PLC基礎及應用第4版重慶大學廖常初第1章PLC的硬件與工作原理1.1FX3系列PLC的硬件結構與性能簡介1.1.1

FX3系列PLC的硬件結構1．FX3系列PLC概述FX3的高端機型為FX3U和FX3UC系列；基本機型為FX3GA、FX3GE和FX3GC系列，總稱為FX3G系列；簡易機型為FX3SA系列。FX3系列由基本單元、擴展單元、擴展模塊、功能擴展板和特殊適配器組成。2．基本單元與擴展單元基本單元內有CPU、輸入/輸出電路和電源，相當于人的大腦和心臟，所有基本單元都有一個RS-422通信端口和RUN/STOP開關，F(xiàn)X3SA/FX3S和FX3G系列有一個內置的USB端口和兩個內置的模擬電位器。擴展單元內置DC24V電源，I/O點數(shù)較多，沒有CPU。擴展模塊的I/O點數(shù)較少，由基本單元給它供電。圖1-2FX3GE的基本單元圖1-3FX3SA的基本單元與特殊適配器3．功能擴展板基本單元上可以安裝一、兩塊功能擴展板。有4點開關量輸入板、2點開關量晶體管輸出板、2路模擬量輸入板、1路模擬量輸出板、8點模擬量電位器板；RS-232C、RS-485、RS-422通信板和FX3U的USB通信板。4．顯示模塊顯示模塊的價格便宜，可以直接安裝在基本單元上或安裝到電器柜上。它們可以對PLC進行監(jiān)視和簡單的操作。5．特殊適配器它們安裝在基本單元的左邊。有模擬量輸入、輸出、脈沖輸入、脈沖輸出和通信等特殊適配器。6．擴展單元、擴展模塊和特殊模塊它們安裝在基本單元的右邊，F(xiàn)X3系列可以使用FX2N/FX2NC和FX3U的擴展單元、擴展模塊和特殊模塊。有開關量輸入/輸出擴展單元和擴展模塊。還有模擬量輸入/輸出、網(wǎng)絡/通信、高速計數(shù)器和定位模塊。7．存儲器PLC的存儲器分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器。（1）隨機訪問存儲器（RAM）RAM的工作速度高、價格便宜、改寫方便。芯片斷電后儲存的信息將會丟失。FX3U、FX3UC用RAM和鋰電池來實現(xiàn)斷電時程序和數(shù)據(jù)的保存。需要更換鋰電池時，基本單元面板上的BATT發(fā)光二極管亮，同時M8005的常開觸點接通。

（2）只讀存儲器（ROM）ROM的內容只能讀出，不能寫入。斷電后儲存的信息不會丟失。ROM用來存放系統(tǒng)程序。

（3）電擦除可編程只讀存儲器（EEPROM）EEPROM的數(shù)據(jù)可以讀出和改寫，斷電后信息不會丟失。寫入數(shù)據(jù)的時間比RAM長，允許寫入2萬次。FX3SA、FX3S和FX3G系列用EEPROM來保存用戶程序。8．編程設備

編程軟件GXWorks2用來生成和編輯程序，和監(jiān)控程序的運行。9．電源PLC使用AC220V電源或DC24V電源。小型PLC可以為輸入電路和外部的傳感器提供DC24V電源。1.1.2FX3系列PLC性能簡介1．FX3系列的共同性能規(guī)格

采用反復執(zhí)行用戶程序的循環(huán)運算方式。輸入輸出控制采用批處理方式，有輸入輸出刷新指令和脈沖捕捉功能。簡單工程可使用梯形圖和順序功能圖語言，結構化工程可使用結構文本和結構化梯形圖/FBD語言編程。

有29條基本順控指令，2條步進梯形指令。16點單相高速計數(shù)器，5點雙相高速計數(shù)器。有16位變址寄存器V0～V7和Z0～Z7，512點特殊數(shù)據(jù)寄存器。

有6點輸入中斷和脈沖捕捉功能，3點定時器中斷功能。FX3U和FX3UC還有6點32位高速計數(shù)器中斷功能。實時時鐘提供時間和日期值。為了防止用戶程序被改寫和讀出，可以設置關鍵字和設置為“不可解除的保護”。2．各系列的性能規(guī)格比較見表1-1。3．FX3系列的通信功能基本單元內置RS-422編程端口，F(xiàn)X3SA/FX3S和FX3G內置USB端口，F(xiàn)X3U可以使用USB功能擴展板。FX3G可以擴展到4個通信端口，其他系列可以擴展到3個端口?？梢詳U展RS-232C、RS-485和RS-422端口，實現(xiàn)PLC之間、PLC和變頻器的通信；通過CC-Link模塊可以實現(xiàn)開放式現(xiàn)場網(wǎng)絡通信。通過以太網(wǎng)可以實現(xiàn)局域網(wǎng)通信、遠程維護和監(jiān)控。通過特殊適配器，可以實現(xiàn)Modbus通信。1.2FX系列PLC的硬件1.2.1FX3系列PLC的基本單元1．FX3U和FX3UC系列

有輸入/輸出分別為8/8點、16/16點、24/24點、32/32點、40/40點和64/64點的基本單元。最多可以擴展到384個I/O點。FX3UC系列是緊湊型PLC。有輸入/輸出分別為8/8點、16/16點、32/32點和48/48點的基本單元。通過CC-Link網(wǎng)絡最多可以擴展到384個I/O點。2．FX3GA系列和FX3G系列FX3GA有輸入/輸出分別為14/10點、24/16點和36/24點的基本單元，F(xiàn)X3G系列是比較老的系列。

各種FX3G系列最多256個I/O點（包括128點CC-Link網(wǎng)絡I/O）。3．FX3GE與FX3GC系列在FX3GA的基礎上，F(xiàn)X3GE增加了2點模擬量輸入、1點模擬量輸出和1個以太網(wǎng)端口。有輸入/輸出分別為14/10點和24/16點的基本單元。FX3GC系列是緊湊型PLC，只有直流電源的16點輸入/16點輸出基本單元。4．FX3SA和FX3S系列

它們有輸入/輸出分別為6/4點、8/6點、12/8點和16/14點的基本單元，不能擴展I/O點，使用FX3G的功能擴展板和FX3U的特殊適配器。FX3S是比較老的系列。1.2.2開關量輸入/輸出電路1．開關量輸入/輸出的作用輸入（Input）和輸出（Output）簡稱為I/O，I/O電路是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場設備和CPU的橋梁。輸入電路用來接收和采集輸入信號，開關量輸入電路用來接收開關量輸入信號；模擬量輸入電路用來接收連續(xù)變化的模擬量輸入信號。開關量輸出電路用來控制接觸器等輸出設備，模擬量輸出電路用來控制調節(jié)閥等執(zhí)行機構。在I/O電路中，用光耦合器、光敏晶閘管、小型繼電器等器件來隔離PLC的內部電路和外部的電路。2．開關量輸入電路

圖1-4中的外接觸點接通或傳感器的NPN型輸出晶體管飽和導通時，電流使光耦合器中的發(fā)光二極管發(fā)光，光敏三極管飽和導通，CPU在輸入階段讀入的是二進制數(shù)1；外接觸點斷開或傳感器的輸出晶體管處于截止狀態(tài)時，光耦合器中的發(fā)光二極管熄滅，光敏三極管截止，CPU讀入的是二進制數(shù)0。圖1-4所示的電流從輸入端子流出，為漏型輸入。圖1-5反之，為源型輸入。PLC可以為接近開關、光電開關等傳感器提供24V電源。

基本單元的X0～X17有內置的數(shù)字濾波器，X20開始的輸入繼電器的RC濾波電路的延遲時間固定為10ms。圖1-4直流漏型輸入電路圖1-5直流源型輸入電路3．開關量輸出電路

