第四章功能指令与简单编程器
PLC五种编程语言
PLC的五种标准编程语言PLC的用户程序是设计人员根据控制系统的工艺控制要求，通过PLC编程语言的编制设计的。
根据国际电工委员会制定的工业控制编程语言标准（IEC1131-3）。
PLC的编程语言包括以下五种：梯形图语言（LD）、指令表语言（IL）、功能模块图语言（FBD）、顺序功能流程图语言（SFC）及结构化文本语言（ST）。
1、梯形图语言（LD）梯形图语言是PLC程序设计中最常用的编程语言。
它是与继电器线路类似的一种编程语言。
由于电气设计人员对继电器控制较为熟悉，因此，梯形图编程语言得到了广泛的欢迎和应用。
梯形图编程语言的特点是：与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性；与原有继电器控制相一致，电气设计人员易于掌握。
梯形图编程语言与原有的继电器控制的不同点是，梯形图中的能流不是实际意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继电器，应用时，需要与原有继电器控制的概念区别对待。
图1是典型的交流异步电动机直接启动控制电路图。
图2是采用PLC控制的程序梯形图。
图1 交流异步电动机直接启动电路图图2 PLC梯形图2、指令表语言（IL）指令表编程语言是与汇编语言类似的一种助记符编程语言，和汇编语言一样由操作码和操作数组成。
在无计算机的情况下，适合采用PLC手持编程器对用户程序进行编制。
同时，指令表编程语言与梯形图编程语言图一一对应，在PLC编程软件下可以相互转换。
图3就是与图2PLC梯形图对应的指令表。
图3 指令表指令表表编程语言的特点是：采用助记符来表示操作功能，具有容易记忆，便于掌握；在手持编程器的键盘上采用助记符表示，便于操作，可在无计算机的场合进行编程设计；与梯形图有一一对应关系。
其特点与梯形图语言基本一致。
3、功能模块图语言（FBD）功能模块图语言是与数字逻辑电路类似的一种PLC编程语言。
采用功能模块图的形式来表示模块所具有的功能，不同的功能模块有不同的功能。
图4是对应图1交流异步电动机直接启动的功能模块图编程语言的表达方式。
《电气控制与PLC应用》教学大纲
《电气控制与PLC应用》教学大纲（56课时）西门子S7-200系列PLC版1课程编码：课程类别：职业核心能力课课程归属：信息与控制技术学院编制人：徐文编（修）制日期：2008年10月审定组（人）：审定日期：2008年10月适用专业：计算机控制技术一、课程的性质与任务《电气控制与PLC应用》课程是计算机控制技术专业的职业核心能力课，是集计算机技术、自动控制技术和网络通信技术于一体的综合性学科。
目前PLC 集三电（电控、电仪、电传）为一体，性能价格比高、高可靠性的特点已使其成为自动化工程的核心设备。
PLC作为具备计算机功能的一种通用工业控制装置，其使用量高居首位。
PLC目前是现代工业自动化的三大技术支柱（PLC、机器人、CAD/CAM ）之一。
本课程的任务是让学生学习和掌握低压电器的基本知识、电气控制系统的基本控制环节、典型电路的基本原理，具有电气控制系统分析和阅读电气系统图的基本能力；掌握可编程控制器工作原理、系统构成、指令系统及编程方法（包括开关量控制、模拟量控制、数据通信及网络），具备一定的PLC程序设计和PLC 应用能力，能熟练使用一种典型的PLC设备进行控制系统的结构组成设计、I/O 地址分配设计、以梯形图为主的PLC程序设计、控制系统的软件调试以及故障分析。
教学内容大致分为低压电器（模块一）、电气控制基本环节（模块二）、PLC 基础知识（模块三）和PLC控制系统设计与编程实现（模块四）部分。
其中PLC 控制系统设计与编程实现（模块四）部分可以根据教学条件和教师资源选择三菱FX2N系列或西门子S7-200系列可编程控制器。
