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三菱FX5U PLC系统教程第四课：梯形图编程基础

时间: 2025-12-27 12:29浏览量：53次

第一部分：梯形图基本规则

1.1 梯形图结构

梯形图由以下几个基本部分组成：

左母线和右母线
- 左母线：代表电源正极，程序从这里开始
- 右母线：代表电源负极，程序到这里结束
- 在GX Works3中，右母线通常不显示
能流概念
- 电流从左母线流向右母线
- 必须形成完整回路，线圈才能得电
- 能流方向始终从左到右
网络（Network）
- 程序按网络划分，每个网络独立
- 每个网络完成一个独立功能
- 网络之间按顺序执行

1.2 编程基本规则

规则1：左重右轻，上重下轻

复杂触点放在左边
简单触点放在右边
串联多的放在上面
并联多的放在下面

规则2：线圈只能放在最右边

线圈必须在回路的最右端
线圈右边不能再接任何触点
多个线圈可以并联

规则3：触点可以多次使用

同一输入点可以多次使用
同一输出点的触点也可以多次使用

规则4：按顺序执行

程序从上到下顺序执行
每个网络从左到右执行
执行完所有网络后循环

第二部分：基本指令详解

2.1 触点指令

常开触点（LD/LDI）：

LD：取指令（常开触点）
LDI：取反指令（常闭触点）

使用示例：
X0的常开触点：LD X0
X1的常闭触点：LDI X1

与指令（AND/ANI）：

AND：与指令（串联常开）
ANI：与反指令（串联常闭）

梯形图表示：
|---[X0]---[X1]---(Y0)---
对应指令：
LD X0
AND X1
OUT Y0

或指令（OR/ORI）：

OR：或指令（并联常开）
ORI：或反指令（并联常闭）

梯形图表示：
|---[X0]---(Y0)---
    |-[X1]-|
对应指令：
LD X0
OR X1
OUT Y0

2.2 输出指令

线圈输出（OUT）：

普通输出线圈
驱动输出继电器

使用示例：
OUT Y0    （驱动Y0）
OUT M0    （驱动内部继电器M0）

置位复位（SET/RST）：

SET：置位指令，接通后保持
RST：复位指令，断开复位

使用示例：
SET Y0    （置位Y0，保持ON）
RST Y0    （复位Y0，变为OFF）

2.3 程序控制指令

结束指令（END）：

表示程序结束
每个程序必须有END指令
PLC扫描到END后返回开始

使用示例：
网络1：...（主程序）
网络2：END

空操作指令（NOP）：

不执行任何操作
用于程序调试或预留空间

第三部分：典型电路分析

3.1 自锁电路（保持电路）

电路一：标准自锁

梯形图：
   X0    X1    Y0
|---||---|/|---( )---|
    |               |
    Y0              |
    |---||---|

指令表：

LD X0    （启动按钮）
OR Y0    （自锁）
ANI X1   （停止按钮）
OUT Y0   （输出）

电路二：置位复位自锁

梯形图：
   X0          Y0
|---||--------(S)---
   X1          Y0
|---||--------(R)---

指令表：

LD X0
SET Y0
LD X1
RST Y0

电路特点：

启动后保持运行
需要停止信号才能停止
常用于电机连续运行

3.2 互锁电路

电路一：简单互锁

梯形图（正反转互锁）：
   X0    X1    Y1    Y0
|---||---|/|---|/|---( )---|
   X1    X0    Y0    Y1
|---||---|/|---|/|---( )---|

指令表：

正转：
LD X0
ANI X1
ANI Y1
OUT Y0

反转：
LD X1
ANI X0
ANI Y0
OUT Y1

电路二：双重互锁

梯形图：
   X0    X1    Y1    Y0
|---||---|/|---|/|---( )---|
    |                   |
    Y0                  |
    |---||---|          |
   X1    X0    Y0    Y1
|---||---|/|---|/|---( )---|
    |                   |
    Y1                  |
    |---||---|

