可编程序控制器的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部电路。可编程序控制器有较强的带负载能力、可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。硬件配置完成后，可以通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化。针对不同的工业现场信号，如交流与直流、开关量与模拟量、电流与电压、脉冲与电位等，PLC都有相应的I/O接口模块与工业现场设备直接连接，用户可根据需要，非常方便地进行配置，组成实用、紧凑的控制系统。PLCPLC与接口技术与接口技术 （4）使用简单，调试维修方便 可编程序控制器用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数

5、器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。可编程序控制器的梯形图程序一般采用顺序设计法，这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。可编程序控制器的用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，通过可编程序控制器上的发光二极管可观察输出信号的状态。PLCPLC与接口技术与接口技术 完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间大为减少。可编程序控制器的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。可编程序控制器或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据可编程序控制器

6、上的发光二极管或编程器提供的信息，可迅速地查明故障的原因，用更换模块的方法迅速地排除故障。PLCPLC与接口技术与接口技术 （5）体积小，重量轻，功耗低 对于复杂的控制系统，使用可编程序控制器后，可以减少大量的中间继电器和时间继电器，小型可编程序控制器的体积仅相当于几个继电器的大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的二分之一到十分之一，重量也大为降低。可编程序控制器的配线比继电器控制系统的配线少得多，故可以省下大量的配线和附件，减少大量的安装接线工时，加上开关柜体积的缩小，可以节省大量的费用。PLCPLC与接口技术与接口技术6.1.1.2 PLC的主要功能 PLC的应用范围极其广阔，经过三十多年

7、的发展，已广泛用于机械制造、汽车、冶金等各行各业，甚至可以说，只要有控制系统的地方，就一定有PLC存在。概括起来，PLC的应用主要表现在以下几个方面。（1）开关量控制 可编程序控制器具有“与”、“或”、“非”等逻辑功能，可以实现触点和电路的串、并联，代替继电器进行组合逻辑控制、定时控制与顺序逻辑控制。数字量逻辑控制可以用于单台设备，也可以用于自动生产线，其应用领域已遍及各行各业，甚至深入到家庭。PLCPLC与接口技术与接口技术 （2）模拟量控制 很多PLC都具有模拟量处理功能，通过模拟量I/O模块可对温度、压力、速度、流量等连续变化的信号进行控制。某些PLC还具有PID闭环控制功能，这一功能可

8、以用PID子程序或专用的PID模块来实现。PID闭环控制功能已经广泛地应用于轻工、化工、机械、冶金、电力、建材等行业，自动焊机控制、锅炉运行控制、连轧机的速度控制等都是典型的闭环过程控制应用的实例。PLCPLC与接口技术与接口技术 （3）运动控制 可编程序控制器使用专用的运动控制模块，对直线运动或圆周运动的位置、速度和加速度进行控制，可实现单轴、双轴、三轴和多轴位置控制，使运动控制与顺序控制功能有机地结合在一起。可编程序控制器的运动控制功能广泛地用于各种机械，如金属切削机床、金属成形机械、装配机械、机器人、电梯等场合。PLCPLC与接口技术与接口技术 （4）数据处理 现代的可编程序控制器具有数

9、学运算（包括四则运算、矩阵运算、函数运算、逻辑运算等）、数据传送、比较、转换、排序、查表等功能，可以完成数据的采集、分析和处理。这些数据可以与储存在存储器中的参考值比较，也可以用通信功能传送到别的智能装置，或者将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人柔性制造系统，也可以用于过程控制系统。PLCPLC与接口技术与接口技术 （5）通信联网 可编程序控制器的通信包括主机与远程I/0设备之间的通信、多台可编程序控制器之间的通信、可编程序控制器和其他智能控制设备（如计算机、变频器、数控装置）之间的通信。可编程序控制器与其他智能控制设备一起，可以组成“集中管理、分散控制”的多级分布式控制系统，

