三菱PLC编程指令之欧阳体创编.docx

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三菱PLC编程指令之欧阳体创编

三菱PLC编程

时间：

2021.02.03

创作：

欧阳体

第一部分软元件的功能与代号

一、输入继电器（X）

输入继电器与输入端相连，它是专门用来接受PLC外部开关信号的元件。

PLC通过输入接口将外部输入信号状态（接通时为“1”，断开时为“0”）读入并存储在输入映象寄存器中。

如图3-2所示为输入继电器X1的等效电路。

输入继电器必须由外部信号驱动，不能用程序驱动，所以在程序中不可能出现其线圈。

由于输入继电器（X）为输入映象寄存器中的状态，所以其触点的使用次数不限。

FX系列PLC的输入继电器以八进制进行编号，FX2N输入继电器的编号范围为X000~X267（184点）。

注意，基本单元输入继电器的编号是固定的，扩展单元和扩展模块是按与基本单元最靠近开始，顺序进行编号。

例如：

基本单元FX2N-64M的输入继电器编号为X000~X037（32点），如果接有扩展单元或扩展模块，则扩展的输入继电器从X040开始编号。

二、输出继电器（Y）

输出继电器是用来将PLC内部信号输出传送给外部负载（用户输出设备）。

输出继电器线圈是由PLC内部程序的指令驱动，其线圈状态传送给输出单元，再由输出单元对应的硬触点来驱动外部负载。

如图3-3所示为输出继电器Ｙ０的等效电路。

图3-3 输出继电器的等效电路

每个输出继电器在输出单元中都对应有维一一个常开硬触点，但在程序中供编程的输出继电器，不管是常开还是常闭触点，都可以无数次使用。

FX系列PLC的输出继电器也是八进制编号其中FX2N编号范围为Y000~Y267（184点）。

与输入继电器一样，基本单元的输出继电器编号是固定的，扩展单元和扩展模块的编号也是按与基本单元最靠近开始，顺序进行编号。

在实际使用中，输入、输出继电器的数量，要看具体系统的配置情况。

三、通用辅助继电器（M0～M499）

FX2N系列共有500点通用辅助继电器。

通用辅助继电器在PLC运行时，如果电源突然断电，则全部线圈均OFF。

当电源再次接通时，除了因外部输入信号而变为ON的以外，其余的仍将保持OFF状态，它们没有断电保护功能。

通用辅助继电器常在逻辑运算中作为辅助运算、状态暂存、移位等。

根据需要可通过程序设定，将M0～M499变为断电保持辅助继电器。

四、断电保持辅助继电器（M500～M3071）

FX2N系列有M500～M3071共2572个断电保持辅助继电器。

它与普通辅助继电器不同的是具有断电保护功能，即能记忆电源中断瞬时的状态，并在重新通电后再现其状态。

它之所以能在电源断电时保持其原有的状态，是因为电源中断时用PLC中的锂电池保持它们映像寄存器中的内容。

其中M500～M1023可由软件将其设定为通用辅助继电器。

下面通过小车往复运动控制来说明断电保持辅助继电器的应用，如图3-4所示。

图3-4断电保持辅助继电器的作用

小车的正反向运动中，用M600、M601控制输出继电器驱动小车运动。

X1、X0为限位输入信号。

运行的过程是X0=ON→M600=ON→Y0=ON→小车右行→停电→小车中途停止→上电（M600=ON→Y0=ON）再右行→X1=ON→M600=OFF、M601=ON→Y1=ON（左行）。

可见由于M600和M601具有断电保持，所以在小车中途因停电停止后，一旦电源恢复，M600或M601仍记忆原来的状态，将由它们控制相应输出继电器，小车继续原方向运动。

