Ch5 PLC 编程基础学习目标

• 熟悉 PLC 存储结构中程序及数据组织• 深刻理解 PLC 循环扫描过程及程序扫描的概念• 了解 PLC 编程语言• 熟练掌握继电器类型（位）指令的功能及应用• 熟悉 PLC 指令寻址方式• 熟悉程序逻辑（分支）的描述及化简• 熟悉内部中间继电器（位文件 B ）用于位指令• 梯形图的输入• PLC 的操作模式

重点：熟悉 PLC 数据组织，熟练掌握位指令的功能及应用

5.1 存储结构

（ MicroLogix1500 ）

（ MicroLogix1500 ）

共允许 256 个文件。文件 0 和 1 为用户系统信息文件文件 2 为用户主程序文件 3 ～ 255 为用户子程序

5.1.1 程序文件

右键添加新文件

4.3.2 数据文件

0~2 号文件类型、结构及其大小由系统固定

3 ～ 8 号文件类型由系统缺省定义，文件大小可随用户应用改变。用户可添加 9 ～255 号文件，其类型除 B 、T 、 C 、 R 、 N 、 F 外还有ST 、 L 、 MG 、 PD 。

1

文件元素字数

1

1

1

3

3

3

1

2

右键添加新文件

数据文件提供编程用的各种类型的数据变量

文件类型 符号 T 编号 f 文件功能输出 Output O 0 输出数据映像，程序可读写输入 Intput I 1 输入数据映像，程序只读状态 Status S 2 存储系统功能文件状态位 Binary B 3 内部中间（继电器）位变量计时器 Timer T 4 存储计时器状态、预置值累

加值等参数计数器 Counter C 5 存储计数器参数控制 Control R 6 存储块操作参数整数 Integer N 7 整型数据变量浮点 Float F 8 实型数据变量字符串 String ST 9~255 字符串数据长整数 Long L 9~255 长整型数据信息 Message MG 9~255 通信信息数据包比例积分微分 PID PD 9~255 模拟量闭环控制 PID 参数

数据文件元素标识的一般方法

T f : e . W / b

文件类型符号

文件编号

元素定界符号

元素号或插槽号

字定界符号

字号

位定界符号

位号

AB-PLC 变量标识的一般方法

1. 常用 数据文件 (1)输出数据文件文件 O 和输入数据文件 I

I/O 文件存储与 I/O 模块端点相对应的 I/O 映像位

I:e/b

O:e/b

可直接用位地址：O:0.2/13等价于O:0/45

（ 2 ）状态文件 S提供 PLC 的运行、扫描、中断、故障等各种功能文件状态信息。

(3) 位文件 B 位文件即可按位操作用于位指令（当中间继电器），也可

按字或块操作用于算术、移位、顺序器指令等。

(4) 计时器文件 T 计时器文件元素用作计时器。由计时器指令启动计时。 基本格式为： Tf:e.s/b

例如：按位标识符号串寻址表示： T4:0/DN 按字标识符号串寻址： T4:0.ACC T4:0.PRE

字 1 为定时预置值；字 2 为计时累计值，用户可读、写。时基为可选定的计时基本单位。

计时器文件元素字定义位

⒖ ⒕ ⒔ ⒓ ⒒ ⒑ ⒐ ⒏ ⒎ ⒍ ⒌ ⒋ ⒊ ⒉ ⒈ 0

字0

EN TT DN 系统用 时基 系统用

字1

PRE （预置值）

字2

ACC （累计值） 每个元素占三个字：字 0 为计时器的控制状态标志字：EN—— 启动计时TT—— 正在计时DN—— 计时时间到常将这些状态位用于位指令，以实现计时控制；

(5) 计数器文件 C 计数器文件元素用作计数器。由计数器指令启动计数。 基本格式为： Cf:e.s/b

计数器每个元素占三个字：字 0 为计数器状态标志 :CU—— 加计数CD—— 减计数DN—— 计数完成OV—— 上溢UN—— 下溢UA—— 更新 ACC ，仅用于 HSC 指令

可将这些状态位用于位指令，以实现计数控制；字 1 为用户可读 / 写的定时值；字 2 为计时累计值，用户可读。例如按位标识符号串寻址表示： C5:0/DN 按字标识符号串寻址： C5:0.ACC C5:0.PRE

