第五章PLC編程入門及指令系統(tǒng)5.1PLC概述隨著微處理器、計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制已擴(kuò)展到了幾乎所有的工業(yè)領(lǐng)域?，F(xiàn)代社會要求制造業(yè)對市場需求作出迅速的反應(yīng)，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品，為了滿足這一要求，生產(chǎn)設(shè)備和自動生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性，PLC（ProgrammableLogicController，可編程序控制器）正是順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置。PLC的應(yīng)用面廣、功能強(qiáng)大、使用方便，已經(jīng)成為當(dāng)代工業(yè)自動化的主要裝置之一，在工業(yè)生產(chǎn)的所有領(lǐng)域得到了廣泛的使用，在其他領(lǐng)域（例如民用和家庭自動化）的應(yīng)用也得到了迅速的發(fā)展。PLC的推廣應(yīng)用在我國得到了迅猛的發(fā)展，它已經(jīng)大量地應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程的電氣控制裝置中，各行各業(yè)也涌現(xiàn)出了大批應(yīng)用PLC改造設(shè)備的成果。了解PLC的工作原理，具備設(shè)計(jì)、調(diào)試和維護(hù)PLC控制系統(tǒng)的能力，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)對電氣技術(shù)人員和工科學(xué)生的基本要求?！颈菊轮攸c(diǎn)】了解PLC（可編程序控制器）的工作原理、硬件結(jié)構(gòu)、編程元件與指令系統(tǒng)；掌握梯形圖的設(shè)計(jì)方法；掌握PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試方法。5.1.1PLC的基本結(jié)構(gòu)

PLC主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成（見圖5-1），有的PLC還可以配備特殊功能模塊，用來完成某些特殊的任務(wù)。1.CPU模塊

CPU模塊主要由微處理器（CPU芯片）和存儲器組成。在PLC控制系統(tǒng)中CPU模塊相當(dāng)于人的大腦，它不斷地采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出；存儲器用來儲存程序和數(shù)據(jù)。

2. I/O模塊輸入（1nput）模塊和輸出（Output）模塊簡稱為I/O模塊，它們是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場設(shè)備和CPU模塊的橋梁。輸入模塊用來接收和采集輸入信號，開關(guān)量輸入模塊用來接收從按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、壓力繼電器等過來的開關(guān)量輸入信號；模擬量輸入模塊用來接收電位器、測速發(fā)電機(jī)和各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量電流、電壓信號。開關(guān)量輸出模塊用來控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報(bào)警裝置等輸出設(shè)備，模擬量輸出模塊用來控制調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行裝置。CPU模塊的工作電壓一般是5V，而PLC的輸入/輸出信號電壓一般較高，如直流24V和交流220V。從外部引入的尖峰電壓和干擾噪聲可能損壞CPU模塊中的元器件，或使PLC不能正常工作。在I/O模塊中，用光耦合器、光電晶閘管、小型繼電器等器件來隔離PLC的內(nèi)部電路和外部的I/O電路，I/O模塊除了傳遞信號外，還有電平轉(zhuǎn)換與隔離的作用。3. 編程器編程器是PLC必不可少的重要外部設(shè)備。編程器將用戶所希望的功能通過編程語言送到PLC的用戶程序存儲器中。編程器不僅能對程序進(jìn)行寫入、讀出、修改，還能對PLC的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)也是用戶與PLC之間進(jìn)行人機(jī)對話的界面。手持式編程器不能直接輸入和編輯梯形圖，只能輸入和編輯指令表程序，因此又叫做指令編程器。它的體積小，價(jià)格便宜，一般用來給小型PLC編程，或者用于現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù)。使用編程軟件可以在計(jì)算機(jī)的屏幕上直接生成和編輯梯形圖、指令表、功能塊圖和順序功能圖程序，并可以實(shí)現(xiàn)不同編程語言的相互轉(zhuǎn)換。程序被編譯后下載到PLC，也可以將PLC中的程序上傳到計(jì)算機(jī)。程序可以存盤或打印，通過網(wǎng)絡(luò)，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程編程和傳送。

4. 電源

PLC一般使用220V交流電源或24V直流電源。內(nèi)部的開關(guān)電源為各模塊提供DC5V，±12V，24V等直流電源。小型PLC一般都可以為輸入電路和外部的電子傳感器（如接近開關(guān)）提供24V直流電源，驅(qū)動PLC負(fù)載的直流電源一般由用戶提供。5.1.2PLC的物理結(jié)構(gòu)根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)的不同，可以將PLC分為整體式PLC和模塊式PLC。1.整體式PLC整體式又叫做單元式或箱體式，CPU模塊、I/O模塊和電源裝在一個(gè)箱狀機(jī)殼內(nèi)，結(jié)構(gòu)非常緊湊。它的體積小、價(jià)格低，小型PLC一般采用整體式結(jié)構(gòu)。三菱公司的FX1S系列PLC為整體式PLC。整體式PLC提供多種不同I/O點(diǎn)數(shù)的基本單元和擴(kuò)展單元供用戶選用，基本單元內(nèi)有CPU模塊、I/O模塊和電源，擴(kuò)展單元內(nèi)只有I/O模塊和電源，基本單元和擴(kuò)展單元之間用扁平電纜連接。各單元的輸入點(diǎn)與輸出點(diǎn)的比例一般是固定的，有的PLC有全輸入型和全輸出型的擴(kuò)展單元。選擇不同的基本單元和擴(kuò)展單元，可以滿足用戶的不同要求。

FX系列的基本單元、擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊的高度和深度相同，但是寬度不同。它們不用基板，各模塊可用底部自帶的卡子卡在DIN導(dǎo)軌上，兩個(gè)相鄰的單元或模塊之間用扁平電纜連接，安裝好后組成一個(gè)整齊的長方體。2. 模塊式PLC大、中型PLC（如西門子的S7-300和S7-400系列）一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。模塊式PLC用搭積木的方式組成系統(tǒng)，它由機(jī)架和模塊組成。模塊插在模塊插座上，后者焊在機(jī)架的總線連接板上，有的廠家將機(jī)架稱為基板。PLC廠家備有不同槽數(shù)的機(jī)架供用戶選用，如果一個(gè)機(jī)架容納不下所選用的模塊，可以增設(shè)一個(gè)或數(shù)個(gè)擴(kuò)展機(jī)架，各機(jī)架之間用I/O擴(kuò)展電纜相連，有的PLC需要通過接口模塊來連接各機(jī)架。用戶可以選用不同檔次的CPU模塊、品種繁多的I/O模塊和特殊功能模塊，對硬件配置的選擇余地較大，維修時(shí)更換模塊也很方便。有的模塊式PLC（如西門子的S7-300系列PLC）沒有機(jī)架，各模塊安裝在鋁質(zhì)導(dǎo)軌上，相鄰的模塊之間用模塊下面的U形總線連接器連接。5.1.3PLC的工作原理1. 掃描工作方式

PLC有兩種基本的工作模式，即運(yùn)行（RUN）模式與停止（STOP）模式。在運(yùn)行模式，PLC通過反復(fù)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實(shí)現(xiàn)控制功能。為了使PLC的輸出及時(shí)地響應(yīng)隨時(shí)可能變化的輸入信號，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是不斷地重復(fù)執(zhí)行，直至PLC停機(jī)或切換到STOP工作模式。除了執(zhí)行用戶程序外，在每次循環(huán)過程中，PLC還要完成內(nèi)部處理、通信處理等工作，一次循環(huán)可分為5個(gè)階段（如圖5-2）。PLC的這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。由于計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令的速度極高，從外部輸入/輸出關(guān)系來看，處理過程似乎是同時(shí)完成的。在內(nèi)部處理階段，PLC檢查CPU．模塊內(nèi)部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位，以及完成一些其它內(nèi)部工作。在通信服務(wù)階段，PLC與其它的帶微處理器的智能裝置通信，響應(yīng)編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容。當(dāng)PLC處于停止（STOP）模式時(shí)，只執(zhí)行以上的操作。PLC處于運(yùn)行（RUN）模式時(shí)，還要完成另外三個(gè)階段的操作。圖5-2掃描過程在PLC的存儲器中，設(shè)置了一片區(qū)域用來存放輸入信號和輸出信號的狀態(tài)，它們分別稱為輸入映像寄存器和輸出映像寄存器。PLC梯形圖中的其他編程元件也有對應(yīng)的映像存儲區(qū)，它們統(tǒng)稱為元件映像寄存器。在輸入處理階段，PLC把所有外部輸入電路的接通、斷開狀態(tài)讀入輸入映像寄存器。外部輸入電路接通時(shí)，對應(yīng)的輸入映像寄存器為l狀態(tài)，梯形圖中對應(yīng)的輸入繼電器的常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開。外部輸入觸點(diǎn)電路斷開時(shí)，對應(yīng)的輸入映像寄存器為0狀態(tài)，梯形圖中對應(yīng)的輸入繼電器的常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)接通。某一編程元件對應(yīng)的映像寄存器為l狀態(tài)時(shí)，稱該編程元件為ON；映像寄存器為0狀態(tài)時(shí)，稱該編程元件為OFF。在程序執(zhí)行階段，即使外部輸入信號的狀態(tài)發(fā)生了變化，輸入映像寄存器的狀態(tài)也不會隨之而變，輸入信號變化了的狀態(tài)只能在下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段被讀入。PLC的用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲器中按步序號順序排列。在沒有跳轉(zhuǎn)指令時(shí)，CPU從第一條指令開始，逐條順序地執(zhí)行用戶程序，直到用戶程序結(jié)束。在執(zhí)行指令時(shí)，從輸入映像寄存器或別的元件映像寄存器中將有關(guān)編程元件的0/1狀態(tài)讀進(jìn)來，并根據(jù)指令的要求執(zhí)行相應(yīng)的邏輯運(yùn)算，運(yùn)算的結(jié)果寫入到對應(yīng)的元件映像寄存器中，因此，各編程元件的映像寄存器（輸入映像寄存器除外）的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而變化。在輸出處理階段，CPU將輸出映像寄存器的0/1狀態(tài)傳送到輸出鎖存器。梯形圖中某一輸出繼電器的線圈“通電”時(shí)，對應(yīng)的輸出映像寄存器為1狀態(tài)。信號經(jīng)輸出模塊隔離和功率放大后，繼電器型輸出模塊中對應(yīng)的硬件繼電器的線圈通電，其常開觸點(diǎn)閉合，使外部負(fù)載通電工作。若梯形圖中輸出繼電器的線圈“斷電”，對應(yīng)的輸出映像寄存器為0狀態(tài)，在輸出處理階段之后，繼電器型輸出模塊中對應(yīng)的硬件繼電器的線圈斷電，其常開觸點(diǎn)斷開，外部負(fù)載斷電，停止工作。2. 掃描周期PLC在RUN工作模式時(shí)，執(zhí)行一次圖5-2所示的掃描操作所需的時(shí)間稱為掃描周期，其典型值約為1～l00ms。掃描周期與用戶程序的長短、指令的種類和CPU執(zhí)行指令的速度有很大的關(guān)系。當(dāng)用戶程序較長時(shí)，指令執(zhí)行時(shí)間在掃描周期中占相當(dāng)大的比例。有的編程軟件或編程器可以提供掃描周期的當(dāng)前值，有的還可以提供掃描周期的最大值和最小值。3. PLC的工作原理下面用一個(gè)簡單的例子來進(jìn)一步說明PLC的掃描工作過程。圖5-3a）給出了PLC的外部接線圖和梯形圖，起動按鈕SB1停止按鈕SB2和熱繼電器FR的常開觸點(diǎn)分別接在編號為X0～X2的PLC的輸入端，交流接觸器KM的線圈接在編號為Y0的PLC的輸出端。圖5-3b）是這4個(gè)輸入/輸出變量對應(yīng)的I/O映像寄存器。圖5-3c）是PLC的梯形圖，梯形圖是一種軟件，是PLC圖形化的程序。圖中的X0等是梯形圖中的編程元件，X0～X2是輸入繼電器，Y0是輸出繼電器。梯形圖中的編程元件X0與接在輸入端子X0的SBl的常開觸點(diǎn)和輸入映像寄存器X0相對應(yīng)，編程元件Y0與輸出映像寄存器Y0和接在輸出端子Y0的PLC內(nèi)部的輸出電路相對應(yīng)。圖5-3PLC外部接線圖與梯形圖梯形圖以指令的形式儲存在PLC的用戶程序存儲器中，圖5-3中的梯形圖與下面的5條指令相對應(yīng)，“；”之后是該指令的注釋。

