第1章PLC基礎

1.1PLC基本指令概述

1.1.1PLC基本概念

1.PLC的基本組成

傳統的繼電器-接觸器控制系統由輸入/輸出（I/O）電路、邏輯控制電路組成，其中邏輯控制電路是由若干個繼電器及其觸點組成的，其邏輯關系已固定在硬接線中，不能靈活變更。現代可編程序控制器（PLC）控制系統也是由這幾部分組成，但實現控制功能的是微處理器（CPU）和存儲器組成的控制組件，它取代了繼電器邏輯電路，從而實現“軟接線”（其控制程序可通過編程靈活變更，相當于改變了繼電器控制電路的接線）。

1）控制組件

PLC實質是一種專用于工業控制的計算機，其硬件結構基本與微型計算機相同，主要包括CPU、RAM、ROM和I/O接口電路等，其內部也是采用總線結構，進行數據和指令的傳輸。

在PLC控制系統中，外部的各種開關信號、模擬信號、傳感器檢測的各種信號均作為PLC的輸入量，它們經PLC外部輸入端輸入到內部存儲器中，經PLC內部邏輯運算或其他運算，處理后送到輸出端，作為PLC的輸出量對外部設備進行各種控制。由此可見，PLC作為一個中間處理器或變換器，其目的就是取代繼電器-接觸器控制系統中邏輯控制電路的控制組件部分。

控制組件主要由CPU和存儲器組成。

● CPU（Centre Processing Unit，中央處理器）

CPU是整個PLC的核心，與微型計算機一樣，它在整個PLC控制系統中的作用就好像人的大腦一樣，是一個控制指揮中心，它主要完成以下功能：

（1）將輸入信號送入存儲器中存儲起來；

（2）按存放的先后取出用戶指令，進行編譯；

（3）完成用戶指令規定的各種操作；

（4）將結果送到輸出端；

（5）響應各種外圍設備（如編程器，打印機等）的請求。

目前PLC中的CPU多為一塊完整的單板或單片機系統，可用80286、80386或其他專用芯片組成，其發展趨勢是芯片的工作速度越來越快，位數越來越多（由8位、16位、32位至48位等），隨機存取存儲器（RAM）的容量越來越大，集成度越來越高，并采用多CPU系統來簡化軟件的設計并進一步提高其工作速度。CPU的結構形式決定該PLC的基本性能。

● 存儲器

PLC的存儲器分為兩大部分：

（1）系統程序存儲器。由只讀存儲器（ROM）或可擦除可編程只讀存儲器（EPROM）組成，用于固化系統管理和監控程序，對用戶程序進行編譯處理。

（2）用戶程序存儲器。用戶程序存儲器又可分為兩部分：一是用于存放用戶編譯的控制程序，通常采用低功耗的CMOS-RAM，由備用電池供電，斷開電源后仍能保存，用戶可使用編譯器等編程工具輸入程序或修改程序，PLC的產品說明書中給出的“內存容量”或“程序容量”即指這一部分的存儲容量；二是變量存儲器，按輸入、輸出、計數器、計時器、寄存器等單元或元件的定義序號存儲數據或狀態，不同廠家出品的PLC有不同的定義序號。

PLC使用的物理存儲器有RAM、ROM和電可擦除可編程序只讀存儲器（EEPROM）等。

2）輸入/輸出接口電路

PLC通過I/O接口電路實現與外圍設備的連接，用戶設備需輸入PLC的各種控制信號，如各種主令電器，傳感器輸出的開關量或模擬量（要通過A/D轉換），都是通過輸入接口電路轉換成控制組件能夠接收和處理的數字信號，而控制組件的弱電控制信號又通過輸出接口電路轉換成現場需要的強電信號輸出，以驅動接觸器、電磁閥、電動機等被控制設備的執行元件，因此，輸入/輸出接口電路在整個PLC的控制系統中起著十分重要的作用。為提高PLC的工作可靠性，增強抗干擾能力，PLC的接口電路有以下特點：

（1）輸入/輸出接口均采用光電耦合電路，這樣可以有效地防止現場的強電干擾，保證PLC能在惡劣的工作環境下可靠地工作。

（2）輸出接口電路有繼電器、晶體管、晶閘管三種輸出方式，以適應不同負載的控制要求。一般來說，繼電器輸出適用于低速、大功率負載（交、直流負載均可）；晶閘管輸出適用于高速、大功率負載（交流負載）；而晶體管輸出適用于高速、小功率負載（直流負載）。