10、形成工厂的自动化控制网络。PLCPLC与接口技术与接口技术6.1.2 6.1.2 PLCPLC的定义、结构和组成的定义、结构和组成6.1.2.1 PLC的定义 早期的可编程控制器主要是用来替代“继电器接触器”控制系统的，因此功能较为简单，只进行简单的开关量逻辑控制，称为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Cont-roller），简称PLC。PLCPLC与接口技术与接口技术 随着微电子技术、计算机技术和通信技术的发展，20世纪70年代后期，微处理器被用作可编程控制器的中央处理单元（Central Processing Unit，即CPU），从而大大扩展了可编程控制器的功能，

11、除了进行开关量逻辑控制外，还具有模拟量控制、高速计数、PID回路调节、远程I/O和网络通信等许多功能。1980年，美国电气制造商协会（National El-ectrical Manufacturers Association，即NEMA）将其正式命名为可编程控制器（Programmable Controller，简称PC），其定义为：“PC是一种数字式的电子装置，它使用可编程序的存储器以及存储指令，能够完成逻辑、顺序、定时、计数及算术运算等功能，并通过数字或模拟的输入、输出接口控制各种机械或生产过程”。PLCPLC与接口技术与接口技术 可编程控制器是一种“专为在工业环境下应用而设计”的“数字

12、运算操作的电子系统”，可以认为其实质是一台工业控制用计算机。为了避免同常用的个人计算机（Personal Computer）的简称PC混淆，通常仍习惯性地把可编程控制器称为PLC，本书也沿用PLC这一叫法。6.1.2.2 PLC的结构和组成 由于PLC实质为一种工业控制用计算机，所以，与一般的微型计算机相同，也是由硬件系统和软件系统两部分组成。PLCPLC与接口技术与接口技术 （1）PLC的硬件结构 从硬件上看，PLC的结构如图6-1所示。从上图可以看出，PLC主要由CPU、存储器、电源、输入单元、输出单元、编程器及其他外部设备组成。图6-1PLC的硬件结构 PLCPLC与接口技术与接口技术

13、CPU 与通用计算机一样，CPU是PLC的核心部件，在PLC控制系统中的作用类似于人体的神经中枢，整个PLC的工作过程都是在CPU的统一指挥和协调下进行的。它不断地采集输入信号，执行用户程序，然后刷新系统的输出。PLC常用的CPU有通用微处理器、单片机和位片式微处理器。小型PLC大多采用8位微处理器或单片机，中型PLC大多采用16位微处理器或单片机，大型PLC大多采用高速位片式处理器。PLC的档次越高，所用的CPU的位数也越多,运算速度也越快，功能也就越强。PLCPLC与接口技术与接口技术 存储器 PLC配有两种存储器：系统存储器和用户存储器。系统存储器存放系统程序，用户存储器存放用户编制的控

14、制程序。衡量存储器的容量大小的单位为“步”。因为系统程序用来管理PLC系统，不能由用户直接存取，所以，PLC产品样本或说明书中所列的存储器类型及其容量，系指用户程序存储器而言。如某PLC存储器容量为4K步，即是指用户程序存储器的容量。PLC所配的用户存储器的容量大小差别很大，通常中小型PLC的用户存储器存储容量在8K步以下，大型PLC的存储容量可超过256K步。PLCPLC与接口技术与接口技术 电源 PLC配有开关式稳压电源的电源模块，用来将外部供电电源转换成供PLC内部CPU、存储器和I/O接口等电路工作所需的直流电源。PLC的电源部件有很好的稳压措施,一般允许外部电源电压在额定值的10%范

15、围内波动。小型PLC的电源往往和CPU单元合为一体，大中型PLC都配有专用电源部件。为防止在外部电源发生故障的情况下，PLC内部程序和数据等重要信息的丢失，PLC还配有锂电池作为后备电源。PLCPLC与接口技术与接口技术 输入/输出单元 实际生产过程中产生的输入信号多种多样，信号电平也各不相同，而PLC所能处理的信号只能是标准电平，因此必须通过输入单元将这些信号转换成CPU能够接收和处理的标准信号。同样，外部执行元件如电磁阀、接触器、继电器等所需的控制信号电平也千差万别，也必须通过输出模块将CPU输出的标准电平信号转换成这些执行元件所能接收的控制信号。所以，输入/输出单元实际上是CPU与现场输

