Automationdirect.com D4-454 PLC User manual

D4-454 PLC User Manual
Manual Number: D4-454-M

~ WARNING ~
Thank you for purchasing automation equipment from Automationdirect.com®, doing business as,
AutomationDirect. We want your new automation equipment to operate safely. Anyone who installs or
uses this equipment should read this publication (and any other relevant publications) before installing or
operating the equipment.
To minimize the risk of potential safety problems, you should follow all applicable local and national codes
that regulate the installation and operation of your equipment. These codes vary from area to area and
usually change with time. It is your responsibility to determine which codes should be followed, and to
verify that the equipment, installation, and operation is in compliance with the latest revision of these
codes.
At a minimum, you should follow all applicable sections of the National Fire Code, National Electrical
Code, and the codes of the National Electrical Manufacturer’s Association (NEMA). There may be local
regulatory or government offices that can also help determine which codes and standards are necessary for
safe installation and operation.
Equipment damage or serious injury to personnel can result from the failure to follow all applicable codes
and standards. We do not guarantee the products described in this publication are suitable for your particular
application, nor do we assume any responsibility for your product design, installation, or operation.
Our products are not fault-tolerant and are not designed, manufactured or intended for use or resale as
on-line control equipment in hazardous environments requiring fail-safe performance, such as in the
operation of nuclear facilities, aircraft navigation or communication systems, air traffic control, direct life
support machines, or weapons systems, in which the failure of the product could lead directly to death,
personal injury, or severe physical or environmental damage (“High Risk Activities”). AutomationDirect
specifically disclaims any expressed or implied warranty of fitness for High Risk Activities.
For additional warranty and safety information, see the Terms and Conditions section of our catalog. If
you have any questions concerning the installation or operation of this equipment, or if you need
additional information, please call us at 1-770-844-4200.
This publication is based on information that was available at the time it was printed. At
AutomationDirect we constantly strive to improve our products and services, so we reserve the right to
make changes to the products and/or publications at any time without notice and without any obligation.
This publication may also discuss features that may not be available in certain revisions of the product.
Trademarks
This publication may contain references to products produced and/or offered by other companies. The
product and company names may be trademarked and are the sole property of their respective owners.
AutomationDirect disclaims any proprietary interest in the marks and names of others.
Copyright 2023, Automationdirect.com®Incorporated
All Rights Reserved
No part of this manual shall be copied, reproduced, or transmitted in any way without the prior, written
consent of Automationdirect.com® Incorporated. AutomationDirect retains the exclusive rights to all
information included in this document.

~ ADVERTENCIA ~
Gracias por comprar equipo de automatización de Automationdirect.com®. Deseamos que su nuevo equipo
de automatización opere de manera segura. Cualquier persona que instale o use este equipo debe leer esta
publicación (y cualquier otra publicación pertinente) antes de instalar u operar el equipo.
Para reducir al mínimo el riesgo debido a problemas de seguridad, debe seguir todos los códigos de seguridad
locales o nacionales aplicables que regulan la instalación y operación de su equipo. Estos códigos varian de
área en área y usualmente cambian con el tiempo. Es su responsabilidad determinar cuales códigos deben ser
seguidos y verificar que el equipo, instalación y operación estén en cumplimiento con la revisión mas reciente
de estos códigos.
Como mínimo, debe seguir las secciones aplicables del Código Nacional de Incendio, Código Nacional Eléctrico,
y los códigos de (NEMA) la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos de USA. Puede haber oficinas de
normas locales o del gobierno que pueden ayudar a determinar cuales códigos y normas son necesarios para una
instalación y operación segura.
Si no se siguen todos los códigos y normas aplicables, puede resultar en daños al equipo o lesiones serias a
personas. No garantizamos los productos descritos en esta publicación para ser adecuados para su aplicación
en particular, ni asumimos ninguna responsabilidad por el diseño de su producto, la instalación u operación.
Nuestros productos no son tolerantes a fallas y no han sido diseñados, fabricados o intencionados para uso
o reventa como equipo de control en línea en ambientes peligrosos que requieren una ejecución sin fallas,
tales como operación en instalaciones nucleares, sistemas de navegación aérea, o de comunicación, control de
tráfico aéreo, máquinas de soporte de vida o sistemas de armamentos en las cuales la falla del producto puede
resultar directamente en muerte, heridas personales, o daños físicos o ambientales severos (“Actividades de Alto
Riesgo”). Automationdirect.com específicamente rechaza cualquier garantía ya sea expresada o implicada para
actividades de alto riesgo.
Para información adicional acerca de garantía e información de seguridad, vea la sección de Términos y
Condiciones de nuestro catálogo. Si tiene alguna pregunta sobre instalación u operación de este equipo, o si
necesita información adicional, por favor llámenos al número 1-770-844-4200 en Estados Unidos.
Esta publicación está basada en la información disponible al momento de impresión. En Automationdirect.
com nos esforzamos constantemente para mejorar nuestros productos y servicios, así que nos reservamos el
derecho de hacer cambios al producto y/o a las publicaciones en cualquier momento sin notificación y sin
ninguna obligación. Esta publicación también puede discutir características que no estén disponibles en ciertas
revisiones del producto.
Marcas Registradas
Esta publicación puede contener referencias a productos producidos y/u ofrecidos por otras compañías. Los nombres de las
compañías y productos pueden tener marcas registradas y son propiedad única de sus respectivos dueños. Automationdirect.com,
renuncia cualquier interés propietario en las marcas y nombres de otros.
PROPIEDAD LITERARIA 2023, AUTOMATIONDIRECT.COM®INCORPORATED
Todos los derechos reservados
No se permite copiar, reproducir, o transmitir de ninguna forma ninguna parte de este manual sin previo consentimiento por escrito
de Automationdirect.com® Incorprated. Automationdirect.com retiene los derechos exclusivos a toda la información incluida en
este documento. Los usuarios de este equipo pueden copiar este documento solamente para instalar, configurar y mantener el equipo
correspondiente. También las instituciones de enseñanza pueden usar este manual para propósitos educativos.