除上述一般的I/O接口之外，PLC上還備有與各種外圍設備配接的接口，均用插座引出到外殼上，可配接編程器、PC、打印機、各種智能單元等，可以十分方便地用電纜連接。

2.PLC的基本工作原理及主要技術指標

1）PLC的基本工作原理

PLC具有微機的許多特點，但它的工作方式卻與微機有很大不同。微機一般采用等待命令的工作方式，如常見的鍵盤掃描方式或I/O掃描方式，若有鍵按下或有I/O變化，則轉入相應的子程序，若無則繼續掃描，而PLC則是采用循環掃描的工作方式，它對用戶程序的執行過程是通過CPU的周期循環掃描，并采用集中輸出的方式來完成的。一個循環掃描周期主要可分為三個階段。

（1）輸入刷新階段。CPU掃描全部輸入端口，讀取其狀態并寫入輸入狀態寄存器。完成輸入端刷新工作后，將轉入程序執行階段。在程序執行期間即使輸入狀態發生變化，輸入狀態寄存器的內容也不會改變，而這些變化必須等到下一個工作周期的輸入刷新階段才能被讀入。

（2）程序執行階段。根據用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐條執行，并將相應的邏輯運算結果存入對應的內部寄存器和輸出狀態寄存器中，當最后一條控制程序執行完畢后，即轉入輸出刷新階段。

（3）輸出刷新階段。將輸出狀態寄存器中的內容依次送到輸出鎖存電路，從而驅動輸出組件，這才形成PLC的實際輸出。

由此可見，輸入刷新、程序執行和輸出刷新三個階段構成PLC一個工作周期，由此循環往復，因此稱為循環掃描工作方式。由于輸入刷新階段是緊接著輸出刷新階段后馬上進行的，所以亦將這兩個階段統稱為I/O刷新階段。

實際上，除了執行程序和I/O 刷新外，PLC還要進行各種錯誤檢測（自診斷功能）并與編程工具通信，這些操作統稱為“監視服務”，一般在程序執行后進行。

PLC的掃描周期為

T=（刷新一個輸入點的時間×輸入點數）+（掃描速度×程序步數）+（刷新一個輸出點的時間×輸出點數）+故障診斷時間

顯然掃描周期T的長短主要取決于程序的長短。

掃描周期越長，響應速度越慢。現在廠家生產的基本型PLC的一個掃描周期約幾毫秒，這對于一般的開關量控制系統來說是完全允許的，不但不會造成影響，反而可以增強系統的抗干擾能力。這是因為輸入采樣僅在輸入刷新階段進行，PLC在一個工作周期的大部分時間里實際上是與外設隔離的。而工業現場的干擾常常是脈沖的、短時間的，由于響應較慢，往往要幾個掃描周期才響應一次，而多次掃描后，因瞬間干擾而引起的誤動作將會大大減少，從而提高系統的抗干擾能力。但對于控制時間要求較嚴格、響應速度要求較快的系統，就需要精心編寫程序，必要時采用一些特殊措施，以減少因掃描周期造成的響應滯后等不良影響。當然響應速度要求較快的系統也可以采用高速CPU，提高掃描速度等手段。總之，采用循環掃描的工作方式，是PLC區別于微機和其他控制設備的最大特點，在學習時應充分注意。

2）PLC的主要技術指標

（1）輸入/輸出點數（I/O點數）。輸入/輸出點數指PLC外部的輸入/輸出端子數，這是一項很重要的技術指標，因為在選用PLC時要根據控制對象的I/O點數要求確定機型。PLC的I/O點數包括主機的I/O點數和最大擴展點數，主機的I/O點數不夠時可接擴展I/O模塊，但因為擴展模塊內一般只有接口電路和驅動電路，它通過總線電纜與主機相連，由主機的CPU進行尋址，故最大擴展點數受CPU的I/O尋址能力的限制。

（2）掃描速度。掃描速度一般指執行一步指令的時間，單位為μs/步。另外掃描周期也和PLC品牌和機種有一定關系，如三菱的FX2NPLC基本指令的掃描時間約為0.08μs，應用指令的掃描時間約為1.52μs，有時也以1000步指令的時間計算。