计数器文件元素字定义位

⒖ ⒕ ⒔ ⒓ ⒒ ⒑ ⒐ ⒏ ⒎ ⒍ ⒌ ⒋ ⒊ ⒉ ⒈ 0

字 0 CU CD DN OV UN UA 系统内部使用字 1 PRE （预置值） 字 2 ACC （累计值）

(6) 控制文件 R 控制文件元素用于位移、队列、堆栈、顺序器等指令存放

数据块操作的控制参数。基本格式为： Rf:e.s/b

控制文件元素字定义位

⒖ ⒕ ⒔ ⒓ ⒒ ⒑ ⒐ ⒏ ⒎ ⒍ ⒌ ⒋ ⒊ ⒉ ⒈ 0

字 0 EN EU DN EM ER UL IN FD 错误代码字 1 LEN （指定的块长度） 字 2 POS （块操作位置指针 ） 每个元素占三个字，字 0 为状态标志EN——enable 使能EU——FU enable 卸载使能DN——done 完成EM——empty 堆栈空ER——error 出错UL——unload 卸载（用于位移指令）IN——Inhibit 禁止（对于 ASCII 指令该位为 RN——run 运行）FD—— found 发现（用于顺序比较 SQC 指令）

(7) 整数文件 N 整数文件元素主要用于数据字或位操作。 基本格式为： Nf:e/b

(8) 浮点数文件 F 浮点数文件元素用相邻两个字即 32bit 存放一个浮点数据，

只能按元素操作。

PLC 采用周期性自动循环扫描运行方式。

①

②

③

5.2 程序逻辑扫描

PLC 的循环扫描原理⑴ 循环扫描周期 PLC 切换到运行方式后加入的周期性反复循环进行的输入扫描、用

户程序扫描和输出扫描三个阶段的时间和即循环扫描周期⑵ 循环扫描三个主要阶段① 输入扫描

PLC 将输入端状态扫描到输入映象数据区存储单元内，供程序执行阶段读取。

② 程序扫描PLC 由上而下逐行顺序扫描执行用户程序，每行从左到右顺序进行逻辑运算，若运算结果为真则执行指定指令，改写有关数据状态 ；

③ 输出扫描当程序扫描结束后， PLC 进入输出扫描阶段，用输出映象位状态刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC 的真正输出。

⑶ 数据相关关系 输入映象区数据仅在输入扫描时发生变化，非输入映象区数据在程

序扫描过程中发生变化，而且前排程序执行结果可及时影响后面有关程序；而后排程序执行结果到下一个扫描周期才能对前排程序起作用。输入扫描完成后，依次进行程序扫描和输出扫描。在程序扫描和输出扫描阶段中，即使输入状态发生变化，输入映象区中的数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证其不被输入扫描漏掉。

5.2 PLC 编程语言 IEC 在工业自动化系统的程序编制标准 IEC 61131-3 中规定了 PLC 可使用的 5 种编程语言：梯形图 LD 、顺序功能图SFC 、指令表 IL 、功能块图 FDB 、结构文本 ST 。1. 梯形图 梯形图形似继电器控制线路图，适于离散量的组合或时序逻辑控制。 ⑴ 梯形图的格式       梯形图由多个阶梯 (RUNG) 组成。阶梯示意图为：    

输入 输出

每个阶梯都用来描述某个逻辑关系： O=f(i) ；读输入状态和运算 ( 串联——逻辑与，并联——逻辑或）的操作在阶梯的左边，即 f(i) ，称阶梯条件 ，改写输出或中间变量状态或启动计时器、计数器等操作在阶梯的右边，即 O ，称阶梯输出。

f （ i）

o

• 每个阶梯必须至少有一个输出，也允许有多个并联的输出。• 若阶梯条件 f(i) 为真则同时执行本阶梯的输出 o 。• 允许无阶梯条件 f(i) ，则相当于无条件执行输出 o 。• 逻辑函数 f(i) 中的与 / 或，在梯形图中对应表示成串 / 并。• 变量 i 或 o 中的元素都是 PLC 操作指令，每个操作指令都有