~AVERTISSEMENT ~
Nous vous remercions d’avoir acheté l’équipement d’automatisation de Automationdirect.com®, en faisant des affaires
comme, AutomationDirect. Nous tenons à ce que votre nouvel équipement d’automatisation fonctionne en toute
sécurité. Toute personne qui installe ou utilise cet équipement doit lire la présente publication (et toutes les autres
publications pertinentes) avant de l’installer ou de l’utiliser.
Afin de réduire au minimum le risque d’éventuels problèmes de sécurité, vous devez respecter tous les codes locaux
et nationaux applicables régissant l’installation et le fonctionnement de votre équipement. Ces codes diffèrent d’une
région à l’autre et, habituellement, évoluent au fil du temps. Il vous incombe de déterminer les codes à respecter et de
vous assurer que l’équipement, l’installation et le fonctionnement sont conformes aux exigences de la version la plus
récente de ces codes.
Vous devez, à tout le moins, respecter toutes les sections applicables du Code national de prévention des incendies,
du Code national de l’électricité et des codes de la National Electrical Manufacturer’s Association (NEMA). Des
organismes de réglementation ou des services gouvernementaux locaux peuvent également vous aider à déterminer les
codes ainsi que les normes à respecter pour assurer une installation et un fonctionnement sûrs.
L’omission de respecter la totalité des codes et des normes applicables peut entraîner des dommages à l’équipement
ou causer de graves blessures au personnel. Nous ne garantissons pas que les produits décrits dans cette publication
conviennent à votre application particulière et nous n’assumons aucune responsabilité à l’égard de la conception, de
l’installation ou du fonctionnement de votre produit.
Nos produits ne sont pas insensibles aux défaillances et ne sont ni conçus ni fabriqués pour l’utilisation ou la revente en
tant qu’équipement de commande en ligne dans des environnements dangereux nécessitant une sécurité absolue, par
exemple, l’exploitation d’installations nucléaires, les systèmes de navigation aérienne ou de communication, le contrôle
de la circulation aérienne, les équipements de survie ou les systèmes d’armes, pour lesquels la défaillance du produit
peut provoquer la mort, des blessures corporelles ou de graves dommages matériels ou environnementaux («activités à
risque élevé»). La société AutomationDirect nie toute garantie expresse ou implicite d’aptitude à l’emploi en ce qui a
trait aux activités à risque élevé.
Pour des renseignements additionnels touchant la garantie et la sécurité, veuillez consulter la section Modalités et
conditions de notre documentation. Si vous avez des questions au sujet de l’installation ou du fonctionnement de
cet équipement, ou encore si vous avez besoin de renseignements supplémentaires, n’hésitez pas à nous téléphoner au
1-770-844-4200.
Cette publication s’appuie sur l’information qui était disponible au moment de l’impression. À la société
AutomationDirect, nous nous efforçons constamment d’améliorer nos produits et services. C’est pourquoi nous nous
réservons le droit d’apporter des modifications aux produits ou aux publications en tout temps, sans préavis ni quelque
obligation que ce soit. La présente publication peut aussi porter sur des caractéristiques susceptibles de ne pas être
offertes dans certaines versions révisées du produit.
Marques de commerce
La présente publication peut contenir des références à des produits fabriqués ou offerts par d’autres entreprises. Les
désignations des produits et des entreprises peuvent être des marques de commerce et appartiennent exclusivement à
leurs propriétaires respectifs. AutomationDirect nie tout intérêt dans les autres marques et désignations.
Copyright 2023, Automationdirect.com®Incorporated
Tous droits réservés
Nulle partie de ce manuel ne doit être copiée, reproduite ou transmise de quelque façon que ce soit sans le consentement
préalable écrit de la société Automationdirect.com® Incorporated. AutomationDirect conserve les droits exclusifs à
l’égard de tous les renseignements contenus dans le présent document.