（3）內存容量。一般以PLC所能存放用戶程序的多少來衡量內存容量。在PLC中程序指令是按步存放的（一條指令往往不止一步），一步占一個地址單元，一個地址單元一般占兩字節。例如，一個內存容量為1000步的PLC，可推知其內存為2KB。

應注意到內存容量實際是指用戶程序容量，它未包括系統程序存儲器的容量。程序容量和最大I/O點數大體成正比。

（4）指令條數。PLC具有的指令種類越多，說明它的軟件功能越強，所以指令條數的多少是衡量PLC軟件功能強弱的主要指標。

（5）內部寄存器。PLC內部有許多寄存器，用于存放變量狀態、中間結果和數據等，還有許多輔助寄存器給用戶提供特殊功能，以簡化整個系統設計，因此，寄存器的配置情況是PLC硬件功能的一個指標。

（6）功能模塊。PLC除了主控模塊（又稱主機或主控單元）外，還可以配接各種功能模塊。主控模塊可實現基本控制功能，功能模塊的配置則可實現一些特殊的專門功能。因此，功能模塊的配置放大了PLC的功能強弱。目前各生產廠家都在開發功能模塊上下很大工夫，使其發展很快，種類日益增多，功能也越來越強。常用的功能模塊主要有A/D和D/A轉換模塊、高速計數模塊、位置控制模塊、速度控制模塊、軸定位模塊、濕度控制模塊、PID控制模塊、模糊控制模塊、遠程通信模塊及各種物理量轉換模塊等。

這些功能模塊使PLC不但能進行開關量順序控制，而且能進行模擬量控制及精確的速度和定位控制。特別是網絡通信模塊的迅速發展，使得PLC可以充分利用計算機和互聯網的資源，實現遠程監控。

3.PLC的分類、特點、應用及其發展趨勢

1）PLC的分類

PLC產品種類繁多，其規格和性能也各不相同。對PLC的分類，通常根據其結構形式的不同、功能的差異和I/O點數的多少等進行大致分類。

● 按結構形式分類

按結構形式分類，一般可將PLC分為整體式和模塊式兩種。

（1）整體式。整體結構的PLC是將控制組件、I/O接口組件、電源組件等集中配置成一個整體，其特點是結構緊湊、體積小、重量輕、價格低，小型PLC一般采用這種結構，適用于工業生產中的單機控制。

（2）模塊式。這種結構形式的PLC是將各部分以模塊分開，形成獨立單元，如CPU單元、電源單元、輸入單元、輸出單元等，使用時可將這些單元模塊分別插入機架底板的插座上。它具有組裝靈活、便于擴展、維修方便等優點，可根據控制要求配置不同的模塊，以構成不同的控制系統，一般大、中型PLC采用這種結構。

● 按功能分類

根據PLC所具有的功能不同，可分為低檔、中檔、高檔三類。

（1）低檔PLC具有邏輯運算、定時、計數、移位及自診斷、監控等基本功能，還可有少量模擬量輸入/輸出、算術運算、數據傳送和比較、通信等功能，主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機控制系統。

（2）中檔PLC除具有低檔PLC的功能外，還具有較強的模擬量輸入/輸出、算術運算、數據傳送和比較、數制轉換、遠程I/O、通信聯網等功能，有些還可增設中斷控制、PID控制等功能，適用于復雜控制系統。

（3）高檔PLC除具有中檔機的功能外，還增加了帶符號算術運算、矩陣運算、位邏輯運算、平方根運算及其他特殊功能函數的運算、制表及表格傳送功能等。高檔PLC具有更強的通信聯網功能，可用于大規模過程控制或構成分布式網絡控制系統，實現工廠自動化。

● 按I/O點數分類

根據PLC的I/O點數的多少，可分為小型、中型和大型三類。小型PLC的I/O點數小于256點，中型PLC的I/O點數為256～2048點，大型PLC的I/O點數大于2048點。

2）PLC的特點

PLC的主要特點如下所述。

● 軟件簡單易學

PLC的最大特點之一，就是采用易學易懂的梯形圖語言，它是以計算機軟件技術構成繼電器模型，形成一種獨具風格的以繼電器梯形圖為基礎的形象編程語言，梯形圖符號和定義與常規繼電器展開圖幾乎一致，電氣操作人員使用起來得心應手，不存在計算機技術和傳統電氣控制技術之間的專業“鴻溝”，在了解PLC簡要工作原理和它的編程技術后，就可結合實際需要進行應用設計。