輸出點分為若干組，每一組各輸出點的公共點名稱為COM1、COM2等。各組可以使用不同類型的電源。

繼電器輸出電路可以驅動交流負載和直流負載。負載電源由外部現(xiàn)場提供。梯形圖中輸出繼電器的線圈“通電”時，硬件繼電器的線圈通電，它的常開觸點閉合，外部負載得電工作。繼電器同時起隔離和功率放大作用，每一路只提供一對常開觸點。

圖1-7是晶體管漏型集電極輸出電路，各組的公共點接外部直流電源的負極。輸出信號送給內部電路中的輸出鎖存器，再經光電耦合器送給輸出晶體管，后者的飽和導通狀態(tài)和截止狀態(tài)相當于觸點的接通和斷開。用于交流負載的雙向晶閘管輸出電路用光電晶閘管實現(xiàn)隔離。輸出點的最大輸出電流與負載的性質有關。

繼電器型輸出模塊承受瞬時過電壓和瞬時過電流的能力較強，動作速度較慢，觸點壽命有限制。晶體管型與雙向晶閘管型輸出模塊的可靠性高，反應速度快，壽命長，過載能力稍差。1.2.3高速計數(shù)器模塊與位置控制模塊1．高速計數(shù)器模塊它可以對幾十千赫茲甚至上百千赫茲的脈沖計數(shù)。2．定位控制模塊用來控制運動物體的位置、速度和加速度。有脈沖輸出模塊和定位控制模塊。3．可編程凸輪控制模塊可以實現(xiàn)高精度的角度位置檢測，進行動作角度設定和監(jiān)視。1.2.4FX5U/FX5UC、FX1S、FX1N/FX1NC與FX2N/FX2NC系列簡介1．FX5U/FX5UC系列FX5U和FX5UC最多可以擴展到256個I/O點。包括遠程I/O在內，最多可以擴展到512點。CPU模塊內置兩通道模擬量輸入、一通道模擬量輸出、以太網(wǎng)端口和SD卡插槽。FX5U用GXWorks3編程，專用指令由FX3的510種增加到1014種。2．FX1S系列

是超小型低價格PLC，不能擴展。有輸入/輸出分別為6/4點、8/6點、12/8點和16/14點的基本單元。

3．FX1N/FX1NC系列

有輸入/輸出分別為8/6點、14/10點、24/16點和36/24點的基本單元。最多128個I/O點。FX1NC屬于緊湊型機型。4．FX2N/FX2NC系列

有輸入/輸出分別為8/8點、16/16點、24/24點、32/32點、40/40點和64/64點的基本單元，最多可擴展到256個I/O點。1.3邏輯運算與PLC的工作原理1.3.1

邏輯運算

用邏輯代數(shù)中的1和0來表示數(shù)字量控制系統(tǒng)中變量的兩種相反的工作狀態(tài)。線圈通電、常開觸點接通、常閉觸點斷開為ON（1狀態(tài)），反之為OFF（0狀態(tài)）。在波形圖中，用高、低電平分別表示1、0狀態(tài)。“與”“或”“非”邏輯運算的輸入輸出關系見表1-4。圖1-11

按下起動按鈕SB1，電流經SB1的常開觸點和SB2的常閉觸點流過KM的線圈。KM的主觸點閉合，電動機開始運行。KM的輔助常開觸點同時接通。

放開起動按鈕，SB1的常開觸點斷開，電流經KM的輔助常開觸點和SB2的常閉觸點流過KM的線圈。KM輔助常開觸點的這種功能稱為“自鎖”或“自保持”。圖1-12中的繼電器電路稱為起動-保持-停止電路（起保停電路）。圖1-12中的繼電器電路實現(xiàn)的邏輯運算的邏輯代數(shù)式為

其中的加號表示邏輯“或”，乘號表示邏輯“與”，上劃線表示邏輯“非”。邏輯運算的規(guī)則為先“與”后“或”。括號中的運算優(yōu)先執(zhí)行。1.3.2PLC的工作原理1.掃描工作方式RUN模式執(zhí)行用戶程序，“RUN”LED亮。STOP模式不執(zhí)行用戶程序，可以下載程序。模式開關在RUN位置時，上電后自動進入RUN模式。PC和PLC之間建立起通信連接后，若模式開關在RUN位置,可用編程軟件改變CPU的操作模式。

初始化后PLC循環(huán)不停地分階段處理各種任務。在STOP模式，只執(zhí)行內部處理和通信服務這兩個階段的任務。RUN模式時，還要完成另外3個階段的操作。

在輸入處理階段，讀取所有外部輸入電路的接通/斷開狀態(tài)。外部輸入電路接通時,對應的輸入映像存儲器為ON(1狀態(tài))，梯形圖中對應的常開觸點閉合，常閉觸點斷開。反之輸入映像存儲器為OFF(0狀態(tài)）。

在程序執(zhí)行階段，如果沒有跳轉指令，CPU逐條順序地執(zhí)行用戶程序。執(zhí)行程序時，對輸入/輸出的讀寫通常是通過輸入/輸出映像存儲器，而不是實際的I/O點。

在輸出處理階段，CPU將輸出映像區(qū)的0、1狀態(tài)傳送到輸出鎖存器。梯形圖中某一輸出位的線圈“通電”，對應的輸出映像存儲器為1，對應的硬件繼電器的常開觸點閉合，外部負載工作。反之外部負載斷電。

可以用中斷程序和立即I/O指令提高PLC的響應速度。2．掃描周期

在RUN模式時，每次掃描循環(huán)的時間稱為掃描周期。

3．PLC的工作原理

在輸入處理階段，SB1和SB2的常開觸點的接通/斷開狀態(tài)被讀入相應的輸入映像存儲器。

執(zhí)行第一條指令時，從X0對應的輸入映像存儲器取出二進制數(shù)并保存。

執(zhí)行第二條指令時，取出Y0對應的輸出映像存儲器中的二進制數(shù)，與X0對應的二進制數(shù)作“或”運算，運算結果被暫時保存。

執(zhí)行第3、第4條指令時，分別取出X1或X2對應的輸入映像存儲器中的二進制數(shù)，因為是常閉觸點，自動取反以后與前面的運算結果作“與”運算，運算結果被暫時保存。

執(zhí)行第5條指令時，將二進制數(shù)運算結果送入Y0對應的輸出映像存儲器。

在輸出處理階段，CPU將各輸出映像存儲器中的二進制數(shù)傳送給輸出模塊并鎖存起來，如果Y0對應的輸出映像存儲器存放的是二進制數(shù)1，外接的負載線圈將通電，反之將斷電。填空題1)PLC主要由

、

、

、

和

組成。2)繼電器的線圈“斷電”時，其常開觸點

，常閉觸點

。3)外部輸入電路接通時，對應的輸入過程映像寄存器為

狀態(tài)，梯形圖中后者的常開觸點

，常閉觸點_____。4)若梯形圖中輸出Q的線圈“斷電”，對應的輸出過程映像寄存器為

____狀態(tài)，在修改輸出階段后，繼電器型輸出模塊中對應的硬件繼電器的線圈

，其常開觸點

，外部負載

。

第2章編程軟件GXWorks2使用指南2.1GXWorks2的安裝與使用2.1.1安裝軟件與設置軟件界面1．iQWorks工程軟件與GXWorks2GX

Works2是三菱電機新一代的PLC軟件，支持梯形圖、SFC、ST及結構化梯形圖/FBD等編程語言。2．安裝GXWorks23．GXWorks2簡單工程的界面標題欄、菜單欄、工具欄、導航窗口、工作窗口、輸出窗口、狀態(tài)欄。4．GXWorks2的工具欄設置單擊工具欄列表中的某個選項，可以顯示或關閉對應的工具欄。