电路特点：

防止两个动作同时发生
提高安全性
常用于正反转控制

3.3 优先电路

电路一：先入优先

梯形图（三地控制）：
   X0    X1    X2    Y0
|---||---|/|---|/|---( )---|
    |                   |
    Y0                  |
    |---||---|          |
   X1    X0    X2    Y0
|---||---|/|---|/|---( )---|
    |                   |
    Y0                  |
    |---||---|          |
   X2    X0    X1    Y0
|---||---|/|---|/|---( )---|

电路特点：

谁先启动，谁有效
后启动的无效
常用于多地点控制

3.4 时间控制电路

电路一：延时接通

梯形图：
   X0           T0 K50
|---||----------[TON]---
   T0    Y0
|---||---( )---

指令表：

LD X0
OUT T0 K50
LD T0
OUT Y0

说明：

X0接通5秒后，Y0接通
K50表示50×100ms=5秒

电路二：延时断开

梯形图：
   X0          Y0
|---||--------( )---
   X0          T0 K30
|---||--------[TON]---
   T0    Y0
|---|/|---

电路特点：

精确时间控制
可实现各种时序
应用广泛

第四部分：编程规范与技巧

4.1 程序结构规范

规范1：网络划分原则

一个网络完成一个功能
网络标题说明功能
复杂功能分解为多个网络

示例：

网络1：系统启动控制
网络2：电机正转控制
网络3：电机反转控制
网络4：故障处理
网络5：结束

规范2：注释要求

每个网络添加标题
重要逻辑添加说明
输入输出添加注释
定时器计数器说明

规范3：编号规则

输入输出按顺序编号
内部继电器分类编号
定时器计数器分组编号

4.2 编程技巧

技巧1：简化电路
复杂电路可以简化为：

复杂：   X0    X1    X2    X3    Y0
       |---||---|/|---||---|/|---( )---
简化：   M0              Y0
       |---||---( )---
       
       X0    X1    X2    X3    M0
       |---||---|/|---||---|/|---( )---

技巧2：使用内部继电器

简化主电路
提高可读性
便于修改

技巧3：避免双线圈
错误示例：

网络1：X0    Y0
       |---||---( )---
网络2：X1    Y0
       |---||---( )---

正确做法：

网络1：X0    M0
       |---||---( )---
网络2：X1    M1
       |---||---( )---
网络3：M0    M1    Y0
       |---||---|/|---( )---

第五部分：程序调试方法

5.1 基本调试步骤

步骤1：语法检查

点击"转换"按钮
查看输出窗口错误信息
修正所有语法错误

步骤2：逻辑检查

使用软件模拟功能
手动强制输入信号
观察输出逻辑是否正确

步骤3：在线调试

连接实际PLC
使用实际输入信号
观察实际输出动作

5.2 调试工具使用

工具1：软元件测试

打开"软元件测试"窗口
输入要测试的软元件
强制ON/OFF操作

工具2：步执行

在STOP模式下
使用"步执行"功能
一步一步执行程序

工具3：当前值更改

监控模式下
右键点击软元件
选择"当前值更改"

5.3 常见逻辑错误

错误1：能流不连续

错误：X0          Y0
      |---||----( )---
          X1
      |---||----
正确：X0    X1    Y0
      |---||---||---( )---

错误2：线圈在中间

错误：X0    Y0    X1
      |---||---( )---|---||---
正确：X0    X1    Y0
      |---||---||---( )---

错误3：缺少互锁

危险：X0    Y0
      |---||---( )---
      X1    Y1
      |---||---( )---
安全：X0    X1    Y1    Y0
      |---||---|/|---|/|---( )---
      X1    X0    Y0    Y1
      |---||---|/|---|/|---( )---

第六部分：实践任务

任务1：编写基本控制程序

要求：完成以下控制功能

点动+自锁选择控制
- X0：点动按钮
- X1：自锁启动按钮
- X2：停止按钮
- X3：选择开关（点动/自锁）
- Y0：输出控制
三地控制一盏灯
- X0：地点1开关
- X1：地点2开关
- X2：地点3开关
- Y0：照明灯
顺序启动控制
- X0：总启动按钮
- X1：总停止按钮
- Y0：电机1（立即启动）
- Y1：电机2（延时3秒启动）
- Y2：电机3（延时6秒启动）