● 使用和維護方便

（1）硬件配置方便。PLC硬件都是生產廠家按一定標準和規模生產的，硬件可按實際需要來配置，十分方便。

（2）安裝方便。因PLC是用程序來實現控制功能的，與繼電器-接觸器控制系統相比，大大減少了電器的安裝和接線工作。

（3）使用方便。PLC能提供許多內部軟繼電器供用戶編程使用，而且其觸點的數量和使用次數均不受限制，給用戶帶來很大方便，用戶在選用PLC時主要考慮I/O點數，可選擇不同型號和各種功能模塊的配置來達到要求。

（4）維護方便。PLC能提供許多監控提示信號，能檢查出自身的故障，并隨時顯示給操作者，并且能夠動態地監視控制程序的執行情況，為現場的調試和維護提供方便。

● 抗干擾能力強，工作穩定可靠

因為PLC是專為工業控制而設計的，所以采取了各種措施來提高抗干擾能力和工作可靠性，主要措施有如下：

（1）輸入、輸出均采用光電隔離，提高了抗干擾能力。

（2）主機的輸入電源和輸出電源可相互獨立，減少了電源間干擾。

（3）采用循環掃描工作方式，提高了抗干擾能力。

（4）內部采用“監視器”電路，以保證CPU可靠地工作。

（5）采用密封防塵抗震的外殼封裝及內部結構，可適應惡劣環境。

實驗表明，一般產品可抗1kV、1μs的窄脈沖干擾，其平均無故障時間一般可達5×104～105 h。

● 設計施工周期短

使用PLC完成一項控制工程，在系統設計完成以后，現場施工和PLC程序設計可以同時進行，周期短，可進行在線修改，柔性好。

正是由于具有這些優點，PLC受到廣泛歡迎，應用日益普及。

3）PLC的應用場合

PLC在國內外已廣泛用于機械、冶金、石油、化工、輕工、紡織、電力、電子、食品、交通、樓宇等行業中。PLC的應用大致可分為以下幾種類型：

（1）用于開關邏輯控制。這是PLC最基本的應用場合，用PLC可取代傳統的繼電控制，如機床電氣、電動機控制中心，也可取代順序控制，如高爐上料，電梯控制，貨物存取、運輸、檢測等。總之，PLC可用于單機、機群及生產的自動控制。

（2）用于機械加工的數字控制。PLC和計算機組合成一體，可實現數字控制，組成數控機床。

（3）用于機器人或機械手控制。

（4）用于閉環過程控制。中、大型PLC都配有PID模塊和A/D、D/A模塊，可實現單回路、多回路的調節控制。

（5）用于組成多級控制系統，實現工廠自動化網絡。

4）PLC的發展及國內市場概況

PLC從誕生至今，其發展大體經歷了三個階段：從20世紀70年代至80年代中期，以單機為主發展硬件技術，為取代傳統的繼電器-接觸器控制系統設計了各種PLC的基本型號。到80年代末期，為適應柔性制造系統的發展，在提高單機功能的同時加強軟件的開發，提高通信能力。90年代以來，為適應計算機速度和數據處理能力，通信能力進一步提高，“網絡就是計算機”這一觀點又滲透到PLC領域，強大的網絡通信功能更使PLC如虎添翼，隨著各種功能模塊、應用軟件的開發，加速了PLC向連續控制、過程控制領域的發展。PLC的發展過程表明，它事實上已改變了當初單純作為繼電器、接觸器的替代物用做開關量控制的初衷，而發展成為一種新型的工業控制的基礎控制設備。

目前，國內PLC市場主要以小型進口機為主，主要有三菱和歐娒龍等產品，大型機則以西門子的產品為主。

國產PLC近年來發展十分迅速，隨著國產機的性能價格比不斷提高，可預見其市場占有率將隨之逐步提高，不遠的將來，國產機將占有大部分國內的PLC市場。

4.PLC常見的兩種編程語言

● 梯形圖語言

PLC的梯形圖是在原繼電器-接觸器控制系統的繼電器梯形圖基礎上演變而來的，它不但形象和直觀，為廣大電氣技術人員所熟悉，而且與傳統的繼電器梯形圖相比，還簡化了符號，將微機控制的特點結合進去，增加了許多功能強的指令，使其實現的功能大大超過了傳統的梯形圖，并且容易掌握使用。