若不用断电保护辅助继电器当小车中途断电后，再次得电小车也不能运动。

五、特殊辅助继电器

PLC内有大量的特殊辅助继电器，它们都有各自的特殊功能。

FX2N系列中有256个特殊辅助继电器，可分成触点型和线圈型两大类

（1）触点型其线圈由PLC自动驱动，用户只可使用其触点。

例如：

M8000：

运行监视器（在PLC运行中接通），M8001与M8000相反逻辑。

M8002：

初始脉冲（仅在运行开始时瞬间接通），M8003与M8002相反逻辑。

M8011、M8012、M8013和M8014分别是产生10ms、100ms、1s和1min时钟脉冲的特殊辅助继电器。

M8000、M8002、M8012的波形图如图2所示。

图2 M8000、M8002、M8012波形图

（2）线圈型由用户程序驱动线圈后PLC执行特定的动作。

例如：

M8033：

若使其线圈得电，则PLC停止时保持输出映象存储器和数据寄存器内容。

M8034：

若使其线圈得电，则将PLC的输出全部禁止。

M8039：

若使其线圈得电，则PLC按D8039中指定的扫描时间工作。

六、状态器（S）

状态器用来纪录系统运行中的状态。

是编制顺序控制程序的重要编程元件，它与后述的步进顺控指令STL配合应用。

如图3-6所示，我们用机械手动作简单介绍状态器S的作用。

当启动信号X0有效时，机械手下降，到下降限位X1开始夹紧工件，加紧到位信号X2为ON时，机械手上升到上限X3则停止。

整个过程可分为三步，每一步都用一个状态器S20、S21、S22记录。

每个状态器都有各自的置位和复位信号（如S21由X1置位，X2复位），并有各自要做的操作（驱动Y0、Y1、Y2）。

从启动开始由上至下随着状态动作的转移，下一状态动作则上面状态自动返回原状。

这样使每一步的工作互不干扰，不必考虑不同步之间元件的互锁，使设计清晰简洁。

状态器有五种类型：

初始状态器S0～S9共10点；回零状态器S10～S19共10点；通用状态器S20～S499共480点；具有状态断电保持的状态器有S500～S899，共400点；供报警用的状态器（可用作外部故障诊断输出）S900～S999共100点。

在使用用状态器时应注意：

1）状态器与辅助继电器一样有无数的常开和常闭触点；

2）状态器不与步进顺控指令STL配合使用时，可作为辅助继电器M使用；

3）FX2N系列PLC可通过程序设定将S0～S499设置为有断电保持功能的状态器。

七、定时器（T）

PLC中的定时器（T）相当于继电器控制系统中的通电型时间继电器。

它可以提供无限对常开常闭延时触点。

定时器中有一个设定值寄存器（一个字长），一个当前值寄存器（一个字长）和一个用来存储其输出触点的映象寄存器（一个二进制位），这三个量使用同一地址编号。

但使用场合不一样，意义也不同。

FX2N系列中定时器时可分为通用定时器、积算定时器二种。

它们是通过对一定周期的时钟脉冲的进行累计而实现定时的，时钟脉冲有周期为1ms、10ms、100ms三种，当所计数达到设定值时触点动作。

设定值可用常数K或数据寄存器D的内容来设置。

1．通用定时器

通用定时器的特点是不具备断电的保持功能，即当输入电路断开或停电时定时器复位。

通用定时器有100ms和10ms通用定时器两种。

（1）100ms通用定时器（T0～T199）共200点，其中T192～T199为子程序和中断服务程序专用定时器。

这类定时器是对100ms时钟累积计数，设定值为1～32767，所以其定时范围为0.1～3276.7s。

（2）10ms通用定时器（T200～T245）共46点。

这类定时器是对10ms时钟累积计数，设定值为1～32767，所以其定时范围为0.01～327.67s。

下面举例说明通用定时器的工作原理。

如图1所示，当输入X0接通时，定时器T200从0开始对10ms时钟脉冲进行累积计数，当计数值与设定值K123相等时，定时器的常开接通Y0，经过的时间为123×0.01s=1.23s。

当X0断开后定时器复位，计数值变为0，其常开触点断开，Y0也随之OFF。

若外部电源断电，定时器也将复位。

图1 通用定时器工作原理

2．积算定时器

积算定时器具有计数累积的功能。

在定时过程中如果断电或定时器线圈OFF，积算定时器将保持当前的计数值（当前值），通电或定时器线圈ON后继续累积，即其当前值具有保持功能，只有将积算定时器复位，当前值才变为0。