任务2：程序调试练习

调试以下程序：

网络1：
   X0    X1    M0
|---||---|/|---( )---
   M0    X2    Y0
|---||---|/|---( )---
   Y0    T0 K50
|---||---[TON]---
   T0    Y1
|---||---( )---

网络2：
   X3    Y0
|---||---( )---

要求：

找出程序中的错误
修正错误
说明每个错误的原因

任务3：设计完整控制系统

系统要求：
传送带控制系统

X0：启动按钮
X1：停止按钮
X2：急停按钮（常闭）
X3：物料检测传感器
X4：末端位置传感器
Y0：传送带电机
Y1：运行指示灯（绿）
Y2：故障指示灯（红）

控制逻辑：

按下启动按钮，传送带运行
检测到物料，正常运行
到达末端位置，自动停止
急停按下，立即停止并报警
正常停止时，绿灯灭

第七部分：常见问题解答

问题1：程序扫描周期是多少？

解答：

FX5U基本指令执行时间：0.012μs
实际扫描周期取决于程序大小
一般小型程序：1-10ms
扫描周期影响响应速度

问题2：如何提高程序执行效率？

建议：

简化逻辑，减少指令条数
合理使用内部继电器
避免不必要的复杂运算
使用功能块和子程序

问题3：双线圈输出有什么问题？

解答：

同一个输出点在多个地方控制
最后扫描到的状态有效
可能导致逻辑混乱
应避免使用双线圈

第八部分：学习检测

选择题（每题10分）

梯形图中，线圈应该放在什么位置？
A) 最左边
B) 最右边
C) 中间位置
D) 任意位置
下列哪个指令是常闭触点？
A) LD
B) LDI
C) AND
D) OR
自锁电路中，停止按钮应该用什么触点？
A) 常开触点
B) 常闭触点
C) 都可以
D) 都不能

判断题（每题10分）

同一个输入点可以在程序中使用多次。（）
线圈右边可以再接其他触点。（）
程序必须有END指令才能运行。（）

编程题（40分）

按要求编写程序：

要求：

使用两个按钮控制一个电机
按钮1按下，电机正转（Y0）
按钮2按下，电机反转（Y1）
两个按钮互锁，不能同时动作
停止按钮按下，两个方向都停止

输入输出分配：

X0：按钮1（正转）
X1：按钮2（反转）
X2：停止按钮
Y0：正转输出
Y1：反转输出

答案部分

选择题答案：

B 2. B 3. B

判断题答案：

对 2. 错 3. 对

编程题参考程序：

网络1：正转控制
   X0    X1    X2    Y1    Y0
|---||---|/|---|/|---|/|---( )---

网络2：反转控制
   X1    X0    X2    Y0    Y1
|---||---|/|---|/|---|/|---( )---

网络3：程序结束
   END

第九部分：学习总结

本课重点回顾：

梯形图基本规则和结构
常用基本指令使用
典型控制电路分析
编程规范和技巧
程序调试方法

关键技能掌握：

能够绘制正确梯形图
能够分析典型电路
能够编写基本控制程序
能够调试和修改程序

常见错误避免：

线圈放在中间位置
使用双线圈输出
缺少互锁保护
忘记添加END指令

第十部分：课后作业

作业1：电路设计

设计以下控制电路：

星三角降压启动电路
自动往返控制电路
顺序启动逆序停止电路

作业2：程序编写

编写以下程序并调试：

抢答器控制程序（3人）
交通灯控制程序（简单两方向）
水位控制程序（高低液位）

作业3：错误分析

找出以下程序的错误并修正：

网络1：
   X0    Y1
|---||---( )---
   X1    M0
|---||---( )---
   M0    T0 K100
|---||---[TON]---

网络2：
   X2    Y0
|---||---( )---
   T0    Y0
|---||---( )---