5．打開和關閉折疊窗口執(zhí)行菜單命令“視圖”→“折疊窗口”，可以打開或關閉某個窗口。單擊打開的某個窗口右上角的按鈕，可以關閉它。6．折疊窗口的懸浮顯示與折疊顯示折疊窗口嵌入主框架中顯示（?？吭谄聊坏哪骋粋龋┓Q為折疊顯示，從主框架中拖出來顯示稱為懸浮顯示。用移動窗口時出現(xiàn)的定位器符號，可以將窗口?？吭谥付ǖ膮^(qū)域。通過拖放，可以合并窗口?？梢杂么翱谙旅娴倪x項卡的標簽切換顯示哪個窗口?？梢杂猛戏诺姆椒▽崿F(xiàn)工具欄的懸浮顯示和折疊顯示。7．窗口的自動隱藏

可以用窗口標題欄的“圖釘”按鈕自動隱藏窗口，或取消窗口的自動隱藏。2.1.2生成用戶程序1．簡單工程和結構化工程本書主要介紹簡單工程，4.11節(jié)介紹結構化工程。簡單工程支持梯形圖和順序功能圖編程語言。結構化工程通過功能塊FB和函數(shù)FC，生成結構化程序。結構化編程支持結構化梯形圖/FBD和ST這兩種編程語言。2．創(chuàng)建一個新工程

單擊工具欄上的“新建”按鈕，打開“新建”對話框，設置PLC的系列和型號，工程類型為簡單工程。3．生成梯形圖程序

圖2-7h4．程序的轉換單擊工具欄上的“轉換”按鈕，對輸入的程序進行轉換（即編譯）。轉換成功后梯形圖中灰色的背景消失。單擊工具欄上的“轉換（所有程序）”按鈕

，可以批量轉換所有的程序。

刪除線圈，再進行轉換，出現(xiàn)提示錯誤信息的對話框。5．與串聯(lián)電路并聯(lián)的觸點的畫法6．分支電路的畫法7．用劃線功能生成分支電路

按下工具欄上的“劃線輸入”按鈕，將矩形光標放置到要輸入劃線的起始位置，按住鼠標左鍵，移動鼠標，在梯形圖上劃出一條折線?？蓜h除劃線。8．讀取模式與寫入模式

單擊工具欄上的讀取模式與寫入模式按鈕，切換這兩種模式。讀取模式可以查找軟元件，寫入模式可以修改梯形圖。9．改寫模式與插入模式在寫入模式按計算機鍵盤上的〈Insert〉鍵，最下面的狀態(tài)欄的右邊將交替顯示“改寫”和“插入”。

10．剪貼板的使用

在寫入模式可以用矩形光標選中梯形圖中的某個觸點或線圈，按住鼠標左鍵移動鼠標，可以選中一個長方形區(qū)域。在最左邊的步序號區(qū)按住鼠標左鍵，上下移動鼠標，可以選中一個或多個電路。

可以用刪除鍵刪除選中的部分，或用剪貼板功能復制和剪切選中的部分，將它粘貼到其他地方或同時打開的其他項目。11．程序區(qū)的放大/縮小

執(zhí)行菜單命令“視圖”→“放大/縮小”，可以設置顯示的倍率。也可以用工具欄上的按鈕改變顯示倍率。如果選中“自動倍率”，將根據(jù)程序區(qū)的寬度自動確定倍率。12．搜索與替換功能

在讀出模式，可以用“搜索/替換”菜單中的命令，或工具欄上的按鈕，打開“交叉參照”對話框，查找軟元件、指令、步序號、字符串、觸點/線圈和注釋。在寫入模式，可以完成各種替換操作。13．程序檢查執(zhí)行菜單命令“工具”→“程序檢查”，可以進行設置的程序檢查操作。

14．轉換GXDeveloper格式的程序

執(zhí)行菜單命令“工程”→“打開其他格式數(shù)據(jù)”→“打開其他格式工程”，將老的編程軟件GXDeveloper生成的工程轉換為GXWorks2的工程。2.1.3生成與顯示注釋、聲明和注解1．生成和顯示軟元件注釋

（1）生成軟元件注釋

雙擊軟件左邊窗口的“全局軟元件注釋”，打開軟元件注釋編輯器，輸入X0~X2和Y0的注釋。

在寫入模式按下工具欄上的“軟元件注釋編輯”按鈕，進入注釋編輯模式。雙擊梯形圖中的某個觸點或線圈，可以用出現(xiàn)的“注釋輸入”對話框輸入注釋或修改已有的注釋。

（2）顯示軟元件注釋

打開程序，執(zhí)行菜單命令“視圖”→“注釋顯示”，可以顯示或關閉梯形圖中軟元件下面的注釋。2．設置注釋和監(jiān)視行的顯示方式

執(zhí)行菜單命令“視圖”→“軟元件注釋顯示格式”，設置注釋的顯示格式。建議設置顯示格式為1行8列，最多顯示8個字符或4個漢字。

執(zhí)行菜單命令“視圖”→“當前值監(jiān)視行顯示”，建議設置為“僅在監(jiān)視時顯示”。在RUN模式單擊工具欄上的“監(jiān)視模式”按鈕

，將會在應用指令的操作數(shù)和定時器、計數(shù)器的線圈下面的“當前值監(jiān)視行”顯示監(jiān)視值。3．生成和顯示聲明在寫入模式單擊工具欄上的“聲明編輯”按鈕

，進入聲明編輯模式。雙擊梯形圖中的某個步序號或某塊電路，可以用出現(xiàn)的“行間聲明輸入”對話框輸入聲明。執(zhí)行菜單命令“視圖”→“聲明顯示”，可以顯示或隱藏聲明。雙擊顯示出的聲明，可以用出現(xiàn)的對話框編輯它?？梢詣h除選中的聲明。4．生成和顯示注解

在寫入模式按下工具欄上的“注解編輯”按鈕，進入注解編輯模式。雙擊Y0的線圈，用彈出的“注解輸入”對話框輸入注解或修改已有的注解。

再次單擊“注解編輯”按鈕，退出注解編輯模式。退出后雙擊顯示出的注解，可以用出現(xiàn)的“梯形圖輸入”對話框編輯注解。執(zhí)行菜單命令“視圖”→“注解顯示”，將會顯示或關閉注解?？梢詣h除選中的注解。2.1.4指令的幫助信息與PLC參數(shù)設置1．特定指令的幫助信息

在寫入模式雙擊梯形圖中的某條指令，出現(xiàn)該指令的“梯形圖輸入”對話框。單擊“幫助”按鈕，出現(xiàn)“指令幫助”對話框。單擊“詳細”按鈕，出現(xiàn)“詳細的指令幫助”對話框?！罢f明”區(qū)中是指令功能的詳細說明。列表中的“S”行是源操作數(shù)，“D”行是目標操作數(shù)?！皵?shù)據(jù)類型”列的BIN16是16位的二進制整數(shù)，X、Y等軟元件列中的“*”表示可以使用對應的軟元件，“-”表示不能使用對應的軟元件?？梢栽谠搶υ捒蛑休斎胫噶畹牟僮鲾?shù)。2．查找任意指令的幫助信息

打開“指令幫助”對話框中的“指令選擇”選項卡。用“類型一覽”列表選擇指令的類型，雙擊“指令一覽”列表中的某條指令，打開該指令“詳細的指令幫助”對話框。3．使用GXWorks2的幫助功能

執(zhí)行菜單命令“幫助”→“GXWorks2幫助”，打開幫助界面，導航窗口下面從左到右的按鈕分別用于切換到目錄、關鍵字、搜索、收藏夾和履歷。單擊“搜索”按鈕，用列表列出包含指定的關鍵字的搜索結果。雙擊列表中的某個標題，幫助界面右邊的窗口顯示該標題詳細的內容。右鍵單擊右邊窗口，執(zhí)行彈出菜單中的“添加到收藏夾”命令，右邊窗口顯示的標題被保存到收藏夾。

4．PLC的參數(shù)設置

雙擊左邊左邊“導航”窗口的“參數(shù)”文件夾中的“PLC參數(shù)”，用打開的對話框設置PLC的參數(shù)。2.2在線操作與仿真軟件的使用2.2.1程序的寫入、讀取與其他在線操作