（1）1ms积算定时器（T246～T249）共4点，是对1ms时钟脉冲进行累积计数的，定时的时间范围为0.001～32.767s。

（2）100ms积算定时器（T250～T255）共6点，是对100ms时钟脉冲进行累积计数的定时的时间范围为0.1～3276.7s。

以下举例说明积算定时器的工作原理。

如图2所示，当X0接通时，T253当前值计数数器开始累积100ms的时钟脉冲的个数。

当X0经t0后断开，而T253尚未计数到设定值K345，其计数的当前值保留。

当X0再次接通，T253从保留的当前值开始继续累积，经过t1时间，当前值达到K345时，定时器的触点动作。

累积的时间为t0+t1=0.1×345=34.5s。

当复位输入X1接通时，定时器才复位，当前值变为0，触点也跟随复位。

图2 积算定时器工作原理

八、辅助继电器（M）

辅助继电器是PLC中数量最多的一种继电器，一般的辅助继电器与继电器控制系统中的中间继电器相似。

辅助继电器不能直接驱动外部负载，负载只能由输出继电器的外部触点驱动。

辅助继电器的常开与常闭触点在PLC内部编程时可无限次使用。

辅助继电器采用M与十进制数共同组成编号（只有输入输出继电器才用八进制数）。

九、数据寄存器（D）

PLC在进行输入输出处理、模拟量控制、位置控制时，需要许多数据寄存器存储数据和参数。

数据寄存器为16位，最高位为符号位。

可用两个数据寄存器来存储32位数据，最高位仍为符号位。

数据寄存器有以下几种类型：

1．通用数据寄存器（D0～D199）

共200点。

当M8033为ON时，D0～D199有断电保护功能；当M8033为OFF时则它们无断电保护，这种情况PLC由RUN→STOP或停电时，数据全部清零。

2.断电保持数据寄存器（D200～D7999）

共7800点，其中D200～D511（共12点）有断电保持功能，可以利用外部设备的参数设定改变通用数据寄存器与有断电保持功能数据寄存器的分配；D490～D509供通信用；D512～D7999的断电保持功能不能用软件改变，但可用指令清除它们的内容。

根据参数设定可以将D1000以上做为文件寄存器。

3.特殊数据寄存器（D8000～D8255）

共256点。

特殊数据寄存器的作用是用来监控PLC的运行状态。

如扫描时间、电池电压等。

未加定义的特殊数据寄存器，用户不能使用。

具体可参见用户手册。

4.变址寄存器（V/Z）

FX2N系列PLC有V0～V7和Z0～Z7共16个变址寄存器，它们都是16位的寄存器。

变址寄存器V/Z实际上是一种特殊用途的数据寄存器，其作用相当于微机中的变址寄存器变，用于改变元件的编号（变址），例如V0=5，则执行D20V0时，被执行的编号为D25（D20+5）。

变址寄存器可以象其它数据寄存器一样进行读写，需要进行32位操作时，可将V、Z串联使用（Z为低位，V为高位）。

十、计数器（C）

FX2N系列计数器分为内部计数器和高速计数器两类。

1．内部计数器

内部计数器是在执行扫描操作时对内部信号（如X、Y、M、S、T等）进行计数。

内部输入信号的接通和断开时间应比PLC的扫描周期稍长。

（1）16位增计数器（C0～C199）共200点，其中C0～C99为通用型，C100～C199共100点为断电保持型（断电保持型即断电后能保持当前值待通电后继续计数）。

这类计数器为递加计数，应用前先对其设置一设定值，当输入信号（上升沿）个数累加到设定值时，计数器动作，其常开触点闭合、常闭触点断开。

计数器的设定值为1～32767（16位二进制），设定值除了用常数K设定外，还可间接通过指定数据寄存器设定。

下面举例说明通用型16位增计数器的工作原理。

如图1所示，X10为复位信号，当X10为ON时C0复位。

X11是计数输入，每当X11接通一次计数器当前值增加1（注意X10断开，计数器不会复位）。

当计数器计数当前值为设定值10时，计数器C0的输出触点动作，Y0被接通。

此后既使输入X11再接通，计数器的当前值也保持不变。

当复位输入X10接通时，执行RST复位指令，计数器复位，输出触点也复位，Y0被断开。

图3-9通用型16位增计数器

（2）32位增/减计数器（C200～C234）共有35点32位加/减计数器，其中C200～C219（共20点）为通用型，C220～C234（共15点）为断电保持型。

