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第四章 基本逻辑指令

第四章 基本逻辑指令. 教学提示： PLC 中用于一般控制系统的逻辑编程的指令是基本逻辑指令。 FX2N 的基本逻辑指令有 27 条，其功能很强，能解决实际生产中一般的继电器 — 接触器控制问题. 教学要求：本章让学生了解 FX2N 逻辑指令的类别、定义、书写方式和功能；掌握应用基本逻辑指令的功能、编程的规则、方法与步骤；能针对一般的工程控制要求应用基本逻辑指令编写工程控制程序. 第四章 基本逻辑指令. 4.1 基本逻辑指令. 4.1.1 逻辑取及线圈驱动指令 LD, LDI, OUT. 4.1.2 触点串联指令 AND, ANI.

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第四章 基本逻辑指令

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  1. 第四章 基本逻辑指令 • 教学提示：PLC中用于一般控制系统的逻辑编程的指令是基本逻辑指令。FX2N的基本逻辑指令有27条，其功能很强，能解决实际生产中一般的继电器—接触器控制问题 • 教学要求：本章让学生了解FX2N逻辑指令的类别、定义、书写方式和功能；掌握应用基本逻辑指令的功能、编程的规则、方法与步骤；能针对一般的工程控制要求应用基本逻辑指令编写工程控制程序

  2. 第四章 基本逻辑指令 4.1 基本逻辑指令 4.1.1 逻辑取及线圈驱动指令LD, LDI, OUT 4.1.2 触点串联指令AND, ANI 4.1.3 触点并联指令OR, ORI 4.1.4 串联回路块并联指令ORB 4.1.5 并联回路块串联指令ANB 4.1.6 边沿检出指令LDP, LDF, ANDP, ANDF,ORP, ORF 4.1.7 脉冲指令PLS, PLF 4.1.8 置位与复位指令SET, RST 4.1.9 反转指令INV

  3. 4.1.10 栈操作指令MPS, MRD, MPP 4.1.11 主控触点指令MC, MCR 4.1.12 空操作指令NOP 4.1.13 程序结束指令END 4.2 梯形图设计 4.2.1 梯形图的特点 4.2.2 梯形图编程格式 4.2.3 梯形图设计的基本步骤 4.2.4 梯形图设计规则 4.3 基本逻辑指令应用举例

  4. 4.1 基本逻辑指令 4.1.1 逻辑取及线圈驱动指令LD, LDI, OUT 1．指令定义及应用对象 表4.1逻辑取及线圈驱动指令的定义与应用对象 • 注：使用M1563-M3071时，程序步加1

  5. 2．指令功能及说明 • LD，LDI指令用于将常开/常闭触点连接到母线上，其他用法与后述的ANB指令组合，在分支起点处也可使用 • OUT指令是对输出继电器、辅助继电器、状态、定时器、计数器的线圈驱动指令 • 并列的OUT命令能多次连续使用 • 对于定时器的计时线圈或计数器线圈，使用OUT指令后，必须设定常数K • 常数K的设定范围、实际的定时器常数、相对于OUT指令的程序步数（包含设定值）如下表4.2所示

  6. 表4-2 定时器、计数器的设定与步数

  7. 【例4-1】 LD, LDI及OUT指令的梯形图和指令程序见图4.1 0 LD X000； X000常开触点与母 线连接 1 OUT Y000； 驱动Y000 2 LDI X001； X001常闭触点与母线连接 3 OUT M100； 驱动M100 4 OUT T0； 驱动T0 K 19； 设定时常数 7 LD T 0； T0常开触点与母线连 8 OUT Y001； 驱动Y001

  8. 4.1.2 触点串联指令AND, ANI 1．指令定义及应用对象 表4.3 触点串连指令AND,ANI的定义与应用对象 • 注：使用M1536-M3071时，程序步加1 2．指令功能及说明 • 用AND/ANI指令可串联连接单个常开/常闭触点。串联触点数量不受限制，该指令可多次使用 • OUT指令后，通过触点对其他线圈使用OUT指令，称之为纵接输出。（图4.2的OUT M101与OUT Y004） • 如图4.2所示，紧接OUT M101以后，通过触点T1可以使用OUT Y004，若驱动顺序相反（如图4.3所示）时，则必须使用后述的MPS指令

  9. 0 LD X002 1 AND X000； 串联触点 2 OUT Y003 3 LD Y003 4 ANI X003； 串联触点 5 OUT M101 6 AND T 1； 串联触点 7 OUT Y004； 纵接输出 图4.2 AND,ANI指令 图4.3 改变图4.2中的Y004驱动顺序

