第三章编程元件

1、1三 PLC中的软元件 在PLC中软元件有三种类型。 第一种为位元件，PLC中的输入继电器X、输出继电器Y、辅助继电器M和状态继电器S为位元件。存储单元中的一位表示一个继电器，其值为“0”或“1”，“0”表示继电器失电，“1”表示继电器得电。 第二种为字元件，最典型的字元件为数据寄存器D，一个数据寄存器可以存放16位二进制数，两个数据寄存器可以存放32位二进制数，在PLC控制中用于数据处理。定时器T和计数器C也可以作为数据寄存器来使用。 第三种为位与字混合元件，如定时器T和计数器C，它们的线圈和接点是位元件，它们的设定值寄存器和当前值寄存器为字元件。23.1 输入、输出继电器(X、Y)表3-

2、9 输入继电器和输出继电器元件分配表型号FX2N16MFX2N32MFX2N48MFX2N64MFX2N80MFX2N128M扩展时输入继电器X0X78点X0X1716点X0X2724点X0X3732点X0X4740点X0X7764点X0X267184点输出继电器Y0Y78点Y0Y1716点Y0Y2724点Y0Y3732点Y0Y4740点Y0Y7764点Y0Y267184点输入继电器(X)和输出继电器(Y) 在PLC中各有184点，采用八进制编号。输入继电器编号为：X0X7、X10X17、X20X27X267。输出继电器编号为：Y0Y7、Y10Y17、Y20Y27Y267。但输入继电器和输出继

3、电器点数之和不得超过256，如接入特殊单元、特殊模块时，每个占8点，应从256点中扣除。3例例3-1用PLC控制一个电热水箱，如图3-13所示，电热水箱用3KW电加热器烧水，用2个水位开关检测水位。控制要求：首先进水电磁阀得电打开，进水，当水位高于水位开关1时，加热器得电开始加热，当水位高于水位开关2时，进水电磁阀失电关闭，当加热器加热到100度时停止，放水电磁阀得电将放水阀打开，水龙头可以放水。当水位低于水位开关1时，加热器不得加热，进水电磁阀重新得电开始进水。进水时放水电磁阀关闭。水温开关加热器水位开关1水位开关2进水电磁阀放水电磁阀水龙头水箱图3- 1 电热水箱示意图4电热水箱PLC的控

4、制UX0X1X2Y0Y1Y2COMCOM1PLCSL1SL2STYV1YV2KM水温开关水位开关1水位开关2进水电磁阀放水电磁阀HL加热接触器放水信号灯(a) PLC接线图Y0Y1Y2X0X1X1X0Y0Y0进水电磁阀放水电磁阀加热接触器放水信号灯水温开关水位开关1水位开关2(b) 梯形图X2水位开关1图3- 14电热水箱的控制53.2 辅助继电器(M)辅助继电器(M)相当于中间继电器，它只能在内部程序(梯形图)中使用，不能对外驱动外部负载，在梯形图用于逻辑变换和逻辑记忆作用。辅助继电器有通用辅助继电器、断电保持辅助继电器和特殊辅助继电器。 通用辅助继电器的元件编号为M0M499，共500点。

5、它和普通的中间继电器功能一样，运行时如果通用辅助继电器线圈得电，当电源突然中断时线圈失电，若电源再次接通时，线圈仍失电。可通过参数设定将其改为断电保持辅助继电器。断电保持辅助继电器的元件编号为M500M3071其中M500M1023共524点，可通过参数设定将其改为通用辅助继电器。M1024M3071共2048点，为专用断电保持辅助继电器。其中M2800M3071用于上升沿，下降沿指令的接点时，有一种特殊性。 6例例3-2用传送带运送产品。传送带由三相鼠笼型电动机控制，在传送带末端安装一个限位开关SQ，工人在传送带首端放好产品，按下起动按钮，传送带开始运行。当产品到达传送带末端并超过限位开关（

6、即产品全部离开传送带）时，皮带停止。电动机产品SQM传送带限位开关图3- 15 传送带示意图7传送带PLC控制接线图和梯形图图3- 16 传送带PLC控制接线图和梯形图例例3-3 在例3-2用传送带传运送产品控制中，在停电之后再来电时传送带不会自行起动。现要求停电之后再来电时传送带能够继续工作，试画出对应的梯形图。图3- 17传送带PLC控制梯形图 M0X1Y0X2X0M0Y0COM1KMUX0X1X2SB1SB2SQX2Y0起动停止限位开关COM电动机(a)PLC接线图(b)梯形图M0X1M500X2X0M0X2M500Y0M5008例例3-4一辆小车在一条线路上运行，如图3-18所示。线路

