Transcript 项目二PLC编程元件和基本逻辑指令应用

项目二 PLC编程元件和基本
逻辑指令应用
编程元件是PLC的重要元素，是各种指令
的操作对象。基本指令是PLC中应用最频繁
的指令，是程序设计的基础。本章主要介绍
三菱FX2N系列PLC的基本编程元件和基本逻
辑指令及其编程使用。
任务1 三相电机的全压起停控制
• （一）任务分析
• 在电气控制中，对于
小型三相交流异步电
动机，一般采取全压
启动控制。图2－1所
示为继电器接触器控
制的原理图。按下起
动按钮SB2，接触器
KM线圈得电，其主触
点闭合使电机全压启
动；按下停止按钮
SB1，电机停止。
PLC输入输出接线图
•
•
•
•
•
•
•
一个输入设备原则上占用
PLC一个输入点（I），一个
输出设备原则上占用PLC一
个输出点（O）。
本控制任务I/O 地址分配如下：
停止按钮SB1---X0；
启动按钮SB2---X1；
FR触点----X2；
接触器KM----Y0；
将选择的输入输出设备和分
配好的I/O 地址一一对应连接
形成PLC的I/O接线图如图2
－3所示。
• 用PLC进行控制时主电路仍然和图2－1所示相同，只是控
制电路不一样。首先要选定输入输出设备，就是选定发布
控制信号的按钮、开关、传感器、热继电器触点等和选定
执行控制任务的接触器、电磁阀、信号灯等；再把这些设
备与PLC对应相连，编制PLC程序，最后运行程序就可以
进行控制了。
• 正确选择输入输出设备对于设计PLC控制程序、完成控制
任务非常重要。一般情况下，一个控制信号就是一个输入
设备，一个执行元件就是一个输出设备。选择开关还是按
钮，对应的控制程序也不一样。热继电器FR触点是电机
的过热保护信号，也应该作为输入设备。
• 根据继电器-接触器控制原理，完成本控制任务需要有启
动按钮SB2和停止按钮SB1两个主令控制信号作为输入设
备；有执行元件（接触器）KM作为输出设备，控制电机
主电路的接通和断开，从而控制电机的启停。
• 选择好输入输出设备后，接下来的问题是
如何将它们与PLC连接，让输入设备的动作
信息传给PLC？PLC又如何将运行结果传给
外部负载？ 这就要用到PLC的内部要素—
—编程元件X、Y。
（二）相关知识
1. PLC编程元件(软继电器)概念
• PLC内部有许多各种不同功能的编程元件，如输入继电器、
输出继电器、定时器、计数器等，它们不是物理意义上的
实物继电器，而是由电子电路和存储器组成的虚拟器件，
其图形符号和文字符号与传统继电器符号也不同，所以又
称为软元件或软继电器。每个软元件都有无数对常开常闭
触点，供PLC内部编程使用。
• 不同厂家不同型号的PLC，编程元件的数量和种类有所不
同。三菱系列PLC的图形符号和文字符号有如图2－2所示
几种表示方式：
2. 输入继电器（X）
• 输入继电器是PLC专门用来接收外界输入信号
的内部虚拟继电器。它在PLC内部与输入端子
相连，有无数的常开触点和常闭触点，可在
PLC编程时随意使用。输入继电器不能用程序
驱动，只能由输入信号驱动。
• FX系列PLC的输入继电器采用八进制编号。
FX2N系列PLC带扩展时最多可达184点输入继
电器，其编号为X0～X267。X0也即是X000.
3. 输出继电器（Y）
• 输出继电器是PLC专门用来将程序执行的结果
信号经输出接口电路及输出端子，送达并控制
外部负载的虚拟继电器。它在PLC内部直接与
输出接口电路相连，有无数的常开触点与常闭
触点，可在PLC编程时随意使用。输出继电器
只能由程序驱动。
• FX系列PLC的输入继电器采用八进制编号。
FX2N系列PLC带扩展时最多可达184点输出继
电器，其编号为Y0～Y267。Y0也即是Y000.