  10. 4.1.3触点并联指令OR,ORI 1．指令定义及应用对象 表4.4 逻辑或指令的定义与应用对象 • 注：使用M1563-M3071时，程序步加1 2．指令功能及说明 • OR，ORI被用作单个常开/常闭触点的并联连接指令 • OR，ORI是指从该指令的步开始，与前述的LD、LDI指令步进行并联连接

  11. 【例4-3】 OR/ORI指令应用的梯形图和指令程序见图4.4 0 LD X004 1 OR X006 2 ORI M102； 并联连接 3 OUT Y005 4 LDI Y005 5 AND X007 6 OR M103 7 ANI X010 8 OR M110； 并联连接 9 OUT M103 图4.4 OR,ORI指令

  12. 4.1.4串联回路块并联指令ORB 1．指令定义及应用对象 表4.5 串联回路块的并联指令的定义与应用对象 2．指令功能及说明 • 由2个以上的触点串联连接的回路被称为串联回路块 。将串联回路块并联连接时，分支开始用LD,LDI指令，分支结束用ORB指令 • ORB指令是不带软元件编号的独立指令 • 有多个串联回路时，如对每个回路块使用ORB指令，则串联回路没有限制 • ORB指令也可成批使用，但是由于LD,LDI指令的重复次数限制在8次以下，因此编程时必须注意

  13. 【例4-4】 ORB指令的梯形图和指令程序见图4.5 正确的程序 不佳的程序 0 LD X000 0 LD X000 1 AND X001 1 AND X001 2 LD X002 2 LD X002 3 AND X003 3 AND X003 4 ORB；ORB分开使用 4 LDI X004 5 LDI X004 5 AND X005 6 AND X005 6 ORB ；ORB成批使用 7 ORB 7 ORB 8 OUT Y006 8 OUT Y006 图4.5 ORB指令

  14. 4.1.5并联回路块串联指令ANB 1. 指令定义及应用对象 表4.6 并联回路块的串联指令的定义与应用对象 2. 指令功能及说明 • 由2个以上的触点并联连接的回路称为并联回路块。当并联回路块与前面的回路串联连接时，使用ANB指令。分支的起点用LD或LDI指令，并联回路块结束后，使用ANB指令与前面的回路串联连接 • 若多个并联回路块按顺序和前面的回路串联时，ANB指令的使用次数没有限制。也可成批使用ANB指令，但在这种场合，与ORB指令一样，要注意LD,LDI指令的使用次数限制在8次以下

  15. 【例4-5】ANB指令的梯形图和指令程序见图4.6 0 LD X000 1 OR X001 2 LD X002 分支起点 3 AND X003 4 LD X004 5 AND X005 6 ORB 并联回路块结束 7 OR X006 8 ANB 与前面的回路串联 9 OR X003 10 OUT Y007 图4.6 ANB指令

  16. 4.1.6 边沿检出指令LDP,LDF,ANDP,ANDF,ORP,ORF 1. 指令定义及应用对象 表4.7 边沿检出指令的定义与应用对象

  17. 2. 指令功能及说明 • LDP、ANDP、ORP指令是进行上升沿检出的触点指令，仅在指定位软元件的上升沿时（OFF→ON变化时）接通一个扫描周期 • LDF、ANDF、ORF指令是进行下降沿检出的触点指令，仅在指定位软元件的下降沿时（ON→OFF变化时）接通一个扫描周期 • 利用上升沿检出和下降沿检出这一特性，可以利用同一信号进行状态转移

  18. 【例4-6】 LDP,LDF,ANDP,ANDF,ORP,PRF指令的梯形图和指令程序见图4.7和图4.8 0 LDP X000 2 ORP X001 4 OUT M0 5 LD M8000 6 ANDP X002 8 OUT M1 (b) (a) • (a) 梯形图 • (b) 指令程序 • (c) 时序图 (c) 图4.7 LDP, ANDF,ORP指令

  19. 0 LDP X000 2 ORP X001 4 OUT M0 5 LD M8000 6 ANDP X002 8 OUT M1 (a) (b) • (a) 梯形图 • (b) 指令程序 • (c) 时序图 (c) 图4.8 LDF，ANDF,ORF指令