这类计数器与16位增计数器除位数不同外，还在于它能通过控制实现加/减双向计数。

设定值范围均为-214783648～-+214783647（32位）。

C200～C234是增计数还是减计数，分别由特殊辅助继电器M8200～M8234设定。

对应的特殊辅助继电器被置为ON时为减计数，置为OFF时为增计数。

计数器的设定值与16位计数器一样，可直接用常数K或间接用数据寄存器D的内容作为设定值。

在间接设定时，要用编号紧连在一起的两个数据计数器。

如图2所示，X10用来控制M8200，X10闭合时为减计数方式。

X12为计数输入，C200的设定值为5（可正、可负）。

设C200置为增计数方式（M8200为OFF），当X12计数输入累加由4→5时，计数器的输出触点动作。

当前值大于5时计数器仍为ON状态。

只有当前值由5→4时，计数器才变为OFF。

只要当前值小于4，则输出则保持为OFF状态。

复位输入X11接通时，计数器的当前值为0，输出触点也随之复位。

图2 32位增/减计数器

2．高速计数器（C235～C255）

高速计数器与内部计数器相比除允许输入频率高之外，应用也更为灵活，高速计数器均有断电保持功能，通过参数设定也可变成非断电保持。

FX2N有C235～C255共21点高速计数器。

适合用来做为高速计数器输入的PLC输入端口有X0～X7。

X0～X7不能重复使用，即某一个输入端已被某个高速计数器占用，它就不能再用于其它高速计数器，也不能用做它用。

各高速计数器对应的输入端如表1所示。

高速计数器可分为四类：

（1）单相单计数输入高速计数器（C235～C245）其触点动作与32位增/减计数器相同，可进行增或减计数（取决于M8235～M8245的状态）。

如图3a所示为无启动/复位端单相单计数输入高速计数器的应用。

当X10断开，M8235为OFF，此时C235为增计数方式（反之为减计数）。

由X12选中C235，从表1中可知其输入信号来自于X0，C235对X0信号增计数，当前值达到1234时，C235常开接通，Y0得电。

X11为复位信号，当X11接通时，C235复位。

如图3b所示为带启动/复位端单相单计数输入高速计数器的应用。

由表34可知，X1和X6分别为复位输入端和启动输入端。

利用X10通过M8244可设定其增/减计数方式。

当X12为接通，且X6也接通时，则开始计数，计数的输入信号来自于X0，C244的设定值由D0和D1指定。

除了可用X1立即复位外，也可用梯形图中的X11复位。

图3 单相单计数输入高速计数器

a）无启动/复位端 b）带启动/复位端

表1 高速计数器简表

输入

计数器

单相

单计

数输

入

C235

U/D

C236

U/D

C237

U/D

C238

U/D

C239

U/D

C240

U/D

C241

U/D

C242

U/D

C243

U/D

C244

U/D

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十一、常数（K、H）

K是表示十进制整数的符号，主要用来指定定时器或计数器的设定值及应用功能指令操作数中的数值；H是表示十六进制数，主要用来表示应用功能指令的操作数值。

例如20用十进制表示为K20，用十六进制则表示为H14。

十二、PLC指针（P、I）

在FX系列中，指针用来指示分支指令的跳转目标和中断程序的入口标号。

分为分支用指针、输入中断指针及定时中断指针和记数中断指针。

1.分支用指针（P0～P127）

FX2N有P0～P127共128点分支用指针。

分支指针用来指示跳转指令（CJ）的跳转目标或子程序调用指令（CALL）调用子程序的入口地址。

如图3-14所示，当X1常开接通时，执行跳转指令CJP0，PLC跳到标号为P0处之后的程序去执行。

2.中断指针（I0□□～I8□□）

中断指针是用来指示某一中断程序的入口位置。

执行中断后遇到IRET（中断返回）指令，则返回主程序。

中断用指针有以下三种类型：

（1）输入中断用指针（I00□～I50□）共6点，它是用来指示由特定输入端的输入信号而产生中断的中断服务程序的入口位置，这类中断不受PLC扫描周期的影响，可以及时处理外界信息。