7、上有15共5个站点，每个站点各设一个行程开关和一个呼叫按钮。要求无论小车在哪个站点，当某一个站点按下按钮后，小车将自动行进到呼叫点。试用PLC对小车进行控制。 SB1SB2SB3SB4SB5SQ1SQ2SQ3SQ4SQ5呼叫按钮行程开关小车X0X1X2X3X4X10X11X12X13X14图3- 18 小车行走示意图9小车行走PLC控制图 图3- 19 小车行走PLC控制图 Y1Y0KM1KM2COM1X1X2X3X4X5X11X12X13X14X15PLCSB1SB2SB3SB4SB5SQ1SQ2SQ3SQ4SQ5(b) 小车呼叫PLC接线图后退前进站点1站点2站点3站点4站点5呼叫按钮1呼

8、叫按钮2呼叫按钮3呼叫按钮4呼叫按钮5KM1KM2UUVWML1 L2 L3KM1KM2QSFUFR(a)主电路LNFU1FRCOM10Y0Y10Y1ENDX14X13X12X11Y12X15X14X13X12M4M3M2M1M5M4M3M2X15X14X5X4M5M4M3X13X3M2X12X2M1M5M4M3M2M1X11X1(c)梯形图后退前进小车行走PLC控制图 图3- 19 小车行走PLC控制图 113、特殊辅助继电器特殊辅助继电器的元件编号为M8000M8255，共有256点。特殊辅助继电器通常分为两大类。 (1)接点型(只读型)特殊辅助继电器此类辅助继电器的接点由PLC定义，在用

9、户程序中只可直接使用其触点。下面介绍几种常用的接点型特殊辅助继电器的定义和应用实例。M8000：运行监控。常开接点，PLC在运行(RUN)时接点闭合。M8002：初始化脉冲。常开接点，仅在PLC运行开始时接通一个扫描周期。M8005：锂电池电压降低。锂电池电压下降至规定值时接点闭合，可以用它的触点和输出继电器驱动外部指示灯，以提醒工作人员更换锂电池。M8011M8014分别为10 mS、100 mS、1 S、1min时钟脉冲。占空比均为0.5。例M8013为1秒钟时钟脉冲，该接点为0.5秒接通，0.5秒断开。 Y0M8000Y1M8013M8005M500M8002X2M500PLC运行时信号

10、灯亮锂电池没电时信号灯闪亮PLC运行时断开M500图3- 20接点型特殊辅助继电器应用举例12(2)线圈型(可读可写型)特殊辅助继电器这类特殊辅助继电器由用户程序控制其线圈，当其线圈得电时能执行某种特定的操作。如：M8033、M8034的线圈等。M8030：M8030的线圈得电时，PLC面板上的锂电池电压降低指示灯熄灭。M8033：M8033的线圈得电时，在PLC停止(STOP)时，元件映象寄存器中(Y、M、C、T、D等)的数据仍保持。M8034：线圈得电时全部输出继电器失电不输出。M8035：强制运行(RUN)模式。M8036：强制运行(RUN)指令。M8037：强制停止(STOP)指令。M

11、8039：线圈得电时，PLC以D8039中指定的扫描时间工作。这类继电器不仅可以用其线圈，也可以用其接点。M8030M8000Y0X1X2Y0PLC停止运行时电动机Y0仍正常工作电动机M8034X0X3M8034当X0动作时M8034得电自锁全部输出继电器Y不输出锂电池没电时面板的信号灯不亮M8033图3- 21线圈型特殊辅助继电器应用举例13用特殊辅助继电器控制PLC的运行和停止M8035M8036PLCCOMX0RUN/SROPRUNSROPM8035M8036PLCCOMX0M8037X0M8000X1X1SB1SB2(b)用开关控制PLC的运行和停止(a)用按钮控制PLC的运行和停止S

12、A图3- 22 用特殊辅助继电器控制PLC的运行和停止143.4 定时器(T)定时器相当于通电延时型时间继电器，在梯形图中起时间控制作用。 FX2N系列PLC给用户提供了256个定时器，其编号为T0T255。定时器按时钟脉冲分有1ms、10 ms、100 ms三挡。表3- 10 定时器的类型16位定时器（设定值K0K32767）（共256点）通用定时器T0T199（共200点）100 ms 时钟脉冲（Tl 92T199中断用）T200T245（共46点）10 ms时钟脉冲，积算定时器T246T249(共4点)1 ms时钟脉冲(执行中断电池备用)T250T255(共6点)100ms时钟脉冲(电池