D4-454 PLC USER MANUAL
Please include the Manual Number and the Manual Issue, both shown below,
when communicating with Technical Support regarding this publication.
Manual Number: D4-454-M
Issue: 1st Ed. Rev. D
Issue Date: 03/23
Publication History
Issue Date Description of Changes
Original 06/17 Original Issue
Rev A 09/17 Minor Changes
Rev B 05/18 Updates and general corrections
Rev C 06/20 Added note to Appendix F: D4-454 will only support D4-HSC firmware v2.3.
Rev D 03/23 Removed Type 1 fonts

Table of Contents
Chapter 1: Getting Started
Introduction.....................................................................................................................................1-2
The Purpose of this Manual��������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 1-2
Where to Begin �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 1-2
Technical Support ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 1-2
Key Topics for Each Chapter ������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 1-3
DL405 System Components.......................................................................................................1-4
CPUs ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 1-4
Bases ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 1-4
I/O Configuration������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 1-4
I/O Modules���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 1-4
Programming Methods.................................................................................................................1-4
DirectSOFT Programming for Windows™ ����������������������������������������������������������������������������������� 1-4
DL405 System Diagrams ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 1-5
Steps to Designing a Successful System............................................................................ 1-12
Frequently Asked Questions................................................................................................... 1-14
Chapter 2: Installation, Wiring, and Specifications
Safety Guidelines...........................................................................................................................2-2
Emergency Power Disconnect��������������������������������������������������������������������������������������������������������� 2-4
Orderly System Shutdown����������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 2-4
Mounting Guidelines .....................................................................................................................2-5
Base Dimensions ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 2-5
Panel Layout and Clearances ����������������������������������������������������������������������������������������������������������� 2-6
Enclosures������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 2-7
Agency Approvals �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 2-8
Environmental Specifications����������������������������������������������������������������������������������������������������������� 2-8
Power���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 2-8

Table of Contents
D4-454 PLC User Manual, 1st Edition, Rev. D
ii
Installing DL405 Bases................................................................................................................ 2-9
Three Sizes of Bases����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������2-9
Installing Components in the Base ........................................................................................ 2-10
CPU and Expansion Unit Wiring Guidelines......................................................................... 2-11
CPU Wiring ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 2-11
Expansion Unit Wiring ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������2-12
Connecting Program Devices ������������������������������������������������������������������������������������������������������� 2-12
Connecting Operator Interfaces Devices���������������������������������������������������������������������������������2-13
I/O Wiring Strategies ................................................................................................................. 2-14
PLC Isolation Boundaries ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 2-14
Powering I/O Circuits with the Auxiliary Supply���������������������������������������������������������������������� 2-15
Powering I/O Circuits Using Separate Supplies ��������������������������������������������������������������������� 2-16
Sinking / Sourcing Concepts ��������������������������������������������������������������������������������������������������������� 2-17
I/O “Common” Terminal Concepts����������������������������������������������������������������������������������������������� 2-18
Connecting DC I/O to “Solid State” Field Devices����������������������������������������������������������������� 2-19
Solid State Input Sensors���������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 2-19
Relay Output Guidelines������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 2-21
Transient Suppression for Inductive Loads in a Control System������������������������������������ 2-21
I/O Modules Wiring, and Specification ................................................................................. 2-26
Slot Numbering������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 2-26
Module Placement Restrictions���������������������������������������������������������������������������������������������������� 2-26
Module Placement������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 2-27
I/O Module Status Indicators ��������������������������������������������������������������������������������������������������������� 2-27
Color Coding of I/O Modules���������������������������������������������������������������������������������������������������������� 2-27
Wiring the Different Module Connectors ���������������������������������������������������������������������������������� 2-28
Wiring 32 and 64 Point I/O Modules�������������������������������������������������������������������������������������������� 2-29
I/O Wiring Checklist ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 2-30
DL405 Input Module Chart�������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 2-31
DL405 Output Module Chart���������������������������������������������������������������������������������������������������������� 2-31
Chapter 3: CPU Specifications and Operation
Overview.......................................................................................................................................... 3-2
General CPU Features �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������3-2
CPU Electrical Specifications �����������������������������������������������������������������������������������������������������������3-2

