日本PLC程序怎么读:三菱X/Y/M/D软元件与日文注释

日本制造的设备在你的产线上停机了。你用笔记本连上PLC,打开程序,看到一梯又一梯的触点,标着 X1A、M120、D200。触点下面的注释是日文,或者显示成一串问号和乱码。梯形图的逻辑本身你看得懂,但命名、编号方式和注释都很陌生。
先说结论:日本设备制造商的PLC程序大多用梯形图编写;在三菱PLC中,每个地址都叫"软元件"(device),字母表示类型:X 是输入,Y 是输出,M 是内部继电器,D 是数据寄存器。弄清这些字母、编号规则(有的是八进制或十六进制,不是十进制),再认识一小批日文注释常用词,不必等设备厂家到场,你也能顺着程序查出设备为什么停。
本文面向日系工厂以及使用日本设备的中国企业里的设备维护和电气控制人员,内容依次是:PLC的扫描方式、日本厂家为什么仍以梯形图为主、三菱软元件的读法、欧姆龙/基恩士/西门子的地址对照、日本梯形图的惯用法、注释乱码时怎么办。最后给出向设备厂家索要资料的清单和邮件范例。
目录
PLC做什么:输入、逻辑、输出
PLC(可编程序控制器)是工业用控制装置:读取传感器和开关的信号,按程序驱动电机、阀门和指示灯。在日本,它也常被称为"顺序控制器"(日语 shiikensa)或"可编程控制器",日方图纸和手册上这三种叫法都会出现。基恩士对PLC的说明是:带CPU和存储器、根据输入设备信号控制输出设备的微型计算机,并且按比普通计算机更严酷的工厂环境设计,要在粉尘、振动、电气噪声和温度变化下连续运行多年。
PLC取代了过去装满电磁继电器的控制柜,所以改变控制顺序时,通常是改程序,而不是重新接线。典型任务是"顺序控制":条件满足时,按固定顺序一步步推进。例如"按下启动按钮,输送机运转;传感器检测到工件,输送机停止"。
PLC读取输入设备的信号,按程序控制输出设备。
括号中的字母是三菱的软元件名称。触摸屏(HMI)和上位机通过通信模块或网络连接。
常见的模块式PLC由运行程序的CPU模块,加上电源、输入、输出模块组成。输出模块有继电器输出、晶体管输出等类型,按所接设备的电压和响应速度选择。需要时可再加通信模块、控制伺服或步进电机的定位模块、处理温度和压力的模拟量模块,也就是换装或增加模块即可扩展功能。
紧凑型PLC把电源、CPU和I/O装在同一个壳体里,常见于小型单机设备。要把每个物理端子对应到程序地址,必须有厂家提供的I/O清单。
扫描周期:为什么排查故障时要关心它
PLC不会逐个响应输入。它一次性读入所有输入,从上到下执行程序,再一次性写出所有输出,然后重复。执行一遍叫一个"扫描周期",扫描时间一般在毫秒级。
PLC把这三步作为一个周期反复执行,扫描时间以毫秒计。
实际上,自诊断和通信处理也在每个周期内完成。
这一点在联机监视程序时很重要。比一个扫描周期还短的ON信号,可能完全看不到。程序变大后,扫描时间可能变长,设备的响应也会变慢,所以设备厂家对高速脉冲要用专用的高速计数模块。
遇到短信号像是"被忽略"的情况,先查扫描时间,再怀疑传感器。
日本设备为什么大多用梯形图编程
PLC编程语言的国际标准是 IEC 61131-3。国内对应的国家标准是 GB/T 15969.3(可编程序控制器 第3部分:编程语言),采标自 IEC 61131-3,具体版本和差异请以现行文本为准。到第3版为止,标准规定了5种语言:3种图形语言(LD、FBD、SFC)和2种文本语言(IL、ST)。
IEC 61131-3 第1版发布于1993年,2025年5月发布的第4版删除了 IL。
有图形语言和文本语言,按用途区分使用。
依据欧姆龙"IEC 61131-3 的特点"(日文)整理。
在日本的生产现场,梯形图占绝对多数。梯形图把触点和线圈横向排在左右两条垂直母线之间,样子像梯子,因此得名。它几乎能和继电器电路图一一对应,电气维护人员也容易读懂。
日本电机工业会(JEMA)的"2024年度PLC用户调查",询问了已采用 IEC 61131-3 的设备制造商事业所使用哪些语言。即使在这些事业所中,使用梯形图的也占 88.9%,FBD 为 37.8%,ST 为 28.9%。做运算和数据处理时加用 ST,想展示控制流程时用 FBD,但梯形图仍是基础。