4. 分配I/O 地址，绘制PLC输入输出接线图
•
•
•
•
•
•
•
一个输入设备原则上占用
PLC一个输入点（I），一个
输出设备原则上占用PLC一
个输出点（O）。
本控制任务I/O 地址分配如下：
停止按钮SB1---X0；
启动按钮SB2---X1；
FR触点----X2；
接触器KM----Y0；
将选择的输入输出设备和分
配好的I/O 地址一一对应连接
形成PLC的I/O接线图如图2
－3所示。
5. PLC编程语言
• 按照上述接线图实施接线后，按下启动按
钮PLC如何就能使输出KM线圈通电呢？
这就需要进行PLC编程。
• PLC常用的编程语言有梯形图、指令表和
状态转移图、逻辑功能图及高级语言等。
用的最多的是梯形图和指令表程序。
（1）梯形图
• 梯形图语言沿袭了继电器控
制电路的形式，也可以说，
梯形图是在常用的继电器接触器逻辑控制基础上简化
了符号演变而来的，具有形
象、直观、实用的特点，电
气技术人员容易接受，是目
前用得最多的一种PLC编程
语言。
• 图2－4所示为用梯形图语言
编写的PLC程序。图中左、
右母线类似于继电器-接触
器控制图中的电源线，输出
线圈类似于负载，输入触点
类似于按钮。梯形图由若干
梯级组成，自上而下排列，
每个梯级起于左母线，经触
点－线圈，止于右母线。
当SB2闭合时，X1为“ON”状态，则X1的常开触点
闭合，X1的常闭触点
断开
（2）指令表
• 这种编程语言是一种与计算机汇编语言相类似
的助记符编程方式。
• 步序号是各语句在程序步中所占的第一步的序
号。
• 与图2－4所示梯形图相对应的PLC指令表程序
如下：
6. FX系列PLC基本指令

•

•
•
LD / LDI 取/取反指令
功能：取单个常开 / 常闭触点与母线（左母线、分支母
线等）相连接，操作元件有：X、Y、M、T、C、S
OUT 驱动线圈（输出）指令
功能：驱动线圈。操作元件有： Y、M、T、C、S
LD / LDI指令及OUT指令的用法见图2－5所示。
 AND / ANI 与/与反指令
功能：串联单个常开 / 常闭触点
 OR / ORI 或/或反指令
功能：并联单个常开 / 常闭触点
 AND / ANI 和OR / ORI 指令的基本用法如图2
－6所示。
注意：并联的起点规定在OR指令之前最近的
LD / LDI指令处，见图2－7所示。
 END 结束指令
放在全部程序结束处，程序运行时执行第一步
至END之间的程序。如图2－7所示。
（三）任务实施
1. 编制电机全压起动的梯形图程序
• 根据继电器控制原理，电机全压起停控制的梯形图
程序如图2－8所示。按下启动按钮SB2，通过输入
端子使输入继电器X1线圈得电,梯形图中X1常开触
点闭合，使输出继电器Y0接通并且自锁，通过输出
端子使执行元件KM线圈得电，使图2-1主电路中的
KM主触点闭合启动电机运行；按下停止按钮SB1，
输入X0线圈得电，梯形图中X0的常闭触点动作使
输出Y0断电，从而使KM断电，电机停止。如果电
机过载，热继电器触点FR动作通过X2也会切断Y0
使电机停止。这个梯形图就是典型的启保停电路。
2. 编写电机全压启动的指令表程序
• 根据梯形图，写出对应的指令表程序如图2
－9所示。
（四）知识拓展
1. 常闭触点的输入信号处理
• PLC输入端口可以与输入设备不同类型的触点连接，但不
同的触点类型设计出的梯形图程序不一样。
• （1）PLC外部的输入触点可以接常开触点，也可以接常
闭触点。接常闭触点时梯形图中的触点状态与继电器-接
触器控制图中的状态相反。
• （2）教学中PLC的输入触点常使用常开触
点，便于进行原理分析。但在实际控制中，
停止按钮、限位开关及热继电器等要使用
常闭触点，以提高安全保障。
• （3）为了节省成本，应尽量少占用PLC的
I/O点，因此有时也将FR常闭触点串接在其
它常闭输入设备或输出负载回路中。如图2
－10所示。
• 2. SET / RST 置位/复位指令
• 功能：SET使操作元件置位（接通并自保
持），RST使操作元件复位（断开）。
• 当SET和RST信号同时接通时，写在后面的
指令有效。见图2－11所示。
• SET / RST与OUT 指令的用法区别可以从波形图
中看出，见图2－12所示。
任务2 三相电机的正反转控制
（一）任务分析
• 图2－13所示为三相异步
电动机正反转运行的继电
器-接触器控制电路。按
下正转按钮SB2，电机正
向启动运行；按下反转按
钮SB3，电机反向启动运
行；按下停止按钮SB1，
电机停止运行。为了确保
KM1、KM2不会同时接通
导致主电路短路，控制电
路中采用了接触器KM1、
KM2常闭触点互锁。
采用PLC进行控制时按以下步骤进行。
1. 选择输入输出设备，分配输入/输出地址，绘制
I/O接线图
• X0：SB1（停止按钮,接常开触点），
• X1：SB2（正转起动）
• X2：SB3（反转起动）
• X3：FR（热继电器常闭触点）
• Y1：KM1（正转接触器）
• Y2：KM2（反转接触器）
• 根据分配的I/O地址，绘制输入输出接线图如图2
－14所示。图中PLC外部负载输出回路中串入了
KM1、KM2的互锁触点，其作用在于即使在KM1、
KM2线圈故障的情况下，也能确保KM1、KM2线
圈不同时接通。
• 2. 设计PLC控制程序
• 根据继电器-接触器控制原理，设计电机正
反转的梯形图程序如图2－15所示。梯形图
中X3常开触点和X0常闭触点串联后同时对
线圈Y1和Y2都有控制作用.