Table of Contents
D4-454 PLC User Manual, 1st Edition, Rev. D iii
CPU Specifications.......................................................................................................................3-3
Toggle Switch Functions �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������3-4
Status Indicators����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 3-5
Communication Ports ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 3-6
Port 0 Specifications���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������3-6
Port 1 Specifications���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������3-7
Port 2 Specifications���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������3-8
Port 3 Specifications���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������3-9
Using Battery Backup ............................................................................................................... 3-10
CPU Setup Information ............................................................................................................ 3-11
Setting the Clock and Calendar ��������������������������������������������������������������������������������������������������� 3-11
Variable/Fixed Scan Time Feature���������������������������������������������������������������������������������������������� 3-11
Password Protection������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 3-11
Clearing an Existing Program�������������������������������������������������������������������������������������������������������� 3-11
Initializing System Memory ������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 3-12
Setting Retentive Memory Ranges��������������������������������������������������������������������������������������������� 3-12
CPU Operation............................................................................................................................ 3-13
CPU Operating System ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 3-13
Program Mode Operation��������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 3-14
Run Mode Operation ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 3-14
Read Inputs ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 3-15
Read Inputs from Specialty and Remote I/O��������������������������������������������������������������������������� 3-15
Service Peripherals and Force I/O ���������������������������������������������������������������������������������������������� 3-15
Update Special Relays and Special Registers������������������������������������������������������������������������ 3-16
CPU Bus Communication ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 3-16
Update Clock, Special Relays and Special Registers���������������������������������������������������������� 3-17
Solve Application Program ������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 3-17
Solve PID Loop Equations�������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 3-18
Write Outputs�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 3-18
Write Outputs to Specialty and Remote I/O���������������������������������������������������������������������������� 3-18
Diagnostics ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 3-18
I/O Response Time .................................................................................................................... 3-19
Is Timing Important for Your Application ��������������������������������������������������������������������������������� 3-19
Normal Minimum I/O Response���������������������������������������������������������������������������������������������������� 3-19

Table of Contents
D4-454 PLC User Manual, 1st Edition, Rev. D
iv
Normal Minimum I/O Response�����������������������������������������������������������������������������������������������������3-19
Improving Response Time ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������3-20
CPU Scan Time Considerations..............................................................................................3-21
Initialization Process��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������3-22
Reading Inputs�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������3-22
Update Clock/Calendar, Special Relays, Special Registers�����������������������������������������������3-22
Reading Inputs from Specialty I/O �����������������������������������������������������������������������������������������������3-23
CPU Bus Communications��������������������������������������������������������������������������������������������������������������3-24
Writing Outputs �����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������3-24
Writing Outputs to Specialty I/O���������������������������������������������������������������������������������������������������3-25
Diagnostics �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������3-25
Application Program Execution ����������������������������������������������������������������������������������������������������3-26
Program Control Instructions ��������������������������������������������������������������������������������������������������������3-26
PLC Numbering Systems..........................................................................................................3-27
PLC Resources������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������3-27
V-Memory����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������3-28
Binary-Coded Decimal Numbers��������������������������������������������������������������������������������������������������3-28
Hexadecimal Numbers ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������3-28
Memory Map.................................................................................................................................3-29
Octal Numbering Systems................................................................................... 3-29
Discrete and Word Locations��������������������������������������������������������������������������������������������������������3-29
V-Memory Locations for Discrete Memory Areas ����������������������������������������������������������������3-29
Input Points (X Data Type)���������������������������������������������������������������������������������������������������������������3-30
Output Points (Y Data Type) �����������������������������������������������������������������������������������������������������������3-30
Control Relays (C Data Type) ���������������������������������������������������������������������������������������������������������3-30
Timers and Timer Status Bits (T Data Type)�����������������������������������������������������������������������������3-30
Timer Current Values (V Data Type)��������������������������������������������������������������������������������������������3-31
Counters and Counter Status Bits (CT Data type)�����������������������������������������������������������������3-31
Counter Current Values (V Data Type)���������������������������������������������������������������������������������������3-31
Word Memory (V Data Type) ����������������������������������������������������������������������������������������������������������3-31
Stages (S Data type)��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������3-32
Special Relays (SP Data Type)�������������������������������������������������������������������������������������������������������3-32
Remote I/O Points (GX and GY Data Type) �������������������������������������������������������������������������������3-32
System Parameters (V Data Type)�����������������������������������������������������������������������������������������������3-33