梯形图是核心,部分厂家同时使用 FBD 或 ST。
已采用 IEC 61131-3 的设备制造商事业所的回答(可多选)。来源:JEMA《2024年度PLC用户调查报告书》(2025年3月,日文)。
同一调查中,被调查的设备制造商事业所里,86.4% 只向1至3家厂商采购PLC。各厂商的编程软件、指令体系和网络各不相同,设备厂家往往集中在少数品牌上。如果贵公司对品牌有要求,请在技术协议中写明。
三菱的软元件:X、Y、M、D 等
三菱电机的 MELSEC 系列在日本使用很广,在日本设备上经常遇到,在国内的日系工厂里也很常见。在 MELSEC 程序中,每一个输入、输出、位和寄存器都叫"软元件"(日方称 debaisu,英文 device)。字母表示类型,数字表示编号。下表列出 Q、L、iQ-R 系列CPU上最常出现的软元件。
| 软元件 | 名称 | 含义 | 编号进制 |
|---|---|---|---|
| X | 输入 | 实际的输入信号(按钮、传感器、限位开关) | 16进制(FX 为8进制) |
| Y | 输出 | 实际的输出(接触器、电磁阀、指示灯) | 16进制(FX 为8进制) |
| M | 内部继电器(辅助继电器) | 程序内部使用的位,如"准备完成""步骤完成" | 10进制 |
| L | 锁存继电器 | 掉电后仍保持状态的内部位 | 10进制 |
| B | 链接继电器 | 通过网络与其他站共享的位 | 16进制 |
| F | 报警器 | 用于标记故障的位 | 10进制 |
| T / C | 定时器 / 计数器 | 各自带触点、线圈和当前值 | 10进制 |
| D | 数据寄存器 | 16位字,存放数值:设定值、计数值、配方值 | 10进制 |
| W | 链接寄存器 | 通过网络与其他站共享的字 | 16进制 |
| SM / SD | 特殊继电器 / 特殊寄存器 | CPU提供的系统位和字,用于状态和诊断 | 10进制 |
软元件的范围和完整清单因CPU型号和参数设置而异,这张表只是读程序的辅助,不是规格。准确内容以你所用CPU的编程手册为准;在 GX Works 中,范围在PLC参数里设置。
为什么同样是X7之后,有的机器是X10,有的是X8
编号的进制,是许多工程师第一次接触三菱设备时容易栽的地方。紧凑型 FX 系列的 X 和 Y 采用8进制,所以输入是 X0–X7,下一个是 X10–X17,FX 上没有 X8 和 X9。三菱自己的FAQ举的例子是:Y7 之后是 Y10,Y77 之后是 Y100。
Q、L、iQ-R 系列CPU的 X 和 Y 采用16进制,所以 X7 之后是 X8、X9,再是 XA 到 XF,然后才是 X10。M 和 D 在所有系列上都是10进制。
FX 系列CPU与 Q/iQ-R 系列CPU上的16个输入,地址编法不同。
X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 X17
X8 X9 XA XB XC XD XE XF
所以"X10"在 FX 上是第9个输入,在 Q 或 iQ-R 上则是第17个。把地址对应到端子之前,先确认CPU型号。
把程序里的地址与输入输出模块上的端子号、或I/O清单中的一行对照时,先看CPU是哪个系列。在这里弄错,是最容易量错端子的原因之一。
常数和常用指令
写在指令里的数字带有前缀。K 表示10进制常数,H 表示16进制常数,所以 K100 是一百,H100 是256。定时器里最常见到:设定值 K50 表示50个定时器时基,时基为100 ms 的定时器就是5.0秒,换成10 ms 的定时器则是另一个时间。时基取决于CPU和定时器设置,判断延时之前先确认。
几乎每个三菱程序里都有下面几条指令:
- SET / RST:置位并保持(自锁),或复位。条件消失后位仍保持为ON,往往就是被 SET 保持住了。