LDX0：接在左側(cè)母線上的X0的常開觸點(diǎn)

ORY0；與X0的常開觸點(diǎn)并聯(lián)的Y0的常開觸點(diǎn)

ANIX1；與并聯(lián)電路串聯(lián)的X1的常閉觸點(diǎn)

ANIX2；串聯(lián)的X2的常閉觸點(diǎn)

OUTY0；Y0的線圈圖5-3中的梯形圖完成的邏輯運(yùn)算為：Y0=（X0+Y0）·X1·X2。在輸入處理階段，CPU將SBl、SB2和FR的常開觸點(diǎn)的狀態(tài)讀入相應(yīng)的輸入映像寄存器，外部觸點(diǎn)接通時(shí)存入寄存器的是二進(jìn)制數(shù)l，反之存入0。執(zhí)行第l條指令時(shí)，從X0對應(yīng)的輸入映像寄存器中取出二進(jìn)制數(shù)并保存起來。執(zhí)行第2條指令時(shí)，取出Y0對應(yīng)的輸出映像寄存器中的二進(jìn)制數(shù)，與X0對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)相“或”（電路的并聯(lián)對應(yīng)“或”運(yùn)算）。執(zhí)行第3條或第4條指令時(shí)，分別取出X1或X2對應(yīng)的輸入映像寄存器中的二進(jìn)制數(shù)，因?yàn)槭浅ｉ]觸點(diǎn)，取反后與前面的運(yùn)算結(jié)果相“與”（電路的串聯(lián)對應(yīng)“與”運(yùn)算），然后存入運(yùn)算結(jié)果寄存器。執(zhí)行第5條指令時(shí)，將運(yùn)算結(jié)果寄存器中的二進(jìn)制數(shù)送入Y0對應(yīng)的輸出映像寄存器。在輸出處理階段，CPU將各輸出映像寄存器中的二進(jìn)制數(shù)傳送給輸出模塊并鎖存起來，如果Y0對應(yīng)的輸出映像寄存器存放的是二進(jìn)制數(shù)1，外接的KM的線圈將通電，反之將斷電。如果讀入輸入映像寄存器X0～X2的均為二進(jìn)制數(shù)0，在程序執(zhí)行階段，經(jīng)過上述邏輯運(yùn)算過程之后，運(yùn)算結(jié)果仍為Y0=0，所以KM的線圈處于斷電狀態(tài)。按下起動按鈕SB1，X0變?yōu)閘狀態(tài)，經(jīng)邏輯運(yùn)算后Y0變?yōu)?狀態(tài)，在輸出處理階段，將Y0對應(yīng)的輸出映像寄存器中的1送到輸出模塊，PLC內(nèi)Y0對應(yīng)的物理繼電器的常開觸點(diǎn)接通，接觸器KM的線圈通電。4. 輸入/輸出滯后時(shí)間輸入/輸出滯后時(shí)間又稱系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，是指PLC外部輸入信號發(fā)生變化的時(shí)刻至它控制的有關(guān)外部輸出信號發(fā)生變化的時(shí)刻之間的時(shí)間間隔，它由輸入電路濾波時(shí)間、輸出電路的滯后時(shí)間和因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時(shí)間這三部分組成。輸入模塊的RC濾波電路用來濾除由輸入端引入的干擾噪聲，消除因外接輸入觸點(diǎn)動作時(shí)產(chǎn)生的抖動引起的不良影響，濾波電路的時(shí)間常數(shù)決定了輸入濾波時(shí)間的長短，其典型值為10ms左右。輸出模塊的滯后時(shí)間與模塊的類型有關(guān)，繼電器型輸出電路的滯后時(shí)間一般在10ms左右；雙向晶閘管型輸出電路在負(fù)載通電時(shí)的滯后時(shí)間約為1ms，負(fù)載由通電到斷電時(shí)的最大滯后時(shí)間為10ms；晶體管型輸出電路的滯后時(shí)間一般在1ms以下。由掃描工作方式引起的滯后時(shí)間最長可達(dá)兩個(gè)多掃描周期。PLC總的響應(yīng)延遲時(shí)間一般只有幾十ms，對于一般的系統(tǒng)是無關(guān)緊要的。要求輸入輸出信號之間的滯后時(shí)間盡量短的系統(tǒng)，可以選用掃描速度快的PLC或采取其他措施。5.1.4PLC的特點(diǎn)1.編程方法簡單易學(xué)

梯形圖是使用得最多的PLC的編程語言，其電路符號和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語言形象直觀，易學(xué)易懂，熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只需花幾天時(shí)間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序。

梯形圖語言實(shí)際上是一種面向用戶的高級語言，PLC在執(zhí)行梯形圖程序時(shí)，將它“翻譯”成匯編語言后再去執(zhí)行。2.功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高一臺小型PLC內(nèi)有成百上千個(gè)可供用戶使用的編程元件，有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，具有很高的性能價(jià)格比。PLC可以通過通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。3.硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)PLC產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC帶負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動一般的電磁閥和中小型交流接觸器。硬件配置確定后，通過修改用戶程序，就可以方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化。4. 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器。由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障。PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件元件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的十分之一到百分之一，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。PLC使用了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，平均無故障時(shí)間達(dá)到數(shù)萬小時(shí)以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，PLC被大用戶公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。5.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少

PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。

PLC的梯形圖程序可以用順序控制設(shè)計(jì)法來設(shè)計(jì)。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如果掌握了正確的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)梯形圖的時(shí)間比設(shè)計(jì)繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少得多。可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試PLC的用戶程序，輸入信號用小開關(guān)來模擬，可通過PLC發(fā)光二極管觀察輸出信號的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場的統(tǒng)調(diào)過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時(shí)間比繼電器系統(tǒng)少得多。6.維修工作量小，維修方便

PLC的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程器提供的信息方便地查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故障。7.體積小，能耗低對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，使用PLC后，可以減少大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器。小型PLC的體積僅相當(dāng)于幾個(gè)繼電器的大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來的l/2～1/10。PLC控制系統(tǒng)的配線比繼電器控制系統(tǒng)的少得多，故可以省下大量的配線和附件，減少很多安裝接線工時(shí)，加上開關(guān)柜體積的縮小，可以節(jié)省大量的費(fèi)用。5.1.5PLC的應(yīng)用領(lǐng)域在發(fā)達(dá)的工業(yè)國家，PLC已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在所有的工業(yè)部門，隨著其性能價(jià)格比的不斷提高，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，主要有以下幾個(gè)方面：1.開關(guān)量邏輯控制PLC具有“與”、“或”、“非”等邏輯指令，可以實(shí)現(xiàn)觸點(diǎn)和電路的串、并聯(lián)，代替繼電器進(jìn)行組合邏輯控制、定時(shí)控制與順序邏輯控制。開關(guān)量邏輯控制可以用于單臺設(shè)備，也可以用于自動生產(chǎn)線，其應(yīng)用領(lǐng)域已遍及各行各業(yè)，甚至深入到家庭。2.運(yùn)動控制PLC使用專用的指令或運(yùn)動控制模塊，對直線運(yùn)動或圓周運(yùn)動的位置、速度和加速度進(jìn)行控制，可實(shí)現(xiàn)單軸、雙軸、3軸和多軸位置控制，使運(yùn)動控制與順序控制功能有機(jī)地結(jié)合在一起。PLC的運(yùn)動控制功能廣泛地用于各種機(jī)械，如金屬切削機(jī)床、金屬成形機(jī)械、裝配機(jī)械、機(jī)器人、電梯等場合。3.閉環(huán)過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量的閉環(huán)控制。PLC通過模擬量I/O模塊，實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換與D/A轉(zhuǎn)換，并對模擬量實(shí)行閉環(huán)PID（比例-積分-微分）控制。現(xiàn)代的大中型PLC一般都有PID閉環(huán)控制功能，這一功能可以用PID子程序或?qū)Ｓ玫腜ID模塊來實(shí)現(xiàn)。其PID閉環(huán)控制功能已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于塑料擠壓成形機(jī)、加熱爐、熱處理爐、鍋爐等設(shè)備，以及輕工、化工、機(jī)械、冶金、電力、建材等行業(yè)。4.數(shù)據(jù)處理