13、备用)151、定时器的基本用法、定时器的基本用法T200K123Y0X0T2001.23秒Y0X0T200通用型定时器图3- 23 通用定时器T250K123Y0X0T25012.3秒Y0X0T250RSTT250X1X1积算型定时器图3- 24 积算定时器162、定时器设定值的设定方法、定时器设定值的设定方法(1) 常数设定方法：用于固定延时的定时器，如图3- 23 和图3- 24的设定值均为十进制常数设定。(2) 间接设定方法：一般用数据寄存器D存放设定值，数据寄存器D中的值可以是常数，也可以是用外部输入开关或数字开关输入的变量，间接设定方法灵活方便，但是一般需要占用一定数量的输入量。(3

14、) 机能扩充板设定方法：用FX2N-8AV-D型机能扩充板，安装在PLC基本单元上，扩充板上有8个可变电阻旋钮可以输入8点模拟量，并把模拟量转换成8位二进制数(0255)。当设定值大于255时，可以用乘法指令(MUL)乘以一个常数使之变大作为定时器的设定值。编程方法详见功能指令VRRD。17定时器设定方式MOVK100D5MOVK500D5T10X0X1D5X1VRRDK0D2T5X0D2X1(b)输入间接设定(c)机能扩充板设定T100K20X0(a)直接设定图3- 25 定时器设定方式183、定时器的误差、定时器的误差ENDT0T0T0123n扫描周期T0到2.4秒到2.4秒K24X110

15、0mST0计时开始T0计数点n+1 n+2abb1b2a1a2计时值刷新点图3- 26定时器的误差19定时器的误差 定时器的误差可以表示如下：T2T0 T0：扫描周期 ：与1mS、10mS、100mS定时器对应，分别是1mS、10mS、100mS T：定时器设定值在子程序与中断程序中应采用T192T199定时器。如果在子程序与中断程序中采用1 mS型累积定时器T246T249，当线圈得电时，采用中断工作方式对1 mS时钟脉冲进行计数，当达到设定值时，在执行最初线圈指令时接点动作。204、典型定时器应用梯形图、典型定时器应用梯形图(1) 断电延时型定时器 (2) 通断电均延时型定时器 X0Y0T

16、0X0Y0TOK50X0Y05S图3- 27断电延时型定时器T0K20X0Y0T1T1K30T0X0Y03S2SX0Y0图3- 28通断电均延时型定时器214、典型定时器应用梯形图、典型定时器应用梯形图(3) 定时脉冲电路(4)震荡电路T0T0K40M0T0T0K40M0T04S4S4S定时脉冲电路1定时脉冲电路2图3- 29定时脉冲电路Y0Y0T0T0Y0T0T0K10Y01S1S1S1SX0X0T0图3- 30 震荡电路224、典型定时器应用梯形图、典型定时器应用梯形图(5) 占空比可调震荡电路(6) 上升沿单稳态电路T1T0T0K20T1T1T0K20T1K50K302S3S2S3S震荡

17、电路1震荡电路2T0图3- 31占空比可调震荡电路Y0T0K10T0X0Y01SX0Y01S图3- 32 上升沿单稳态电路234、典型定时器应用梯形图、典型定时器应用梯形图(7) 下降沿单稳态电路XOYO1S1SX0Y0T0K10T0Y0M0M0X0图3- 33 下降沿单稳态电路24例例3-5为了保证运行安全，许多大型生产机械在运行起动之前需用电铃或蜂鸣器发出报警信号，预示机器即将起动，警告人们迅速退出危险地段。试设计PLC控制接线图和梯形图。图3- 34起动报警控制电路SB1SB2X1X0Y1Y0COMCOM1KM电铃X1Y1Y0X0T0T0X1Y1Y0X0运行预警TO Y1Y0电动机HA起

18、动停止起动停止电动机K30(a) PLC接线图(b)梯形图（c）波形图25例例3-6用按钮控制三台电动机，为了避免三台电动机同时起动，起动电流过大，要求每隔5秒起动一台，试设计PLC控制梯形图。Y2Y1Y0X0X1X0X1Y0T0T0Y1Y2Y2T0T0Y1Y0Y1Y0K505S5S（b）波形图(a)顺序定时起动同时停止梯形图 起动起动停止停止第一台第二台第三台第一台第二台第三台图3- 35 三台电动机顺序起动控制263.5 计数器(C)计数器用于对各种软元件接点的闭合次数进行计数。计数器可分为两大类：内部信号计数器和外部信号计数器(即高速计数器)。 1. 内部信号计数器内部信号计数器内部信号