- PLS / PLF:在条件的上升沿(PLS)或下降沿(PLF),让位只ON一个扫描周期。这种单周期脉冲在联机监视时很容易看漏。
- MOV:传送数值,例如把常数 K100 送入 D0,或把 D0 送入 D10。
相邻的两个D寄存器可以合起来存一个32位数值,所以 D200 里的值可能延续到 D201。孤立地读一个寄存器之前,先看指令是不是双字指令。
欧姆龙、基恩士、西门子怎么称呼同样的东西
主要厂商大多声称其软件符合 IEC 61131-3,但梯形图里的地址名称各家并不一样。如果工厂里有来自几家日本厂商的设备,很可能遇到不止一种命名体系。
| 三菱 MELSEC | 欧姆龙 CS/CJ/CP | 基恩士 KV | 西门子 S7(对比用) | |
|---|---|---|---|---|
| 输入输出 | X(输入)、Y(输出) | CIO 区,如 0.00 | R(输入、输出和内部继电器共用) | I(输入)、Q(输出) |
| 内部位 | M | W(工作区) | MR(内部辅助继电器) | M |
| 保持位 | L(锁存继电器) | H(保持区) | LR(锁存继电器) | — |
| 数据字 | D | D(数据存储器,"DM") | DM(数据存储器)、EM(扩展) | DB(数据块)、MW |
| 地址格式 | 字母+数字 | 字.位(位 00–15) | 字母+数字 | 字节.位,如 I0.0 |
在几个品牌之间切换时,下面几点有帮助:
- 欧姆龙 CS/CJ 和 CP 系列程序采用"字.位"格式。CIO 0.00 表示第0字的第00位,每个字内的位从 00 到 15。较新的 NJ/NX 控制器用 Sysmac Studio 编程,用的是变量名,不再是固定地址。
- 基恩士 KV 系列PLC用 R 同时表示输入、输出和内部继电器,所以只看字母,分不出一个 R 软元件是不是实际的I/O点。KV-8000 还有用于系统功能的控制继电器(CR)和控制存储器(CM)。
- 西门子地址采用"字节.位"格式。德语助记符把输入写成 E、输出写成 A,而不是 I 和 Q。程序是同一个,只是显示设置不同。
- 较新的三菱 GX Works3 工程还可以使用"标签"(label,即命名变量)。底层的软元件依然存在,所以两种写法可能同时出现。
同一品牌的不同系列、不同软件版本之间也会有差异。在读取或转换程序之前,先确认CPU型号和编写时的软件版本。
日本梯形图的惯用法
a接点、b接点和自保持电路
日本的图纸和程序把常开触点叫"a接点"(a接点,a-setten),把常闭触点叫"b接点"(b接点,b-setten)。国内说"常开/常闭",日系工厂的资料里则常写 a、b。这两个叫法在信号清单上的写法,可参考I/O清单一文。
梯形图最先学的电路之一是"自保持电路"(自己保持回路,jiko-hoji kairo),国内常叫"自锁电路"。按钮松手就回到OFF,只靠它自己,电机只在你按住时才转。解决办法是把电机输出自己的触点,与启动按钮并联。按一下,输出ON,输出自身的触点把ON状态保持住;串联一个停止触点,就能切断保持。
这个电路从继电器时代沿用至今,在PLC梯形图中几乎以同样的形式出现,所以你会在许多设备程序的核心处遇到它。
虚构示例。每个元件上方是软元件编号,下方依次是日文注释和中文含义。
X0 启动按钮(a接点)与 Y20 自保持触点并联;X1 停止按钮(b接点)和 M10"准备完成"串联;Y20 驱动输送机电机的接触器。"(0)"是这一梯起始的步序号。PB=按钮(push button)。Y20 的日文注释通常是片假名写法,此处直接用中文表示。停止按钮在程序里显示为a接点还是b接点,取决于接线方式,要对照电气图纸确认。
最后这一点常让人踩坑。程序里的触点判断的是输入位的状态,不是实际开关本身的状态。如果停止按钮按常闭方式接线,程序里的 X1 可能显示为a接点,因为按钮没按下时,该输入是ON的。读程序时,一定要和电气图纸一起看。