二、教学基本要求1本教学大纲中涉及PLC实际教学的部分均采用西门子S7-200系列PLC《电气控制与PLC应用》具有很强的实践性，要求学生具有良好的电子、电工基础知识和操作技能，并具备基本的逻辑判断能力和计算机软件的基础知识。
在教学中注意该课程的理论与实践、应用相结合，采用启发式、讲练结合式、案例式等多种教学方法，培养学生针对实际应用工程的项目开发能力。
第四章 可编程序控制器(PLC)原理与应用)
分类 低档机 主要功能 具有逻辑运算、定时、计数、移位及自诊断、监控 等基本功能。有些还有少量模拟量I/O功能和算术运 算等功能 应用场合 开关量控制、定时、计数控制、顺序控制等场合， 有模拟量I/O功能的低档PLC应用更广 适用于既有开关量又有模拟量的较为复杂的控制 系统，如过程控制、位置控制等
年份 第一代1969~1972 第二代1973~1975 功能特点 逻辑运算、定时、计数、中小规模集成电路CPU，磁芯 存储器 增加算术运算、数据处理功能，初步行程系列，可靠性 进一步提高 增加复杂数值运算和数据处理，远程I/O和通信功能， 采用大规模集成电路，微处理器，加强自诊断、容错技 术 高速大容量多功能，采用32位微处理器，编程语言多样 化，通信能力进一步完善，智能化功能模块齐全 取代继电器控制 能同时完成逻辑控制，模拟量控制 适应大型复杂控制系统控制需要并用于联网、通信、 监控等场合 构成分级网络控制系统，实现图像动态过程监控， 模拟网络资源共享 应用范围
输 入 继 电 器
05 06 1000~1715 07 08 09 10 11 12 13 14
15
主机
15
15
扩Ⅰ
15
15
扩Ⅱ
15
15
扩Ⅲ
15
表4-7 输出继电器区域（共128点）
名称 范围 20CH 00 01 02 03 04 21CH 00 01 02 03 04 05 06 07 （08） （09） （10） （11） （12） （13） （14） 22CH 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 继电器地址通道 23CH 00 01 02 03 04 05 06 07 （08） （09） （10） （11） （12） （13） （14） 24CH 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 25CH 00 01 02 03 04 05 06 07 （08） （09） （10） （11） （12） （13） （14） 26CH 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 27CH 00 01 02 03 04 05 06 07 （08） （09） （10） （11） （12） （13） （14）
电气控制系统
• 作用与分类 • 接触器 • 继电器 • 开关 • 熔断器
第一节 分类与作用
• 电器定义：一种能控制电路的设备。
• 低压电器：用于交流1200V、直流1500V级 以下的电路中起通断、保护、控制或调节 作用的电器产品。
• 高压电器：交流1200V以上、直流1500V以 上。
• 图1-1
延时再动作的继电器。符号:KT • 电磁式 • 阻尼式 • 电子式(晶体管、数字式)
阻尼式时间继电器 (光盘)
技术参数
• 表2。3。1
JS20系列晶体管式型号
• P47
• 2。3。3
图形符号
热继电器
• 具有过载保护特性的过电流继电器。 • 长期过载、频繁启动、欠电压、断相运行
均会引起过电流。
• 可逆行程
• 3。6。1
自动往返循环控制
• 3。6。2
正反转控制
• 控制要求：
• 图2-12
三、电路图
• P211 图6。3
• P212 图6。4
• P212 图6。5
第三章 PLC基础
• 掌握PLC工作原理、结构特点。 • 熟悉基本逻辑指令、顺序控制指令及常用
的功能指令。 • 具备PLC应用系统设计初步能力。