（二）相关知识———PLC基本逻辑指令
1. ANB 与块指令
• 功能：串联一个并联电路块，无操作元件。见图2－16所
示。
• ANB使用说明：
• 电路块起点用LD、LDI，结束后使用ANB指令与前面电路
串联。
• 有多个并联电路块串联时，如果依次用ANB指令与前面电
路连接，支路数量没有限制；如果连续使用ANB指令编程，
使用次数应限制在8次以下。
• 2. ORB 或块指令
• 功能：并联一个串联电路块，无操作元件。见图2
－17所示。
• 【试试看】 写出图2－18所示的指令表程序。
3. 多重输出指令（堆栈操作指令）MPS/MRD/MPP
• PLC中有11个堆栈存储器，用于存储中间结果。如图2
－19所示。
• 堆栈存储器的操作规则是：先进栈的后出栈，后进栈
的先出栈。
• MPS———进栈指令，数据压入堆栈的最上面一层，
栈内原有数据依次下移一层。
• MRD———读栈指令，用于读出最上层的数据，栈中
各层内容不发生变化。
• MPP———出栈指令，弹出最上层的数据，其它各层
的内容依次上移一层。
• MPS、MRD、MPP指令都不带操作元件。MPS与
MPP的使用不能超过11次，并且要成对出现。见图2－
19所示。
• （三）任务实施
• 根据图2－15所示的梯形图，用多重输出指
令编写电机正反转的指令表程序如图2－20
所示。
• （四）知识拓展
• 1. 主控触点指令MC / MCR（主控 / 主控复
位指令）
• 功能：用于公共触点的连接。当驱动MC的
信号接通时，执行MC与MCR之间的指令；
当驱动MC的信号断开时，OUT指令驱动的
元件断开，SET/RST指令驱动的元件保持
当前状态。见图2－21所示。
• 注意事项：
• 主控MC触点与母
线垂直，紧接在
MC触点之后的触
点用LD / LDI 指
令。
• 主控MC与主控复
位MCR必须成对
使用。
• N--------表示主控
的层数。主控嵌
套最多可以8层，
用N0～N7表示。
• M100-----PLC的
辅助继电器（见
任务3），每个主
控MC指令对应用
一个辅助继电器
表示。
任务3 三相电机的延时启动控制
• （一）任务分析
• 图2－22所示为三
相电机延时启动的
继电器-接触器控制
原理图。按下起动
按钮SB1，延时继
电器KT得电并自保，
延时（比如50s）
后接触器KM线圈
得电，
• （二）相关知识
• 1. FX系列PLC的编程元件——定时器(T)
• 定时器在PLC中的作用相当于一个时间继电器，
它有一个设定值寄存器(字)、一个当前值寄存器
(字)、一个线圈以及无数个触点(位)。通常在一个
PLC中有几十至数百个定时器，可用于定时操作，
起延时接通或断开电路的作用。
• 在PLC内部，定时器是通过对内部某一时钟脉冲
进行计数来完成定时的。常用计时脉冲有三类，
即1ms、10 ms和100ms脉冲。不同的计时脉冲其
计时精度不同。当用户需要定时操作时，可通过
设定脉冲的个数来完成，用常数K设定（1－
32767），也可用数据寄存器D设定。
• FX系列PLC的定时器采用十进制编号，如
FX2N系列的定时器编号为T0～T255。
• 通用定时器的地址范围为T0～T245，有二
种计时脉冲，分别是100 ms和10ms，其对
应的设定值分别为0.1～3276.7s和0.01～
327.67s，见图2－23所示。
通用定时器的工作原理和过程：
• 当驱动线圈的信号X20接通时，定时器T0的当前值对100
ms脉冲开始计数，达到设定值30个脉冲时，T0的输出触
点动作使输出继电器Y0接通并保持，即输出是在驱动线圈
后的3s（100ms×30个=3s）时动作。
• 当信号X20断开或发生停电时，通用定时器T0复位（触点
复位、当前值清0），输出继电器Y0断开。当X20第二次
接通时T0又开始重新定时，由于还没到达设定值X20就断
开了，因此T0触点不会动作，Y0也不会接通。
• 2. FX系列PLC的辅助继电器(M)
• 辅助继电器不能直接对外输入、输出，但经常用