現(xiàn)代的PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（包括四則運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、字邏輯運(yùn)算、求反、循環(huán)、移位和浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算等）、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。這些數(shù)據(jù)可以與儲存在存儲器中的參考值比較，也可以用通信功能傳送到別的智能裝置，或者將它們打印制表。5.通信聯(lián)網(wǎng)

PLC的通信包括主機(jī)與遠(yuǎn)程I/O之間的通信、多臺PLC之間的通信、PLC與其它智能控制設(shè)備（如計(jì)算機(jī)、變頻器、數(shù)控裝置）之間的通信。PLC與其它智能控制設(shè)備一起，可以組成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)。必須指出，并不是所有的PLC都有上述全部功能，有些小型PLC只有上述的部分功能，但是價(jià)格較低。5.1.6PLC的主要生產(chǎn)廠家我國有不少的廠家研制和生產(chǎn)過PLC，但是還沒有出現(xiàn)有影響力和較大市場占有率的產(chǎn)品，目前我國使用的PLC幾乎都是國外品牌的產(chǎn)品。在全世界上百個(gè)PLC制造廠中，有幾家舉足輕重的公司。它們是美國Rockwell自動化公司所屬的A．B（Allen＆Bradly）公司、GE-Fanuc公司，德國的西門子（Siemens）公司和法國的施耐德（Schneider）自動化公司，日本的三菱公司和歐姆龍（OMRON）公司。這幾家公司控制著全世界80%以上的PLC市場，它們的系列產(chǎn)品有其技術(shù)廣度和深度，從微型PLC到有上萬個(gè)I/O（輸入，輸出）點(diǎn)的大型PLC應(yīng)有盡有。與個(gè)人計(jì)算機(jī)相比，PLC在標(biāo)準(zhǔn)化方面作得較差，主要體現(xiàn)在PLC的軟、硬件體系結(jié)構(gòu)是封閉的而不是開放的；絕大多數(shù)PLC使用專用的總線、專用通信網(wǎng)絡(luò)及協(xié)議；各種PLC產(chǎn)品的編程語言在表示方式、尋址方式和語法結(jié)構(gòu)上都不一致，使得它們互不兼容。國際電工委員會的IEC6113l-3《可編程序控制器的編程軟件標(biāo)準(zhǔn)》為PLC編程的標(biāo)準(zhǔn)化鋪平了道路。不少廠家正在開發(fā)以PC（個(gè)人計(jì)算機(jī)）為硬件平臺、在Windows操作系統(tǒng)下、符合IEC61131-3國際標(biāo)準(zhǔn)的新一代開放體系結(jié)構(gòu)的PLC。目前有的廠家已推出了符合或接近IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的編程軟件，但是仍然有相當(dāng)多的PLC產(chǎn)品的編程語言與IEC6113l-3有較大的差異。盡管如此，各種PLC產(chǎn)品在軟件上還是比較接近的，學(xué)好了一種PLC的編程語言，再學(xué)別的PLC就比較容易了。本章以三菱公司最新推出的FX1s，F(xiàn)X1N，F(xiàn)x2N和FX2NC系列小型PLC為主要講授對象。三菱的FX系列PLC以其極高的性能價(jià)格比，在國內(nèi)占有很大的市場份額，F(xiàn)X系列的功能強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣，可滿足大多數(shù)用戶的需要。5.2FX系列PLC性能簡介5.2.1FX系列PLC的特點(diǎn)1.體積極小的微型PLCFX1S，F(xiàn)XIN和FX2N系列PLC的高度為90mm，深度為75mm（FX1S和FX1N系列）和87mm（FX2N和FX2NC系列），F(xiàn)XlS-14M（14個(gè)I/O點(diǎn)的基本單元）的底部尺寸僅為90mm×60mm，相當(dāng)于一張卡片大小，很適合于在機(jī)電一體化產(chǎn)品中使用。內(nèi)置的24VDC電源可作輸入回路的電源和傳感器的電源。2.先進(jìn)美觀的外部結(jié)構(gòu)三菱公司的FX系列PLC吸收了整體式和模塊式PLC的優(yōu)點(diǎn)，它的基本單元、擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊的高度和深度相同，寬度不同。它們之間用扁平電纜連接，緊密拼裝后組成一個(gè)整齊的長方體。3.提供多個(gè)子系列供用戶選用

FX1S，F(xiàn)X1N和FX2N的外觀、高度、深度差不多，但是性能和價(jià)格有很大的差別（見表5-1）。FX1S的功能簡單實(shí)用，價(jià)格便宜，可用于小型開關(guān)量控制系統(tǒng)，最多30個(gè)I/O點(diǎn)，有通信功能，可用于一般的緊湊型PLC不能應(yīng)用的地方；FX1N最多可配置128個(gè)I/O點(diǎn)，可用于要求較高的中小型系統(tǒng)；FX2N的功能最強(qiáng)，可用于要求很高的系統(tǒng)。FX2NC的結(jié)構(gòu)緊湊，基本單元有16點(diǎn)、32點(diǎn)、64點(diǎn)和96點(diǎn)4種，可擴(kuò)展到256點(diǎn)，有很強(qiáng)的通信功能。由于不同的系統(tǒng)可以選用不同的子系列，避免了功能的浪費(fèi)，使用戶能用最少的投資來滿足系統(tǒng)的要求。4.靈活多變的系統(tǒng)配置FX系列PLC的系統(tǒng)配置靈活，用戶除了可選不同的子系列外，還可以選用多種基本單元、擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊，組成不同I/O點(diǎn)和不同功能的控制系統(tǒng)，各種配置都可以得到很高的性能價(jià)格比。FX系列的硬件配置就像模塊式PLC那樣靈活，因?yàn)樗幕締卧捎谜w式結(jié)構(gòu)，又具有比模塊式PLC更高的性能價(jià)格比。每臺PLC可將一塊功能擴(kuò)展板安裝在基本單元內(nèi)，不需要外部的安裝空間，這種功能擴(kuò)展板的價(jià)格非常便宜，功能擴(kuò)展板有以下品種：4點(diǎn)開關(guān)量輸入板、2點(diǎn)開關(guān)量輸出板、2路模擬量輸入板、1路模擬量輸出板、8點(diǎn)模擬量調(diào)整板、RS–232C通信板、RS-485通信板和RS-422通信板。顯示模塊FX1N–5DM的價(jià)格便宜，可以直接安裝在FX1S和FX1N上，它可以顯示實(shí)時(shí)鐘的當(dāng)前時(shí)間和錯(cuò)誤信息，可對定時(shí)器、計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)寄存器等進(jìn)行監(jiān)視，可對設(shè)定值進(jìn)行修改。

FX系列還有許多特殊模塊，如模擬量輸入輸出模塊、熱電阻，熱電偶溫度傳感器用模擬量輸入模塊、溫度調(diào)節(jié)模塊、高速計(jì)數(shù)器模塊、脈沖輸出模塊、定位控制器、可編程凸輪開關(guān)、CC–Link系統(tǒng)主站模塊、CC–Link接口模塊、MELSEC遠(yuǎn)程I/O連接系統(tǒng)主站模塊、AS–i主站模塊、DeviceNet接口模塊、Profibus接口模塊、RS–232C通信接口模塊、RS–232C適配器、RS-485通信板適配器、RS–232C/RS-485轉(zhuǎn)換接口等。FX系列PLC還有多種規(guī)格的數(shù)據(jù)存取單元，可用來修改定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的設(shè)定值和數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)，也可以用來作監(jiān)控裝置，有的顯示字符，有的可以顯示畫面。5.功能強(qiáng)，使用方便