• 2-1
• 中央处理单元（CPU）
• 存储器
• 输入输出单元
（I/O单元）
• 电源单元
• 编程器
外形的样子
• PLC • 编程器
• 7-1
• 中央处理单元 • 存储器：包括
（CPU ）
系统存储器和
• 通用微处理器； 用户存储器。
• FX2系列采用可 • 系统存储器存
编程控制器使 用的微处理器
5 - 功能指令
• 8、乘法指令：助记符 FNC22 MUL [S1] × [S2] = [D] P99 • 9、除法指令：助记符 FNC23 DIV [S1] ÷ [S2] = [D] • 10、加一指令：助记符 FNC24 INC [D] + 1 = [D] P100 功能是每个扫描周期，将操作一次[D]中的数加1后仍存入[D] 中， 一般要用脉冲指令来驱动即在INC后加P，或用脉冲触 点。这样就不会每个扫描周期都执行一次加1操作而失控。 X3 [D] INC D7
• 2、比较线圈指令：助记符FNC10 CMP [S1] [S2] [D] P101 • 指令编号是FNC 10，功能是将[S1]中的数据同[S2]中的数相比 较，其结果由以[D]中软继首址开始的三个连号线圈表示. • 当[S1]>[S2] 则[D]中所表示的目标软继首软继线圈为得电. • 当[S1]=[S2] 则[D]+1软继线圈为得电. • 当[S1]<[S2] 则[D]+2软继线圈为得电. • 它必须有触点驱动.可作为[S]的操作数为: • K、H、KnX、KnY、KnM、KnS、T、C、D、V、Z • 可作为[D]的线圈类型由：Y、M、S三种。 • X3 [S1] [S2] [D] • • • • • • M2 M3 [S1]=[S2] ,则M3线圈为ON 16位数据9步 32位是17步 FNC10 CMP K5 C0 M2 [S1]>[S2] ,则M2线圈为ON得电，则M2触点动
指令助记符 操作元件
• 一条功能指令由指令助记符和操作元件组成。操作元件可以是线圈、数据寄存 器、常数等。
•
1、功能指令助记符：它有功能指令编号 FNC 000~299及用英文缩写 的指令助记符两种表示方式，FNC的编号主要是简易编程器上使用的。 一般用指令助记符，它能基本表明了这条功能指令的主要特征及功能。
PLC基础知识介绍PPT课件
• PLC输出接口-----路将中央处理单元送出的弱电控制信号转换成现场需要的强电 信号输出，以驱动电磁阀、接触器、电机等被控设备的执行元件。
第四章 PLC基础知识
基本内容： PLC简介、基本功能、特点、应用范围、工作方式。
重点： 定义、基本功能、工作方式。
难点： 工作方式、扫描时间。
第一节 PLC基础知识 一、 PLC的产生与历史 二、 可编程控制器的定义 三、 PLC的现状及发展趋势 四、PLC的特点 五 、PLC的基本功能 六、 PLC与其他工业控制系统的比较
• 在模型复杂、计算量大且较难、实时性要求较高
的环境中，工业控制机则更能发挥其专长。
第二节 PLC基本原理
• 2.1 PLC内部硬件框图及各部分作用 • 2.2 PLC工作过程特点及主要性能指标 • 2.4 PLC分类
2.1 PLC内部硬件框图及各部分作用
2.1.1 PLC的组成 PLC由四部分组成 ：中央处理单元（CPU板）、输入输出（I/O）部件和电源部件。
• PLC控制只要改变程序并改动少量的接线端子， 然语言”进行编程，使不熟悉计算机的人也能很
就可适应生产工艺的改变。
快掌握使用 ，便于推广应用。
• 从适应性、可靠性及设计、安装、维护等各方面 • PLC是专为工业现场应用而设计的，具有更高的
进行比较。传统的继电器控制大多数将被PLC所 可靠性。
取代。
第4章可编程控制器指令系统1