16、入/输出设备之间的连接部件，起着PLC与被控对象间传递输入/输出信息的作用。PLCPLC与接口技术与接口技术 编程器 编程器是PLC的最重要的外围设备，它不仅可以写入用户程序，还可以对用户程序进行检查、调试和修改，还可以在线监视PLC的工作状态。编程器一般分为简易编程器和图形编程器两类。简易编程器功能较少，一般只能用语句表形式进行编程，需要连机工作。它体积小，重量轻，便于携带，适合小型PLC使用。图形编程器既可以用指令语句进行编程，又可以用梯形图编程。操作方便，功能强大，但价格相对较高，通常大中型PLC采用图形编程器。应该说明的是，目前很多PLC都可利用微型计算机作为编程工具，只要配上相应的硬

17、件接口和软件，就可以用包括梯形图在内的多种编程语言进行编程，同时还具有很强的监控功能。PLCPLC与接口技术与接口技术 I/O扩展单元 I/O扩展单元用来扩展输入、输出点数。当用户所需的输入、输出点数超过PLC基本单元的输入、输出点数时，就需要加上I/O扩展单元来扩展，以适应控制系统的要求。这些单元一般通过专用I/O扩展接口或专用I/O扩展模板与PLC相连接。I/O扩展单元本身还可具有扩展接口，可具备再扩展能力。PLCPLC与接口技术与接口技术 数据通信接口 PLC系统可实现各种标准的数据通信或网络接口，以实现PLC与PLC之间的链接，或者实现PLC与其他具有标准通信接口的设备之间的连接。通过

18、各种专用通信接口，可将PLC接入工业以太网、PROFIBUS总线等各种工业自动控制网络。利用专用的数据通信接口可以减轻CPU处理通信的负担，并减少用户对通信功能的编程工作。PLCPLC与接口技术与接口技术 数据通信接口 PLC系统可实现各种标准的数据通信或网络接口，以实现PLC与PLC之间的链接，或者实现PLC与其他具有标准通信接口的设备之间的连接。通过各种专用通信接口，可将PLC接入工业以太网、PROFIBUS总线等各种工业自动控制网络。利用专用的数据通信接口可以减轻CPU处理通信的负担，并减少用户对通信功能的编程工作。PLCPLC与接口技术与接口技术 系统程序 系统程序是每一个PLC成品必

19、须包括的部分，由PLC生产厂家提供，用于控制PLC本身的运行。系统程序固化在EPROM存储器中。系统程序可分为管理程序、编译程序、标准程序模块和系统调用三部分。管理程序是系统程序中最重要的部分，PL C整个系统的运行都由它控制。编译程序用来把梯形图、语句表等编程语言翻译成PLC能够识别的机器语言。PLCPLC与接口技术与接口技术 系统程序的第三部分是标准程序模块和系统调用，这部分由许多独立的程序模块组成，每个程序模块完成一种单独的功能，如输入、输出及特殊运算等，PLC根据不同的控制要求，选用这些模块完成相应的工作。用户程序 用户程序就是由用户根据控制要求，用PLC的程序语言编制的应用程序，以实

20、现所需的控制目的，用户程序存储在系统程序指定的存储区内。PLCPLC与接口技术与接口技术6.1.3 PLC的工作原理 早期的PLC主要用于代替传统的“继电器接触器”控制系统，但这两者的运行方式是不相同的。继电器控制装置采用硬逻辑并行运行的方式，即如果这个继电器的线圈通电或断电，该继电器所有的触点无论在继电器控制线路的哪个位置上都会立即同时动作。而PLC的CPU则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。PLCPLC与接口技术与接口技术 为了消除二者之间由于运行方式不同而造成的差异，考虑到继电器控制装

21、置各类触点的动作时间一般在100ms以上，而PLC扫描用户程序的时间一般均小于100ms，因此，PLC采用了一种不同于一般微型计算机的运行方式“扫描技术”。对于I/O响应要求不高的场合，PLC与继电器控制装置的处理结果就没有什么区别了。下面介绍PLC的扫描过程。当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期，在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。PLCPLC与接口技术与接口技术 （1）输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入存储器中的相应单