兩種梯形圖的基本表達思想是一致的，但具體表達方式及其內涵有一定的區別：

（1）在繼電器梯形圖中每個電氣符號代表一個電器（如繼電器、接觸器）的觸頭或線圈，即一個實際的電器部件，其間的連線表示電器部件間的連接線（硬接線），因此繼電器梯形圖表示的只是一個具體的、實際的電路，而PLC梯形圖中的繼電器并不是物理繼電器，它實際上是PLC內部存儲器中的觸發器，其間的連線表示的是它們之間的邏輯關系，即所謂軟接線。

（2）繼電器梯形圖中表示的每一個電器的觸頭是有限的，且存在觸點磨損問題，使用壽命也是有限的，而PLC梯形圖中每個符號對應的是內部一個存儲單元，其狀態（“1”或“0”）可在整個控制程序中反復多次讀取，因此可認為PLC內部的“軟繼電器”有無數個常閉或常開觸點提供給用戶使用，而且無使用壽命的限制，這就給設計控制程序提供了極大的方便。

（3）在繼電器梯形圖中，若需要改變控制功能，增減電器控制觸點，就必須改變電氣接線和使用繼電器的數目。而對于PLC梯形圖而言，改變控制功能實際上只是改變控制程序。

● 助記符語言（語句表）

用梯形圖直觀、方便、易懂，但PLC必須配有較大的顯示器才能輸入圖形符號，而小型機特別是在生產現場編制、調試程序時，則經常使用手持編程器，它的顯示屏小，采用的是助記符語言。助記符語言類似微機的匯編語言，它采用助記符表示各種程序指令。

1.1.2PLC基本指令

由于生產可編程序控制器的廠家眾多，編程方法也有所不同，因此下面主要介紹日本三菱FX系列可編程序控制器的基本指令，本節的部分文字說明可參考相關書籍。

1.取指令與輸出指令（LD/LDI/LDP/LDF/OUT）

（1）LD（取指令）是一個常開觸點與左母線連接的指令，每個以常開觸點開始的邏輯行都用此指令。

（2）LDI（取反指令）是一個常閉觸點與左母線連接指令，每個以常閉觸點開始的邏輯行都用此指令。

（3）LDP（取上升沿指令）是與左母線連接的常開觸點的上升沿檢測指令，僅在指定位元件的上升沿（由OFF→ON）時接通一個掃描周期。

（4）LDF（取下降沿指令）是與左母線連接的常閉觸點的下降沿檢測指令。

（5）OUT（輸出指令）是對線圈進行驅動的指令，也稱為輸出指令。

取指令與輸出指令的使用如圖1-1-1所示。

取指令與輸出指令的使用說明：

（1）LD、LDI指令既可用于輸入左母線相連的觸點，也可與ANB、ORB指令配合實現塊邏輯運算。

（2）LDP、LDF指令僅在對應元件有效時維持一個掃描周期的接通。在圖1-1-1中，當M0有一個下降沿時，則Y4只有一個掃描周期為ON。

（3）LD、LDI、LDP、LDF指令的目標元件為X、Y、M、T、C、S。

（4）OUT指令可以連續使用若干次（相當于線圈并聯），對于定時器和計數器，在OUT指令之后應設置常數K或數據寄存器。

（5）OUT指令目標元件為Y、M、T、C和S，但不能用于X。

2.觸點串聯指令（AND/ANI/ANDP/ANDF）

（1）AND（與指令）是一個常開觸點串聯連接指令，完成邏輯“與”運算。

（2）ANI（與反指令）是一個常閉觸點串聯連接指令，完成邏輯“與非”運算。

（3）ANDP是上升沿檢測串聯連接指令。

（4）ANDF是下降沿檢測串聯連接指令。

觸點串聯指令的使用如圖1-1-2所示。

觸點串聯指令的使用說明：

（1）AND、ANI、ANDP、ANDF都是指單個觸點串聯連接的指令，串聯次數沒有限制，可反復使用。

（2）AND、ANI、ANDP、ANDF的目標元件為X、Y、M、T、C和S。

（3）在圖1-1-2中，OUT M10指令之后通過T2的觸點驅動Y4稱為連續輸出。

3.觸點并聯指令（OR/ORI/ORP/ORF）

（1）OR（或指令）用于單個常開觸點的并聯，實現邏輯“或”運算。

（2）ORI（或非指令）用于單個常閉觸點的并聯，實現邏輯“或非”運算。

（3）ORP為上升沿檢測并聯連接指令。

（4）ORF為下降沿檢測并聯連接指令。

觸點并聯指令的使用如圖1-1-3所示。

觸點并聯指令的使用說明：

（1）OR、ORI、ORP、ORF指令都是指單個觸點的并聯，并聯觸點的左端接到LD、LDI、LDP或LPF 處，右端與前一條指令對應觸點的右端相連，觸點并聯指令連續使用的次數不限。