FX系列的體積雖小，卻具有很強(qiáng)的功能。它內(nèi)置高速計(jì)數(shù)器，有輸入輸出刷新、中斷、輸入濾波時(shí)間調(diào)整、恒定掃描時(shí)間等功能，有高速計(jì)數(shù)器的專用比較指令。使用脈沖列輸出功能，可直接控制步進(jìn)電動機(jī)或伺服電動機(jī)。脈沖寬度調(diào)制功能可用于溫度控制或照明燈的調(diào)光控制?？稍O(shè)置8位數(shù)字密碼，以防止別人對用戶程序的誤改寫或盜用，保護(hù)設(shè)計(jì)者的知識產(chǎn)權(quán)。FX系列的基本單元和擴(kuò)展單元一般采用插接式的接線端子排，更換單元方便快捷。FX1S和FXlN系列PLC使用EEPROM，不需要定期更換鋰電池，成為幾乎不需要維護(hù)的電子控制裝置；FX2N系列使用帶后備電池的RAM。若采用可選的存儲器擴(kuò)充卡盒，F(xiàn)X2N的用戶存儲器容量可擴(kuò)充到16K步，可選用RAM、EPROM和EEPROM儲存器卡盒。FX1S和FX1N系列PLC有兩個(gè)內(nèi)置的設(shè)置參數(shù)用的小電位器，F(xiàn)X2N和FXlN系列可選用有8點(diǎn)模擬設(shè)定功能的功能擴(kuò)展板，可以用旋具來調(diào)節(jié)設(shè)定值。FX系列PLC可在線修改程序，通過調(diào)制解調(diào)器和電話線可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視和編程，元件注釋可儲存在程序儲存器中。持續(xù)掃描功能可用于定義掃描周期，可調(diào)節(jié)8點(diǎn)輸入濾波器的時(shí)間常數(shù)，面板上的運(yùn)行/停止開關(guān)易于操作。5.2.2FX系列型號名稱的含義FX系列PLC型號名稱的含義如下：FX-（1）-（2）-（3）-（4）-（5）（1）子系列名稱，如1S，1N，2N等。（2）輸入輸出的總點(diǎn)數(shù)。（3）單元類型：M為基本單元，E為輸入輸出混合擴(kuò)展單元與擴(kuò)展模塊，EX為輸入專用擴(kuò)展模塊，EY為輸出專用擴(kuò)展模塊。（4）輸出形式：R為繼電器輸出，T為晶體管輸出，S為雙向晶閘管輸出。（5）電源和輸入、輸出類型等特性。D和DS為DC24V電源：DSS為DC24V電源，源晶體管輸出ES為交流電源；ESS為交流電源，源晶體管輸出；UAl為AC電源，AC輸入。例如FXlN–60MT–D屬于FX1N系列，是有60個(gè)I/O點(diǎn)的基本單元，晶體管輸出型，使用24V直流電源。5.2.3FX系列PLC的一般技術(shù)指標(biāo)FX系列PLC的一般技術(shù)指標(biāo)包括輸入技術(shù)指標(biāo)（如表5-2所示）和輸出技術(shù)指標(biāo)（如表5-3所示），其中輸入技術(shù)指標(biāo)包括：輸入電壓、輸入信號電壓、輸入信號電流、輸入響應(yīng)時(shí)間、輸入信號形式等，輸出技術(shù)指標(biāo)包括：外部電源、最大負(fù)載、最小負(fù)載、響應(yīng)時(shí)間、開路漏電流、輸出動作顯示等。表5-2FX系列PLC輸入技術(shù)指標(biāo)表5-3FX系列PLC輸出技術(shù)指標(biāo)5.2.4FXIS系列PLCFX1S系列PLC是用于極小規(guī)模系統(tǒng)的超小型PLC，可降低成本。該系列有16種基本單元，10～30個(gè)I/0點(diǎn)，用戶存儲器（EEPROM）容量為2000步。FX1S可使用一塊I/0點(diǎn)擴(kuò)展板、串行通信擴(kuò)展板或模擬量擴(kuò)展板，可同時(shí)安裝顯示模塊和擴(kuò)展板，有兩個(gè)內(nèi)置的設(shè)置參數(shù)用的小電位器。一個(gè)單元可同時(shí)輸出2點(diǎn)100kHz的高速脈沖，有7條特殊的定位指令。通過通信擴(kuò)展板可實(shí)現(xiàn)多種通信和數(shù)據(jù)鏈接，如RS–232C、RS–422和RS–485通信，N:N鏈接、并行鏈接和計(jì)算機(jī)鏈接。FX1N有13種基本單元（如表5-4所示），可組成14～128個(gè)I/O點(diǎn)的系統(tǒng)，并能使用特殊功能模塊、顯示模塊和擴(kuò)展板。用戶存儲器容量為8000步，有內(nèi)置的實(shí)時(shí)鐘。PID指令可實(shí)現(xiàn)模擬量閉環(huán)控制，一個(gè)單元可同時(shí)輸出2點(diǎn)100kHz的高速脈沖，有7條特殊的定位指令，有兩個(gè)內(nèi)置的設(shè)置參數(shù)用的小電位器。通過通信擴(kuò)展板或特殊適配器可實(shí)現(xiàn)多種通信和數(shù)據(jù)鏈接，如CC–Link，AS–i網(wǎng)絡(luò)，RS–232C、RS–422和RS–485通信，N:N鏈接、并行鏈接、計(jì)算機(jī)鏈接和I/O鏈接。5.2.5FX2N系列PLC

FX2N是FX系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型PLC。它的基本指令執(zhí)行時(shí)間高達(dá)0．08μs每條指令，內(nèi)置的用戶存儲器為8K步，可擴(kuò)展到16K步，最大可擴(kuò)展到256個(gè)I/O點(diǎn)，有多種特殊功能模塊或功能擴(kuò)展板，可實(shí)現(xiàn)多軸定位控制。機(jī)內(nèi)有實(shí)時(shí)鐘，PID指令可實(shí)現(xiàn)模擬量閉環(huán)控制。有功能很強(qiáng)的數(shù)學(xué)指令集，如浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算、開平方和三角函數(shù)等。每個(gè)FX2N基本單元可擴(kuò)展8個(gè)特殊單元。通過通信擴(kuò)展板或特殊適配器可實(shí)現(xiàn)多種通信和數(shù)據(jù)鏈接，如CC–Link，AS–i，Profibus，DeviceNet等開放式網(wǎng)絡(luò)通信，RS–232C、RS–422和RS–485通信，N:N鏈接、并行鏈接、計(jì)算機(jī)鏈接和I/O鏈接。表5-6FX1N和FX2N系列帶電源的I/O擴(kuò)展單元表5-7中的擴(kuò)展模塊可用于FX1N、FX2N和FX2NC。此外輸入擴(kuò)展板FXlN–4EX–BD有4點(diǎn)24VDC輸入，輸出擴(kuò)展扳FX1N–2EYT–BD有2點(diǎn)晶體管輸出，可用于FXlS和FXlN。

FX2NC具有很高的性能體積比和通信功能，可安裝到比標(biāo)準(zhǔn)的PLC小很多的空間內(nèi)。I/O型連接器可降低接線成本，節(jié)約接線時(shí)間。I/O點(diǎn)數(shù)可擴(kuò)展到256點(diǎn)，可選用實(shí)時(shí)時(shí)鐘，最多可連接4個(gè)特殊功能模塊。利用內(nèi)置的功能，可控制兩軸（包括插補(bǔ)功能），通過增加擴(kuò)展單元可控制多軸。通過通信擴(kuò)展板或特殊適配器可實(shí)現(xiàn)多種通信和數(shù)據(jù)鏈接，如CC–Link，Profibus，DeviceNet開放式網(wǎng)絡(luò)通信，RS–232C和RS–485通信，N:N鏈接、并行鏈接、計(jì)算機(jī)鏈接和I/O鏈接。FX2NC系列也可以使用FX0N和FX2N的擴(kuò)展模塊。5.2.6編程設(shè)備與人機(jī)接口編程器用來生成用戶程序，并對它進(jìn)行編輯、檢查和修改。某些編程器還可以將用戶程序?qū)懭隕PROM或EEPROM中，各種編程器還可以用來監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行的情況。1.專用編程器專用編程器由PLC生產(chǎn)廠家提供，它們只能用于某一生產(chǎn)廠家的某些PLC產(chǎn)品?，F(xiàn)在的專用編程器一般都是手持式的LCD字符顯示編程器。它們不能直接輸入和編輯梯形圖程序，只能輸入和編輯指令表程序。手持式編程器的體積小，一般用電纜與PLC相連。其價(jià)格便宜，常用來給小型PLC編程，用于系統(tǒng)的現(xiàn)場調(diào)試和維修比較方便。FX系列PLC的手持式編程器FX–10P–E和FX–20P–E的體積小、重量輕、價(jià)格便宜、功能強(qiáng)。它們采用液晶顯示器，分別顯示2行和4行字符。手持式編程器可用指令表的形式讀出、寫入、插入和刪除指令，可監(jiān)視位編程元件的ON/OFF狀態(tài)和字編程元件中的數(shù)據(jù)，如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值和設(shè)定值，數(shù)據(jù)寄存器的值以及PLC內(nèi)部的其它信息。用戶可對FX–20P–E內(nèi)置的存儲器進(jìn)行存取，實(shí)現(xiàn)脫機(jī)編程，根據(jù)編程器中電容的充電時(shí)間，存儲器中的內(nèi)容最多可以保存3天。2.編程軟件專用編程器只能對某一PLC生產(chǎn)廠家的PLC產(chǎn)品編程，使用范圍有限。當(dāng)代PLC的更新?lián)Q代很快，專用編程器的使用壽命有限，價(jià)格也較高?，F(xiàn)在的趨勢是在個(gè)人計(jì)算機(jī)上使用PLC生產(chǎn)廠家提供的編程軟件。輕便的筆記本電腦或移動電腦配上編程軟件，也很適于在現(xiàn)場調(diào)試程序。這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)是用戶可以使用現(xiàn)有的個(gè)人計(jì)算機(jī)，對于不同廠家和型號的PLC，只需要更換編程軟件就可以了。個(gè)人計(jì)算機(jī)可以為所有的工業(yè)智能控制設(shè)備（如圖形操作終端、組態(tài)軟件和數(shù)控設(shè)備等）編程。大多數(shù)PLC廠家都向用戶提供免費(fèi)使用的演示版編程軟件，正版編程軟件的價(jià)格也在不斷降低，因此用很少的投資就可以得到高性能的PLC程序開發(fā)系統(tǒng)。下面介紹的三菱電機(jī)的編程軟件和模擬軟件均在Windows操作系統(tǒng)中使用，通過調(diào)制解調(diào)器可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控與編程。（1）FX-FCS/WIN—E/-C編程軟件該軟件包專門用于FX系列PLC程序的開發(fā)，可用梯形圖、指令表和順序功能圖（SFC）編程。（2）SWOPC-FXGP/WIN—C編程軟件