急停等安全功能,一般不由标准PLC承担,而是用安全继电器或独立的安全PLC构成。涉及急停回路时,不要只靠梯形图来判断它是否正常。请遵守本厂的安全规程,并让负责该设备安全设计的人员参与。
注释和声明中的日语词汇
GX Works 允许程序员附加三类文字:针对单个软元件的"软元件注释"、说明某一梯或某一块的"声明",以及"注解"。日本厂家常把三者都写成日文,有时还用半角片假名。下表是设备程序里反复出现的词。
把陌生的注释复制到翻译工具里,通常能解决问题;但记住下面这些词,可以让你更快地扫读整个程序。日文汉字词多数与中文相近,但有几处用法不同,已在右栏标出。
| 日文 | 读音(罗马字) | 程序中的含义 |
|---|---|---|
| 起動 / 停止 | kido / teishi | 启动 / 停止 |
| 運転 / 運転中 | unten / untenchu | 运行(运转)/ 运行中。日语的"運転"不是"驾驶" |
| 自動 / 手動 | jido / shudo | 自动 / 手动模式 |
| 原点 / 原点復帰 | genten / genten fukki | 原点 / 回原点 |
| 非常停止 | hijo teishi | 急停 |
| 異常 / 異常リセット | ijo / ijo risetto(后半为片假名) | 故障(异常)/ 故障复位 |
| 完了 / 準備完了 | kanryo / junbi kanryo | 完成 / 准备完成 |
| 検出 / 有無 | kenshutsu / umu | 检出(检测到)/ 有无(工件在不在) |
| 前進 / 後退 | zenshin / kotai | (气缸)伸出 / 缩回。国内现场多说伸出、缩回 |
| 上昇 / 下降 | josho / kako | 上升 / 下降 |
| 端(前進端 / 後退端) | tan(zenshin-tan / kotai-tan) | 端位(伸出到位 / 缩回到位),通常是传感器或限位开关 |
| (片假名) | intarokku | 互锁 |
| 自己保持 | jiko-hoji | 自保持(自锁) |
| (片假名) | taimu appu | 定时器到时(计时完成) |
注释的写法没有统一标准。每家厂家、甚至每位程序员都有自己的习惯,缩写也很常见。可以把这张表当作起点,遇到关键梯上看不懂的注释,就向设备厂家确认。
注释乱码或没有注释时怎么办
注释显示成问号或乱码,是因为软件无法显示日文字符。三菱的技术资料 FA-A-0082 写明:GX Works2 英文版不支持双字节字符和半角日文假名。用日文版制作、含有这些字符的工程数据,在英文版中声明和标签可能乱码;工程名为日文时可能打不开,标签为日文时可能出现编译错误。资料给出的办法,是把这些字符替换为单字节的字母和数字。
国内现场用的是中文版或英文版软件,情况会各有不同。简体中文版能否正确显示日文假名,取决于软件版本和Windows的区域设置,本文未能逐一确认,请先在非生产用的电脑上试验,再用于现场。
按软件不同,还有几种更好的办法:
- GX Works2:三菱FAQ说明,可以分别创建英文和日文的软元件注释,并在工具选项里切换。软元件注释、声明、注解等工程数据的语言也可以选择。
- GX Works3:软元件注释编辑器支持多套注释,每种语言一套,可以选择显示哪一套。三菱把它定位为日本员工和海外员工在同一个工程上协作的方式。
- 根本办法:最可靠的办法是在源头解决。要求设备厂家交付带英文(或中文)注释集的工程,并采用你们团队使用的软件版本。
注释也可能完全没有。程序依赖某一位程序员的个人风格、注释很少又没有设计文档时,这个人离开之后,排查和改造就会花很长时间。请确认注释是只存在于厂家的工程文件里,还是也写进了CPU,无论哪种情况,都要拿到完整的工程文件。
从梯形图追查一台停机的设备
联机读程序,是上述约定发挥作用的地方。调试阶段,厂家的控制工程师写入程序,逐点确认I/O,并在设备运转中调整时序。移交之后,设备停机时,维护人员把编程软件连到PLC,在程序运行中进行监视。梯形图能显示是传感器没有响应,还是条件没有成立,所以会不会读梯形图,会明显影响恢复时间。