作状态暂存、中间运算等。辅助继电器也有线圈
和触点，其常开和常闭触点可以无限次在程序中
使用，但不能直接驱动外部负载，外部负载的驱
动必须由输出继电器进行。
• 辅助继电器采用字母M表示，并辅以十进制地址
编号。辅助继电器按用途分为以下几类：
• 通用辅助继电器M0～M499(500点)
• 断电保持辅助继电器M500～M1023(524点)
• 用于保存停电前的状态，并在运行时再现该状态
的情形。停电保持内装的后备电池支持。
• 特殊辅助继电器M8000～M8255(256点)
• PLC内部有很多特殊辅助继电器。这些特殊辅助继电
器各自具有特定的功能，一般分为两大类：一类是只
能利用其特殊辅助验电器触点，这类继电器的线圈由
PLC自动驱动，用户只能利用其触点进行编程。如：
M8000（运行监控），M8002（初始脉冲），M8012
（100ms时钟脉冲）等，其波形图见图2－25所示。
• 另一类是可驱动线圈型特殊辅助继电器
用户驱动线圈后，PLC作特定的动作。
如：M8033指PLC停止时输出保持，
M8034指PLC禁止全部输出，
M8039指PLC定时扫描等。
• 【应用举例】 设计路灯的控制程序。
• 要求： 每晚七点由工作人员按下按钮（X0），点亮路灯
Y0，次日凌晨X1停止。特别注意的是，如果夜间出现意
外停电，则要求恢复来电后继续点亮路灯。
• 图2－26所示是路灯的控制程序。M500是断电保持型辅助
继电器。出现意外停电时，Y0断电路灯熄灭。由于M500
能保存停电前的状态，并在运行时再现该状态的情形，所
以恢复来电时，M500能使Y0继续接通，点亮路灯。
（三）任务实施
• 1. 选择输入输出设备，分配I/O地址，画出接线图
• 要实现电机延时启动，只需选择发送控制信号的
启动、停止按钮和传送热过载信号的FR常闭触点
作为PLC的输入设备；选择接触器KM作为PLC输
出设备控制电机的主电路即可。时间控制功能由
PLC的内部元件（T）完成，不需要在外部考虑。
• X21-----SB2停止按钮常闭与FR常闭串联
• X20----SB1启动按钮
• Y20----接触器KM
• I/O接线图如图2－27所示。
• 2. 设计PLC控制程
序
• 如图2－28所示，
X20接外部按钮只能
提供短信号，而T0
定时器需要长信号
才能定时。程序采
用X20提供启动信号，
辅助继电器M0自保
以后供T0定时用。
这样就将外围设备
的短信号变成了程
序所需的长信号。
（四）知识拓展
1. 积算定时器（T246～T255）
• 如图2－29所示，它与通用定时器的区别在于：线圈的驱
动信号X20断开或停电时，积算定时器不复位，当前值保
持，当驱动信号X20再次被接通或恢复来电时积算定时器
累计计时。当前值达到设定值时，输出触点动作。需要注
意的是，必须要用复位信号才能对积算定时器复位。当复
位信号X21接通时，积算定时器处于复位状态，输出触点
复位，当前值清0，且不计时。
• 积算定时器也有二种计时脉冲，分别是1
ms和100ms，其对应的设定值分别为
0.001～32.767s和0.1～3276.7s，见图2－
30所示。
2. 定时器自复位电路---用于循环定时
•
•
如图2－31所示为通用定时器自复位电路，其工作过程
分析如下：X20接通1s时，T0常开触点动作使Y0接通，
常闭触点在第二个扫描周期中使T0线圈断开，Y0跟着断
开；第三个扫描周期T0线圈重新开始定时，重复前面的
过程。
定时器的自复位电路要分析前后三个扫描周期，才能真
正理解它的自复位工作过程。定时器的自复位电路用于
循环定时。
3. 振荡电路
•
图2－32所示为用定时器组成的振荡电路及输入
输出波形图。当输入X0（也就是X000）接通时，
输出Y0（也就是Y000）以1s周期闪烁变化（如
果Y0接指示灯，则灯光灭0.5s亮0.5s，交替进
行），如波形图所示。改变T0、T1的设定值，
可以调整Y0的输出脉冲宽度。
• 【应用举例】
• 合上开关K1（X0），红
灯(Y0)亮1S灭1S，累计