1．安裝USB-SC09-FX的驅動程序1）不插編程電纜，雙擊“CH340341驅動.EXE”文件，安裝驅動程序。4）安裝成功后將USB-SC09-FX插入計算機的USB端口，出現(xiàn)“成功安裝了設備驅動程序”的信息。5）在計算機的設備管理器中，可以看到USB端口對應的串口為COMx。2．設置連接目標

用USB-SC09-FX連接計算機的USB端口和PLC的編程端口。執(zhí)行“工程”菜單中的“PLC類型更改”命令，根據(jù)實際使用的PLC型號設置PLC類型。用GXWorks2打開一個工程，單擊導航窗口下面的“連接目標”按鈕，再雙擊導航窗口的“當前連接目標”文件夾中的Connection1。雙擊打開的對話框中的“SerialUSB”按鈕，自動選中出現(xiàn)的對話框中的RS-232C?！癈OM端口”設置為USB對應的COMx?！皞魉退俣取痹O置為115.2kbit/s。雙擊“PLCModule”按鈕，“CPU模式”為默認的FXCPU。單擊“通信測試”按鈕，可以測試PLC與計算機的通信連接是否成功。3．將程序寫入PLC單擊工具欄上的“PLC寫入”按鈕

，出現(xiàn)的對話框自動選中了“寫入”。勾選MAIN（主程序）和其他要寫入的對象。單擊“執(zhí)行”按鈕，出現(xiàn)“PLC寫入”對話框，寫入完成后，單擊“關閉”按鈕，關閉該對話框。最后關閉“在線數(shù)據(jù)操作”對話框。如果勾選復選框“處理結束時，自動關閉窗口”，下一次寫入時，寫入結束后將會自動關閉“PLC寫入”對話框。如果PLC當時處于RUN模式，寫入之前會詢問是否執(zhí)行遠程STOP后寫入？下載結束后，會詢問是否執(zhí)行遠程RUN？單擊“關聯(lián)功能”按鈕，可以作遠程操作、時鐘設置和PLC存儲器清除等操作。4．監(jiān)控與調試程序

將工程“入門例程”寫入PLC，打開主程序MAIN，進入寫入模式。單擊“監(jiān)視開始”按鈕

，進入監(jiān)視模式。可以用工具欄上的按鈕停止監(jiān)視。

單擊工具欄上的“寫入模式”或“讀取模式”按鈕，將停止監(jiān)視。用PLC外接的小開關使X0先后變?yōu)镺N和OFF，觀察梯形圖中Y0的線圈是否通電，基本單元上Y0對應的指示燈是否燈亮。用PLC外接的小開關使X1或X2先后變?yōu)镺N和OFF，觀察Y0的線圈是否斷電。5．遠程操作

執(zhí)行菜單命令“在線”→“遠程操作”，打開的對話框中的RUN指示燈指示PLC的運行模式?？梢杂肦UN按鈕或STOP按鈕切換運行模式。6．讀取PLC中的程序關閉當前打開的工程，單擊工具欄上的“PLC讀取”，選擇PLC系列為FXCPU。單擊“確定”按鈕，確認“連接目標設置Connection1”對話框中設置的參數(shù)后，單擊“確定”按鈕，出現(xiàn)“在線數(shù)據(jù)操作”對話框，自動選中“讀取”。勾選要讀取的對象后，單擊“執(zhí)行”按鈕，讀取數(shù)據(jù)。2.2.2仿真軟件使用入門1．仿真軟件GXSimulator2的功能

仿真軟件用來模擬PLC的系統(tǒng)程序和用戶程序的運行。它可以對FX系列PLC的絕大多數(shù)指令仿真。不支持中斷指令、PID指令、位置控制指令、與硬件和通信有關的指令。仿真時可以使用編程軟件的各種監(jiān)控功能。2．打開仿真軟件

打開一個工程，單擊工具欄最右邊的“模擬開始/停止”按鈕

，打開仿真軟件。用戶程序被自動寫入仿真PLC，寫入結束后RUNLED變?yōu)榫G色，PLC進入運行模式，自動進入監(jiān)視狀態(tài)。3．仿真操作單擊工具欄上的“當前值更改”按鈕，再單擊梯形圖中X0的觸點，“當前值更改”對話框中出現(xiàn)X0。單擊“ON”按鈕和“OFF”按鈕，可改變X0的狀態(tài)。單擊對話框中的“執(zhí)行結果”按鈕，可關閉或打開該按鈕下面的“執(zhí)行結果”列表。第3章FX系列PLC編程基礎

3.1PLC的編程語言1.順序功能圖順序功能圖用來編制順序控制程序，第5章將作詳細介紹。

2.梯形圖

梯形圖是使用得最多的圖形編程語言。在分析梯形圖中的邏輯關系時，可以想象左右兩側垂直母線之間有一個左正右負的直流電源電壓。觸點電路接通時，有一個假想的“能流”流過線圈。能流只能從左向右流動。

梯形圖中輸入信號（觸點）與輸出信號（線圈）之間的邏輯關系一目了然，易于理解。3.功能塊圖功能塊圖是類似于數(shù)字邏輯電路的編程語言，國內很少使用。三菱的手冊將功能塊圖稱為功能模塊表。4.指令表

指令表程序由指令組成，適合程序設計經驗豐富的程序員使用。GXDeveloper支持指令表，GXWorks2不支持該語言。5.結構文本

結構文本是具有與C語言相似的語法構造的文本形式的程序語言。它能實現(xiàn)復雜的數(shù)學運算，編寫的程序非常簡潔和緊湊。

3.2FX系列PLC的軟元件3.2.1位軟元件

位軟元件只有兩種不同的狀態(tài)，線圈“通電”、常開觸點接通、常閉觸點斷開稱為ON，相反的狀態(tài)稱為OFF。分別用二進制數(shù)1和0來表示這兩種狀態(tài)。1．輸入繼電器（X）

輸入繼電器是PLC接收外部輸入的開關量信號的窗口。

輸入繼電器和輸出繼電器的軟元件號用八進制數(shù)表示，其他軟元件的元件號為十進制數(shù)。八進制數(shù)只有0～7這8個數(shù)字，遵循“逢8進1”的運算規(guī)則。

基本單元的輸入繼電器和輸出繼電器的軟元件號從0開始，擴展單元和擴展模塊接著它左邊的模塊的輸入、輸出編號自動分配，但是元件號的末位數(shù)從0開始分配。

圖3-4中X0端子外接的輸入電路接通時，它對應的輸入映像存儲器為ON，外接電路斷開時為OFF。2．輸出繼電器（Y）

輸出繼電器是PLC向外部負載發(fā)送信號的窗口。如果圖3-4的梯形圖中Y4的線圈“通電”，繼電器型輸出模塊中對應的硬件繼電器的常開觸點閉合，使外部負載工作。3．一般用途輔助繼電器（M）

輔助繼電器相當于繼電器系統(tǒng)的中間繼電器，是一種內部的狀態(tài)標志位，它沒有停電保持功能。4．停電保持型輔助繼電器

停電保持型輔助繼電器可以記憶電源中斷瞬時的狀態(tài)。

在電源中斷時，F(xiàn)X3S和FX3G等系列用EEPROM來保存軟元件的信息。FX3U和FX3UC等系列用RAM和鋰電池來保存軟元件的信息。停電保持型輔助繼電器只是在PLC重新通電后的第一個掃描周期保持斷電瞬時的狀態(tài)。為了利用它們的斷電記憶功能，可以采用圖3-5中有記憶功能的電路。5．特殊輔助繼電器FX3系列PLC有512點特殊輔助繼電器。特殊輔助繼電器分為兩類。