SWOPC-FXGP/WIN—C是專為FX系列PLC設(shè)計(jì)的編程軟件，其界面和幫助文件均已漢化，它占用的存儲空間少，功能較強(qiáng)，在Windows操作系統(tǒng)中運(yùn)行。（3）GX開發(fā)器（GPPW）

GX開發(fā)器（GPPW）可用于開發(fā)三菱電機(jī)所有PLC的程序，可用梯形圖、指令表和順序功能圖（SFC）編程。（4）GX模擬器（LLT）

GX模擬器（LLT）與GPPW配套使用，可以在個(gè)人計(jì)算機(jī)中模擬三菱PLC的編程，在將程序下載到實(shí)際的PLC之前，對虛擬的PLC進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)試?？捎锰菪螆D、指令表和順序功能圖（SFC）編程。（5）FX-FCS-VPS/WIN-E定位編程軟件可用流程圖、通用代碼或功能模塊編程，最多可生成500個(gè)流程圖畫面，在監(jiān)控屏幕上可顯示數(shù)據(jù)的值、運(yùn)動軌跡和操作過程。用戶可通過屏幕快速和直觀地理解程序，在屏幕上通過一個(gè)窗口可顯示和設(shè)置所有的模塊參數(shù)。（6）GT設(shè)計(jì)者與FX-FCS/DU-WIN–E屏幕生成軟件這兩種軟件用于GT（圖形終端）的畫面設(shè)計(jì)，具有對用戶友好的編程界面，可實(shí)現(xiàn)多窗口之間的剪切和粘貼，可以為DU系列的所有顯示模塊生成畫面，有位圖圖形庫。3.顯示模塊隨著工廠自動化的發(fā)展，微型PLC的控制越來越復(fù)雜和高級，F(xiàn)X系列PLC配備有種類繁多的顯示模塊和圖形操作終端作為人機(jī)接口。顯示模塊FX1N–5DM有4個(gè)鍵和帶背光的LED顯示器，直接安裝在FX1S和FX1N上，無需接線。它能顯示以下內(nèi)容：（1）PLC中各種位編程元件的ON/OFF狀態(tài)；（2）定時(shí)器（T）和計(jì)數(shù)器（C）的當(dāng)前值或設(shè)定值；（3）數(shù)據(jù)寄存器（D）的當(dāng)前值；（5）PLC出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，可顯示錯(cuò)誤代碼；（6）顯示時(shí)鐘的當(dāng)前值，并能設(shè)置日期和時(shí)間。FX1N–5DM可將位編程元件Y，M，S強(qiáng)制設(shè)置為ON或OFF狀態(tài)?？筛淖僒、C和D的當(dāng)前值，以及T和C的設(shè)定值，可指定設(shè)備的監(jiān)控功能。顯示模塊FX-10DM-E可安裝在面板上，用電纜與PLC相連，有5個(gè)鍵和帶背光的LED顯示器，可顯示兩行數(shù)據(jù)，每行16個(gè)字符，可用于各種型號的FX系列PLC。可監(jiān)視和修改T、C的當(dāng)前值和設(shè)定值，監(jiān)視和修改D的當(dāng)前值。5.2.7GOT-900圖形操作終端GOT–900系列圖形操作終端的電源電壓為24VDC，可用RS–232C或RS–485接口與PLC通信。有50個(gè)觸摸鍵，可設(shè)置500個(gè)畫面。930GOT圖形操作終端帶有4in對角線的LCD顯示器，可顯示240×80點(diǎn)或5行，每行30個(gè)字符，有256KB用戶快閃存儲器。940GOT圖形操作終端有5.7in對角線的8色LCD顯示器，可顯示320×240點(diǎn)或15行，每行40個(gè)字符，有512KB用戶快閃存儲器。5.3PLC程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1）順序功能圖（Sequentialfunctionchart）；2）梯形圖（Ladderdiagram）；3）功能塊圖（Functionblockdiagram）；4）指令表（Instructionlist）；5）結(jié)構(gòu)文本（Structuredtext）。其中的順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）和功能塊圖（FBD）是圖形編程語言，指令表（IL）和結(jié)構(gòu)文本（ST）是文字語言。目前已有越來越多的生產(chǎn)PLC的廠家提供符合IEC6113l–3標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，有的廠家推出的在個(gè)人計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的“軟PLC”軟件包也是按IEC6113l–3標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的。1.順序功能圖（SFC）這是一種位于其他編程語言之上的圖形語言，用來編制順序控制程序，在第4章中將作詳細(xì)介紹。順序功能圖提供了一種組織程序的圖形方法，在順序功能圖中可以用別的語言嵌套編程。步、轉(zhuǎn)換和動作是順序功能圖中的三種主要元件（見圖5-5）。順序功能圖用來描述開關(guān)量控制系統(tǒng)的功能，根據(jù)它可以很容易地畫出順序控制梯形圖程序。2.梯形圖（LD）梯形圖是使用得最多的PLC圖形編程語言。梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，直觀易懂，很容易被工廠熟悉繼電器控制的電氣人員掌握，特別適用于開關(guān)量邏輯控制。圖4–5到圖4–7中用西門子S7–200系列PLC的3種編程語言來表示同一邏輯關(guān)系。西門子的說明書中將指令表稱為語句表。梯形圖由觸點(diǎn)、線圈和應(yīng)用指令等組成。觸點(diǎn)代表邏輯輸入條件，如外部的開關(guān)、按鈕和內(nèi)部條件等。線圈通常代表邏輯輸出結(jié)果，用來控制外部的指示燈、交流接觸器和內(nèi)部的輸出標(biāo)志位等。在分析梯形圖中的邏輯關(guān)系時(shí)，為了借用繼電器電路圖的分析方法，可以想像左右兩側(cè)垂直母線之間有一個(gè)左正右負(fù)的直流電源電壓（有時(shí)省略了右側(cè)的垂直母線），當(dāng)圖3–6中I0.1與I0.2的觸點(diǎn)接通，或M0.3與I0.2的觸點(diǎn)接通時(shí)，有一個(gè)假想的“能流”（Powerflow）流過Q1.1的線圈。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，能流只能從左向右流動。圖5-8a中的電路不能用觸點(diǎn)的串并聯(lián)來表示，能流可能從兩個(gè)方向流過觸點(diǎn)5（經(jīng)過觸點(diǎn)1，5，4或經(jīng)過觸點(diǎn)3，5，2）無法將該圖轉(zhuǎn)換為指令表，應(yīng)將它改畫為圖5-8b所示的等效電路。使用編程軟件可以直接生成和編輯梯形圖，并將它下載到PLC中去。3.功能塊圖（FBD）這是一種類似于數(shù)字邏輯門電路的編程語言，有數(shù)字電路基礎(chǔ)的人很容易掌握。該編程語言用類似與門、或門的方框來表示邏輯運(yùn)算關(guān)系，方框的左側(cè)為邏輯運(yùn)算的輸入變量，右側(cè)為輸出變量，輸入、輸出端的小圓圈表示“非”運(yùn)算，方框被“導(dǎo)線”連接在一起，信號自左向右流動。圖3–7中的控制邏輯與圖3–6中的相同。有的微型PLC模塊（如西門子公可的“LOGO”邏輯模塊）使用功能塊圖語言，除此之外，國內(nèi)很少有人使用功能塊圖語言。4.指令表（IL）

PLC的指令是一種與微機(jī)的匯編語言中的指令相似的助記符表達(dá)式，由指令組成的程序叫做指令表（Instructionlist）程序。指令表程序較難閱讀，其中的邏輯關(guān)系很難一眼看出，所以在設(shè)計(jì)時(shí)一般使用梯形圖語言。如果使用手持式編程器，必須將梯形圖轉(zhuǎn)換成指令表后再寫入PLC。在用戶程序存儲器中，指令按步序號順序排列。5.結(jié)構(gòu)文本（ST）結(jié)構(gòu)文本（ST）是為：IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建的一種專用的高級編程語言。與梯形圖相比，它能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，編寫的程序非常簡潔和緊湊。除了提供幾種編程語言供用戶選擇外，標(biāo)準(zhǔn)還允許編程者在同一程序中使用多種編程語言，這使編程者能選擇不同的語言來適應(yīng)特殊的工作。5.3.2梯形圖的主要特點(diǎn)（1）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(nèi)部輔助繼電器等，但是它們不是真實(shí)的物理繼電器（即硬件繼電器），而是在軟件中使用的編程元件。每一編程元件與PLC存儲器中元件映像寄存器的二個(gè)存儲單元相對應(yīng)。以輔助繼電器為例，如果該存儲單元為0狀態(tài)，梯形圖中對應(yīng)的編程元件的線圈“斷電”，其常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)閉合，稱該編程元件為0狀態(tài)，或稱該編程元件為OFF（斷開）。該存儲單元如果為1狀態(tài)，對應(yīng)編程元件的線圈“通電”，其常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開，稱該編程元件為l狀態(tài)，或稱該編程元件為ON（接通）。

（2）根據(jù)梯形圖中各觸點(diǎn)的狀態(tài)和邏輯關(guān)系，求出與圖中各線圈對應(yīng)的編程元件的ON/OFF狀態(tài)，稱為梯形圖的邏輯解算。邏輯解算是按梯形圖中從上到下、從左至右的順序進(jìn)行的。解算的結(jié)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(shí)外部輸入觸點(diǎn)的狀態(tài)來進(jìn)行的。（3）梯形圖中各編程元件的常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)均可以無限多次地使用。（4）輸入繼電器的狀態(tài)唯一地取決于對應(yīng)的外部輸入電路的通斷狀態(tài)，因此在梯形圖中不能出現(xiàn)輸入繼電器的線圈。5.4FX系列PLC梯形圖中的編程軟件5.4.1 基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(1)位元件