22、元（通常称作I/O映象区）内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。PLCPLC与接口技术与接口技术 （2）用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序。在扫描每一条程序时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该线圈在I/O映象区或系统存储区中对应位

23、的状态。也就是说，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态不会发生变化，而其他输出点以及软设备在I/O映象区或系统存储区内的状态和数据都有可能发生变化。PLCPLC与接口技术与接口技术 而且，排在上面梯形图的执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用。相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。（3）输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出线圈，再经输出电路驱动相应的外部设备，即真正意义上的PLC输出。PLCPLC与接口

24、技术与接口技术 （4）扫描周期的计算 一般来说，PLC的扫描周期还包括自诊断、通讯等，即一个扫描周期等于自诊断、通讯、输入采样、用户程序执行和输出刷新等所有时间的总和。PLC的自诊断时间与型号有关，可从手册中查取。通信时间的长短与连接的外围设备多少有关，如果没有连接外围设备，则通信时间为零。输入采样与输出刷新时间取决于I/O点数，则扫描用户程序所用时间则与扫描速度及用户程序的长短有关。对于基本逻辑指令组成的用户程序，扫描速度与步数的乘积即为扫描时间。如果用户程序中包含特殊功能指令，还必须查手册确定执行这些指令的时间。PLCPLC与接口技术与接口技术 （5）PLC的I/O响应时间 为了增强PLC

25、的抗干扰能力，提高其可靠性，PLC的每个开关量输入端都采用了光电隔离等技术。为了实现类似于继电器控制线路的硬逻辑并行控制，PLC采用了不同于一般微型计算机运行方式的“扫描技术”。正是以上两个原因，使得PLC的I/O响应比一般微型计算机构成的工业控制系统慢得多。其响应时间至少等于一个扫描周期，一般均大于一个扫描周期甚至更长。为提高I/O响应速度，现在的PLC均采取了一定的措施。在硬件方面，选用了快速响应模块、高速计数模块等新型模块。在软件方面，则采用了中断技术、改变信息刷新方式、调整输入滤波器等措施。PLCPLC与接口技术与接口技术6.2 6.2 PLCPLC的指令系统的指令系统 本节主要介绍P

26、LC的编程语言、基本指令和编程方法，以进行用户程序的编制。PLC的种类繁多，不同厂家的编程体系也不尽相同，此处以日本三菱公司的FX系列PLC为例，简要介绍PLC的编程方法。6.2.1 PLC6.2.1 PLC常用的编程语言常用的编程语言 IEC（国际电工委员会）于1994年5月公布了可编程控制器标准（IEC1131），该标准鼓励不同的可编程控制器制造商提供在外观和操作上相似的指令。PLCPLC与接口技术与接口技术 它由通用信息、设备与测试要求、编程语言、用户指南和通信等五部分组成，其中的第三部分（IEC11313）是可编程控制器的编程语言标准。IEC11313标准使用户在使用新的可编程控制器时

27、，可以减少培训时间。对于厂家来说，使用标准将减少产品开发的时间，从而可以投入更多的精力满足用户的特殊要求。IEC11313标准提供了五种编程语言，它们分别为SFC（Sequential Function Chart，即顺序功能图或流程图）、LD（Ladder Diagram，即梯形图）、FBD（Function Block Diagram）、IL（Instruction List，即指令表、语句表或者叫做助记符）、ST（Structured Text，即结构文本），下面对FX系列PLC中的常用的LD、IL、SFC做一简单介绍。PLCPLC与接口技术与接口技术6.2.1.1 梯形图（LD）梯形图

28、是应用最多的可编程控制器图形编程语言，因为它与继电器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的优点，很容易被熟悉工厂继电器控制系统的电气人员所掌握。图6-2所示为继电器电路图与梯形图对比。图6-2 继电器电路图与梯形图的比较 PLCPLC与接口技术与接口技术 梯形图特别适用于开关量逻辑控制，由触点、线圈和用方框表示的功能块组成。触点代表逻辑输入条件，如外部的开关、按钮及内部触点等，上图中的X0表示常开触点，X1表示常闭触点。线圈代表逻辑输出结果，用来控制外部的指示灯、交流接触器及内部的输出条件等，上图中的圆圈Y0即代表线圈。功能块用来表示定时器、计数器以及数学运算等附加指令。梯形图的编写规则主要有