  20. 【例4-7】双稳态电路程序设计。图4.9是双稳态电路的梯形图和时序图【例4-7】双稳态电路程序设计。图4.9是双稳态电路的梯形图和时序图 0 LDP X000 2 AND Y000 3 OUT M1 4 LDP X000 6 OR Y000 7 ANI M1 8 OUT Y000 (a) (b) • (a) 梯形图 • (b) 指令程序 • (c) 时序图 (c) 图4.9 双稳态电路

  21. ① ② ③ ④ 【例4-8】图4.10所示的梯形图是LDP指令的应用例 • 当X000驱动M0后，①③执行M0的上升沿检出功能 • 而④为LD指令，因此在M0接通时，Y002接通 图4.10 LDP指令举例

  22. 4.1.7脉冲指令PLS, PLF 1. 指令定义及应用对象 表4.8 脉冲指令的定义与应用对象

  23. 2. 指令功能及说明 • 使用PLS指令时，仅在驱动输入为ON后的一个扫描周期内，软元件Y，M动作 • 使用PLF指令时，仅在驱动输入为OFF后的一个扫描周期内，软元件Y，M动作 • 在驱动输入保持为ON时，让可编程控制器由RUN→STOP→RUN时，PLS M0动作，但是PLS M600（电池后备）不动作。对于后面的一个RUN，这是因为在STOP时，M600仍保持着动作状态 • 相同动作的指令程序 • OUT指令与脉冲指令两种情况（见图4.12）都在X010由OFF→ON变化时，M6接通一个扫描周期

  24. 【例4-9】X000、X001作为脉冲指令的触发信号（图4.11(b)）【例4-9】X000、X001作为脉冲指令的触发信号（图4.11(b)） 0 LD X000 1 PLS M 0 2 LD M 0 3 SET Y000 4 LD X001 5 PLF M 1 6 LD M 1 7 RST Y000 (a) • （a）脉冲指令编程的梯形图 • (b) 脉冲指令执行的时序图 (b) 图4.11 脉冲指令编程

  25. OUT指令 脉冲指令 图4.12 边沿检出指令与脉冲指令的比较

  26. 4.1.8置位与复位指令SET，RST 1. 指令定义及应用对象 表4.9 置位与复位指令的定义与应用对象 • 注：用M1563-M3071时，程序步加1

  27. 2. 指令功能及说明 • 在例4.8所示程序中，X000一旦接通后，即使它再断开，Y000仍然继续动作。X001一旦接通时，即使它断开，Y000仍然保持不被驱动。对于M，S也是一样的 • 对于同一软元件，SET、RST可多次使用，顺序也可随意，但最后执行者有效 • 要使数据寄存器（D）、变址寄存器（V）、（Z）的内容清零时，也可使用RST指令 • 累积定时器T246~T255的当前值的复位以及触点复位也可使用RST指令

  28. 【例4-10】 置位与复位令的梯形图与指令程序 0 LD X000 11 LD X005 1 SET Y000 12 RST S 0 2 LD X001 14 LD X006 3 RST Y000 15 RST D 0 4 LD X002 18 LD X000 5 SET M 0 19 OUT T250 6 LD X003 SP K 10 7 RST M 0 22 LD X007 23 RST T250 8 LD X004 9 SET S 0 （a） （b） (a) 梯形图 (b)指令程序 (c) X000、X001和Y000的时序图 （c） 图4.13置位与复位指令

  29. 4.1.9反转指令INV 1. 指令定义及应用对象 表4.10 反转指令的定义与应用对象 2. 指令功能及说明 • INV指令是将INV指令执行之前的运算结果反转的指令。不需要指定软元件号 • 在例4.9中，如果X000断开，则Y000为ON，如果X000接通，则Y000断开 • 在能输入AND或ANI，ANDP，ANDF指令步的相同位置处，可编写INV指令 • INV指令不能象指令LD，LDI，LDP，LDF那样与母线连接，也不能象指令OR，ORI，ORP，ORF指令那样单独使用

  30. 反 转 【例4-11】 INV指令的梯形图与指令程序 0 LD X000 1 INV 2 OUT Y000 图4.14 INV指令的应用编程

  31. 4.1.10栈操作指令MPS，MRD，MPP 1. 指令定义及应用对象 表4.11 栈操作指令的定义与应用对象

  32. 2．指令功能及说明 • 这项指令是进行例4-10所示的分支多重输出回路编程用的方便指令。利用MPS指令存储得出的运算中间结果，然后驱动Y002。用MRD指令将该存储读出，再驱动输出Y003 • MRD指令可多次编程，但是在打印，图形编程面板的画面显示方面有限制。（并联回路24行以下） • 最终输出回路以MPP指令替代MRD指令。从而在读出上述存储的同时将它复位。 • MPS指令也可重复使用，MPS指令与MPP指令的数量差额少于11，但最终二者的指令数要一样