下面是一个用图6那一梯的虚构例子。输送机起不来。联机后按下启动按钮,X0 变为ON,Y20 仍是OFF。X1 触点是导通的,所以停止按钮输入不是挡住这一梯的原因。M10"運転準備完了(准备完成)"是OFF。
你搜索驱动 M10 的那一梯,发现是几个串联的条件,其中 X1F 的注释为"原点",它是OFF。问题这就变成了物理问题:搬运装置上的原点传感器,或是装置没有在原点。你先去检查传感器,而不是去动程序。
从输出出发,往回找第一个不满足的条件。
虚构的一般性思路。联机监视、强制和修改程序,要遵守本厂的规定。
监视只是读取程序。强制置位、联机写入修改、下载改过的程序,都可能使机械动作,这些操作必须纳入本厂的变更管理和安全规定,不能当成排查时的习惯动作。如果程序由厂家编写、仍在质保期内,请在开机前约定好谁可以修改。
向日本设备厂家索要什么:确认清单
上面讲到的大多数麻烦,都可以在采购和验收阶段避免。请把下面这些项目写进技术协议或出厂验收(FAT)清单。
- PLC品牌、CPU型号和系列(FX 与 Q/L/iQ-R 的 X/Y 编号不同,必须写明)
- 完整的工程文件,以及所用编程软件的名称和版本
- 软元件注释、声明、注解提供英文或中文版本(单独一套注释也可以),工程名和标签名里不使用日文字符
- I/O清单:把每个 X、Y 地址对应到端子、现场设备和图号
- 软元件分配表:说明主要的 M、L、D 区域各做什么用(例如哪些 D 寄存器存设定值和配方)
- 故障清单:把HMI上的每条报警信息对应到触发它的软元件
- 电气图纸,标明每个输入的接线方式(a接点还是b接点)
- 定时器的时基,以及关键设定值的含义
- 程序是否设有密码或保护,密码由谁保管
- 变更规则:谁可以修改程序,修改如何记录并反馈给厂家
给设备厂家的询问邮件范例
下面的文字可以改后用于询问或技术协议。句子尽量短,方便对方翻译。日方一般能看懂英文,建议中英文并附。
主题:【设备名称/订单号】PLC程序资料交付
请在PLC交付资料中包含以下内容:
1. 完整的PLC工程文件,以及所用软件的名称和版本。
2. 所有已使用的 X、Y、M、L、D、T、C 软元件的中文(或英文)注释。工程名和标签名请勿使用日文字符。
3. I/O清单、电气图纸,以及HMI报警信息与触发软元件的对应清单。
4. 主要 M、D 区域的简要说明(例如设定值和配方数据)。
如有难以提供的项目,请告知,并说明可以提供的时间。谢谢。
Subject: PLC program documentation for [machine name / order number]
Please include the following in the delivery documents for the PLC:
1. The full PLC project file and the software name and version used.
2. Device comments in English for all X, Y, M, L, D, T, and C devices used. Please do not use Japanese characters in project names or label names.
3. The I/O list, the electrical drawings, and a list of HMI alarm messages with their trigger devices.
4. A short explanation of the main M and D ranges (for example, setpoints and recipe data).
Please tell us if any item is difficult, and when you can send it. Thank you.
