设备控制基础课程教案任务PLC指令系统与编程方法学时2班级机电工程系各班教学设备多媒体教学方法引导法、演示教学法教学场地多媒体教室、电气中心PLC实训室教学 目的能够对FX系列可编程控制器有所了解掌握PLC基本指令的含义及用法学会如何将PLC梯形图和指令表相互转换的方法。重点 难点将继电器一接触器控制线路转化为PLC的梯形图。 PLC的各编程元件是怎样进行编号的 装接线并确定方案教学安排步骤教学过程设计授课内容PLC的地址分配：输入、输出、辅助继电器、定时器、计数器、移位寄存器等编程 方法和地址分配。常用编程指令的应用：LD、LDNOT、AND、ANDNOT、OR、ORNOT、ANDLD、OR LD和特殊功能指令的应用实施安排确定本单兀学习方案。讲授如何将继电器一接触器控制线路转化为PLC的梯形图。 讲授PLC的指令表、编程方案。演示如何安装接线并确定方案。综合能力培养认真完成本次教学任务后，学生达到以下综合能力： 专业基础知识和动手能力的提咼；具备查阅相关技术资料的能力，探索求解能力； 团队协作能力，分析和表达能力；组织协调能力的提高，与人交流和沟通的能力。良好习惯培养认真完成本次教学任务后，学生逐渐达到以下良好习惯： 安全文明操作的良好习惯；遵守纪律的良好习惯；爱护环境，及时整理的良好习惯；及时总结和分析的良好习惯；课后总结检查各项学习任务完成情况和实施结果； 对本学习任务的过程和效果及时做出总结。学习任务62 PLC的指令系统与编程方法任务 了解FX系列可编程控制器掌握PLC基本指令的含义及用法。掌握PLC的地址分配：输入、输出、辅助继电器、定时器、计数器、移位寄存器等编程方法 和地址分配。 了解如何将PLC梯形图和指令表相互转换的方法。1 PLC编程元件引导问题：学生通过査阅相关学习资料和教师讲解，需要弄清以下问题：1. FX系列PLC型号的含义？2. PLC的编程元件有哪些？3. PLC的各编程元件功能是什么？4. PLC的各编程元件是怎样进行编号的？如何使用？1.1 FX 系列 PLC(1) FX系列PLC特点FX系列可编程控制器是当前国内外新型的具有特色和代表性的微型PLC。它由日本三菱电机公 司研制开发的。FX系列PLC基于“基本功能、高速处理、便于使用”的研发理念，使其具有数据 传送与比较、四则运算与逻辑循环与移动等应用系统。除此之外，还具有输入输出刷新、中断、高 速计数器比较指令、高速脉冲输出等高速处理指令，以及在SFC控制方面，将机械控制的标准动作 封装化的状态初始化指令等，使功能大大增强。(2) FX系列PLC型号的含义FX系列可编程控制器型号格式如图所示：(3) 硬件简介错误！未找到引用源。、上端子排错误！未找到引用源。、下端子排 、串口 、拨动开关(4)FX 系列 PLC主要性能指标 硬件指标： 软件指标：(5)FX 系列 PLC的一般技术指标FX系列PLC的一般技术指标包括基本性能指标、输入技术指标及输出技术指标。由于继电器控制系统的电路图与梯形图在结构形式、元件符号以及逻辑控制功能等方面的相似 性，使得可以将一些继电器控制系统电路图的概念用于梯形图，常用的有触点概念和继电器概念。 可编程序控制器编程元件的名称、地址编号、功能和使用方法、分述如下。1.输入继电器X输入继电器用来接收PLC外部开关信号，PLC通过输入接口将外部输入信号状态(接通时为“1 ”， 断开时为“0”)读入并存储在输入映像寄存器中。输入继电器的编号即是输入端口的编号，也是输 入映像寄存器对应位的地址代号。输入继电器在PLC内部与输入端子相连，它有无数的常开触点和 常闭触点，这些动合、动断触点可在PLC编程时随意使用。