第四章可编程控制器编程软件和编程语言【主要内容】编程软件WPLSoft的安装 WPLSoft的使用说明程序的建立梯形图编程模式指令表编程模式批注编程通信联机模式 SFC编程说明 通信设置功能 帮助功能介绍 小结思考题与练习题4.1 编程软件WPLSoft的安装WPLSoft为台达DVP系列可编程序控制器在WINDOWS操作系统环境下所使用的程序编程软件，该软件对系统的需求如表4-1所示。
WPLSoft除了一般PLC程序的规划及WINDOWS的一般编辑功能（例如：剪切、粘贴、复制、多窗口……）外，另提供多种中/英文批注编程及其它便利功能（例如：寄存器编程、设置、文件读取、存盘及各接点图标监测与设置等）。
4.2 WPLSoft的使用说明1.初始设置当激活WPLSoft编程软件之后，执行【文件】/【新建】命名，如图所示，即新建文件进行PLC程序设计，在如图所示的机种设置窗口中可以指定程序标题、PLC机种设置、程序容量（请参考所使用PLC主机的机种名称及程序容量规格）及文件名称等有关程序的初始设置。
文件/新建菜单机种选择4.2 WPLSoft的使用说明当完成上述设置后，便会出现二个子窗口：一为梯形图模式窗口，另一为指令模式窗口，如图所示。
读者可根据自身的编程设计习惯选择编程模式，开始编写PLC程序。
梯形图指令表4.2 WPLSoft的使用说明•梯形图模式：完成梯形图编程，必须由编译转换成指令码或SFC图。
•指令模式：完成指令编程，必须由编译转换成梯形图或SFC图。
•SFC编程模式：图示为SFC编程模式。
完成SFC编程，必须由编译转换成指令码，若要转换成梯形图必须再由指令码编译转换。
SFC编程模式4.2 WPLSoft的使用说明2.功能选择栏简介WPLSoft编程软件刚激活时，其功能选择栏中只有五个可点取的选项：文件（F）、视图（V）、通信（C）、设置（O）与帮助（H）。
在【文件（F）】的下拉菜单中执行【新建】指令后，其功能选择栏上会有其它选项：【编程（E）】、【编译（P）】、【批注（M）】、【查找（S）】等，下面将介绍一些主要功能和特殊功能。
PlC常用三种编程语言的比较
PlC常用三种编程语言的比较可编程控制器(PLC programmable logic controller)是使用微电脑技术制造的自动控制的电子设备。
它以顺序控制为主，回路调节为辅。
能完成逻辑判断、定时、记数和算术运算、联网等功能。
随着PLC 的发展，其功能越来越多，集成度越来越高。
网络功能越来越强。
PlC集三电于一体，具有良好的控制精度和高可靠性。
使得PLC成现代工业自动化的支柱。
PLC的生产厂家和型号，种类繁多。
不同型号自成体系，有不同的编程语言和使用方法。
本文拟就用日本三菱公司生产的FxzN-48MR型PLC介绍其常用三种编程语言的编程方法及主要特点：一、PLC编程语言中，最常用的语言是梯形图和指令语句表。
梯形图形式上与继电器控制线路很相似。
在继电器控制线路的基础上，略加改动就形成PLC的梯形图程序。
在完成梯形图程序后，为使PLC按程序完成控制任务就需要将一段程序存入到PLC的用户程序存储器中，这时就要使用编程器将程序的一条一条指令按顺序键入到PLC中即可。
梯形图与指令语句表的之间存在相互对应关系。
并可以互相转换。
编写简单的程序用梯形图编程比较方便，初学者容易掌握。
但是编写复杂程序使则显得繁锁，程序越大越麻烦，不容易编程。
二、步进顺控指令语言编程：它是一种专用于顺序控制的较复杂程序的编程方法。
此方法编程，方法简单，规律性强，初学者较易掌握，可大大提高工作效率，并给调试，修改程序带来很大方便。
三、功能指令语言：很多PLC厂家。
为了充分利用PLC的单片机功能，拓展其应用范围，在基本指令的基础上，开发了一系列完成不同功能的子程序。
调用这些子程序的指令称功能指令。
利用这些指令语言对控制系统进行编程设计时，可大大提高可编程控制器的使用价值。
并降低整个控制系统的成本，所编制的程序比较简单，常用于编写大而复杂的程序。