点亮半小时自行关闭系统。
• 图2－33所示为其梯形图
程序。该程序中红灯间歇
点亮，其点亮的累计时间
要用积算定时器计时，半
小时计满时T250常闭触
点将整个程序切断。当
X0断开时积算定时器复
位。
任务4 洗手间的冲水清洗控制
• （一）任务分析
• 某宾馆洗手间的控制要求为：当有人进去时，光
电开关使X0接通，3s后Y0接通使控制水阀打开开
始冲水，时间为2s；使用者离开后，再一次冲水，
时间为3s。
• 根据本任务的控制要求，可以画出输入X0与输出
Y0的波形图关系如图2－34。
• （二）相关知识――上升沿/下降沿微分指令
PLS/PLF（脉冲输出指令）
• 上升沿/下降沿微分指令PLS/PLF，有时也成为脉
冲输出指令。其功能是：当驱动信号的上升沿/下
降沿到来时，操作元件接通一个扫描周期。如图2
－35所示，当输入X0的上升沿到来时辅助继电器
M0接通一个扫描周期，其余时间不论X0是接通还
是断开，M0都断开。同样，当输入X1的下降沿到
来时，辅助继电器M1接通一个扫描周期，然后断
开。
PLS和PLF指令只能用于输出和
辅助继电器
（不包括特殊辅助继电器）
• 【应用举例】 设计用单按钮控制台灯两档
发光亮度的控制程序。
• 要求： 按钮（X20）第一次合上，Y0 接通；
X20第二次合上，Y0 和Y1都接通；X20第
三次合上，Y0 、Y1都断开。
• 梯形图控制程序如图2－36（a）所示,波形
图如图（b）所示。
• 当X20第一次合上时，M0接通一个扫描周期。由于此时Y0还是
初始状态没接通，所以CPU从上往下扫描程序时M1和Y1都不能
接通，只有Y0接通，台灯低亮度发光。在第二个扫描周期里，虽
然Y0的常开触点闭合，但M0却又断开了，因此M1和Y1仍不能接
通。直到X20第二次合上时，M0又接通一个扫描周期。此时Y0
已经接通，故其常开触点闭合使Y1接通，台灯高亮度发光。X20
第三次合上时，M0接通，因Y1常开触点闭合使M1接通，切断Y0
和Y1，台灯熄灭。
• （三）任务实施
• 设计洗手间的冲水清洗程序时，可以分别采用
PLS和PLF指令作为Y0第一次接通前的开始定
时信号和第二次接通的启动信号。因为同一编
号的继电器线圈不能在梯形图中出现二次，否
则称为“双线圈输出”，是违反梯形图设计规
则的，所以Y0前后二次接通要用辅助继电器
（M10）和（M15）进行过渡和“记录”，再
将M10和M15的常开触点并联后驱动Y0输出，
见图2－37所示。
• 由于M0和M1都是微分短
信号，要使定时器正确定
时，就必须设计成启保停
电路。而PLC的定时器只
有在设定时间到的时候其
触点才会动作，换句话说，
PLC的定时器只有延时触
点而没有瞬时触点。因此
用M0驱动辅助继电器M2
接通并自保，给T0定时
30s提供长信号保证。再
通过M10将输出Y0接通。
同样，M15也是供T2完成
30s定时的辅助继电器，
而且通过M15将Y0第二次
接通。
• （四）拓展知识――边沿检测指令（LDP/LDF、
ANDP/ANDF、ORP/ORF）
• 触点状态变化的边沿检测指令共有六个，指令属
性见表2－1所示，其应用示例见图2－38所示。
表2－1
符号、名
称
功
能
触点状态变化边沿检测指令表
电 路 表 示
操 作 元 件
程序步
LDP
取上升沿
脉冲
取上升沿脉
冲与母线连
接
X，Y，M，S，
T，C
2
LDF
取下降沿
脉冲
取下降沿脉
冲与母线连
接
X，Y，M，S，
T，C
2
ANP
与上升沿
脉冲
串联连接上
升沿脉冲
X，Y，M，S，
T，C
2
ANF
与下降沿
脉冲
串联连接下
降沿脉冲
X，Y，M，S，
T，C
2
ORP
或上升沿
脉冲
并联连接上
升沿脉冲
X，Y，M，S，
T，C
2
ORF
或下降沿
脉冲
并联连接下
降沿脉冲
X，Y，M，S，
T，C
2
• 说明：
• 这是一组与LD、AND、OR指令相对应的脉冲式
触点指令。
• LDP、ANDP及ORP指令检测触点状态变化的上
升沿，当上升沿到来时，使其操作对象接通一个