FX2N输入继电器的编号采用八进制编 码，范围为X0X267(184点)。注意，基本单元输入继电器的编号是固定的，扩展单元和扩展模块 按与基本单元最靠近顺序进行编号。2. 输出继电器Y输出继电器用来将PLC内部信号输出传送给外部负载(用户输出设备)。输出继电器线圈是由 PLC内部程序的指令驱动，其线圈状态传送给输出单元，再由输出单元对应的硬触点来驱动外部负 载。3. 辅助继电器M在逻辑运算中经常需要一些中间继电器作为辅助运算用。这些元件不直接对外输入、输出，但 经常用作状态暂存、移动运算等，它的数量常比软元件X、Y多，这就是辅助继电器。辅助继电器 的动合和动断触点使用次数不限，在PLC内可以自由使用。但是，这些辅助继电器的触点不能对外 直接输出驱动外部负载，只能作为中间状态的控制信号存放在存储器中，外部负载必须由输出继电 器驱动。1. 通用辅助继电器(M000M499)FX2N系列共有500个通用辅助继电器。通用辅助继电器在PLC运行时，如果电源断电，则线 圈断开。当电源再次接通时，除了因外部输入信号而变为接通的以外，其余的仍将保持断开状态， 它们没有断电保护功能。通用辅助继电器常在逻辑运算中作为辅助运算、状态暂存、移位等。2. 断电保持辅助继电器(M500M3071)，FX2N系列有M500M3071共2 572个断电保持辅助继电器。它与通用辅助继电器不同的是具 有断电保护功能，即能记忆电源中断瞬时的状态，并在重新通电后再现其状态。比较图6-15(a)和图 6-15(b)，当X0接通时，M0和M600都接通并自锁，若此时突然停电后再来电，则M0处于断开状 态，而M600仍然处于接通状态(如果XI常闭触点开路，则M600也是断开的)。5.定时器T可编程序控制器中的定时器作用相当于继电器控制系统中的时间继电器oFX2N系列中定时器可 分为通用定时器、积算定时器2种。定时器的定时值由设定值给定， 定时器根据时钟脉冲累积计时， 计时到达设定值时，其触点动作。定时器提供无限对常开和常闭延时触点供编程使用。定时器编号 采用十进制，其编号和设定时间如下：设定方法为：(1)定时精度为100 ms的定时器T000T199，共计200点，设定值范围0.13276.7s。（2）定时精度为10 m s的定时器T200245,共计46点，设定值范围0.01327.67s。（3）定时精度为lms的积算定时器T246T249,共4点，是对lms时钟脉冲进行累积计数，设定 值范围 0. 001s32.767s。（4）定时精度为100ms的积算定时器T250T255,共6点，是对100ms时钟脉冲进行累积计数， 设定值范围0. 1s3276.7s。6. 计数器C它在执行扫描操作时对内部元件X、Y、M、S、T、C的信号进行计数。1）低速计数器低速计数器分为：16位加计数器、32位加/减计数器。2）内部高速计数器（C）高速计数器只能刻录约定的经输入端子（输入继电器）送入的外部信号，而且这个信号的频率 可以高达几千赫。还可以从输入端子直接进行复位的操作。7. 状态器S状态器是在编制步进顺序控制时使用的编程元件，它与步进顺控指令STL组合使用，运用状态 转移图，编制高效易懂的程序。状态器的触点使用同辅助继电器触点，使用次数不限。应用步进控 制时，由初始状态器S0S9进入步进控制；复位状态器S10S19只用于设备回原位时的步进控制, 并由初始状态器置位；通用状态器S20S499用于设备工作步进控制，也需由初始状态器置位。7 指针分支指令用P0P62、P64P127共127点。