（2）OR、ORI、ORP、ORF指令的目標元件為X、Y、M、T、C、S。

4.塊操作指令（ORB/ANB）

1）ORB（塊或指令）

該指令用于兩個或兩個以上的觸點串聯連接的電路之間的并聯。ORB指令的使用如圖1-1-4所示。

ORB指令的使用說明：

（1）幾個串聯電路塊并聯連接時，每個串聯電路塊開始時應該用LD或LDI指令。

（2）有多個電路塊并聯回路，如對每個電路塊使用ORB指令，則并聯的電路塊數量沒有限制。

（3）ORB指令也可以連續使用，但這種程序寫法不推薦使用，LD或LDI指令的使用次數不得超過8次，也就是ORB只能連續使用8次以下。

2）ANB（塊與指令）

該指令用于兩個或兩個以上觸點并聯連接的電路之間的串聯。ANB指令的使用如圖1-1-5所示。

ANB指令的使用說明：

（1）并聯電路塊串聯連接時，并聯電路塊的開始均用LD或LDI指令。

（2）多個并聯回路塊連接按順序和前面的回路串聯時，ANB指令的使用次數沒有限制。也可連續使用ANB，但與ORB一樣，使用次數在8次以下。

5.置位與復位指令（SET/RST）

（1）SET（置位指令）的作用是使被操作的目標元件置位并保持。

（2）RST（復位指令）使被操作的目標元件復位并保持清零狀態。

SET、RST指令的使用如圖1-1-6所示。當X0常開接通時，Y0變為ON狀態并一直保持該狀態，即使X0斷開Y0的ON狀態仍維持不變；只有當X1的常開閉合時，Y0才變為OFF狀態并保持，即使X1常開斷開，Y0也仍為OFF狀態。

SET、RST指令的使用說明：

（1）SET指令的目標元件為Y、M、S，RST指令的目標元件為Y、M、S、T、C、D、V、Z。RST指令常被用來對D、Z、V的內容清零，還用來復位積分定時器和計數器。

（2）對于同一目標元件，SET、RST可多次使用，順序也可隨意，但最后執行者有效。

6.微分指令（PLS/PLF）

（1）PLS（上升沿微分指令）在輸入信號上升沿產生一個掃描周期的脈沖輸出。

（2）PLF（下降沿微分指令）在輸入信號下降沿產生一個掃描周期的脈沖輸出。

微分指令的使用如圖1-1-7所示，利用微分指令檢測到信號的邊沿，通過置位和復位命令控制Y0的狀態。

PLS、PLF指令的使用說明：

（1）PLS、PLF指令的目標元件為Y和M。

（2）使用PLS時，僅在驅動輸入為ON后的一個掃描周期內目標元件為ON，如圖1-1-7所示，M0僅在X0的常開觸點由斷到通時的一個掃描周期內為ON；使用PLF指令時只是利用輸入信號的下降沿驅動，其他與PLS相同。

7.主控指令（MC/MCR）

（1）MC（主控指令）用于公共串聯觸點的連接。執行MC后，左母線移到MC觸點的后面。

（2）MCR（主控復位指令）是MC指令的復位指令，即利用MCR指令恢復原左母線的位置。

在編程時常會出現這樣的情況，多個線圈同時受一個或一組觸點控制，如果在每個線圈的控制電路中都串入同樣的觸點，將占用很多存儲單元，使用主控指令就可以解決這一問題。MC、MCR指令的使用如圖1-1-8所示，利用MC N0 M100實現左母線右移，使Y0、Y1都在X0的控制之下，其中N0表示嵌套等級，在無嵌套結構中N0的使用次數無限制；利用MCR N0恢復到原左母線狀態。如果X0斷開則會跳過MC、MCR之間的指令向下執行。