扫描周期。LDF、ANDF及ORF指令检测触点变
化的下降沿，当下降沿到来时，使其操作对象接
通一个扫描周期。
• 这组指令只是在某些场合为编程提供方便，当以
辅助继电器M为操作元件时，M序号会影响程序
的执行情况（注：M0～M2799和M2800～M3071
两组动作有差异）。
（二）相关知识课本第40页
1. 梯形图程序设计规则与梯形图优化
• 输入/输出继电器、内部辅助继电器、定时器、计
数器等器件的触点可以多次重复使用，无需复杂
的程序结构来减少触点的使用次数。
• 梯形图每一行都是从左母线开始，经过许多触点
的串并联，最后用线圈终止于右母线。触点不能
放在线圈的右边，任何线圈不能直接与左母线相
连，如图2－47所示.
•
在程序中，除步进程序外，不允许同一编号的
线圈多次输出（不允许双线圈输出），如图2－
48所示。
•
不允许出现桥式电路。当出现图2－49（a）
所示的桥式电路时，必须转换成图（b）
的形式才能进行程序调试。
•
为了减少程序的执行步数，梯形图中并联
触点多的应放在左边，串联触点多的应放
在上边。如图2－50所示，优化后的梯形
图比优化前少一步。
•
尽量使用连续输出，避免使用多重输出的
堆栈指令，如图2－51所示，连续输出的
梯形图比多重输出的梯形图在转化成指令
程序时要简单许多。
3.编程元件的位置
输出类元件（例如OUT、MC、SET、RST、
PLS、PLF和大多数应用指令）应放在梯形
图的最右边。它们不能直接与左侧母线相
连，有的指令（例如END和MCR指令）不
能用触点驱动，必须直接与左侧母线或临
时母线相连。
指出错误
任务5 进库物品的统计监控
• （一）任务分析
• 一小型仓库，需要对每天存放进来的货物进行统
计：当货物达到150件时，仓库监控室的绿灯亮；
当货物数量达到200件时，仓库监控室红灯1s频
率闪烁报警。
• 本控制任务的关键是要对进库物品进行统计计数。
解决的思路是在进库口设置传感器检测是否有物
品进库，然后对传感器检测信号进行计数。这需
要用到PLC的另一编程元件------计数器。
• （二）相关知识
• 1. FX系列PLC的计数器C
• 计数器是PLC的重要内部元件，它是在CPU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。计数器同定时器一样，也有一个设
定值寄存器(字)、一个当前值寄存器(字)、一个线
圈以及无数个常开常闭触点(位)。当计数次数达
到其设定值时，计数器触点动作，用于控制系统
完成相应功能。
• 计数器的设定值也与定时器的设定值一样，可用
常数K设定，也可用数据寄存器D设定。如指定为
D10，而D10中的内容为123，则与设定K123等
效。
• FX系列PLC的计数器也采用十进制编号，如
FX2N系列的低速计数器编号为C0～C234。
• 2. 16位低速计数器
• 通常情况下，PLC的计数器分为加计数器和减计
数器，FX系列的16位计数器都是加计数器。其地
址编号如下：
• 通用加计数器：C0～C99(100点)；设定值区间为
K1～K32767
• 停电保持加计数器：C100～C199(100点)；设定
区间为K1～K32767
• 停电保持计数器的特点是在外界停电后能保持当
前计数值不变，恢复来电时能累计计数。
• 16位通用加计数器的计数原理是：当复位信号
X10断开时，计数信号X11每接通一次（上升沿到
来），加计数器的当前值加1，当前值达到设定值
时，计数器触点动作且不再计数。当复位信号接
通时计数器处于复位状态，此时，当前值清0，触
点复位，并且不计数。
（三）任务实施
1. 选择输入输出设备，分配地址，绘制I/O接线图
• X0------ -进库物品检测传感器
• X1-----监控系统启动按钮（计数复位按钮）SB
• Y0-------监控室红灯L0
• Y1-----监控室绿灯L1
2. 设计控制程序
• 图示为监控系统的梯形图控制程序。每来一件物
品进库，传感器通过X0输入一个信号，计数器C0、