19、计数器用于对PLC中的内部软元件 (如X、Y、M、S、T、C)的信号进行计数。可分为16位加计数器（共200点）和32位加减计数器（共35点）。表3- 11 内部信号计数器 通用型断电保持型16位加计数器（共200点）设定值132767C0C99（共100点）C100C199（共100点）32位加减计数器（共35点）设定值-2147483648+2147483647C200C219（共20点）加减控制（M8200M8219）C220C234（共15点）加减控制（M8220M8234）27(1) 16位加计数器l6位加计数器的元件编号为C0C199。其中C0C99为通用型，C100C199为断电

20、保持型。设定值为K1K32767。X10X11RSTC0C0C0Y0K6123456060X10X11C0Y0图3- 36 16位加计数器的工作过程示意图28(2) 32位加减计数器32位加减计数器C200C234可以加计数，也可以减计数，其加减计数方式由特殊辅助继电器M8200M8234设定。如表3-12所示。当特殊辅助继电器为1时，对应的计数器为减计数，反之为0时为加计数。计数器编号加减方式计数器编号加减方式计数器编号加减方式计数器编号加减方式C200M8200C209M8209C218M8218C227M8227C201M8201C210M8210C219M8219C228M8228C2

21、02M8202C211M8211C220M8220C229M8229C203M8203C212M8212C221M8221C230M8230C204M8204C213M8213C222M8222C231M8231C205M8205C214M8214C223M8223C232M8232C206M8206C215M8215C224M8224C233M8233C207M8207C216M8216C225M8225C234M8234C208M8208C217M8217C226M8226C235M8235表3- 12 32位加/减计数器的加减方式控制用的特殊辅助继电器29(2) 32位加减计数器X12X

22、13X14RSTM8200C200C200C200Y1K-512345001234-1234567834567加计数加计数减计数X12X13X14C200Y10复位当前值设定值图3- 37 32位加减计数器的工作过程示意图302、典型计数器应用梯形图、典型计数器应用梯形图(1) 循环计数器(2) 长延时定时器C0X0C0C0K10RSTC0Y0循环计数器X01 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819202122Y0012345678910012345678910012C0图3- 40长延时定时器图3- 39循环计数器31（3）365天定时器 X0X0T0C0C

23、0K10000RSTT0T0C0Y0K31536(a)365天定时器之一C0X0M8012C0C0K10000RSTC1C1C0Y0K31536X0C1RSTX0(c)365天定时器之三X0X0M8013C200C200K31536000RSTC200Y0(b)365天定时器之二图3- 41 365天定时器32(4) 单按钮控制电动机起动停止X0X0M0C0C0K1RSTY0M0C0Y0X0Y0起动起动停止停止图3- 42单按钮控制电动机起动停止333、高速计数器、高速计数器高速计数器采用中断工作方式，和扫描周期无关，可以对高频率的输入信号计数。高速计数器只对固定的输入继电器(X0X5)进行计

24、数。高速计数器都具有停电保持功能，也可以利用参数设定变为非停电保持型。如果不作为高速计数器使用时也可作为32位数据寄存器使用。一相一计数输入一相二计数输入AB相计数输入C235 C236 C237 C238 C239 C240 C241 C242 C243 C244 C245 C246 C247 C248 C249 C250 C251 C252 C253 C254 C255X0U/ DU/DU/DUUUAAAX1U/DRRDDDBBBX2U/DU/DU/DRRRRX3U/DRRUUAAX4U/DU/DDDBBX5U/DRRRRRX6SSSX7SSS1型2型3型1型2型3型1型2型3型表3- 1

25、4 高速计数器 U：加计数输入， D：减计数输入， R ：复位输入，S：起动输入， A：A相输入，B：B相输入。34高速计数器一相一计数输入型高速计数器计数器编号 C235C236C237C238C239C240C241C242C243C244C245指定减计数特殊辅助继电器M8235M8236M8237 M8238 M8239 M8240M8241 M8242 M8243 M8244 M8245一相二计数输入型高速计数器AB相计数输入型高速计数器计数器编号C246C247C248C249C250C251C252C253C254C255减计数特殊辅助继电器接点M8246 M8247 M8248

26、 M8249 M8250 M8251M8252M8253M8254 M8255表3- 15 高速计数器对应的特殊辅助继电器35各种高速计数器的使用方法 (1) 一相一计数输入高速计数器一相一计数输入高速计数器的编号为C235C245，共有11点。 X10X11X12X13X14M8000M8235RST RST C235C235C245C245M8245计数输入X0计数输入X2复位 X3启动 X7可不用减计数减计数K12347K12348(a)1型(b)3型图3- 44 一相一计数输入高速计数器36(2) 一相二计数输入高速计数器一相二计数输入高速计数器的编号为C246C250。X11X12R