输入中断用指针的编号格式如下：

例如：

I101为当输入X1从OFF→ON变化时，执行以I101为标号后面的中断程序，并根据IRET指令返回。

（2）定时器中断用指针（I6□□～I8□□）共3点，是用来指示周期定时中断的中断服务程序的入口位置，这类中断的作用是PLC以指定的周期定时执行中断服务程序，定时循环处理某些任务。

处理的时间也不受PLC扫描周期的限制。

□□表示定时范围，可在10～99ms中选取。

（3）计数器中断用指针（I010～I060）共6点，它们用在PLC内置的高速计数器中。

根据高速计数器的计数当前值与计数设定值之关系确定是否执行中断服务程序。

它常用于利用高速计数器优先处理计数结果的场合。

十三、FX系列中几种常用型号PLC的编程元件及编号

不同厂家、不同系列的PLC，其内部软继电器（编程元件）的功能和编号也不相同，因此用户在编制程序时，必须熟悉所选用PLC的每条指令涉及编程元件的功能和编号。

FX系列中几种常用型号PLC的编程元件及编号如表所示。

FX系列PLC编程元件的编号由字母和数字组成，其中输入继电器和输出继电器用八进制数字编号，其它均采用十进制数字编号。

为了能全面了解FX系列PLC的内部软继电器，下表以FX2N为背景进行介绍的。

表二 FX系列PLC的内部软继电器及编号

PLC型号

编程元件种类

FX0S

FX1S

FX0N

FX1N

FX2N

（FX2NC）

输入继电器X

（按8进制编号）

X0～X17

（不可扩展）

X0～X17

（不可扩展）

X0～X43

（可扩展）

X0～X43

（可扩展）

X0～X77

（可扩展）

输出继电器Y

（按8进制编号）

Y0～Y15

（不可扩展）

Y0～Y15

（不可扩展）

Y0～Y27

（可扩展）

Y0～Y27

（可扩展）

Y0～Y77

（可扩展）

辅助

继电器

普通用

M0～M495

M0～M383

M0～M499

保持用

M496～M511

M384～M511

M384～M1535

M500～M3071

特殊用

M8000～M8255（具体见使用手册）

状态

寄存器

初始状态用

S0～S9

返回原点用

S10～S19

普通用

S10～S63

S10～S127

S10～S999

S20～S499

保持用

S0～S127

S0～S999

S500～S899

信号报警用

S900～S999

定时器

100ms

T0～T49

T0～T62

T0～T199

10ms

T24～T49

T32～T62

T200～T245

1ms

T63

1ms累积

T63

T246～T249

100ms累积

T250～T255

计数器

16位增计数（普通）

C0～C13

C0～C15

C0～C99

16位增计数（保持）

C14、C15

C16～C31

C16～C199

C100～C199

32位可逆计数（普通）

C200～C219

32位可逆计数（保持）

C220～C234

高速计数器

C235～C255（具体见使用手册）

数据

寄存器

16位普通用

D0～D29

D0～D127

D0～D199

16位保持用

D30、D31

D128～D255

D128～D7999

D200~D7999

16位特殊用

D8000～D8069

D8000～D8255

D8000～D8195

16位变址用

V0～V7

Z0～Z7

V0～V7

Z0～Z7

V0～V7

Z0～Z7

指针

N、P、I

嵌套用

N0～N7

跳转用

P0～P63

P0～P127

输入中断用

I00*～I30*

I00*～I50*

I00*～I30*

I00*～I50*

定时器中断

I6**～I8**

计数器中断

I010～I060

常数

K、H

16位

-32,768～32,767 H:

0000～FFFFH

32位

-2,147,483,648～2,147,483,647 H:

00000000～FFFFFFFF

特殊软元件

一PC状态

M8000RUN监控（a触点）

M8001RUN监控（b触点）

M8002初始脉冲（a触点）

M8003初始脉冲（b触点）

M8004发生出错

M8005电池电压下降

M8006电池电压下降锁存

M8007电源瞬停检测

M8008停电检测

M8009DC24V关断

D8001PLC型号及系统版本

D8002存储器容量

D8003存储器类型

D8004出错M地址号

D8005电池电压

D8006电池电压下降检出电平

D8007瞬停次数

D8008停电检测时间

D8009DC24V关断的单元编号

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