C1分别计数一次，C0计满150件时其触点动作，
使绿灯（Y1）点亮；C1计满200件时其触点动作，
与M8013（1s时钟脉冲）串联后实现Y0红灯1s频
率闪烁报警。
（四）知识拓展
1. 32位加/减计数器
• FX系列的低速计数器除了前面已讲解的16位计数
器外，还有32位通用增/减双向计数器（地址编号
C200～C219共20点)以及32位停电保持增/减双向
计数器（地址编号C 220～C234共15点)，设定值
-2147483648～2147483647。
• 增减计数器的设定值可正可负，计数过程中当前
值可加可减，分别用特殊辅助继电器M8200～
M8234指定计数方向，对应的特殊辅助继电器M
断开时为加计数，接通时为减计数。
• 用X12通过M8200控制双向计数器C200的计数方向。当
X12=1时，M8200＝1，计数器C200处于减计数状态；当
X12=0时，M8200＝0，计数器C200处于加计数状态。无
论是加计数状态还是减计数状态，当前值大于等于设定值
时，计数器输出触点动作；当前值小于设定值时，计数器
输出触点复位。
• 只要双向计数器不处于复位状态，无论当前值是否达到设
定值，其当前值始终随计数信号的变化而变化。
• 与通用计数器一样，当复位信号到来时，双向计数器处于
复位状态。此时，当前值清0，触点复位，并且不计数。
• 【应用举例】若仓库的货
物每天既有进库的，也有
出库的，图2－43所示是对
进出仓库的货物都能计数
统计的程序图。当货物需
要出库时将X2合上，接通
M8200和M8201，使C200、
C201处于减计数方式。货
物进库时将X2断开，使
C200、C201处于加计数方
式。无论处于何种方式，
其当前值始终随计数信号
的变化而变化，准确的反
映了库存货物的数量。
2. 通用计数器的自复位电路―――主要用于循环计数
• 图示程序，C0对计数脉冲X4进行计数，计到第三次的时
候，C0的常开触点动作使Y0接通。而在CPU的第二轮扫
描中，由于C0的另一常开触点也动作使其线圈复位，后
面的常开触点也跟着复位。因此在第二个扫描周期中Y0又
断开。在第三个扫描周期中，由于C0常开触点复位解除
了其线圈的复位状态，使C0又处于计数状态，重新开始
下一轮计数。
• 与定时器自复位电路一样，计数器的自复位电路也要分析
前后三个扫描周期，才能真正理解它的自复位工作过程。
计数器的自复位电路主要用于循环计数。定时器计数器的
自复位电路在实际中应用非常广泛，要深刻理解，才能熟
练其应用。
• 【应用举例】图示为
时钟电路程序。采用
特殊辅助继电器
M8013作为秒脉冲并
送给C0进行计数。
C0每计60次（1min）
向C1发出一个计数
信号，C1计60次
（1hour）向C2发出
一个计数信号。C0、
C1分别计60次
（00～59），C2计
24次（00～23）。
任务6 LED数码管显示设计
（一）任务分析
• LED数码管由七段条形发光二极管和一个小
圆点二极管组成，根据各段管的亮暗可以
显示从0－9的十个数字和许多字符。设计
用PLC控制的数码管显示程序，要求：分别
按下X0、X1和X2时，数码管相应显示数字
0、1和2；按下X3时，数码管显示小圆点。
每个字符显示1s后自动熄灭。
•七段数码管的结构如图所示，有共阴极和共阳极两种接法，
在共阴极接法中， COM端一般接低电位，这样只需控制阳
极端的电平高低就可以控制数码管显示不同的字符。例如：
当b端和c端输入为高电平、其它各端输入为低电平时，数
码管显示为“1”； 当abcdef端输入全为高电平时，数码管
显示为“0”。
（二）相关知识
1. 梯形图程序设计规则与梯形图优化
• 输入/输出继电器、内部辅助继电器、定时器、计
数器等器件的触点可以多次重复使用，无需复杂
的程序结构来减少触点的使用次数。
• 梯形图每一行都是从左母线开始，经过许多触点
的串并联，最后用线圈终止于右母线。触点不能
放在线圈的右边，任何线圈不能直接与左母线相
连，如图2－47所示.