（1）觸點利用型

在用戶程序中直接使用其觸點，下面是幾個例子：1）M8000（運行監(jiān)視）：RUN模式為ON；STOP模式為OFF。2）M8002（初始化脈沖）：僅在M8000由OFF變?yōu)镺N的一個掃描周期內為ON。3）M8004（錯誤發(fā)生）：運算出錯時為ON，例如除法指令的除數(shù)為0。4）M8005：鋰電池電壓下降至規(guī)定值時變?yōu)镺N。5）M8011～M8014分別是10ms、100ms、1s和1min時鐘脈沖，占空比為50%。

（2）線圈驅動型

由用戶程序驅動其線圈，使PLC執(zhí)行特定的操作。例如：M8030的線圈“通電”后，“電池電壓低”發(fā)光二極管熄滅；M8034的線圈“通電”時，禁止所有的輸出；6．狀態(tài)

狀態(tài)（S，State）是用于編制順序控制程序的軟元件，它與STL指令（步進梯形指令）一起使用（見第5章）。3.2.2定時器與計數(shù)器8個連續(xù)的二進制位組成一個字節(jié)（Byte），16個連續(xù)的二進制位組成一個字（Word）。定時器（T）的當前值字的最大值為32767。

定時器對PLC內部的1ms、10ms和100ms時鐘脈沖進行加計數(shù)，達到設定值時，定時器的輸出觸點動作。可以用常數(shù)K或數(shù)據(jù)寄存器（D）的值來作定時器的設定值。1．一般用途定時器FX各子系列的定時器見表3-2。100ms、10ms和1ms定時器的最大定時時間分別為3276.7s、327.67s和32.767s。

在子程序或中斷程序中應使用T192～T199。

圖3-7中X0的常開觸點接通時，T1的當前值計數(shù)器從零開始，對100ms時鐘脈沖進行累加計數(shù)。當前值等于設定值100（10s）時，T1的常開觸點接通，當前值保持不變。X0的常開觸點斷開或PLC斷電時，T1被復位，復位后T1的常開觸點斷開，當前值被清零。一般用途定時器沒有停電保持功能。2．登錄軟元件并進行監(jiān)視

執(zhí)行菜單命令“視圖”→“折疊窗口”→“監(jiān)看1”，打開監(jiān)看1窗口。最多可以生成4個監(jiān)看窗口。監(jiān)看窗口主要用于不能同時看到梯形圖中需要監(jiān)視的軟元件的場合。在“軟元件/標簽”列輸入X0，數(shù)據(jù)類型為默認的Bit。第2行監(jiān)視的是T1的當前值，第3行監(jiān)視的是T1的觸點的狀態(tài)。3．累計型定時器

圖3-9中X1的常開觸點接通時，累計型定時器T250的當前值計數(shù)器對100ms時鐘脈沖進行累加計數(shù)。X1的常開觸點斷開或PLC斷電時停止定時，T250的當前值保持不變。X1的常開觸點再次接通或重新上電時繼續(xù)定時，累計時間為9s時，T250的常開觸點動作。用復位指令RST將累計型定時器強制復位。

4．定時器的定時精度

設定時器的設定時間為T，實際定時時間大致在T?α和T+T0之間，T0是掃描周期，α是定時器的分辨率（1ms、10ms和100ms）。如果定時器的觸點在線圈之前，最大誤差約為2T0。

5．內部計數(shù)器內部計數(shù)器（C）用來對PLC的內部映像存儲器（X、Y、M和S）提供的信號計數(shù)，計數(shù)信號為ON或OFF的持續(xù)時間應大于PLC的掃描周期，其響應速度通常小于數(shù)十赫茲。6．16位加計數(shù)器16位加計數(shù)器的設定值為1～32767。當計數(shù)器的復位輸入電路斷開，X0的常開觸點由斷開變?yōu)榻油〞r（即計數(shù)脈沖的上升沿），C0的當前值加1。C0的當前值等于設定值5時，C0的常開觸點接通。再來計數(shù)脈沖其當前值不變。計數(shù)器也可以通過數(shù)據(jù)寄存器來指定設定值。X1的常開觸點接通時，C0被復位，其常開觸點斷開，計數(shù)當前值被清0。7．32位加減計數(shù)器32位加減計數(shù)器C200～C234的設定值為–2147483648～+2147483647，M8200～M8234為ON時，對應的計數(shù)器為減計數(shù)，反之為加計數(shù)。3.2.3高速計數(shù)器1．高速計數(shù)器概述

高速計數(shù)器（HSC）用于對內部計數(shù)器無能為力的外部高速脈沖計數(shù)。表3-4給出了各高速計數(shù)器對應的輸入端子的軟元件號，表中的U和D分別為加、減計數(shù)輸入，A和B分別為A-B相輸入，R為復位輸入，S為置位輸入。2．單相單輸入高速計數(shù)器

可以用M8235～M8245來設置C235～C245的計數(shù)方向，對應的特殊輔助繼電器為ON時為減計數(shù)，為OFF時為加計數(shù)。

圖3-12中的X7為ON時，C237才能對X2提供的高速脈沖計數(shù)。C237的當前值大于等于設定值4510時，其輸出觸點為ON，反之為OFF。

單相單輸入高速計數(shù)器C244的計數(shù)脈沖由X0提供。X1和X6分別為復位輸入端和起動輸入端，它們的復位和起動與掃描工作方式無關，其作用是立即的和直接的。3．單相雙輸入高速計數(shù)器

單相雙輸入高速計數(shù)器C246的線圈通電時，在加計數(shù)輸入X0的上升沿，計數(shù)器的當前值加1，在減計數(shù)輸入X1的上升沿，計數(shù)器的當前值減1。4．雙相雙輸入高速計數(shù)器

雙相（又稱為A-B相型）雙計數(shù)輸入高速計數(shù)器C251的線圈通電時，通過中斷，對X0輸入的A相信號和X1輸入的B相信號的動作計數(shù)。當計數(shù)值大于等于設定值時，Y2的線圈通電，反之Y2的線圈斷電。A相輸入為ON時，若B相輸入由OFF變?yōu)镺N（機械正轉），為加計數(shù)（見圖3-13b）；A相為ON時，若B相由ON變?yōu)镺FF（機械反轉），為減計數(shù)（見圖3-13c）。C251減計數(shù)時M8251為ON，加計數(shù)時M8251為OFF。

3.2.4數(shù)據(jù)寄存器、指針與常數(shù)1．數(shù)據(jù)寄存器

數(shù)據(jù)寄存器（D）用來存儲16位二進制數(shù)（一個字），兩個數(shù)據(jù)寄存器合并起來可以存放32位數(shù)據(jù)。在D0和D1組成的32位數(shù)據(jù)寄存器（D1，D0）中，D0存放低16位，D1存放高16位。數(shù)據(jù)寄存器的最高位為符號位，符號位為0時數(shù)據(jù)為正，為1時數(shù)據(jù)為負。

（1）一般用途數(shù)據(jù)寄存器：沒有停電保持功能。

（2）停電保持型寄存器：PLC從RUN模式進入STOP模式時，值保持不變。

（3）擴展寄存器和擴展文件寄存器

擴展寄存器（R）用來擴展數(shù)據(jù)寄存器（D）。擴展寄存器的內容可以保存在擴展文件寄存器（ER）中。2．特殊用途的數(shù)據(jù)寄存器FX3系列的特殊用途數(shù)據(jù)寄存器為512點（D8000～D8511），用來控制和監(jiān)視PLC內部的各種工作方式和軟元件。

3．文件寄存器

每500點文件寄存器為1個記錄塊。FX3S可以設置最多4塊文件寄存器，F(xiàn)X3G、FX3U和FX3UC最多可以設置14塊文件寄存器。

文件寄存器用來設置具有相同軟元件編號的數(shù)據(jù)寄存器的初始值。4．模擬電位器值保存寄存器FX3S、FX3SA和FX3G有兩個內置的設置參數(shù)用的小電位器，用小螺絲刀調節(jié)電位器，對應的數(shù)據(jù)寄存器D8030或D8031的值（0～255）隨之而變。5．變址寄存器FX系列有16個變址寄存器V0～V7和Z0～Z7。在32位操作時將軟元件號相同的V、Z（例如V2、Z2）合并使用，Z為低位。