下面以PLC对三相交流异步电动机星一角降压启动编程为例介绍三种语言的编程：PLC的I/O点分配：PLC的接线图：PLC的控制程序：一基本指令编程：0 LDI X014 LD Y01 ANI X215 AND Y22 OUT M016 OR T03 LD M017 ANI Y14 AND Y018 OUT Y25 OR X1 19 END6 OUT Y07 LD M08 ANI Y29 OUR T0 K20012 ANI T013 OUT Y1二步进顺控指令编程：0 LD X2 31 SET S221 OR X0 33 STL S222 ZRST S20 S2434 OUT T0 K200 7 SET S037 LD T09 ZRST Y0 Y238 SET S2314 LD M800240 STL S2315 SET S041 RST Y117 STL S042 LD Y118 LD X143 SET S2419 SET S2045 STL S2421 STL S2046 LDI Y122 LDI Y247 SET Y223 SET Y148 RET24 LD Y149 END25 SET S2127 STL S2728 SET Y029 LD Y030 AND Y1三功能指令编程：0 LD X1 11 MOV K10 K1 Y01 MOV K6 K1Y0 16 LD X26 LD Y1 17 OR X27 OUT T0 K20018 MOV K0 K1Y0 10 LD T0 23 END结束语通过以上三种方法的比较可知：功能指令用来编写程序，所编程序较小，步数少，比较简单。
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注：符号“（P)”和“(D)”和同时使用 例 “ADD”
“ADDP” “DADD” “DA：只有ON/OFF状态的元件，例X Y M S 字元件：处理数据的元件 T C D 2、位元件的组合 没相邻的4bit元件组成一个单元，用“Kn+首位
元件”表示. n位组数，16位指令Kn为K1—K4
二 数据长度和指令类型
1数据长度 16位指令和32位指令在16位指令助记符的前面加上
字符D即为32位指令 16位操作数的每一个操作数占2个程序步 2 脉冲执行与连续执行 脉冲执行：指令仅在执行条件从OFF变到ON时执行，
脉冲执行方式的指令在指令助记符后面附有符号P 连续执行：当执行条件位ON时，指令在各个扫描周
4 T、C软元件复位指令RST的执行
4.2.2子程序调用与子程 序返回指令
CALL SRET
注意问题
子程序应写在FEND之 后，即CALL CALLP 指令对应的标号应写 在FEND之后，
CALL CALLP指令调用 的程序必须以SRET结 束，CJ指令中用过的 指针不能再用。
X0
CALL(P) P11 主 程 序
FEND
P11
X1
子
CALL P12
程
序
1
SRET
P12
子 程 序 2 SRET
1 分支用指针P
地址编号P0—P127
当分支指针P用于跳转指令CJ时,用来指定跳转的起始位置 （跳到指定的标号位置，执行标号后面的程序）；当分支 指针用于子程序调用指令CALL时，用来指定被调用的子 程序和子程序的位置。
32位指令Kn为K1—K8 例 K8M100
四 变址寄存器 V Z
1同普通寄存器一样，变址寄存器V Z也是16 位的数据寄存器，其地址编号为V7-V0, Z7-Z0,共16点。当需用进行32位数据运 算时，需将V Z组合起来使用。且规定Z 存放低16位数据
2可用变址寄存器修改的软元件有X Y M S
例如：
2 中断用指针I
中断指针作为标号用于指定中断程序的起点，中断 程序是从中断指针标号开始，执行IRET指令时 结束。中断指针有以下3种类型
1）输入中断用指针 2）定时器中断用指针 3）高速计数器中断用指针
七 、指针（ P/ I )
分支用指针 中断用指针
跳转用指针 子程序调用指针
分支用