•
在程序中，除步进程序外，不允许同一编号的
线圈多次输出（不允许双线圈输出），如图2－
48所示。
•
不允许出现桥式电路。当出现图2－49（a）
所示的桥式电路时，必须转换成图（b）
的形式才能进行程序调试。
•
为了减少程序的执行步数，梯形图中并联
触点多的应放在左边，串联触点多的应放
在上边。如图2－50所示，优化后的梯形
图比优化前少一步。
•
尽量使用连续输出，避免使用多重输出的
堆栈指令，如图2－51所示，连续输出的
梯形图比多重输出的梯形图在转化成指令
程序时要简单许多。
• 2. PLC程序设计常用的经验设计法
• 所谓的经验设计法就是在传统的继电器－接触器
控制图和PLC典型控制电路的基础上，依据积累
的经验进行翻译、设计修改和完善，最终得到优
化的控制程序。要注意的是：
• 在继电器－接触器控制中，所有的继电器接触器
都是物理元件，其触点都是有限的。因而控制电
路中要注意触点是否够用，要尽量的合并触点。
但在PLC中，所有的编程软元件都是虚拟器件，
都有无数的内部触点供编程使用，不需要考虑怎
样节省触点。
•
•
继电器接触器控制中，要尽量减少元器件的使
用数量和通电时间的长短，以降低成本，节省
电能和减少故障几率。但在PLC中，当PLC的硬
件型号选定以后其价格就定了。编制程序时可
以尽情的使用PLC丰富的内部资源，使程序功
能更加强大和完善。
继电器接触器控制电路中，满足条件的各条支
路是并行执行的，因而要考虑复杂的联琐关系
和临界竞争。然而在PLC中，由于CPU扫描梯
形图的顺序是从上到下（串行）执行的，因此
可以简化联琐关系，不考虑临界竞争问题。
（三）任务实施
1. 拟定方案，分配地
址，绘制I/O接线图
本任务的输入地址已经
确定：
按钮SB0----X0
按钮SB1---- X1
按钮SB2---- X2
按钮SB3---- X3
输出设备就是一个数码
管，但因为它是由七段
长型管abcdef和一个原
点管组成的，所以需要
占用8个输出地址。
• 2. 设计梯形图程序
• 因为各个字符的显示是由七段码的不同点
亮情况组合而成的，例如，数字0和数字1
都需要数码管的b（Y2）、c（Y3）两段点
亮。而PLC的梯形图设计规则是不允许出现
双线圈的，所以要用辅助继电器M进行过渡。
用M作为各字符显示的状态记录，再用记录
的各状态点亮相应的二极管。
1).字符显示状态的
基本程序
第一步只搭建程
序的大致框架。在
本程序中就是用辅
助继电器做好各按
键字符的状态记录。
例如，按下X0时，
用M0作记录，表明
要显示字符“0”，见
图2－53所示。因圆
点dp是单一的接通
Y0，所以不需要用
M作中间记录
2).字符的数码管显示
程序
第二步将上一步
记录的各状态用相应
的输出设备进行输出。
例如，M0状态是要
输出字符“0”，那就
要点亮abcdef段，也
就是要将Y1-Y7接通；
M1状态是要输出字
符“1”，那就要点亮
bc段，也就是要将Y2、
Y3接通。据此设计的
梯形图程序见图2－
54所示。
3). 数码管显示1s
的定时程序
各个字符都显
示1s，所以就用
M0－M2各状态及
Y0的常开触点将定
时器T0接通定时1s，
见图2－55所示。
4). 数码显示的最
终梯形图程序
最后一步将前
面各步的程序段组
合在一起，并进行
总体功能检查，有
无遗漏或者相互冲
突的地方，若有就
要进行添加或者衔
接过渡，最后完善
成总体程序。见图
2－56所示。本程
序中T0常闭触点
切断M各状态和Y0，
就是最后检查出来
的属于遗漏的地方。