29、：PLCPLC与接口技术与接口技术 1.梯形图按行从上至下编写，每一行从左至右顺序编写。2.每一逻辑行必须从起始母线画起，结束于终止母线。如图6-2所示。3.梯形图中的触点可以任意串、并联，而输出线圈只能并联，不能串联。4.梯形图的最右侧必须连接输出元素。如图6-2中的线圈Y0。PLCPLC与接口技术与接口技术6.2.1.2指令表（IL）指令表（又称助记符、语句表）是PLC的语句表达式。用梯形图编程虽然直观，但要求配置较在的显示器方可输入图形符号，这在小型PLC上很难满足，一般常借助于指令表输入。编程时，先根据系统要求编制梯形图，然后再将其转换成指令表，再利用编程器将其输入到PLC。应该说明的

30、是，不同型号的PLC，其指令表是不同的，当然其基本原理没有太大的区别。PLCPLC与接口技术与接口技术6.2.1.3 流程图（SFC）流程图又称顺序功能图，是一种描述顺序控制功能的图形表示法，主要由“步”、“转移”和“有向线段”等元素组成。下图最简单的流程图示例，图中，1、2、3为步，其中1为起始步。A、B、C为转移，表示“步”与“步”之间切换的条件。适当运用组成元素，可得到控制系统的表态表示方法，再根据转移触发规则进行模拟系统的运行，就可得到控制系统的动态过程，并可以从运动中发现潜在的故障。流程图的编写必须遵循以下规则：PLCPLC与接口技术与接口技术 （1）步与步不能相连，必须用转移分开。

31、（2）转移与转移不能相连，必须用步分开。（3）步与转移之间的连接采用有向线段，从上向下画时可以省略箭头。有向线段从下向上画时，必须画上箭头，以表示方向。（4）一个流程图至少要有一下起始步。PLCPLC与接口技术与接口技术6.2.2 6.2.2 FXFX系列系列PLCPLC中使用的各种元器件中使用的各种元器件 PLC可以看作由继电器、定时器、计数器和其他功能模块构成，它与继电器控制系统的根本区别在于PLC采用软器件，通过程序将各器件联系起来。按习惯，这里仍分别将PLC中的软器件称为继电器、定时器、计数器等，但它们并不是实际的物理实体，而是“软继电器”、“软定时器”、“软计数器”等。PLCPLC与

32、接口技术与接口技术 PLC中的元器件在使用时都必须用编号来加以识别，每个编程元件（软器件）的编码由字母和数字两部分组成。其中字母表示其功能，如字母X表示输入继电器、Y表示输出继电器、M表示中间继电器（辅助继电器）、S表示状态继电器、T表示定时器、C表示计数器、D表示数据寄存器。数字则表示该类器件的序号，输入继电器和输出继电器的序号采用八进制，其他器件的序号则采用十进制。PLCPLC与接口技术与接口技术6.2.2.1 输入继电器(X)PLC的输入继电器是从外部设备接收信号的窗口，其常开和常闭触点（软接点）的使用次数不限，这些触点在PLC控制程序中可以自由使用。输入继电器的编号与接线端子的编号一致

33、，线圈的吸合与释放只取决于PLC输入端子所连外部设备的状态，即由外部信号来驱动，不能用程序驱动。FX系列PLC输入继电器的编号范围为X0X177（八进制，共128点）。PLCPLC与接口技术与接口技术6.2.2.2 输出继电器（Y）PLC的输出继电器是向外部负载输出信号的窗口，其输出触点（主触点）接到PLC的输出端子上，其常开/常闭触点可供内部PLC程序使用，且使用次数不限。如果PLC控制系统没有扩展单元，留给扩展口的输出继电器就没有输出端子来外接，其线圈和内部触点可供PLC程序使用，用法同中间继电器。PLC的输出形式主要有继电器接点输出、晶体管输出和晶闸管输出三种形式，以适应不同负载的需要。

