PLC原理及应用_三、三菱FX2N PLC指令系统

第三章 三菱FX2N PLC指令系统

编程语言简介

现代PLC一般具有多种编程语言可供选择，常见的有梯形图、助记符、布尔表达式、功能图、功能表图、高级语言等几种。

梯形图

梯形图编程语言是由原继电器控制系统演变而来，与电2逻辑控制原理图非常相似，它形象、直观实用，为广大电气技术人员所熟知，是PLC的主要编程语言，绝大多数PLC(特别是中、小型PLC)均具有这种编程语言，只是一些符号的规定有所不同而已，下一节将对此作重点介绍。

助记符

助记符也称语句表达式，它与计算机的汇编语言很相似，但比汇编语言简单得多。PLC简易编程器没有梯形图编程功能，必须把梯形图翻译成助记符指令后再输入PLC。微型、小型PLC常采用这种方法，故助记符也是一种用得最多的编程语言。

助记符是用若干个容易记忆的字符来代表PLC的某种操作功能。各PLC生产厂家使用的助记符不尽相同，表3-1列出了5种PLC的常见指令符号。

表3-1  PLC常见指令符号

布尔表达式

它是一种找出输入量、辅助量(内部元件)、输出量之间关系，用布尔表达式或逻辑方程表达出来的编程方法。现今有少部分PLC采用这种编程方法，它配有专用的布尔表达式编程器。

布尔表达式编程法也是一种较好的编程方法，若没有专用编程器，采用此法先找出系统的布尔表达式组，然后再转换成梯形图编程。

功能块图 ( Function block diagram )

这是一种建立在布尔表达式之上的图形语言。实质上是一种将逻辑表达式用类似于“与”、“或”、“非”等逻辑电路结构图表达出来的图形编程语言。

这种编程语言及专用编程器也只有少量PLC机型采用。例如西门子公司的S5系列PLC采用STEP编程语言，它就有功能块图编程法。

功能表图 ( Function chart )

也称顺序功能表图 (Sequence Function chart  )，简称SFC

这种语言是在80年代初由法国科技人员根据Petri网理论提出的，是一种功能说明语言，已先后成为法、德的国家标准，IEC也于88年公布了类似的标准(IEC848)。

我国也于86年颁布了功能表图的国标(GB6988.6-86)。

它是一种位于前述4种编程语言之上的一种图形语言钟美幢嘀平衔复杂的顺序控制程序。

对较复杂的控制系统用梯形图作程序设计，存在如下问题：

①设计方法很难掌握且设计周期长②装置投运后维护、修改困难。

但若用功能表图法设计PLC程序，则可有效地解决上述问题，有资料称可以使设计时间减少2/3。

功能表图是描述控制系统的控制过程、功能、特性的一种图形(最初是一种工艺性的流程图)，它并不涉及所描述的控制功能之具体技术，是一种通用的技术语言，可用于进一步的设计和不同专业的技术人员之间进行技术交流。

这种设计方法很容易被初学者接受。对有一定经验的技术人员，也会提高设计效率，程序的设计、调试、修改和阅读也很容易。

功能表图在PLC编程过程中有2种用法：

1）直接根据功能表图的原理设计PLC程序，编程主要通过CRT终端，直接使用功能表图输入控制要求，这种PLC的工作原理已不咝⌒突那样，程序从头到尾循环扫描，而只扫描那些与当前状态有关的条件，从而大大减少了扫描时间，提高了PLC的运行速度。目前已有此类产品，如GE FANUE公司(美)、西门子公司(德)、Telemecanigue公司(法)、富士FACOM公司(日)等，多数在大、中型PLC上应用。

2）用功能表图描述PLC所要完成的控制功能(即作为工艺说明语言使用)，然后再据此利用具有一定规则的技巧画出梯形图。这种用法，因为有功能表图易学易懂、描述简单清楚、设计时间少等优点，因此成为用梯形图设计程序的一种前置手段，是当前PLC梯形图设计的主要方法，是一种先进的设计Ψā

高级语言

现代PLC已具有很强的数值运算、数据处理能力，为方便用户，许多PLC都配备了高级语言如：PSM、PL/M、BASIC、PASCAL、C语言等。

梯形图使用的符号、概念及注意事项

前面曾讲过，梯形图与继电器逻辑图的设计思想是一致的，具体表达方式有点区别。PLC的梯形图使用的是“软元件”(I点、O点、内部辅助继电器、计数器等)。是PLC 存储器中的某一位，由软件(用户程序)实现逻辑运算，使用和修改灵活方便。靠硬接线组成逻辑运算的继电器控制线路是无法与之相比的。

梯形图中的符号、概念

梯形图沿用了继电器逻辑图的一些画法和概念：

母线 梯形图的两侧各有1垂直的公共母线(Bus bar)，有的PLC省却了右侧的垂直母线(如OMRON系列的PLC)，母线之间是触点和线圈，用短路线连接。

触点  PLC内部的I/O继电器、闹继电器、特殊功能继电器、定时器、计数器、移位寄存的常开/闭触点，都用表3-2所示的符号表示，通常用字母数字串或 I/O地址标注。触点实质上是存储器中某1位，其逻辑状态与通断状态间的关系见表3-2，这种触点在PLC程序中可被无限次地引用。触点放置在梯形图的左侧。

表3-2  触点、线圈的符号

继电器线圈 对PLC内部存储器中的某一位写操作时，这一位便是继电器线圈，用表3-2中的符号表示，通常用字母数字串，输出点地址，存储器地址标注，线圈一般有输出继电器线圈、辅助继电器线圈。它们不是物理继电器，而仅是存储器中的1 bit。一个继电器线圈在整个用户程序中只能使用一次(写)，但它还可当作该继电器的触点在程序中的其它地方无限次引用(读)，既可常开，也可常闭。继电器线圈放置在梯形图的右侧。

.能流 能流是梯形图中的“概念电流”，利用“电流”这个概念可帮助我们更好地理解和分析梯形图。假想在梯形图垂直母线的左、右两侧加上DC电源的十、一极，“概念电流”从左→右流动，反之不行。

梯形图使用应注意事项：

梯形图中的触点、线圈不是物理触点和线圈，而是存储器中的某1位。相应位为1/0时表示的意义参见表3-2。

用户程序的运算是根据PLC的I/O状态表存储器中的内容，而不是外部I/O开关的状态。

梯形图中用户逻辑运算结果，可以立即被后面用户程序所引用。

输出线圈只对应输出状态表存储器中的相应位⒉⒉皇怯酶帽喑淘件直接驱动现场执行机构。该位的状态是通过输出刷新，输出到输出模块上，控制对应的输出元件(继电器、可控硅、晶体管)，是输出元件驱动现场执行机构。

PLC内部辅助继电器线圈不能做输出控制用，它们只是PLC内部存储器中的一位，起中间暂存作用。

触点和线圈只能作水平元件用，不能作垂直元件用。(见图3-1(a、b))

梯形图中能流总是从左到右流动。在两行触点的垂直短路线上，能流可上→下，也可下→上流动。图3-2中虚线那样的路径不会成为能流的流动路径，这点与继电器逻辑图有较大的差别。

梯形图网络可由多个支路组成，每个支路可容纳多个编程元件。每个网络允许的支路条数、每条支路容纳的元件的个数，各PLC限制不一样。

[例]：如OMRON系列PLC的限制是：每个网络最多允许16条支路，每条支路能容纳的元件个数最多为11个。