FX系列PLC有4種基本編程元件，為了分辨各種編程元件，給它們分別指定了專用的字母符號：

X：輸入繼電器，用于直接輸入給PLC的物理信號。

Y：輸出繼電器，用于從PLC直接輸出物理信號。

M（輔助繼電器）和S（狀態(tài)繼電器）：PLC內(nèi)部的運(yùn)算標(biāo)志。上述的各種元件稱為“位（bit）元件”，它們只有兩種不同的狀態(tài)，即ON和OFF，可以分別用二進(jìn)制數(shù)l和0來表示這兩種狀態(tài)。(2)字元件

8個(gè)連續(xù)的位組成一個(gè)字節(jié)（Byte），16個(gè)連續(xù)的位組成一個(gè)字（Word），32個(gè)連續(xù)的位組成一個(gè)雙字（DoubleWord）。定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值和設(shè)定值均為有符號字，最高位（第15位）為符號位，正數(shù)的符號位為0，負(fù)數(shù)的符號位為1。有符號字可表示的最大正整數(shù)為32767。5.4.2輸入繼電器與輸出繼電器FX系列PLC梯形圖中的編程元件的名稱由字母和數(shù)字組成，他們分別表示元件的類型和元件號，如Y10，M129。輸入繼電器與輸出繼電器的元件號用八進(jìn)制數(shù)表示，八進(jìn)制數(shù)只有0～7這8個(gè)數(shù)字符號，遵循“逢8進(jìn)1”的運(yùn)算規(guī)則。例如，八進(jìn)制數(shù)X17和X20是兩個(gè)相鄰的整數(shù)。表4–10給出了FX2N系列PLC的輸入/輸出繼電器元件號。1.輸入繼電器（X）輸入繼電器是PLC接收外部輸入的開關(guān)量信號的窗口。PLC通過光耦合器，將外部信號的狀態(tài)讀入并存儲在輸入映像寄存器中。輸入端可以外接常開觸點(diǎn)或常閉觸點(diǎn)，也可以接多個(gè)觸點(diǎn)組成的串并聯(lián)電路或電子傳感器（如接近開關(guān)）。在梯形圖中，可以多次使用輸入繼電器的常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)。圖5-9是一個(gè)PLC控制系統(tǒng)的示意圖，X0端子外接的輸入電路接通時(shí)，它對應(yīng)的輸入映像寄存器為1狀態(tài)，斷開時(shí)為0狀態(tài)。輸入繼電器的狀態(tài)惟一地取決于外部輸入信號的狀態(tài)，不可能受用戶程序的控制，因此在梯形圖中絕對不能出現(xiàn)輸入繼電器的線圈。因?yàn)镻LC只是在每一掃描周期開始時(shí)讀取輸入信號，輸入信號為ON或OFF的持續(xù)時(shí)間應(yīng)大于PLC的掃描周期。如果不滿足這一條件，可能會丟失輸入信號。2.輸出繼電器（Y）輸出繼電器是PLC向外部負(fù)載發(fā)送信號的窗口。輸出繼電器用來將PLC的輸出信號傳送給輸出模塊，再由后者驅(qū)動外部負(fù)載。如果圖5-9梯形圖中Y4的線圈“通電”，繼電器型輸出模塊中對應(yīng)的硬件繼電器的常開觸點(diǎn)閉合，使外部負(fù)載工作。輸出模塊中的每一個(gè)硬件繼電器僅有一對常開觸點(diǎn)，但是在梯形圖中，每一個(gè)輸出繼電器的常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)都可以多次使用。5.4.3輔助繼電器（M）輔助繼電器是用軟件實(shí)現(xiàn)的，它們不能接收外部的輸入信號，也不能直接驅(qū)動外部負(fù)載，是一種內(nèi)部的狀態(tài)標(biāo)志，相當(dāng)于繼電器控制系統(tǒng)中的中間繼電器。1.通用輔助繼電器如表5-11所示，F(xiàn)X系列PLC的通用輔助繼電器沒有斷電保持功能。在FX系列PLC中，除了輸入繼電器和輸出繼電器的元件號采用八進(jìn)制外，其他編程元件的元件號均采用十進(jìn)制。如果在PLC運(yùn)行時(shí)電源突然中斷，輸出繼電器和通用輔助繼電器將全部變?yōu)镺FF。若電源再次接通，除了因外部輸入信號而變?yōu)镺N的以外，其余的仍將保持為OFF狀態(tài)。2. 電池后備/鎖存輔助繼電器某些控制系統(tǒng)要求記憶電源中斷瞬時(shí)的狀態(tài)，重新通電后再現(xiàn)其狀態(tài)，電池后備/鎖存輔助繼電器可以用于這種場合。在電源中斷時(shí)用鋰電池保持RAM中的映像寄存器的內(nèi)容，或?qū)⑺鼈儽４嬖贓EPROM中。它們只是在PLC重新通電后的第一個(gè)掃描周期保持?jǐn)嚯娝矔r(shí)的狀態(tài)。為了利用它們的斷電記憶功能，可以采用有記憶功能的電路。設(shè)圖5-10中X0和X1分別是起動按鈕和停止按鈕，M500通過Y0控制外部的電動機(jī)，如果電源中斷時(shí)M500為1狀態(tài)，因?yàn)殡娐返挠洃涀饔?，重新通電后M500將保持為l狀態(tài)，使Y0繼續(xù)為ON，電動機(jī)重新開始運(yùn)行。3.特殊輔助繼電器特殊輔助繼電器共256點(diǎn)，它們用來表示PLC的某些狀態(tài)，提供時(shí)鐘脈沖和標(biāo)志（如進(jìn)位、借位標(biāo)志），設(shè)定PLC的運(yùn)行方式，或者用于步進(jìn)順控、禁止中斷、設(shè)定計(jì)數(shù)器是加計(jì)數(shù)還是減計(jì)數(shù)等。特殊輔助繼電器分為兩類：(1)觸點(diǎn)利用型由PLC的系統(tǒng)程序來驅(qū)動觸點(diǎn)利用型特殊輔助繼電器的線圈，在用戶程序中直接使用其觸點(diǎn)，但是不能出現(xiàn)它們的線圈，下面是幾個(gè)例子：M8000（運(yùn)行監(jiān)視）：當(dāng)PLC執(zhí)行用戶程序時(shí)，M8000為ON；停止執(zhí)行時(shí)，M8000為OFF（見圖5-11）。M8002（初始化脈沖）：M8002僅在M8000由OFF變?yōu)镺N狀態(tài)的一個(gè)掃描周期內(nèi)為ON（見圖5-11），可以用M8002的常開觸點(diǎn)來使有斷電保持功能的元件初始化復(fù)位或給它們置初始值。M801l～M8014分別是10ms，100ms，ls和1min時(shí)鐘脈沖。M8005（鋰電池電壓降低）：電池電壓下降至規(guī)定值時(shí)變?yōu)镺N，可以用它的觸點(diǎn)驅(qū)動輸出繼電器和外部指示燈，提醒工作人員更換鋰電池。(2)線圈驅(qū)動型由用戶程序驅(qū)動其線圈，使PLC執(zhí)行特定的操作，用戶并不使用它們的觸點(diǎn)。例如：M8030的線圈“通電”后，“電池電壓降低”發(fā)光二極管熄滅；M8033的線圈“通電”時(shí)，PLC進(jìn)入STOP狀態(tài)后，所有輸出繼電器的狀態(tài)保持不變；M8034的線圈“通電”時(shí)，禁止所有的輸出；M8039的線圈“通電”時(shí)，PLC以D8039中指定的掃描時(shí)間工作。5.4.4狀態(tài)繼電器（S）1.狀態(tài)繼電器狀態(tài)繼電器是用于編制順序控制程序的一種編程元件（狀態(tài)標(biāo)志），它與后面介紹的STL指令（步進(jìn)梯形指令）一起使用。通用狀態(tài)繼電器沒有斷電保持功能。在使用IST（初始化狀態(tài)功能）指令時(shí)，其中的S0～S9供初始狀態(tài)使用。電池后備/鎖存狀態(tài)繼電器在斷電時(shí)用帶鋰電池的RAM或EEPROM來保存其ON/OFF狀態(tài)。2.狀態(tài)繼電器使用舉例

某機(jī)械手先后有下降、夾緊等動作，其順序功能圖如圖5-12所示。如果起動信號X0為ON，則狀態(tài)繼電器S20被置位（變?yōu)镺N），控制下降的電磁閥Y0動作。下限位開關(guān)Xl為ON時(shí)，狀態(tài)繼電器S21被置位，控制夾緊的電磁閥Y1動作。隨著動作的轉(zhuǎn)移，前一狀態(tài)繼電器自動變?yōu)镺FF狀態(tài)。不對狀態(tài)繼電器使用步進(jìn)梯形指令時(shí)，可以把它們當(dāng)作普通輔助繼電器（M）使用。3.信號報(bào)警器標(biāo)志（AnnunciatorFlags）

在使用應(yīng)用指令A(yù)NS（信號報(bào)警器置位）和ANR（信號報(bào)警器復(fù)位）時(shí)，狀態(tài)繼電器S900～S999可用作外部故障診斷的輸出，稱為信號報(bào)警器。5.4.5定時(shí)器（T）