變址寄存器用來改變軟元件的編號或常數(shù)的值。實例見4.1.1節(jié)。6．指針

指針包括分支、子程序用的指針（P），和中斷用的指針（I）。7．常數(shù)K用來表示十進制常數(shù)，例如K2358。H用來表示十六進制常數(shù)，例如H8A76，十六進制使用0～9和A～F這16個數(shù)字符號。

3.3FX系列PLC的基本指令3.3.1與觸點和線圈有關的指令LD和LDI分別是電路開始的常開觸點和常閉觸點對應的指令。AND和ANI分別是常開觸點和常閉觸點串聯(lián)連接指令。OR和ORI分別是常開觸點和常閉觸點并聯(lián)連接指令。

上述觸點指令可以用于軟元件X、Y、M、T、C和S。OUT是驅動線圈的輸出指令，可以用于Y、M、T、C和S。線圈和輸出類指令應放在梯形圖同一行的最右邊。連續(xù)使用的OUT指令相當于線圈的并聯(lián)。

定時器和計數(shù)器的OUT指令之后，應設置以字母K開始的十進制常數(shù)或數(shù)據(jù)寄存器D的軟元件號，作為它們的設定值。

【例3-1】已知圖3-17中X1的波形，畫出M0的波形。

在X1上升沿之前，X1的常開觸點斷開，M0和M1均為OFF，其波形用低電平表示。在X1的上升沿，X1變?yōu)镺N，M1的常閉觸點閉合，所以M0為ON。執(zhí)行第二行電路后，M1變?yōu)镺N。

從上升沿之后的第二個掃描周期開始，M1為ON，其常閉觸點斷開，使M0為OFF。M0只是在X1的上升沿ON一個掃描周期。交換上下兩行電路，在X1的上升沿，M1的線圈先“通電”，因此M0的線圈不會通電。3.3.2電路塊串并聯(lián)指令與堆棧指令1．電路塊串/并聯(lián)指令ORB和ANB指令分別是電路塊的并聯(lián)、串聯(lián)連接指令。

指令表中的ORB指令將它上面的兩個觸點電路塊并聯(lián)，它相當于兩個電路塊右側的一段垂直連線。在指令表中，要并、串聯(lián)的電路塊的起始觸點使用LD或LDI指令。

指令表中的ANB指令將它上面的兩個觸點電路塊串聯(lián)。ANB指令相當于兩個電路塊之間的串聯(lián)連線，該點也是它右邊的電路塊的LD點。2．堆棧指令與多分支輸出電路MPS、MRD和MPP指令分別是壓入堆棧、讀取堆棧和彈出堆棧指令，它們用于多重輸出電路。堆棧采用先進后出的數(shù)據(jù)存取方式，MPS指令用于儲存電路中分支處的邏輯運算結果，執(zhí)行MPS指令時，邏輯運算結果壓入堆棧的第一層，堆棧中原來的數(shù)據(jù)依次向下一層推移。MRD指令讀取存儲在堆棧最上層的電路中分支點處的運算結果，將下一個觸點強制性地連接在該點。MPP指令彈出（調用并去掉）存儲在堆棧最上層的電路分支點的運算結果。將下一觸點連接到該點，然后從堆棧中去掉該點的運算結果。堆棧中各層的數(shù)據(jù)向上移動一層，最上層的數(shù)據(jù)在讀出后從堆棧內消失。

將梯形圖轉換為指令表程序時，編程軟件自動加入MPS、MRD和MPP指令。寫入指令表程序時，必須由用戶來寫入MPS、MRD和MPP指令。

每一條MPS指令必須有一條對應的MPP指令，處理最后一條支路時必須使用MPP指令，而不是MRD指令。

3.3.3邊沿檢測指令與邊沿檢測觸點指令1．邊沿檢測指令PLS是脈沖（上升沿檢測）指令，PLF是下降沿脈沖（下降沿檢測）指令。

它們只能用于Y和M。圖3-22中的M5僅在X0的上升沿時的一個掃描周期內為ON，M1僅在X0的下降沿時的一個掃描周期內為ON。2．邊沿檢測觸點指令LDP、ANDP和ORP是用來檢測上升沿的觸點指令，LDF、ANDF和ORF是用來檢測下降沿的觸點指令。

【例3-2】單按鈕控制電路的仿真實驗

電動機停機時按下按鈕，因為M2的線圈斷電，其常閉觸點閉合，X7的上升沿檢測觸點使Y15的線圈通電并自保持，電動機開始運行。再次按下按鈕，M2的線圈通電，其常閉觸點斷開，使Y15的線圈斷電，電動機停機。3．運算結果的邊沿檢測指令MEP（運算結果的上升沿時為ON）指令僅在該指令左邊電路從斷開到接通的一個掃描周期有能流流過它。MEF（運算結果的下降沿時為ON）指令僅在該指令左邊電路從接通到斷開的一個掃描周期有能流流過它。3.3.4其他指令1．置位指令與復位指令

置位指令SET將指定的軟元件置位，X3的常開觸點接通時，M3變?yōu)镺N并保持該狀態(tài)。復位指令RST將指定的軟元件復位，X5的常開觸點接通時，M3變?yōu)镺FF并保持該狀態(tài)。置位復位指令有記憶和保持的功能。SET指令可以用于Y、M和S，RST指令可以用于復位Y、M、S，或將字軟元件D、Z和V的內容清零，還用來復位累計型定時器和計數(shù)器。2．取反指令INV將該指令之前的邏輯運算結果取反。3．主控指令與主控復位指令

主控指令MC用于表示主控區(qū)的開始，MC指令只能用于Y和M。主控復位指令MCR用來表示主控區(qū)的結束。

執(zhí)行MC指令后，母線（LD點）移到主控觸點的下面去了，MCR使左側母線回到原來的位置。與主控觸點下面的母線相連的觸點使用LD或LDI指令。

圖3-29的左圖是寫入模式，不顯示主控觸點，右圖是監(jiān)視模式。

圖3-29中X16的常開觸點接通時，執(zhí)行MC和MCR之間的指令。X16的常開觸點斷開時，不執(zhí)行上述區(qū)間的指令，用OUT指令驅動的軟元件變?yōu)镺FF。

在MC指令區(qū)內使用MC指令稱為嵌套。MC和MCR指令中包含嵌套的層數(shù)N0～N7，N0為最高層，N7為最低層。

有嵌套時，MCR指令將同時復位低的嵌套層，例如指令“MCRN2”將復位2～7層。

主控指令實際上用得不多。4．空操作指令與END指令NOP為空操作指令，使該步序作空操作。END指令為程序結束指令，將強制結束當前的掃描執(zhí)行過程。3.3.5編程注意事項1．雙線圈輸出

在同一個程序中，如果同一個軟元件的線圈使用了兩次或多次，稱為雙線圈輸出。一般應避免出現(xiàn)雙線圈輸出現(xiàn)象。2．程序的優(yōu)化設計

在設計并聯(lián)電路時，應將單個觸點的支路放在下面；設計串聯(lián)電路時，應將單個觸點放在右邊。在有線圈的并聯(lián)電路中，應將單個線圈放在上面。3．梯形圖中指令的位置輸出類指令（例如OUT、SET、PLS和大多數(shù)應用指令）應放在梯形圖的最右邊。有的指令（例如END和MCR指令）必須直接與左側母線或臨時母線相連。第4章

FX系列PLC的應用指令4.1應用指令概述4.1.1應用指令的表示方法1．助記符與操作數(shù)