  33. 【例4-12】 栈操作指令的梯形图与指令程序 0 LD X004 7 MRD 1 MPS 8 OUT Y004 2 AND X005 9 MPP 3 OUT Y002 10 AND X007 11 OUT Y005 4 MRD 12 END 5 AND X006 6 OUT Y003 图4.16栈操作指令的编程

  34. 【例4-13】 一段堆栈的梯形图与指令程序 0 LD X000 14 LD X006 1 AND X001 15 MPS 2 MPS 16 AND X007 3 AND X002 17 OUT Y004 4 OUT Y000 18 MRD 5 MPP 19 AND X010 6 OUT Y001 20 OUT Y005 21 MRD 7 LD X003 22 AND X011 8 MPS 9 AND X004 23 OUT Y006 10 OUT Y002 24 MPP 11 MPP 25 AND X012 12 AND X005 26 OUT Y007 图4.17 堆栈的编程 13 OUT Y003

  35. 【例4-14】 一段堆栈与ANB，ORB指令并用的梯形图与指令程序 0 LD X000 11 ORB 1 MPS 12 ANB 2 LD X001 13 OUT Y001 3 OR X002 14 MPP 4 ANB 15 AND X007 5 OUT Y000 16 OUT Y002 6 MRD 17 LD X010 7 LD X003 18 OR X011 8 AND X004 19 ANB 20 OUT Y003 9 LD X005 10 AND X006 图4.18 堆栈与ANB，ORB指令并用

  36. 【例4-15】 两段堆栈的梯形图与指令程序 0 LD X000 9 MPP 1 MPS 10 AND X004 2 AND X001 11 MPS 3 MPS 12 AND X005 13 OUT Y002 4 AND X002 5 OUT Y000 14 MPP 6 MPP 15 AND X006 7 AND X003 16 OUT Y003 8 OUT Y001 图4.19 两段堆栈编程

  37. 【例4-16】 四段堆栈的梯形图与指令程序 0 LD X000 9 OUT Y000 10 MPP 1 MPS 2 AND X001 11 OUT Y001 3 MPS 12 MPP 13 OUT Y002 4 AND X002 5 MPS 14 MPP 6 AND X003 15 OUT Y003 7 MPS 16 MPP 8 AND X004 17 OUT Y004 （a）

  38. 0 LD X000 1 OUT Y004 2 AND X001 3 OUT Y003 4 AND X002 5 OUT Y002 6 AND X003 7 OUT Y001 8 AND X004 9 OUT Y000 （b） (a) 四段堆栈的编程 (b) 未采用MPS指令的编程 图4.20 四段堆栈的编程

  39. 4.1.11主控触点指令MC，MCR 1. 指令定义及应用对象 表4.12 反转指令的定义与应用对象

  40. 2. 指令功能及说明 • 例4-15的编程示例中，X000为MC指令的执行条件 ，输入X000接通时 ，执行从MC到MCR的指令，输入X000断开时，不执行上述区间的指令 ，软元件有两种状态 • 累计定时器，计数器等用置位/复位指令驱动的软元件保持现状，其余的软元件被置位 • 非累计定时器，计数器，用OUT指令驱动的软元件变为断开 • 执行MC指令后，母线（LD，LDI）向MC触点后移动，将其返回到原母线的指令为MCR

  41. 如例4-16所示，在MC指令内采用MC指令时，嵌套级N的编号按顺序增大（N0→N1→N2→N3→N4→N5→N6→N7）。在将该指令返回时，采用MCR指令，则从大的嵌套级开始消除（N7→N6→N5→N4→N3→N2→N1→N0）如例4-16所示，在MC指令内采用MC指令时，嵌套级N的编号按顺序增大（N0→N1→N2→N3→N4→N5→N6→N7）。在将该指令返回时，采用MCR指令，则从大的嵌套级开始消除（N7→N6→N5→N4→N3→N2→N1→N0） • 如MCR N6，MCR N7不编程时，若对MCR N5编程，则嵌套级一下子回到5。嵌套级最大可编写8级（N7） • 在没有嵌套结构时，可再次使用N0编制程序。N0的使用次数无限制。在有嵌套结构时，如下面的例4-16所示，嵌套级N的编号从N0→N1…N6→N7增大