34、FX系列PLC输出继电器的编号范围为Y0Y177（八进制，共128点）。PLCPLC与接口技术与接口技术6.2.2.3辅助继电器（M）在逻辑运算中经常需要一些中间继电器，这些继电器并不直接驱动外部负载，只起到中间状态的暂存作用。FX系列PLC的辅助继电器共有三种：（1）通用型辅助继电器 其编号范围为M0M499，共计500点。（2）带掉电保护的通用型辅助继电器 其编号范围为M500M1023，共计524点。掉电保护是指在PLC外部电源停电后，由机内电池为某些特殊工作单元供电，以记忆它们在掉电前的状态。PLCPLC与接口技术与接口技术 （3）特殊辅助继电器 其编号范围为M8000M8255，共计

35、256点。特殊辅助继电器是具有特定功能的辅助继电器，根据使用方式可分为两类。一种是只能利用其触点的特殊辅助继电器，其线圈由PLC自行驱动，用户只能利用其触点。这类特殊辅助继电器常用作时基、状态标志，出现在程序中。例如：M8000：运行标志(RUN)，PLC运行时监接通。M8002：初始脉冲，只在PLC开始运行的第一个扫描周期接通。M8012：100ms时钟脉冲。PLCPLC与接口技术与接口技术 另一种是可驱动线圈型特殊辅助继电器，用户驱动线圈后，PLC做特定动作。如：M8033：PLC停止时，输出保持。M8034：禁止全部输出。M8039：定时扫描方式。PLCPLC与接口技术与接口技术6.2.

36、2.4状态寄存器（S）。状态寄存器是一个很重要的状态元件，它与步进指令组合使用，可以用于流程图程序的编制。若不与步进指令组合使用，可作为普通辅助继电器使用，且具有掉电保持功能。其常开、常闭触点在PLC内部可以自由使用，使用次数不限。状态寄存器共有1000点，用作流程图（SFC）的状态元件时，其定义如下：PLCPLC与接口技术与接口技术 初始状态：S0S9 10点 用作SFC的初始状态。返回状态：S10S19 10点 多种运行模式中，用作返回原点的状态。一般状态：S20S499 480点 用作SFC的中间状态。掉电保持状态：S500S899 400点 用于停电恢复后需要保持的场合。信号报警状态：

37、S900S999 100点 作报警元件使用。PLCPLC与接口技术与接口技术6.2.2.5定时器（T）定时器相当于继电器电路中的时间继电器，可在程序中用作延时控制。FX系列PLC定时器共有256点，分为普通定时器和积算定时器两种，时钟脉冲有1ms、10ms、100ms三种，具体如下：100ms定时器：T0T199 200点 定时范围：0.13276.7s。10ms定时器：T200T245 6点 定时范围：0.01327.6 7s。1ms积算定时器：T246T249 4点 定时范围：0.00132.767s。100ms积算定时器：T250T255 6点 定时范围：0.13276.7s。PLCPL

38、C与接口技术与接口技术6.2.2.6 计数器（C）计数器在程序中用作计数控制。FX系列PLC计数器可分为内部计数器及外部计数器，内部计数器对PLC内部器件（X、Y、M、S、T和C）的信号进行计数，外部计数器对外部信号进行计数。机内信号的频率低于扫描频率，因而是低速计数器，高于机器扫描频率的信号计数需用高速计数器。计数器也分为普通计数器和掉电保持型计数器两种，按照存储单元的位数，计数器还可分为16位和32位两种。PLCPLC与接口技术与接口技术 （1）16位增计数器 增计数器的含义为每接到一个脉冲，计数器加一，到达设定值后动作，其触点状态反转。16位指其设定值及当前值寄存器为二进制16位寄存器，

39、其设定值在K1K32767范围内有效。FX系列PLC有两种16位二进制增计数器：通用型：C0C99 100点。掉电保持型：C100C199 100点。PLCPLC与接口技术与接口技术 （2）32位增/减计数器 32位指其设定值寄存器为32位，由于是双向计数，除去一个符号位，设定值的最大绝对值为31位二进制数所能表示的数，即21474836482147483647。计数方向(增计数或减计数)由特殊辅助继电器M8200M8234设定。对于C，当M8接通(置1)时为减法计数，当M8断开（置0）时为加法计数。32位增/减计数器也有两种：通用型：C200C219 20点。掉电保持型：C220C234 1