指针P0P62、P64P127为标号，用来指定条件 跳转，子程序调用等分支指令的跳转目标。P63为结束跳转用。中断用指针I0口 I8口 共9点。其中输入中断6点，定时器中断3点。8. 数据寄存器D可编程控制器中的寄存器用于存储模拟量控制、位置量控制、数据I/O所需的数据及工作 参数。每一个数据寄存器都是16位（最高位为符号位），可以用两个数据寄存器合并起来存放 32位数据（最高位为符号位）。（1）通用数据寄存器D0sD199 （200点）（2）停电保持数据寄存器D200sD511 （312点）（3）特殊数据寄存器D8000sD8255 （256点）（4）文件寄存器 D1000sD2999 （2000 点）2 PLC的指令系统与编程方法引导问题：学生通过査阅相关学习资料和教师讲解，需要弄清以下问题：1. PLC的基本指令有哪些？每一条基本指令相对应的操作元件是什么？2. PLC的特殊指令有哪些？每一条特殊指令相对应的操作元件是什么？3. 如何应用基本指令进行编程？4. 梯形图与指令表如何互换？2.1 PLC的基本指令1.LD、LDI、OUT 指令符号名称功能操作元件LD取常开触点逻辑运算起始X、Y、M、S、T、CLDI取反常闭触点逻辑运算起始X、Y、M、S、T、COUT输出线圈驱动Y、M、S、T、C1）程序举例：2）例题说明：3）指令使用说明:2. AND、ANI 指令符号名称功能操作元件AND与常开触点串联连接X、Y、M、S、T、CANI与非常闭触点串联连接X、Y、M、S、T、C1）程序举例2）例题说明3）指令说明:3. OR、ORI符号名称功能操作元件OR或常开触点并联连接X、Y、M、S、T、CORI或非常闭触点并联连接X、Y、M、S、T、C1）程序举例：2）例题说明3）指令说明:4.电路块并联指令ORB、电路块串联指令ANB1）程序举例：2）例题说明：3）指令说明:5. 堆栈指令 MPS、MRD、MPP1.进栈指令MPSMPS指令用于分支的开始处，将运算结果送入栈存储器的第一层，同时将先前送入的数据 依次移到下一层。2读栈指令MRDMRD指令用于分支的中间段，将栈存储器的第一层数据（最后进栈的数据）读出且该数据继 续保存在栈存储器的第一层，栈内各层的数据不发生移动。3 出栈指令MPPMPP指令用于分支的结束处，将栈存储器的第一层数据（最后进栈的数据）读出且该数据从 栈中消失，同时将栈中各层数据依次上移。6. 主控指令MC、MCR1）程序举例2）例题说明3）指令说明：7. 置位指令SET、复位指令RSTSET指令称为置位指令：功能为驱动线圈输出，使动作保持，具有自锁功能。RST指令称为复位指令：功能为清除保持的动作，以及寄存器的清零。1）程序举例2）例题说明3）指令说明：8. 上升沿微分脉冲指令PLS、下降沿微分脉冲指令PLFPLS指令：上升沿微分脉冲指令，当检测到逻辑关系的结果为上升沿信号时，驱动的操作软元 件产生一个脉冲宽度为一个扫描周期的脉冲信号。PLF指令：下降沿微分脉冲指令，当检测到逻辑关系的结果为下降沿信号时，驱动的操作软元 件产生一个脉冲宽度为一个扫描周期的脉冲信号。1）程序举例2）例题说明3）指令说明9. INV取反指令INV指令是将即将执行INV指令之前的运算结果反转的指令，无操作软元件。1）程序举例2）例题说明3）指令说明10. 空操作指令NOP、结束指令END1）NOP指令：称为空操作指令，无任何操作元件。2）END指令：称为结束指令，无操作元件。其功能是输入输出处理和返回到0步程序。3）指令说明：11. LDP、LDF、ANDP、ANDF、ORP、ORF 指令1）LDP：上升沿检测运算开始（检测到信号的上升沿时闭