27、ST C246C246加计数输入X0减计数输入X1M8246减计数时M8246=1M8000C250加计数输入X3减计数输入X4M8250减计数时M8250=1复位 X5启动 X7K12345K12346(a)1型(b)3型图3- 45 一相二计数输入高速计数器37(3) AB相计数输入高速计数器AB相高速计数器的编号为C251C255，共5点。AB相高速计数器的两个脉冲输入端子是同时工作的，其计数方向的控制方式由A、B两相脉冲间的相位决定。X11X12RST C251C251A相计数输入X0B相计数输入X1M8251减计数时M8251=1K12346M8000C255A相计数输入X0B相计数

28、输入X1M8255减计数时M8255=1 K12346复位 X5启动 X7A相 X0B相 X1M8251加计数减计数(a)1型(b)3型(C)AB相计数时序图图3- 46 AB相计数输入高速计数器38393.6 状态继电器(S)状态继电器(S)主要用于步进顺序控制。状态继电器有3种类型。元件编号范围为S0S 999。1、通用型状态继电器：S0S 499共500点，其中S0S9共10点用于初始状态，S10S19共10点用于回零状态。通用型状态继电器没有失电保持功能。2、失电保持型状态继电器：S500S899共00点，在失电时能保持原来的状态不变。3、报警型状态继电器：S900S999共100点，

29、失电保持型，它和功能指令ANS、ANR等配合可以组成各种故障诊断电路，并发出报警信号。利用外部设备（如编程软件或编程器）进行参数设定，可改变其状态继电器的失电保持的范围。状态继电器如果不用于步进指令编程，也可以当作辅助继电器使用，使用方法和辅助继电器一样。403.7 数据寄存器1、普通型数据寄存器普通型数据寄存器元件号为D0D199，共200点。2、停电保持型的数据寄存器停电保持型的数据寄存器元件号为D100D511，共312点。3、停电保持专用型的数据寄存器停电保持专用型的数据寄存器元件号为D512D7999，共7488点。4、特殊型的数据寄存器特殊型的数据寄存器元件号为D8000D8255

30、，共256点。5、变址寄存器V、Z数据寄存器变址寄存器元件号为V0V7、Z0Z7共16点。41特殊型的数据寄存器 特殊用途的数据寄存器有两种：一种是只能读取或利用其中数据的数据寄存器。如可以从D8005中读取PLC中锂电池的电压值。一种是用于写入特定的数据的数据寄存器。如图3-48中，利用传送指令(MOV)向监视定时器时间的数据寄存器D8000中写入设定时间，并用监视定时器刷新指令WDT对其刷新。MOV K250 D8000WDTM8002图3- 48 特殊数据寄存器的数据设定42变址寄存器V、Z V0V1V2V3V4V5V6V7Z0Z1Z2Z3Z4Z5Z6Z7V0V1V2V3V4V5V6V7

31、Z0Z1Z2Z3Z4Z5Z6Z7MOVD MOVK5K12345678ZZ2MOV K1234ZD10X1X2X316位8点16位8点32位8点(b)32位变址寄存器(a)16位变址寄存器(c)变址寄存器应用举例图3- 49变址寄存器变址寄存器和通用型数据寄存器一样，可以进行数值数据读与写，但主要用于操作数地址的修改。 433.5.7 指针(P)、(I)指针用于跳转、中断等程序的入口地址，与跳转、子程序、中断程序等指令一起应用。按用途可分为分支用指针P和中断用指针I两类，其中中断用指针I又可分为输入中断用、定时器中断用和计数器中断用三种。表3- 19 FX2N型PLC指针种类分支用指针中断用指针输入中断用定时器中断用计数器中断用P0P127128点其中P63为结束跳转I00 (X0)I10 (X1)I20 (X2)I30 (X3)I40 (X4)I50 (X5)6点I6I7I83点I010I020I030I040I050I0606点说明=时上升沿中断=0时下降沿中断=1099mS441、分支用指针P分支用指针P用于条件跳转，子程序调用指令 图3- 50分支用指针P的使用P0CJ执行X0P0CJ执行X0P63ENDCALL跳过X0P1FENDSRET主程序子程序跳过跳过P1(a)条件转移(b)跳到END(c)子程序调用返回主程序452、中断用指