本文的局限
- 软元件名称、范围、编号和定时器时基,因CPU系列、型号和参数设置而异。文中的表只是读程序的辅助,请务必查阅你所用CPU的编程手册。
- 主要厂商大多声称其软件符合 IEC 61131-3,但实际程序依赖各厂商专有的指令和设置。把程序转换到另一品牌,需要实实在在的工程工作,不是转换一下文件就行。
- 注释的写法和程序结构,因厂家和程序员而异。表中的日语词汇较常见,但不是标准用语。
- PLC不适合存储和分析大量数据,也不适合图像处理,这些交给上位机、服务器或视觉系统。PLC接入工厂网络还会带来安全风险,这也是新型号增加安全功能的原因之一。
- 本文不涉及安全回路、安全PLC,也不涉及在线修改运行中程序的步骤,这些以本厂的规定和设备的安全设计为准。
- 软件的菜单和功能会随版本变化,请在你安装的版本里确认注释语言设置。
- 国内标准(如 GB/T 15969.3)与 IEC 61131-3 的具体对应关系,请以现行标准文本为准,必要时向标准供应方确认。
常见问题(FAQ)
日本说的"顺序控制器"(shiikensa)是什么?
就是PLC。日本工程师常把可编程序控制器叫作"顺序控制器",来自它所做的顺序控制。你会在图纸、技术规格书和三菱的日文产品名称中看到这个词。国内一般直接说PLC。
三菱PLC里的 X、Y、M、D 各是什么意思?
X 是输入,Y 是输出,M 是内部继电器(内部位),D 是数据寄存器(存数值的16位字)。L 是掉电后仍保持状态的锁存继电器,T 和 C 分别是定时器和计数器。
为什么我的三菱PLC上没有 X8 和 X9?
你的CPU很可能是 FX 系列,它的 X 和 Y 是8进制编号:X0–X7,然后是 X10–X17。Q、L、iQ-R 系列CPU的 X 和 Y 用16进制,所以有 X8、X9 以及 XA–XF。
GX Works里日文注释看不了,怎么办?
用能显示日文的软件打开工程;如果工程里有多套注释,就切换注释语言。GX Works2 英文版不支持双字节和半角假名字符,用它们写的注释会显示成乱码。国内使用的中文版是否能正常显示,取决于软件版本和系统设置,要先试验。长久之计是让设备厂家交付一套英文或中文注释。
三菱的梯形图程序能直接转成西门子或罗克韦尔(AB)的程序吗?
不能直接转换。即使有 IEC 61131-3,指令、地址名称和设置也各厂商自成一套。请把转换当作带测试的重新开发项目,并先向厂家要到原始工程文件和完整资料。
参考来源
- PLC的定义、结构、扫描周期:基恩士"什么是PLC(可编程序控制器)?"(日文)
- PLC的作用和应用:日本电机工业会(JEMA)"可编程控制器"(日文)
- 语言使用情况、每家设备厂家使用的PLC厂商数:JEMA《2024年度PLC用户调查报告书》,2025年3月(日文)
- IEC 61131-3 的语言:欧姆龙"什么是 IEC 61131-3?第2回 IEC 61131-3 的特点"(日文);IEC,IEC 61131-3:2025
- FX系列的8进制I/O编号:三菱电机 FA FAQ No. 24946(日文)
- MELSEC iQ-R 软元件类型和编号:Industrial Monitor Direct,"Mitsubishi iQ-R Memory Device Ranges and Configuration"(二手来源,请以CPU编程手册为准)
- 英文版 GX Works2 中的日文字符:三菱电机技术资料 FA-A-0082"使用英文版 GX Works2 时的注意事项"(2010年4月)
- 注释语言的切换:三菱电机 FA FAQ No. 22620(GX Works2);三菱电机 FA FAQ No. 22460(GX Works3)
- 基恩士 KV-8000 的软元件:基恩士,KV-8000 系列规格
- 欧姆龙的字.位地址和存储区:Industrial Monitor Direct,"Omron CX-Programmer Memory Map: CIO, W, D, H Areas Explained"(二手来源,请以CPU操作手册为准)
- 西门子 I/Q 与 E/A 助记符:西门子工业在线支持论坛;DMC,"The Basics of Siemens S7 PLC I/O Addressing"
- SET/RST、PLS/PLF、MOV:Control.com,"How To: Using Set/Reset Instructions in Mitsubishi's MELSEC PLCs";Industrial Monitor Direct,PLS/PLF 指令指南;Industrial Monitor Direct,PLS 和 MOV 教程
日文原文本指南改编自 MONOSCOPE 面向日本读者撰写的文章:PLCとは?シーケンス制御の仕組みと基本原理を図解でわかりやすく解説
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