MC、MCR指令的使用說明：

（1）MC、MCR指令的目標元件為Y和M，但不能用特殊輔助繼電器。MC占3個程序步，MCR占2個程序步。

（2）主控觸點在梯形圖中與一般觸點垂直（如圖1-1-8中的M100）。主控觸點是與左母線相連的常開觸點，是控制一組電路的總開關。與主控觸點相連的觸點必須用LD或LDI指令。

（3）MC指令的輸入觸點斷開時，在MC和MCR之內的積分定時器、計數器、用復位/置位指令驅動的元件保持其之前的狀態不變。非積分定時器和計數器，用OUT指令驅動的元件將復位，圖1-1-8中當X0斷開，Y0和Y1即變為OFF。

（4）在一個MC指令區內再使用MC指令稱為嵌套。嵌套級數最多為8級，編號按N0→N1→N2→N3→N4→N5→N6→N7順序增大，每級的返回用對應的MCR指令，從編號大的嵌套級開始復位。

8.堆棧指令（MPS/MRD/MPP）

堆棧指令用于多重輸出電路，為編程帶來便利。在FX系列PLC中有11個存儲單元，它們專門用來存儲程序運算的中間結果，被稱為棧存儲器。

（1）MPS（進棧指令）將運算結果送入棧存儲器的第一段，同時將先前送入的數據依次移到棧的下一段。

（2）MRD（讀棧指令）將棧存儲器的第一段數據（最后進棧的數據）讀出，且該數據繼續保存在棧存儲器的第一段，棧內的數據不發生移動。

（3）MPP（出棧指令）將棧存儲器的第一段數據（最后進棧的數據）讀出，且該數據從棧中消失，同時將棧中其他數據依次上移。

堆棧指令的使用如圖1-1-9所示，其中圖（a）為一層棧，進棧后的信息可無限使用，最后一次使用MPP指令彈出信號；圖（b）為二層棧，它用了兩個棧單元。

堆棧指令的使用說明：

（1）堆棧指令沒有目標元件。

（2）MPS和MPP必須配對使用。

（3）由于棧存儲單元只有11個，所以棧的層次最多11層。

9.邏輯反、空操作與結束指令（INV/NOP/END）

（1）INV（反指令）執行后將原來的運算結果取反。反指令的使用如圖1-1-10所示，如果X0斷開，則Y0為ON，否則Y0為OFF。使用時應注意INV不能像指令表的LD、LDI、LDP、LDF那樣與母線連接，也不能像指令表中的OR、ORI、ORP、ORF那樣單獨使用。

（2）NOP（空操作指令）不執行操作，但占一個程序步。執行NOP時并不做任何事，有時可用NOP指令短接某些觸點或用NOP指令將不要的指令覆蓋。當PLC執行了清除用戶存儲器操作后，用戶存儲器的內容全部變為空操作指令。

（3）END（結束指令）表示程序結束。若程序的最后不寫END指令，則PLC不管實際用戶程序多長，都從用戶程序存儲器的第一步執行到最后一步；若有END指令，當掃描到END時，則結束執行程序，這樣可以縮短掃描周期。在程序調試時，可在程序中插入若干END指令，將程序劃分為若干段，在確定前面程序段無誤后，依次刪除END指令，直至調試結束。

10.PLC梯形圖編程的一些基本規則

梯形圖中的開關只有兩種，一種是常開，符號為“┤├”；一種是常閉，符號為“┤/├”。它們既可以表示外部開關（硬開關），也可以表示內部的軟開關或觸點（PLC內部“軟繼電器”的觸點）。與繼電器電路一樣，每一個開關都有一個標號（如X1、X2、X3）以示區別，同一標號的開關可以反復多次地使用。

梯形圖中的輸出用“—[* * ]—”表示，方括號中的“* *”是輸出變量的標號（如Y1、Y2）。作為輸出變量，每一個標號只能使用一次。

梯形圖按由左至右、由上至下的順序書寫，因CPU也是按此順序執行程序。最左邊是起始母線，每邏輯行必須從起始母線開始畫起，左側先畫輸入開關并注意把并聯接點多的支路靠近最左端。最右側是輸出變量，輸出變量可以并聯，但不能串聯，在輸出變量的右側也不能有輸入開關。最右邊為結束母線，有時也可以省去不畫。梯形式圖的構成可遵循一個原則，即“左重右輕，上重下輕”。

程序結束時應有結束符，用“—（END）—”表示。