Table of Contents
D4-454 PLC User Manual, 1st Edition, Rev. D v
DL405 Aliases .............................................................................................................................. 3-36
X Input / Y Output Bit Map........................................................................................................ 3-37
Control Relay Bit Map ................................................................................................................ 3-39
Timer and Counter Status Bit Map......................................................................................... 3-43
Remote I/O Bit Map .................................................................................................................... 3-44
Stage Control / Status Bit Map ............................................................................................... 3-48
Chapter 4: System Design and Conguration
I/O System Congurations........................................................................................... 4–2
Network Configurations.......................................................................................................... 4–3
Module Placement and Configuration .................................................................................... 4–4
Valid Module/Unit Locations �������������������������������������������������������������������������������������������������������������4–4
I/O Configuration Methods ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������4–5
Automatic Configuration���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������4–5
Manual Configuration���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������4–5
Power-On I/O Configuration Check������������������������������������������������������������������������������������������������4–6
Calculating the Power Budget................................................................................................... 4–7
Managing your Power Resource ������������������������������������������������������������������������������������������������������4–7
CPU Power Specifications �����������������������������������������������������������������������������������������������������������������4–7
Module Power Requirements������������������������������������������������������������������������������������������������������������4–7
Power Budget Calculation Example �����������������������������������������������������������������������������������������������4–9
Power Budget Calculation Worksheet ��������������������������������������������������������������������������������������� 4–10
Local I/O Expansion .............................................................................................. 4–11
Local Base and I/O................................................................................................................... 4–11
Local Expansion Base and I/O ............................................................................................. 4–11
Remote I/O Expansion............................................................................................................... 4–12
How to Add Remote I/O Channels ����������������������������������������������������������������������������������������������� 4–12
Configuring the CPU’s Remote I/O Channel ���������������������������������������������������������������������������� 4–13
Configure Remote I/O Slaves��������������������������������������������������������������������������������������������������������� 4–15
Configuring the Remote I/O Table ����������������������������������������������������������������������������������������������� 4–15
Remote I/O Setup Program ������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 4–16
Remote I/O Test Program ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 4–17
Network Connections to MODBUS ® and DirectNet......................................................... 4–18

Table of Contents
D4-454 PLC User Manual, 1st Edition, Rev. D
vi
Configuring the CPU’s Comm Ports������������������������������������������������������������������������������������������4–18
MODBUS Port Configuration��������������������������������������������������������������������������������������������������������4–20
Network Slave Operation .......................................................................................................4–22
Determining the MODBUS Address ������������������������������������������������������������������������������������������4–23
If Your Host Software Requires the Data Type and Address ������������������������������������������4–23
If Your MODBUS Host Software Requires an Address Only��������������������������������������������4–25
Network Master Operation ....................................................................................................4–28
Step 1: Identify Master Port # and Slave # �����������������������������������������������������������������������������4–29
Step 2: Load Number of Bytes to Transfer�����������������������������������������������������������������������������4–29
Step 3: Specify Master Memory Area���������������������������������������������������������������������������������������4–30
Step 4: Specify Slave Memory Area������������������������������������������������������������������������������������������4–31
Communications from a Ladder Program ������������������������������������������������������������������������������4–31
Multiple Read and Write Interlocks��������������������������������������������������������������������������������������������4–32
Chapter 5: Standard RLL Instructions
Using Boolean Instructions.......................................................................................................5-5
END Statement������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 5-5
Simple Rungs����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 5-5
Normally Closed Contact ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 5-6
Contacts in Series ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 5-6
Midline Outputs ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 5-6
Parallel Elements���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 5-7
Joining Series Branches in Parallel ���������������������������������������������������������������������������������������������� 5-7
Joining Parllel Branches in Series������������������������������������������������������������������������������������������������� 5-7
Combination Networks���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 5-7
Comparative Boolean������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 5-8
Boolean Stack ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 5-8
Immediate Boolean ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 5-9
Boolean Instructions ............................................................................................................... 5-10
Comparative Boolean .............................................................................................................. 5-25
Immediate Instructions ........................................................................................................... 5-31
Timer, Counter and Shift Register Instructions............................................................... 5-38
Using Timers��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 5-38

Table of Contents
D4-454 PLC User Manual, 1st Edition, Rev. D vii
Timer Example Using Discrete Status Bits ����������������������������������������������������������������������������� 5-40
Timer Example Using Comparative Contacts������������������������������������������������������������������������ 5-40
Accumulating Timer Example using Discrete Status Bits������������������������������������������������� 5-42
Accumulator Timer Example Using Comparative Contacts �������������������������������������������� 5-42
Using Counters���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 5-43
Counter Example Using Discrete Status Bits ������������������������������������������������������������������������ 5-45
Counter Example Using Comparative Contacts������������������������������������������������������������������� 5-45
Stage Counter Example Using Discrete Status Bits ����������������������������������������������������������� 5-47
Stage Counter Example Using Comparative Contacts ����������������������������������������������������� 5-47
Up / Down Counter Example Using Discrete Status Bits �������������������������������������������������� 5-49
Up / Down Counter Example Using Comparative Contacts �������������������������������������������� 5-49
Accumulator/Stack Load and Output Data Instructions............................................... 5-51
Using the Accumulator������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 5-51
Copying Data to the Accumulator���������������������������������������������������������������������������������������������� 5-51
Changing the Accumulator Data ������������������������������������������������������������������������������������������������ 5-52
Using the Accumulator Stack ������������������������������������������������������������������������������������������������������ 5-53
Accumulator and Accumulator Stack Memory Locations������������������������������������������������ 5-54
Using Pointers������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 5-55
Logical Instructions (Accumulator) ..................................................................................... 5-69
Math Instructions...................................................................................................................... 5-86
Transcendental Functions ................................................................................................... 5-118
Bit Operation Instructions....................................................................................................5-120
Number Conversion Instructions (Accumulator)...........................................................5-127
Shuffle Digits Block Diagram������������������������������������������������������������������������������������������������������5-139
Table Instructions................................................................................................................... 5-141
Copy Data From a Data Label Area to V-memory �������������������������������������������������������������5-143
Clock/Calendar Instructions................................................................................................5-173
CPU Control Instructions...................................................................................................... 5-175
Program Control Instructions .............................................................................................5-177
Interrupt Instructions ............................................................................................................ 5-185