其操作码和操作数。⑵ 梯形图的特点① 阶梯中代替物理继电器的是 PLC 内部的软逻辑继电器即映像

位， 1 表示继电器线圈通电，常开触点闭合，常闭触点断开，0 表示继电器线圈断电，常开触点断开，常闭触点闭合。

② 梯形图中继电器触点对应的映像位可无限次引用，引用原码表示常开触点，反码表示常闭触点；

③ 阶梯中从左至右不是物理电流，而是“概念”电流——“能流”——“二进制逻辑信息流”；

④ 梯形图逻辑扫描运算顺序是从左到右，从上到下。后面可以引用前面的运算结果；

⑤ 梯形图中输入点状态是输入扫描时建立的输入映像，输出点状态是程序逻辑扫描建立的输出映像，并非实时的输入 Input/ 输出 Out 端口状态。

XIO I:0.0/1 BST XIC I:0.0/2 NXB XIC B3:0/0BNDOTE B3:0/0

BST XIC I:0.0/3 NXB XIC B3:0/0 BND OTE O:0.0/0

2. 指令表（布尔语言）A B

C

C

C

D E)( CBAC

CDE

引入例：控制小车装卸料

1. 按下启动开关2. 小车右行3. 到达装料位置4. 小车停车，打开进料口5. T1 秒料车满

6. 关闭进料口，小车左行7. 到达卸料位置8. 小车停车，打开卸料口9.T2 秒料车空10. 关闭卸料口

3. 顺序功能图（ SFC ）

转换条件

步

顺序控制语言 SFC 是一种便于分步描述顺序控制过程状态及功能的自顶向下的模块化结构设计流程描述语言。对于某个按时间或状态变化顺序分步进行的实际应用， SFC 用“转换”（条件）来判断其到达的某个时间或状态，用“步”来表示该状态下应完成的一系列操作（每步实际可以是一个梯形图、结构文本或 SFC 的任一形式）。 AB-PLC5 的 RSLogix5 支持 SFC 。

AB-PLC5 的 RSLogix5 中设计的一个由 SFC 完成机械手回右上角原点的示例。

步

转换

SFC 的三种基本结构

若3

则

若8

则若 3 则

在单序列和选择分支的扫描过程中同一时刻只有一步被激活执行，称之为“活动步”。在并行分支的扫描过程中，同一时刻每个分支各有一活动步。

5.5 、 5.8 位指令• 位指令用于数据文件中可按位寻址的变量（位元件）的操作。

1. 检查闭合（ XIC ）

XIC——Examine if Closed ，也叫“检查 ON” 或“常开触点”

指令操作码： XIC

操作数：一个位元件（ I,O,B,S, T,C,R,N 型）

指令功能：为输入型（逻辑条件判断类）指令，检查指定位是否为 ON （“ 1” ），若是则指令执行结果为真，否则为假。

注：“输入型”指令（实质是“逻辑条件判断”操作类指令），该指令只能位于梯级左边构成梯级条件，不能位于梯级最右端。

特征：“读”操作

梯形图符标：

XIC 指令 位状态值 指令执行结果

0 0

1 1XIC 指令相当于取源码逻辑运算

2. 检查断开（ XIO ）

XIO ——Examine if Open 。也叫“检查 OFF” 或“常闭触点”。指令操作码： XIO

操作数：一个位元件（ I,O,B,S, T,C,R,N 型）指令功能：为逻辑条件判断类指令，检查指定位是否为 OFF（“ 0” ），若是则指令执行结果为真，否则为假。

XIO 指令 位状态值 指令执行结果

0 1

1 0XIO 指令相当于取反（码）逻辑运算

3. 输出激励（ OTE ）

OTE ——Output Energize 。指令操作码： OTE

操作数：一个位元件（ O,B,S, R,N 型）指令功能：为输出型（“条件驱动执行”类）指令，若梯级条件为真则将指定位置 1 ，否则置 0 。

注：“输出型”指令（实质是“条件驱动执行”操作类指令），该指令只能位于位于梯级最右端。也可无条件驱动执行。

特征：“写”操作。

梯级条件 OTE 指令 梯级条件 x 指令执行结果 y

1 指定位置1

0 指定位置0OTE 指令相当于 : y=x

5.5 寻址方式

通常程序中数据地址 (Tf:e.s/b) 都是指其存储的逻辑地址。 (1) 直接寻址 Tf:e.s/b 直接给出操作数的地址（ f 、 e 、 s 、 b 以常量形式给出）；（ 2 ）间接寻址 T [Tf:e.s/b] : [Tf:e.s/b]. [Tf:e.s/b] / [Tf:e.s/b] 给出操作数地址的地址。（ f 、 e 、 s 、以数据地址形式给

出） ；（ 3 ）变址寻址 #Tf:e.s/b 给出基地址，基地址加上偏移量（ S:24) 才是操作数地址；（ 4 ）符号寻址 给出代表操作数地址的符号串； 编程时，允许定义一符号串 String 代表某一数据文件元素 Tf:

e.s/b 。（ 5 ）程序常数（也称立即寻址） 以常数形式给出操作数。

直接间接变址

符号

常数

直接

间接

间接

变址

5.6 梯形图中的串、并联分支

• 梯级控制条件中的“与”逻辑关系用串联分支描述• 梯级控制条件中的“或”逻辑关系用并联分支描述

• 被梯级条件条件驱动执行的多条指令只能并联 （ 1 ）直接并联 （ 2 ）带条件并联

5.6 梯形图中的串、并联分支

• 梯级控制条件中分支的嵌套• 梯级控制条件中分支的简化• 梯级控制条件中分支的规范化

5.7 内部中间继电器

• 位文件 B 的位变量的作用之一： 作为内部中间继电器（中间变量）用于位指令

5.9 梯形图的输入

• MicroLogix1500 软件平台及其使用

5.10 PLC 的操作模式

程序模式 PROGRAM

运行模式 RUN

远程模式 REMOT

测试模式 TEST

课后：

第 5 章 思考题和习题