40、5点。PLCPLC与接口技术与接口技术 （3）高速计数器 高速计数器共有21点，地址编号为C235C255。但由于适用高速计数器的PLC输入端子只有X0X5等6点，最多只能有6个高速计数器同时工作。除高速计数功能外，高速计数器还可用作比较、直接输出等高速应用功能。PLCPLC与接口技术与接口技术6.2.2.7 数据寄存器（D）在一个复杂的PLC控制系统中需要大量的工作参数和数据，这些参数和数据存储在数据寄存器中。寄存器的数量随PLC型号的不同而不同，小型的PLC可能没有，而大中型PLC中可能有数千个。FX系列PLC的数据寄存器均为16位，最高位为符号位，当然也可以将两个相邻寄存器合并起来作为3

41、2位寄存器，最高位仍为符号位。当作16位寄存器使用时，其数值范围为3276832767，用作32位寄存器时，其数值范围为21474836482147483647。PLCPLC与接口技术与接口技术 FX系列PLC数据寄存器的地址分配如下：普通数据寄存器：D0D199 200点 用作普通数据的存储。掉电保持寄存器：D200D511 312点 具有掉电保持功能。特殊数据寄存器：D8000D8255 256点 用于监控PLC的运行状态。文件数据寄存器：D1000D2999 400点 用于存储大量数据。PLCPLC与接口技术与接口技术6.2.2.8 变址寄存器（V/Z）变址寄存器通常用来修改器件的地址编

42、号，存放在它里面的数据为一个增量，能够被变址寄存器修正的元件包括X、Y、M、S、T、C、D等。变址寄存器由两个16位的数据寄存器V和Z组成，它们可以像其他数据寄存器一样进行数据的读写。进行32位操作时，将V、Z合并使用，V寄存器为高16位，Z寄存器为低16位。PLCPLC与接口技术与接口技术变址寄存器的使用方法如下例：MOV D5V Dl0Z 其中MOV为数据传递指令，用于将某一单元的内容传递到另一单元。上例中，如果V=8、Z=14，则D5V指的是D13数据寄存器（5813），D10Z指的是D24数据寄存器（101424），执行该指令的结果是将数据寄存器D13中的内容传送到数据寄存器D24中。

43、PLCPLC与接口技术与接口技术6.2.3 FX系列PLC的基本指令及编程方法 掌握了PLC的编程语言及PLC内部的各种元器件之后，就可以进行PLC用户程序的编制了。6.2.3.1 PLC的基本指令 FX系列PLC共有基本指令20条，步进指令2条，应用指令85条。基本指令和应用指令可通过增加后缀或前缀进行扩充，若考虑此种情况，则实际基本指令有27条，应用指令有245条。PLCPLC与接口技术与接口技术 下面主要介绍PLC的基本指令及编程方法。（1）逻辑取、输出线圈驱动指令（LD、LDI、OUT）指令的功能、梯形图见表6-1。符号名称功能梯形图 程序步数LD取运算开始（常开触点）1LDI取反运算

44、开始（常闭触点）1OUT输出线圈驱动输出见说明表6-1 LD、LDI、OUT指令 PLCPLC与接口技术与接口技术几点说明：1.LD、LDI指令用于将触点连接到母线上，逻辑运算开始，连接触点可以是X、Y、M、S、T、C继电器的触点。与ANB指令配合，在分支起点处也可使用。2.OUT指令是对Y、M、S、T、C继电器线圈的驱动指令。3.并行输出指令可以多次使用。PLCPLC与接口技术与接口技术 （4）LD、LDI指令的程序步数为1步。OUT指令的程序步数与输出元件有关，若为输出继电器及通用辅助继电器，其步数为1；若为特殊辅助继电器，其步数为2；若为定时器及16位计数器，其步数为3；若为32位计数器