Table of Contents
D4-454 PLC User Manual, 1st Edition, Rev. D
viii
Message Instructions ............................................................................................................ 5-187
Chapter 6: Drum Instruction Programming
Introduction...................................................................................................................................6-2
Purpose����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 6-2
Drum Terminology������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 6-2
Drum Chart Representation������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 6-3
Output Sequences������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 6-3
Step Transitions...........................................................................................................................6-4
Drum Instruction Types��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 6-4
Timer-Only Transitions���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 6-4
Timer and Event Transitions������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 6-5
Event-Only Transitions���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 6-6
Counter Assignments ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 6-6
Last Step Completion ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 6-7
Overview of Drum Operation....................................................................................................6-8
Drum Instruction Block Diagram���������������������������������������������������������������������������������������������������� 6-8
Power Up State of Drum Registers����������������������������������������������������������������������������������������������� 6-9
Drum Control Techniques ...................................................................................................... 6-10
Drum Control Inputs ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 6-10
Initializing Drum Outputs���������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 6-11
Using Complex Event Step Transitions ����������������������������������������������������������������������������������� 6-11
Self-Resetting Drum������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 6-11
Drum Instructions ..................................................................................................................... 6-12
Timed Drum with Discrete Outputs (DRUM)��������������������������������������������������������������������������� 6-12
Event Drum (EDRUM)����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 6-14
Masked Event Drum with Discrete Outputs (MDRMD)������������������������������������������������������� 6-16
Masked Event Drum with Word Output (MDRMW) �������������������������������������������������������������� 6-18
Chapter 7: RLL
PLUS
Stage Programming
Introduction to Stage Programming ......................................................................................7-2
Overcoming “Stage Fright”�������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 7-2
Learning to Draw State Transition Diagrams ......................................................................7-3
Introduction to Process States������������������������������������������������������������������������������������������������������ 7-3

Table of Contents
D4-454 PLC User Manual, 1st Edition, Rev. D ix
The Need for State Diagrams ��������������������������������������������������������������������������������������������������������� 7-3
A 2–State Process������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 7-3
RLL Equivalent �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 7-4
Stage Equivalent ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 7-4
Let’s Compare��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 7-5
Initial Stages ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 7-5
What Stage Bits Do����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 7-6
Stage Instruction Characteristics ������������������������������������������������������������������������������������������������� 7-6
Using the Stage Jump Instruction for State Transitions .................................................7-7
Stage Jump, Set, and Reset Instructions����������������������������������������������������������������������������������� 7-7
Stage Program Example: Toggle On/Off Lamp Controller ..............................................7-8
A 4–State Process������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 7-8
Four Steps to Writing a Stage Program ................................................................................7-9
Stage Program Example: A Garage Door Opener ........................................................... 7-10
Garage Door Opener Example ���������������������������������������������������������������������������������������������������� 7-10
Draw the Block Diagram����������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 7-10
Draw the State Diagram����������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 7-11
Add Safety Light Feature��������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 7-12
Modify the Block Diagram and State Diagram ���������������������������������������������������������������������� 7-12
Using a Timer Inside a Stage�������������������������������������������������������������������������������������������������������� 7-13
Add Obstruction Stop Feature���������������������������������������������������������������������������������������������������� 7-14
Exclusive Transitions����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 7-14
Stage Program Design Considerations.............................................................................. 7-15
Stage Program Organization�������������������������������������������������������������������������������������������������������� 7-15
How Instructions Work Inside Stages �������������������������������������������������������������������������������������� 7-16
Using a Stage as a Supervisory Process �������������������������������������������������������������������������������� 7-17
Stage Counter������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 7-17
Power Flow Transition Technique���������������������������������������������������������������������������������������������� 7-18
Parallel Processing Concepts ............................................................................................... 7-19
Parallel Processes���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 7-19
Converging Processes������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 7-19
Convergence Stages (CV)������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 7-19
Convergence Jump (CVJMP) ������������������������������������������������������������������������������������������������������ 7-20
Convergence Stage Guidelines �������������������������������������������������������������������������������������������������� 7-20