圖4-1中的(S·)表示源操作數(shù)，(D·)表示目標操作數(shù)?！啊ぁ北硎驹摬僮鲾?shù)可以進行變址修飾。n或m表示其他操作數(shù)。

用編程軟件輸入圖4-1中的應用指令MEAN時，單擊工具條中的方括號按鈕，輸入“MEAND0D10K3”，指令助記符和各操作數(shù)之間用空格分隔。X0的常開觸點接通時，執(zhí)行指令MEAN，求3個數(shù)據(jù)寄存器D0～D2中的數(shù)據(jù)的平均值，運算結果用D10保存。編程軟件中的應用指令用方括號來表示。MEAN指令的功能號為45，簡寫為FNC45。2．32位指令

圖4-1左圖左下角的“D”表示可以處理32位數(shù)據(jù)，相鄰的兩個數(shù)據(jù)寄存器組成32位的數(shù)據(jù)寄存器對。“DMOVD2D4”將D2和D3組成的32位整數(shù)（D3，D2）中的數(shù)據(jù)傳送給（D5，D4），D2為低16位數(shù)據(jù)。3．脈沖執(zhí)行指令

圖4-1左圖右下角的“P”表示可以采用脈沖執(zhí)行方式。僅僅在圖4-2中X0由OFF變?yōu)镺N狀態(tài)的上升沿時，執(zhí)行一次INCP指令。指令后面沒有“P”時，每個掃描周期都要執(zhí)行一次指令。INC（加1）、DEC（減1）和XCH（數(shù)據(jù)交換）等指令一般應使用脈沖執(zhí)行方式。4．變址寄存器V0～V7和Z0～Z7是變址寄存器。變址寄存器用來在程序執(zhí)行過程中修改軟元件和常數(shù)的編號和常數(shù)的值，稱為變址修飾。

圖4-2中Z1的值為4，D6Z1相當于軟元件D10（6+4）。V0的值為50，K100V0相當于十進制常數(shù)K150（100+50）。

圖4-2中的ADD（加法）指令完成運算(K100V0)+(D6Z1)→(D7Z1)，即150+(D10)→(D11)。32位指令中V、Z自動組對使用，例如V2為高16位，Z2為低16位。

設Z1的值為10，因為輸入繼電器采用八進制地址，X10Z1被指定為X22（八進制數(shù)10+12=22），而不是X20。5．指令位數(shù)與脈沖執(zhí)行的圖形表示方法

圖4-3a表示指令與16位、32位無關。圖4-3b表示可以使用16位和32位指令。圖4-3c表示表示只能使用16位指令。圖4-3d表示能使只用32位指令。圖4-3e表示只能使用連續(xù)執(zhí)行型指令。圖4-3f表示可以使用連續(xù)執(zhí)行型和脈沖執(zhí)行型指令。圖4-3g既能使用連續(xù)執(zhí)行型指令，也能使用脈沖執(zhí)行型指令。使用連續(xù)執(zhí)行型指令時，每個掃描周期目標操作數(shù)的內容都會變化。4.1.2數(shù)制與軟元件1．數(shù)制（1）十進制數(shù)十進制數(shù)用于M、T、C、S等軟元件的編號。K用來表示十進制常數(shù)，例如K200。十進制常數(shù)還用于定時器、計數(shù)器的設定值和應用指令的操作數(shù)中數(shù)值的指定。

（2）二進制數(shù)在FX系列PLC內部，用二進制補碼來表示有符號數(shù)，最高位為符號位。正數(shù)的符號位為0，負數(shù)的符號位為1，正數(shù)的補碼是它本身，最大的16位二進制正數(shù)為2#0111111111111111（32767）。將正數(shù)的補碼逐位取反（0變?yōu)?，1變?yōu)?）后加1，得到絕對值與它相同的負數(shù)的補碼。例如將1158的補碼2#0000010010000110逐位取反后加1，得到?1158的補碼1111101101111010。將負數(shù)的補碼的各位反轉后加1，得到它的絕對值對應的正數(shù)的補碼。

（3）十六進制數(shù)用十六進制數(shù)來表示多位二進制數(shù)。十六進制數(shù)使用16個數(shù)字符號，即0～9和A～F，A～F分別對應于十進制數(shù)10～15。4位二進制數(shù)可以轉換為1位十六進制數(shù)，H用來表示十六進制常數(shù)。例如16位二進制數(shù)1010111001110101可以轉換為4位十六進制常數(shù)HAE75。

十六進制數(shù)“逢16進1”，第n位的權值為16n。16#2F對應的十進制數(shù)為2

161＋15

160＝47。

（4）八進制數(shù)FX系列PLC的輸入繼電器和輸出繼電器的軟元件編號采用八進制數(shù)。八進制數(shù)只使用數(shù)字0～7，不使用8和9。

（5）BCD碼BCD（BinaryCodedDecimal）碼是各位按二進制編碼的十進制數(shù)。每位十進制數(shù)用4位二進制數(shù)來表示，0～9對應的二進制數(shù)為0000～1001，各位BCD碼之間的運算規(guī)則為逢十進1。16個二進制位的BCD碼對應于4位十進制數(shù)，允許的范圍從0000到9999。BCD碼用于PLC的輸入和輸出。PLC用輸入繼電器讀取的多位撥碼開關的輸出值就是BCD碼。需要將整數(shù)轉換為BCD碼，然后分別送給各個譯碼驅動芯片4547。（6）二進制浮點數(shù)FX系列的二進制浮點數(shù)（REAL）用于浮點數(shù)運算，十進制浮點數(shù)用于監(jiān)控。二進制浮點數(shù)可以表示為1.m

2E，1.m為尾數(shù)，尾數(shù)的小數(shù)部分m和指數(shù)E均為二進制數(shù)。FX采用的32位實數(shù)的格式為1.m

2e，式中指數(shù)e=E+127（1≤e≤254），e為8位正整數(shù)。浮點數(shù)占用32位，需要使用編號連續(xù)的一對數(shù)據(jù)寄存器。最高位（第31位）為浮點數(shù)的符號位，最高位為0時為正數(shù)，為1時為負數(shù)；8位指數(shù)占第23～30位；因為規(guī)定尾數(shù)的整數(shù)部分總是為1，只保留了尾數(shù)的小數(shù)部分m（第0～22位），第22位對應于2-1，第0位對應于2-23。浮點數(shù)與7位有效數(shù)字的十進制數(shù)的精度相當。編程軟件GXWordk2用十進制小數(shù)顯示和輸入浮點數(shù)。圖4-7中的EADD為浮點數(shù)加法指令，用實數(shù)的普通表示方式E2645.52來指定2645.52，用實數(shù)的指數(shù)表示方式E5.63922+3來指定5.63922×103。其中的“+3”表示103。（7）十進制浮點數(shù)在不支持浮點數(shù)顯示的編程工具中，將二進制浮點數(shù)轉換成十進制浮點數(shù)后再進行監(jiān)控，但是內部的處理仍然采用二進制浮點數(shù)。一個十進制浮點數(shù)占用相鄰的兩個數(shù)據(jù)寄存器字，D0中存放的是尾數(shù)，D1中存放的是指數(shù)，數(shù)據(jù)格式為尾數(shù)×10指數(shù)，其尾數(shù)是4位BCD整數(shù)，范圍為0、1000～9999和-1000～-9999，指數(shù)的范圍為-41～+35。例如小數(shù)24.567可以表示為2456×10-2。（8）字符串常數(shù)英語的雙引號框起來的半角字符（例如”AB12”）用來指定字符串常數(shù)。一個字符串最多32個字符。每個字符占一個字節(jié)（二進制的8位）。（9）字符串數(shù)據(jù)從指定的軟元件開始，以字節(jié)為單位到代碼NULL（00H）為止被視為一個字符串。可以用字軟元件或位軟元件來保存字符串數(shù)據(jù)。2．數(shù)據(jù)的特殊表示方法（1）字軟元件的位指定例如D5.B表示D5的第11位，小數(shù)點后的位編號采用十六進制數(shù)0～F。（2）緩沖寄存器的直接指定