  42. 【例4-17】主控触点指令的梯形图与指令程序（无嵌套）【例4-17】主控触点指令的梯形图与指令程序（无嵌套） 6 LD X002 0 LD X000 1 MC N 0 7 OUT Y001 3 SP M100 8 MCR N 0 4 LD X001 5 OUT Y000 母线返回（N0为嵌套等级） 5 LD X002 0 LD X003 1 MC N 0 6 OUT Y003 7 MCR N0 2 SP M150 8 LD X006 3 LD X004 4 OUT Y002 9 OUT Y009 图4.21主控触点指令的编程（无嵌套）

  43. 【例4-18】 主控触点指令的梯形图与指令程序（有嵌套） （级N0） 母线B在X000为ON时，呈激活状态 （级N1） 母线C在X000，X002为ON时，呈激活状态 （级N2） 母线D在X000，X002，X004都为ON时，呈激活状态 （级N1） 通过MCR N2，母线返回到C的状态 （级N0） 通过MCR N1，母线返回到B的状态 （初始状态） 通过MCR N0，母线返回到初始的A状态。因此，Y005的接通/断开只取决于X010的接通/断开状态，而与X000，X002，X004得状态无关 图4.22 有嵌套的主控触点指令的编程

  44. 4.1.12 空操作指令NOP 1. 指令定义及应用对象 表4.13 空操作指令的定义与应用对象 2. 指令功能及说明 • 将程序全部消除时，全部指令成为NOP • 在普通的指令与指令之间加入NOP指令，则可编程控制器将无视其存在继续工作 • 在程序中加入NOP指令，则在修改或追加程序时，可以减少步号的变化 • 若将已写入的指令换成NOP指令，则回路会发生变化（见例4-17）

  45. 【例4-19】 空操作指令的应用，见图4.23 图 4.23 空操作指令的应用与编程

  46. 4.1.13 程序结束指令END 1．指令定义及应用对象 表4.14 程序结束指令的定义与应用对象 2．指令功能及说明 • 在调试阶段，在各程序段插入END指令，可依次检出各程序段的动作 • RUN开始时的首次执行，从执行END指令开始 • 执行END指令时，也刷新监视定时器（检查扫描周期是否过长的定时器）

  47. 4.2 梯形图设计 4.2.1 梯形图的特点 • 梯形图格式中的继电器不是物理继电器，每个继电器和输入接点均为存储器中的一位，相应位为“1”态，表示继电器线圈通电或常开接点闭合或常闭接点断开 • 梯形图中流过的电流不是物理电流，而是“概念”电流，也称“能流”。它是用户程序解算中满足输出执行条件的形象表示方式。“概念”电流只 能从左向右流动 • 梯形图中的继电器接点可在程序中无限次引用，既可常开又可常闭

  48. 梯形图中用户逻辑解算结果，可马上为后面用户程序的解算所利用梯形图中用户逻辑解算结果，可马上为后面用户程序的解算所利用 • 梯形图中输入接点和输出线圈不是物理接点和输出线圈，用户程序的解算是根据PLC内I/O映象区每位的状态，而不是解算时现场开关的实际状态 • 输出线圈只对应输出映象区的相应位，不能用该编程元件直接驱动现场机构，该位的状态必须通过I/O摸板上对应的输出单元才能驱动现场执行机构

  49. 4.2.2 梯形图编程格式 • 每个梯形图程序由多个梯级组成，一个输出元素可构成一个梯级，每个梯级可由多个支路组成 • 每个支路通常可容纳11个编程元素，最右边的元素不能是触点 • 每个梯级最多允许16条支路 • 在用梯形图编程时，只有在一个梯级编制完后才能继续后面的程序编程 • 输出线圈用圆形或椭圆形表示

  50. 4.2.3 梯形图设计的基本步骤 • 根据控制系统的控制要求和内容确定PLC机型 • 分析被控对象的具体情况（生产过程，技术特点，工艺方法，环境条件），研究对控制系统的要求 • 根据被控对象状态参数的数目和被采集信号的数目，确定PLC的输出/输入点数，以此作为选择PLC机型的条件 • 根据被采集及被控制信号的特点（数字量，模拟量）以及所需电源的情况，确定输入器件，输出执行器件及接线方式。结合上面的条件选择PLC的型号

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