Table of Contents
D4-454 PLC User Manual, 1st Edition, Rev. D
x
RLL
PLUS
(Stage) Instructions................................................................................................ 7-21
Stage (SG)�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 7-21
Initial Stage (ISG) ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 7-22
Jump (JMP) ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 7-22
Not Jump (NJMP)������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 7-22
Converge Stage (CV) and Converge Jump (CVJMP) ��������������������������������������������������������� 7-23
Block Call (BCALL)���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 7-25
Block End (BEND)������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 7-25
Block (BLK) ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 7-25
Chapter 8: PID Loop Operation... ................................................................. 8-1
D4-454 PID Control .....................................................................................................................8-2
D4-454 PID Control Features ��������������������������������������������������������������������������������������������������������� 8-2
Introduction to PID Control.......................................................................................................8-4
What is PID Control?��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 8-4
Introducing D4-454 PID Control ..........................................................................................8-6
Process Control Definitions ������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 8-8
PID Loop Operation.....................................................................................................................8-9
Position Form of the PID Equation������������������������������������������������������������������������������������������������ 8-9
Reset Windup Protection��������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 8-10
Freeze Bias������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 8-11
Adjusting the Bias����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 8-11
Step Bias Proportional to Step Change in SP ����������������������������������������������������������������������� 8-12
Eliminating Proportional, Integral or Derivative Action������������������������������������������������������ 8-12
Velocity Form of the PID Equation��������������������������������������������������������������������������������������������� 8-12
Bumpless Transfer ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 8-13
Loop Alarms���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 8-13
Loop Operating Modes ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 8-14
Special Loop Calculations������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 8-14
Ten Steps to Successful Process Control......................................................................... 8-16
PID Loop Setup.......................................................................................................................... 8-18
Some Things to Do and Know Before Starting ��������������������������������������������������������������������� 8-18
Establishing the Loop Table Size and Location�������������������������������������������������������������������� 8-19
Loop Table Word Definitions ������������������������������������������������������������������������������������������������������� 8-21
PID Mode Setting 1 Bit Descriptions (Addr + 00)����������������������������������������������������������������� 8-22

Table of Contents
D4-454 PLC User Manual, 1st Edition, Rev. D xi
PID Mode Setting 2 Bit Descriptions (Addr + 01)����������������������������������������������������������������� 8-23
Mode/Alarm Monitoring Word (Addr + 06)������������������������������������������������������������������������������ 8-24
Ramp/Soak Table Flags (Addr + 33) ������������������������������������������������������������������������������������������ 8-24
Ramp/Soak Table Location (Addr + 34) ����������������������������������������������������������������������������������� 8-25
Ramp/Soak Table Programming Error Flags (Addr + 35)�������������������������������������������������� 8-25
Configure the PID Loop������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 8-26
PID Loop Tuning........................................................................................................................ 8-42
Open-Loop Test�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 8-42
Manual Tuning Procedure ������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 8-43
Alternative Manual Tuning Procedures by Others��������������������������������������������������������������� 8-46
Tuning PID Controllers�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 8-46
Auto Tuning Procedure ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 8-47
Use DirectSOFT Data View with PID View������������������������������������������������������������������������������� 8-51
Open a New Data View Window�������������������������������������������������������������������������������������������������� 8-51
Open PID View ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 8-52
Using the Special PID Features ............................................................................................ 8-54
How to Change Loop Modes ������������������������������������������������������������������������������������������������������� 8-54
Operator Panel Control of PID Modes�������������������������������������������������������������������������������������� 8-55
PLC Modes Effect on Loop Modes�������������������������������������������������������������������������������������������� 8-55
Loop Mode Override ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 8-56
PV Analog Filter��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 8-57
Creating an Analog Filter in Ladder Logic������������������������������������������������������������������������������� 8-58
Use the DirectSOFT Filter Intelligent Box Instruction �������������������������������������������������������� 8-59
Ramp/Soak Generator............................................................................................................. 8-60
Introduction����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 8-60
Ramp/Soak Table������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 8-61
Ramp/Soak Table Flags������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 8-63
Ramp/Soak Generator Enable ����������������������������������������������������������������������������������������������������� 8-63
Ramp/Soak Controls ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 8-63
Testing Your Ramp/Soak Profile������������������������������������������������������������������������������������������������� 8-64
Ramp/Soak Profile Monitoring����������������������������������������������������������������������������������������������������� 8-64
Ramp/Soak Programming Errors������������������������������������������������������������������������������������������������ 8-64
DirectSOFT Ramp/Soak Example ........................................................................................ 8-65
Setup the Profile in PID Setup ����������������������������������������������������������������������������������������������������� 8-65
Program the Ramp/Soak Control in Relay Ladder��������������������������������������������������������������� 8-65