例如U1\G5表示模塊號為1的特殊功能模塊或特殊功能單元的5號緩沖存儲器字。單元號U的范圍為0～7，BFM編號的范圍為0～32767。3．應用指令可以選用的軟元件圖4-9中的黑色圓點表示可以使用，黑色三角形表示可以有條件地使用。（1）軟元件的縮寫

位軟元件輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器和狀態(tài)的縮寫分別為X、Y、M和S。T、C、D和R分別是定時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器和擴展寄存器的縮寫，V、Z是變址寄存器的縮寫。U□\G□表示某個特殊功能模塊或特殊功能單元的某個緩沖存儲器字。K、H和E分別用來表示十進制整數(shù)常數(shù)、十六進制整數(shù)常數(shù)和浮點數(shù)常數(shù)，P表示指針。（2）位軟元件

位軟元件包括X、Y、M、T、C、S和D□.b。其中的T、C對應于定時器、計數(shù)器的觸點，D□.b是數(shù)據(jù)寄存器中的某一位（b=0～F）。（3）位軟元件的組合

用KnX、KnY、KnM、KnS表示連續(xù)的位軟元件組，每組由4個連續(xù)的位軟元件組成，n為位軟元件的組數(shù)（n=1～8）。例如K2M10表示由M10～M17組成的兩個位軟元件組。16位操作數(shù)時n=1～4，n<4時高位為0；32位操作數(shù)時n=1～8，n<8時高位為0。

建議X和Y的首地址（最低位）為0，例如X0、Y20等。M和S的首地址可以采用能被8整除的數(shù)，或元件號的低位為0的地址作首地址，例如M32和S50等。（4）字軟元件一個字由16個二進制位組成，T、C的當前值寄存器、數(shù)據(jù)寄存器D、擴展寄存器R、U□\G□和V、Z都是字軟元件，位軟元件X、Y、M、S也可以組成字軟元件來進行數(shù)據(jù)處理?！白冎贰敝械摹靶揎棥笔侵赣米冎芳拇嫫鞲淖冏周浽牡刂贰?.1.3怎樣學習應用指令應用指令分為較常用的指令、與數(shù)據(jù)的基本操作有關的指令、與PLC的高級應用有關的指令等，大多數(shù)方便指令、外部I/O設備指令和用于人機界面的指令用得很少。

初學應用指令時，沒有必要花大量的時間去熟悉應用指令使用中的細節(jié)，應重點了解指令的基本功能和有關的基本概念。應通過讀程序、編程序和調試程序來學習應用指令。4.1.4應用指令的仿真

1．16位指令與32位指令的仿真實驗打開例程“應用指令”，雙擊工具欄上的“模擬開始/停止”按鈕，打開仿真軟件，用戶程序被自動寫入仿真PLC。單擊工具欄上的“軟元件/緩沖存儲器批量監(jiān)視”按鈕

，在“軟元件名”選擇框輸入D0，采用默認的顯示格式，16位整數(shù)、十進制。單擊工具欄上帶M的按鈕，采用“多點字”顯示方式。雙擊“+0”列中D0對應的小方框，打開“當前值更改”對話框，“軟元件/標簽”選擇框出現(xiàn)選中的D0。在“值”輸入框寫入十進制數(shù)32000，單擊“設置”按鈕確認，32000被寫入D0。單擊批量監(jiān)視視圖工具欄上的按鈕，切換到32位整數(shù)和十六進制顯示方式。單擊雙字D2對應的小方框，用“當前值更改”對話框設置數(shù)據(jù)類型變?yōu)殡p字、十六進制，寫入十六進值數(shù)7D008910，單擊“設置”按鈕確認。用“當前值更改”對話框將X2置為ON，其常開觸點閉合，圖4-2中的MOV指令和DMOV指令被執(zhí)行。在批量監(jiān)視視圖中可以看到，D0中的數(shù)據(jù)被傳送給D1。切換到32位整數(shù)顯示方式，可以看到（D3，D2）中的數(shù)據(jù)被傳送給（D5，D4）。也可以用梯形圖監(jiān)視模式觀察程序執(zhí)行的結果。2．指令的脈沖執(zhí)行的仿真實驗

用“當前值更改”對話框令X0為ON，圖4-2中的INC指令和INCP指令被執(zhí)行。在批量監(jiān)視視圖中可以看到，脈沖執(zhí)行的指令的目標軟元件D6和D7的值被加1，連續(xù)執(zhí)行的“INCD8”指令的目標軟元件D8的值快速增大。令X0變?yōu)镺FF，停止執(zhí)行圖4-2中的3條INC指令，D8的值保持不變。3．變址寄存器的仿真實驗

將批量監(jiān)視視圖的顯示格式改為16位十進制數(shù)。雙擊D10對應的小方框，在“當前值更改”對話框中設置D10的值為十進制數(shù)300。令X1為ON，圖4-2中的加法指令被執(zhí)行。在批量監(jiān)視視圖中可以看到，執(zhí)行加法指令后，D11的值為450（150+300）。由此驗證了程序中的K100V0的值為150，D6Z1和D7Z1的軟元件號分別為D10和D11。4.2數(shù)據(jù)處理指令4.2.1比較指令

1．觸點比較指令

觸點比較指令相當于一個觸點，執(zhí)行時比較源操作數(shù)(S1·)和(S2·)，滿足比較條件則等效觸點閉合。指令表中以LD開始的觸點比較指令接在左側母線上，以AND和OR開始的觸點比較指令為串聯(lián)觸點和并聯(lián)觸點。2．比較指令

比較指令CMP（FNC10）比較源操作數(shù)(S1·)和(S2·)，比較結果用目標軟元件的狀態(tài)來表示（見圖4-12）。目標操作數(shù)(D·)可以取Y、M和S，占用連續(xù)的3個軟元件。3．基于比較指令的方波發(fā)生器X3的常開觸點接通時，圖4-13中的T0開始定時，其當前值從0開始不斷增大。當前值等于設定值30時，T0的常閉觸點斷開，使它的線圈斷電，T0被復位，其當前值被清零。在下一個掃描周期，T0的常閉觸點閉合，其當前值又從0開始不斷增大。T0的當前值小于10時，指令“>=T0K10”的比較條件不滿足，等效觸點斷開，Y0的線圈斷電。反之比較條件滿足，Y0的線圈通電。4．區(qū)間比較指令

比較結果對目標操作數(shù)M3～M5的影響如圖4-16所示。

圖4-17的D9中是以kPa為單位的壓力值，壓力的下限值和上限值分別為2000kPa和2500kPa。M8013是周期為1s的時鐘脈沖。壓力低于下限值時，M3為ON，“壓力過低”指示燈Y2閃爍。壓力大于上限值時，M5為ON。壓力在2000～2500kPa時，M4為ON，“壓力正?！敝甘緹鬥3點亮。

二進制浮點數(shù)和整數(shù)的比較指令、區(qū)間比較指令的使用方法基本上相同。4.2.2傳送指令1．傳送指令MOV指令將源數(shù)據(jù)傳送到指定的目標軟元件。2．交換指令XCH指令使數(shù)據(jù)在指定的目標軟元件之間交換，應脈沖執(zhí)行。3．反轉傳送指令CML指令將源軟元件中的數(shù)據(jù)逐位取反（1→0，0→1，即作“非”運算），然后傳送到指定的目標軟元件，應脈沖執(zhí)行。4．高低字節(jié)交換指令

指令“SWAPD10”將D10的高低字節(jié)互換。指令“DSWAPPD12”首先交換D12的高、低字節(jié)，然后交換D13的高、低字節(jié)。應采用脈沖執(zhí)行方式。5．成批傳送指令BMOV指令將源操作數(shù)指定的軟元件開始的n個數(shù)據(jù)組成的數(shù)據(jù)塊傳送到指定的目標地址區(qū)。如果源軟元件與目標軟元件類型相同，傳