P0~P127 128点
行前后以及跳转区内 外各软元件的状态进 行说明 1、软元件 Y M S的 状态 保持跳转前的状态
P8
X0 X10 X12 X11 X13
CJ P8
Y11
T0 K10
RST C1 C1 K20
2 计数器C的状态及定时器T 的状态
1）若发生跳转前，C和T没
有计数和计时，跳转发生 后，即使条件满足，C和T 也不工作
1)当程序由MC区外向MC区外跳转，或由MC区外向 MC区内跳转时，跳转指令的执行与MC指令是否 有效无关
2）当程序执行由MC区内向MC区内跳转，或由MC 区内向MC区外跳转时，跳转指令的执行，必须是 MC指令有效
3）当程序的执行由1个MC区如主控1跳转到另一个 MC区如主控2是，只有当1区的MC指令有效时， 才能执行跳转
2 功能号和助记符
每条功能指令都有一个功能编号和相应的助 记符，功能号不同，应用指令的功能就不 同。图中，MEAN就是指令助记符
3 操作数
操作数有以下几种
1）源操作数 〔S〕在执行指令的过程中，源 操作数中的内容保持不变。当同时有多个源 操作数时，分别用 〔S1〕 〔S2〕等表示若 可使用变址功能可用〔S.〕表示
PLC功能指令系统
为了满足工业控制的需要，PLC生产厂家为 PLC 增添了过程控制，数据处理和特殊功能指令， 这些指令我们称为功能指令。
用途：主要用于输入输出的高速处理、算术运 算、数据传送等。
第四章功能指令与简单编程器的使 用方法
4.1FX系列PLC的功能指令概述
一 功能指令的表示方法
用功能号表示“FNC
2）目标操作数 用〔D〕表示，在执行指令的 过程中，目标操作数中的内容随程序的执行 会有所改变。
3）其他操作数 用m、n表示，用来表示十进 制常数K或十六进制常数H。
K、H表示常数，如K6表示十进制常数6； KnXm、KnYm、KnMm、KnSm表示以n 为组数，每组4位所组成4*n位的数据（Xm、 Ym、Mm、Sm为最低位）。
X001
FNC 00
CJ
P0
P0
跳转用指针
X001
FNC 01
CALL P1
主
程
序
FNC 06
FEND
P1
FNC 02
子
SRET
程
序
子程序调用指针
4.2.3 与中断有关的指令 IRET：中断返回指令 EI：允许中断指令 DI：禁止中断指令
”来指定功能
每条功能指令都要助记符 例FNC45的助记符是
MEAN
X0
[S.] [D.] n
MEAN D0 D4Z0 K3
X1 (D)MOV(P) D10 D12
由上图可见，功能指令的梯形图结构包括以 下3部分
1 执行条件
由X、Y、M、S、T、C等软元件的接点或接 点组构成，如图中的X0和X1，当执行条件 为ON时，才执行应用指令
2）若C和T在工作时跳转， 则在跳转期间，它们将停
止计数和定时，并保持当
前值不变，当跳转解除后， 计数和定时继续，如图
3）定时器T192-T199高速计
数器的状态与跳转指令无
关
P8
X0 X10 X12 X11 X13
CJ P8
Y11
T0 K10
RST C1 C1 K20
3 当主控指令MC与跳转指令一起使用，应注意
P T C D K H KnX KnY KnM KnS, 但不能修改V Z本身以及指定位数用的 Kn本身
例 不能用Z0M10来修改Z的地址。但可用 M10Z0来修改M的地址。
X0 MOV K10 V0
X1 MOV K20 Z1
X2 ADD D5V0 D15Z1 D40Z1
4.2 程序流向控制指令 一 条件跳转指令 CJ 通过例子对跳转指令执
输入中断用
I00□(X000) I10□(X001) I20□(X002) I30□(X003) I40□(X004) I50□(X005)
定时器用 计数器中断用
I6□
I010 I040
□
I020 I050
I7□
I030 I060
□
I8□ □
指针（ P/ I )
分支用指针 中断用指针
跳转用指针 子程序调用指针