Table of Contents
D4-454 PLC User Manual, 1st Edition, Rev. D
xii
Test the Profile ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������8-66
Cascade Control ......................................................................................................................8-67
Introduction����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������8-67
Cascaded Loops in the D4-454 CPU���������������������������������������������������������������������������������������8-68
Tuning Cascaded Loops���������������������������������������������������������������������������������������������������������������8-69
Time-Proportioning Control .................................................................................................8-70
On/Off Control Program Example ���������������������������������������������������������������������������������������������8-71
Feedforward Control...............................................................................................................8-72
PID Example Program.............................................................................................................8-74
Program Setup for the PID Loop �����������������������������������������������������������������������������������������������8-74
Troubleshooting Tips..........................................................................................................8-77
Glossary of PID Loop Terminology..................................................................................8-79
Bibliography ...........................................................................................................................8-81
Chapter 9: Maintenance and Troubleshooting
Hardware System Maintenance ............................................................................................ 9-2
Standard Maintenance �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 9-2
Battery Replacement������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 9-2
Diagnostics.................................................................................................................................. 9-3
Fatal Errors������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 9-3
Non-fatal Errors���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 9-3
V-memory Error Code Locations ������������������������������������������������������������������������������������������������ 9-4
Special Relays (SP) Corresponding to Error Codes������������������������������������������������������������� 9-5
I/O Module Codes������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 9-6
Error Message Tables���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 9-6
Program Error Codes����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 9-7
CPU Status Indicators .............................................................................................................. 9-8
PWR Indicator�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 9-9
RUN Indicator ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������9-10
CPU Indicator ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������9-11
BATT Indicator ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������9-11
DIAG Indicator�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������9-11
TXD and RXD Indicators����������������������������������������������������������������������������������������������������������������9-12
I/O Point Troubleshooting.....................................................................................................9-13

Table of Contents
D4-454 PLC User Manual, 1st Edition, Rev. D xiii
Some Quick Steps�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������9-13
Testing Output Points ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 9-14
Noise Troubleshooting.............................................................................................................9-15
Electrical Noise Problems �������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 9-15
Reducing Electrical Noise��������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 9-15
Machine Startup and Program Troubleshooting ..............................................................9-16
Syntax Check �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 9-16
Special Debug Instructions ����������������������������������������������������������������������������������������������������������� 9-18
Run Time Edits ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 9-20
Forcing I/O Points������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 9-21
Bit Override Forcing�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 9-23
Appendix A: Error Codes.......................................................................................
D4-454 Error Codes���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� A-2
Appendix B: Special Relays... ...............................................................................
Startup and Real-Time Relays ���������������������������������������������������������������������������������������������������������B-2
CPU Status Relays��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������B-2
System Monitoring�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������B-3
Accumulator Status �����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������B-3
Communication Monitoring Relay��������������������������������������������������������������������������������������������������B-4
Appendix C: Product Weights..............................................................................
Product Weight ...........................................................................................................................C-2
Appendix D: ASCII Conversion Table
ASCII Conversion Table �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� D-2
Appendix E: Numbering Systems
Introduction................................................................................................................................... E-2
Binary Numbering System......................................................................................................... E-2
Hexadecimal Numbering System............................................................................................ E-3
Octal Numbering System........................................................................................................... E-4
Binary Coded Decimal (BCD) Numbering System .............................................................. E-5
Real (Floating Point) Numbering System .............................................................................. E-5

Table of Contents
D4-454 PLC User Manual, 1st Edition, Rev. D
xiv
BCD/Binary/Decimal/Hex/Octal -
What is the Difference?............................................................................................................... E-6
Data Type Mismatch .................................................................................................................... E-7
Signed vs. Unsigned Integers.................................................................................................... E-8
AutomationDirect.com Products and Data Types .............................................................. E-9
DirectLOGIC PLCs���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������E-9
C-more/C-more Micro-Graphic Panels ����������������������������������������������������������������������������������������E-9

1
1
GettinG Started Chapter
Chapter
Chapter
In This Chapter...
Introduction..................................................................................................................................1-2
Conventions Used.......................................................................................................................1-3
DL405 System Components....................................................................................................1-4
Programming Methods..............................................................................................................1-4
DL405 Family................................................................................................................................1-6
Quick Start for PLC Checkout and Programming .............................................................1-8
Steps to Designing a Successful System......................................................................... 1-12
Frequently Asked Questions................................................................................................ 1-14
Table of contents
Other Automationdirect.com Controllers manuals

Automationdirect.com
Automationdirect.com GS1-10P2 User manual

Automationdirect.com
Automationdirect.com DL06 User manual

Automationdirect.com
Automationdirect.com IronHorse GSD Series User manual

Automationdirect.com
Automationdirect.com DL05 User manual

Automationdirect.com
Automationdirect.com Stellar SR44 User manual

Automationdirect.com
Automationdirect.com DL06 User manual

Automationdirect.com
Automationdirect.com DL05 User manual

Automationdirect.com
Automationdirect.com DirectLOGIC DL205 Series User manual

Automationdirect.com
Automationdirect.com prosense PPC5 Series User manual

Automationdirect.com
Automationdirect.com T1H Series Instructions for use