PLC中的定時(shí)器相當(dāng)于繼電器系統(tǒng)中的時(shí)間繼電器。它有一個(gè)設(shè)定值寄存器（一個(gè)字長）、一個(gè)當(dāng)前值寄存器（一個(gè)字長）和一個(gè)用來儲存其輸出觸點(diǎn)狀態(tài)的映像寄存器（占二進(jìn)制的一位），這三個(gè)存儲單元使用同一個(gè)元件號。FX系列PLC的定時(shí)器分為通用定時(shí)器和積算定時(shí)器。常數(shù)K可以作為定時(shí)器的設(shè)定值，也可以用數(shù)據(jù)寄存器（D）的內(nèi)容來設(shè)置定時(shí)器。例如外部數(shù)字開關(guān)輸入的數(shù)據(jù)可以存入數(shù)據(jù)寄存器，作為定時(shí)器的設(shè)定值。通常使用有電池后備的數(shù)據(jù)寄存器，這樣在斷電時(shí)不會丟失數(shù)據(jù)。1. 通用定時(shí)器各系列的定時(shí)器個(gè)數(shù)和元件編號如表5-12所示。100ms定時(shí)器的定時(shí)范圍為0.1～3276.7s，10ms定時(shí)器的定時(shí)范圍為0.01～327.67s。FX1S的特殊輔助繼電器M8028為1狀態(tài)時(shí)，T32～T62（31點(diǎn)）被定義為10ms定時(shí)器。圖5-13中X0的常開觸點(diǎn)接通時(shí)，T200的當(dāng)前值計(jì)數(shù)器從0開始，對10ms時(shí)鐘脈沖進(jìn)行累加計(jì)數(shù)。當(dāng)前值等于設(shè)定值414時(shí)，定時(shí)器的常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開，即T200的輸出觸點(diǎn)在其線圈被驅(qū)動10ms×414=4.14s后動作。X0的常開觸點(diǎn)斷開后，定時(shí)器被復(fù)位，它的常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)接通，當(dāng)前值恢復(fù)為0。如果需要在定時(shí)器的線圈“通電”時(shí)就動作的瞬動觸點(diǎn)，可以在定時(shí)器線圈兩端并聯(lián)一個(gè)輔助繼電器的線圈，并使用它的觸點(diǎn)。通用定時(shí)器沒有保持功能，在輸入電路斷開或停電時(shí)被復(fù)位。FX系列的定時(shí)器只能提供其線圈“通電”后延遲動作的觸點(diǎn)，如果需要在輸入信號變?yōu)镺FF之后的延遲動作，可以使用圖5-14所示的電路。2.積算定時(shí)器