45、，其步数为5。（5）对定时器的定时线圈和计数器的计数线圈，在OUT指令后还必须设定常数K，其数值范围如表6-2。PLCPLC与接口技术与接口技术种类K设定范围实际的设定值程序步数1ms定时器1327670.00132.767s310ms定时器1327670.01327.67s3100ms定时器1327670.13276.7s316位计数器132767同左332位计数器21474836482147483647同左5表6-2 定时器、计数器的设定值 PLCPLC与接口技术与接口技术 下面举一个例子，如图6-3所示，说明LD、LDI、OUT三个指令的应用。步数 指令 操作对象 0 LD X000 1

46、 OUT Y000 2 LDI X001 3 OUT M100 4 OUT T0 K20 7 LD T0 8 OUT Y001 图6-3 LD、LDI、OUT指令应用 PLCPLC与接口技术与接口技术 （2）触点串联指令（AND、ANI）指令的功能、梯形图见表6-3。符号名称功能梯形图 程序步数 AND 与串联常开触点1ANI 与非串联常闭触点1表6-3 AND、ANI指令 PLCPLC与接口技术与接口技术几点说明：1.AND、ANI指令用于触点的串联连接，对串联触点的个数没有限制。2.OUT指令后可以通过触点对其他线圈驱动输出，称作纵接输出，纵接输出也可以重复使用。PLCPLC与接口技术与接

47、口技术 下面举一个例子，如图6-4所示，说明AND、ANI两个指令的应用。步数 指令 操作对象 0 LD X000 1 ANI X001 2 OUT T2 K50 5 LD X002 6 AND X003 7 OUT Y000 8 AND T2 9 OUT Y001 图6-4 AND、ANI指令应用 PLCPLC与接口技术与接口技术（3）触点并联指令（OR、ORI）指令的功能、梯形图见表6-4。符号名称功能梯形图 程序步数 OR 或 并联常开触点 1ORI 或非 并联常闭触点 1表6-4 OR、ORI指令 PLCPLC与接口技术与接口技术几点说明：1.OR、ORI指令用于1个触点的并联连接。当

48、串联两个以上触点，并将这种串联电路块与其他电路并联时，应采用后面讲到的ORB指令。2.OR、ORI指令是从当前步开始，对前面的LD、LDI指令并联连接，对并联的次数没有限制。PLCPLC与接口技术与接口技术 下面举一个例子，如图6-5所示，说明OR、ORI两个指令的应用。步数 指令 操作对象 0 LD X000 1 ORI X001 2 OUT Y000 3 LDI X002 4 AND X003 5 OR M000 6 AND X004 7 ORI X005 8 OUT M000 图6-5 OR、ORI指令应用 PLCPLC与接口技术与接口技术（4）电路块串、并联指令（ANB、ORB）指令的

49、功能、梯形图见表6-5。符号名称功能梯形图 程序步数 ORB 电路块或 串联电路块的并联连接 1ANB 电路块与 并联电路块的串联连接 1表6-5 ORB、ANB指令 PLCPLC与接口技术与接口技术几点说明：1.2个以上触点串联连接的电路称为串联电路块。串联电路块并联连接时，分支的开始用LD、LDI指令，分支的结束用ORB指令。2.2个以上触点并联连接的电路称为并联电路块。分支电路并联电路块与前面电路串联连接时，使用ANB指令。分支的开始用LD、LDI指令，并联电路块结束后用ANB指令，表示与前面的电路串联。3.ORB、ANB均为无操作对象的指令。4.ORB、ANB指令可以重复使用，但由于L

50、D、LDI指令的重复次数有限制，注意电路块的串、并联应在8次以下。PLCPLC与接口技术与接口技术 下面举一个例子，如图6-6所示，说明ORB、ANB两个指令的应用。步数 指令 操作对象 0 LD X000 1 ORI X003 2 LD X001 3 AND X002 4 LD X004 5 AND X005 6 ORB 7 ORI X006 8 ANB 9 ORI X007 10 OUT Y000 图6-6 ORB、ANB指令应用 PLCPLC与接口技术与接口技术（5）多重输出指令（MPS、MRD、MPP）指令的功能、梯形图见表6-6。符号名称功能梯形图 程序步数 MPS 入栈 将结果压入