100ms積算定時(shí)器T250～T255的定時(shí)范圍為0.1～3276.7s。X1的常開觸點(diǎn)接通時(shí)（見圖5-15），T250的當(dāng)前值計(jì)數(shù)器對100ms時(shí)鐘脈沖進(jìn)行累加計(jì)數(shù)。X1的常開觸點(diǎn)斷開或停電時(shí)停止定時(shí)，當(dāng)前值保持不變。X1的常開觸點(diǎn)再次接通或重新上電時(shí)繼續(xù)定時(shí)，累計(jì)時(shí)間（t1+t2）為1055×100ms=105.5s時(shí)，T250的觸點(diǎn)動作。因?yàn)榉e算定時(shí)器的線圈斷電時(shí)不會復(fù)位，需要用X2的常開觸點(diǎn)使T250強(qiáng)制復(fù)位。3.使用定時(shí)器的注意事項(xiàng)如果在子程序或中斷程序中使用T192～T199和T246～T249，在執(zhí)行END指令時(shí)修改定時(shí)器的當(dāng)前值。當(dāng)定時(shí)器的當(dāng)前值等于設(shè)定值時(shí)，其輸出觸點(diǎn)在執(zhí)行定時(shí)器線圈指令或END指令時(shí)動作。如果不是使用上述的定時(shí)器，在特殊情況下，定時(shí)器的工作可能不正常。如果1ms定時(shí)器用于中斷程序和子程序，在它的當(dāng)前值達(dá)到設(shè)定值后，其觸點(diǎn)在執(zhí)行該定時(shí)器的第一條線圈指令時(shí)動作。4.定時(shí)器的定時(shí)精度定時(shí)器的精度與程序的安排有關(guān)，如果定時(shí)器的觸點(diǎn)在線圈之前，精度將會降低。平均誤差約為1.5倍掃描周期。最小定時(shí)誤差為輸入濾波器時(shí)間減去定時(shí)器的分辨率，1ms，10ms和100ms定時(shí)器的分辨率分別為1ms，10ms和100ms。如果定時(shí)器的觸點(diǎn)在線圈之后，最大定時(shí)誤差為2倍掃描周期加上輸入濾波器時(shí)間。5.4.6內(nèi)部計(jì)數(shù)器（C）內(nèi)部計(jì)數(shù)器用來對PLC的內(nèi)部映像寄存器（X，Y，M，S）提供的信號計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)脈沖為ON或OFF的持續(xù)時(shí)間，應(yīng)大于PLC的掃描周期，其響應(yīng)速度通常小于數(shù)十赫茲。表5-13給出了FX1S、FX1N、FX2N/FX2NC內(nèi)部計(jì)數(shù)器的位數(shù)及寄存器。1.16位加計(jì)數(shù)器16位加計(jì)數(shù)器的設(shè)定值為l～32767。圖5-16給出了加計(jì)數(shù)器的工作過程，圖中X10的常開觸點(diǎn)接通后，C0被復(fù)位，它對應(yīng)的位存儲單元被置0，它的常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)接通，同時(shí)其計(jì)數(shù)當(dāng)前值被置為0。X11用來提供計(jì)數(shù)輸入信號，當(dāng)計(jì)數(shù)器的復(fù)位輸入電路斷開，計(jì)數(shù)輸入電路由斷開變?yōu)榻油ǎ从?jì)數(shù)脈沖的上升沿）時(shí)，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值加1。在5個(gè)計(jì)數(shù)脈沖之后，C0的當(dāng)前值等于設(shè)定值5，它對應(yīng)的位存儲單元的內(nèi)容被置1，其常開觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開。再來計(jì)數(shù)脈沖時(shí)當(dāng)前值不變，直到復(fù)位輸入電路接通，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值被置為0。計(jì)數(shù)器也可以通過數(shù)據(jù)寄存器來指定設(shè)定值。具有電池后備/鎖存功能的計(jì)數(shù)器在電源斷電時(shí)可保持其狀態(tài)信息，重新送電后能立即按斷電時(shí)的狀態(tài)恢復(fù)工作。2.32位雙向計(jì)數(shù)器32位雙向計(jì)數(shù)器C200～C234的的設(shè)定值為–2147483648～+2147483647，其加/減計(jì)數(shù)方式由特殊輔助繼電器M8200～M8234設(shè)定，對應(yīng)的特殊輔助繼電器為ON時(shí)，為減計(jì)數(shù)，反之為加計(jì)數(shù)。32位計(jì)數(shù)器的設(shè)定值除了可由常數(shù)K設(shè)定外，還可以通過指定數(shù)據(jù)寄存器來設(shè)定，32位設(shè)定值存放在元件號相連的兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器中。如果指定的是D0，則設(shè)定值存放在D1和D0中。圖5-17中C200的設(shè)定值為5，在加計(jì)數(shù)時(shí)，若計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值由5-5，計(jì)數(shù)器的輸出觸點(diǎn)ON，當(dāng)前值≥5時(shí)，輸出觸點(diǎn)仍為ON。當(dāng)前值由5-4時(shí)，輸出觸點(diǎn)OFF，當(dāng)前值≤4時(shí)，輸出觸點(diǎn)仍為OFF。計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值在最大值2147483647時(shí)加1，將變?yōu)樽钚≈胆C2147483648，類似地，當(dāng)前值–2147483648減1時(shí)，將變?yōu)樽畲笾?147483647，這種計(jì)數(shù)器稱為“環(huán)形計(jì)數(shù)器”。圖5-17中復(fù)位輸入X13的常開觸點(diǎn)接通時(shí)，C200被復(fù)位，其常開觸點(diǎn)斷開，常閉觸點(diǎn)接通，當(dāng)前值被置位。如果使用電池后備/鎖存計(jì)數(shù)器，在電源中斷時(shí)，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，并保持計(jì)數(shù)當(dāng)前值不變，電源再次接通后在當(dāng)前值的基礎(chǔ)上繼續(xù)計(jì)數(shù)，因此電池后備/鎖存計(jì)數(shù)器可累計(jì)計(jì)數(shù)。5.4.7高速計(jì)數(shù)器（HSC）1. 高速計(jì)數(shù)器概述21點(diǎn)高速計(jì)數(shù)器C235～C255共用PLC的8個(gè)高速計(jì)數(shù)器輸入端X0～X7，某一輸入端同時(shí)只能供一個(gè)高速計(jì)數(shù)器使用。這21個(gè)計(jì)數(shù)器均為32位加/減計(jì)數(shù)器（見表5-14）。不同類型的高速計(jì)數(shù)器可以同時(shí)使用，但是它們的高速計(jì)數(shù)器輸入不能沖突。高速計(jì)數(shù)器的運(yùn)行建立在中斷的基礎(chǔ)上，這意味著事件的觸發(fā)與掃描時(shí)間無關(guān)。在對外高速部脈沖計(jì)數(shù)時(shí)，梯形圖中高速計(jì)數(shù)器的線圈應(yīng)一直通電，以表示與它有關(guān)的輸入點(diǎn)已被使用，其他高速計(jì)數(shù)器的處理不能與它沖突。可用運(yùn)行時(shí)一直為ON的M8000的常開觸點(diǎn)來驅(qū)動高速計(jì)數(shù)器的線圈。例如在圖5-18中，當(dāng)X14為ON時(shí)，選擇了高速計(jì)數(shù)器C235，從表5-14可知，C235的計(jì)數(shù)輸入端是X0，但是它并不在程序中出現(xiàn)，計(jì)數(shù)信號不是X14提供的。表5-14給出了各高速計(jì)數(shù)器對應(yīng)的輸入端子的元件號，表中的U、D分別為加、減計(jì)數(shù)輸入，A、B分別為A、B相輸入，R為復(fù)位輸入，S為置位輸入。2.一相高速計(jì)數(shù)器C235～C240為一相無起動/復(fù)位輸入端的高速計(jì)數(shù)器，C24l～C245為一相帶起動/復(fù)位端的高速計(jì)數(shù)器，可用M8235～M8245來設(shè)置C235～C2415的計(jì)數(shù)方向，M為ON時(shí)為減計(jì)數(shù)，為OFF時(shí)為加計(jì)數(shù)。C235～C240只能用RST指令來復(fù)位。圖5-18中的C244是單相帶起動/復(fù)位端的高速計(jì)數(shù)器，由表5-14可知，Xl和X6分別為復(fù)位輸入端和起動輸入端，它們的復(fù)位和起動與掃描工作方式無關(guān)，其作用分別是立即的和直接的。如果X12為ON，一旦X6變?yōu)镺N，立即開始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)輸入端為X0。X6變?yōu)镺FF，立即停止計(jì)數(shù)，C244的設(shè)定值由D0和D1指定。除了用Xl來立即復(fù)位外，也可以在梯形圖中用復(fù)位指令復(fù)位。3. 兩相雙向計(jì)數(shù)器兩相雙向計(jì)數(shù)器（C246～C250）有一個(gè)加計(jì)數(shù)輸入端和一個(gè)減計(jì)數(shù)輸入端，例如C246的加、減計(jì)數(shù)輸入端分別是X0和Xl，在計(jì)數(shù)器的線圈通電時(shí)，在X0的上升沿，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值加1，在X1的上升沿，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值減l。某些計(jì)數(shù)器還有復(fù)位和起動輸入端。4. A-B相型雙計(jì)數(shù)輸入高速計(jì)數(shù)器C25l～C255為A–B相型雙計(jì)數(shù)輸入高速計(jì)數(shù)器，它們有兩個(gè)計(jì)數(shù)輸入端，某些計(jì)數(shù)器還有復(fù)位和起動輸入端。圖5-19中的X12為ON時(shí)，C25l通過中斷，對X0輸入的A相信號和X1輸入的B相信號的動作計(jì)數(shù)。X11為ON時(shí)C251被復(fù)位，當(dāng)計(jì)數(shù)值大于等于設(shè)定值時(shí)，Y2的線圈通電，若計(jì)數(shù)值小于設(shè)定值，Y2的線圈斷電。A/B相輸入不僅提供計(jì)數(shù)信號，根據(jù)它們的相對相位關(guān)系，還提供了計(jì)數(shù)的方向。利用旋轉(zhuǎn)軸上安裝的A/B相型編碼器，在機(jī)械正轉(zhuǎn)時(shí)自動進(jìn)行加計(jì)數(shù)，反轉(zhuǎn)時(shí)自動進(jìn)行減計(jì)數(shù)。A相輸入為ON時(shí)，若B相輸入由OFF變?yōu)镺N，為加計(jì)數(shù)（見圖5-19b）；A相為ON時(shí)，若B相由ON變?yōu)镺FF，為減計(jì)數(shù)（見圖5-19c）。通過M8251可監(jiān)視C251的加/減計(jì)數(shù)狀態(tài)，加計(jì)數(shù)時(shí)M8251為OFF，減計(jì)數(shù)時(shí)M8251為ON。5.高速計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)速度一般的計(jì)數(shù)頻率：單相和雙向計(jì)數(shù)器最高l0kHz，A/B相計(jì)數(shù)器最高為5kHz。最高的總計(jì)數(shù)頻率：FXlS和FXlN為60kHz，F(xiàn)X2N和FX2NC為20kHZ，計(jì)算總計(jì)數(shù)頻率時(shí)A/B相計(jì)數(shù)器的頻率應(yīng)加倍。FX2N和FX2NC的X0和X1因?yàn)榫哂刑厥獾挠布﹩蜗嗷螂p相計(jì)數(shù)時(shí)（C235，C236或C246）最高為60kHz，用C25l兩相計(jì)數(shù)時(shí)最高為30kHz。應(yīng)用指令SPD（速度檢測，F(xiàn)UC56）具有高速計(jì)數(shù)器和輸入中斷的特性，X0～X5可能被SPD指令使用，SPD指令使用的輸入點(diǎn)不能與高速計(jì)數(shù)器和中斷使用的輸入點(diǎn)沖突。在計(jì)算高速計(jì)數(shù)器總的計(jì)數(shù)頻率時(shí)，應(yīng)將SPD指令視為l相高速計(jì)數(shù)器。5.4.8數(shù)據(jù)寄存器1. 通用數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)和參數(shù)，數(shù)據(jù)寄存器可儲存16位二進(jìn)制數(shù)或一個(gè)字，兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器合并起來可以存放32位數(shù)據(jù)（雙字），在D0和D1組成的雙字中，D0存放低16位，D1存放高16位。字或雙字的最高位為符號位，該位為0時(shí)數(shù)據(jù)為正，為1時(shí)數(shù)據(jù)為負(fù)，數(shù)據(jù)寄存器的位數(shù)如表5-15所示。將數(shù)據(jù)寫入通用數(shù)據(jù)寄存器后，其值將保持不變，直到下一次被改寫。PLC從RUN狀態(tài)進(jìn)入STOP狀態(tài)時(shí)，所有的通用數(shù)據(jù)寄存器的值被改寫為0。如果特殊輔助繼電器M8033為ON，PLC從RUN狀態(tài)進(jìn)入STOP狀態(tài)時(shí)，通用數(shù)據(jù)寄存器的值保持不變。2. 電池后備/鎖存數(shù)據(jù)寄存器電池后備/鎖存數(shù)據(jù)寄存器有斷電保持功能，PLC從RUN狀態(tài)進(jìn)入STOP狀態(tài)時(shí)，電池后備寄存器的值保持不變。利用參數(shù)設(shè)定，可改變電池后備的數(shù)據(jù)寄存器的范圍。3. 特殊寄存器D8000～D8255特殊寄存器D8000～D8255共256點(diǎn)，用來控制和監(jiān)視PLC內(nèi)部的各種工作方式和元件，如電池電壓、掃描時(shí)間、正在動作的狀態(tài)的編號等。PLC上電時(shí)，這些數(shù)據(jù)寄存器被寫入默認(rèn)的值。4. 文件寄存器文件寄存器以500點(diǎn)為單位，可被外部設(shè)備存取。文件寄存器實(shí)際上被設(shè)置為PLC的參數(shù)區(qū)。文件寄存器與鎖存寄存器是重疊的，可保證數(shù)據(jù)不會丟失。FX1S的文件寄存器只能用外部設(shè)備（如手持式編程器或運(yùn)行編程軟件的計(jì)算機(jī)）來改寫。其他系列的文件寄存器可通過BMOV（塊傳送）指令改寫。5. 外部調(diào)整寄存器FX1S和FXIN有兩個(gè)內(nèi)置的設(shè)置參數(shù)用的小電位器（見圖5-20），用小旋鈕調(diào)節(jié)電位器，可以改變指定的數(shù)據(jù)寄存器D8030或D803l的值（0～255）。FX2N和FX2NC沒有內(nèi)置的供設(shè)置用的電位器，但是可用附加的特殊功能擴(kuò)展板：FX2N–8AV–BD來實(shí)現(xiàn)同樣的功能，單元上有8個(gè)小電位器，使用應(yīng)用指令VRRD（模擬量讀取）和VRSC（模擬量開關(guān)設(shè)置）來讀取電位器提供的數(shù)據(jù)。設(shè)置用的小電位器常用來修改定時(shí)器的時(shí)間設(shè)定值。6. 變址寄存器FX1S和FXIN有兩個(gè)變址寄存器V和Z，F(xiàn)X2N和FX2NC有16個(gè)變址寄存器V0～V7和Z0～Z7，在32位操作時(shí)將V，Z合并使用，Z為低位。變址寄存器用來改變編程元件的元件號，例如當(dāng)V=12時(shí)，數(shù)據(jù)寄存器的元件號D6V相當(dāng)于D18（12+6=18）。通過修改變址寄存器的值，可以改變實(shí)際的操作數(shù)。變址寄存器也可以用來修改常數(shù)的值，例如當(dāng)Z=21時(shí)，K48Z相當(dāng)于常數(shù)69（21+48=69）。5.4.9指針P/I指針（P/I）包括分支和子程序用的指針（P）和中斷用的指針（I）。在梯形圖中，指針放在左側(cè)母線的左邊。具體內(nèi)容請參看相關(guān)說明手冊。5.4.10常數(shù)常數(shù)K用來表示十進(jìn)制常數(shù)，16位常數(shù)的范圍為–32768～+32767，32位常數(shù)的范圍為–2147483648～+2147483647。常數(shù)H用來表示十六進(jìn)制常數(shù)，十六進(jìn)制包括0～9和A～F這16個(gè)數(shù)字，16位常數(shù)的范圍為0～FFFF，32位常數(shù)的范圍為0～FFFFFFFF。5.5FX系列PLC的基本邏輯指令FX系列PLC共有27條基本邏輯指令，此外還有一百多條應(yīng)用指令。僅用基本邏輯指令便可以編制出開關(guān)量控制系統(tǒng)的用戶程序。5.5.1 LD，LDI，OUT指令LD（Load）：電路開始的常開觸點(diǎn)對應(yīng)的指令，可以用于X、Y、M、T、C和S。

LDI（LoadInverse）：電路開始的常閉觸點(diǎn)對應(yīng)的指令，可以用于X、Y、M、T、C和S。OUT（Out）：驅(qū)動線圈的輸出指令，可以用于Y、M、T、C和S。LD與LDI指令對應(yīng)的觸點(diǎn)一般與左側(cè)母線相連，在使用ANB、ORB指令時(shí)，用來定義與其他電路串并聯(lián)的電路的起始觸點(diǎn)。OUT指令不能用于輸入繼電器X，線圈和輸出類指令應(yīng)放在梯形圖的最右