第三章编程元件

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。13.1输入、输出继电器(X、Y)表3-9输入继电器和输出继电器元件分配表型号FX2N－16MFX2N－32MFX2N－48MFX2N－64MFX2N－80MFX2N－128M扩展时输入继电器X0～X78点X0～X1716点X0～X2724点X0～X3732点X0～X4740点X0～X7764点X0～X267184点输出继电器Y0～Y78点Y0～Y1716点Y0～Y2724点Y0～Y3732点Y0～Y4740点Y0～Y7764点Y0～Y267184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：X0～X7、X10～X17、X20～X27……X267。输出继电器编号为：Y0～Y7、Y10～Y17、Y20～Y27……Y267。但输入继电器和输出继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。2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。图3-1电热水箱示意图3电热水箱PLC的控制图3-14电热水箱的控制43.2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。1、通用辅助继电器通用辅助继电器的元件编号为M0～M499，共500点。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。2、断电保持辅助继电器断电保持辅助继电器的元件编号为M500～M3071其中M500～M1023共524点，可通过参数设定将其改为通用辅助继电器。M1024～M3071共2048点，为专用断电保持辅助继电器。其中M2800～M3071用于上升沿，下降沿指令的接点时，有一种特殊性。。5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（即产品全部离开传送带）时，皮带停止。图3-15传送带示意图6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7例3-4一辆小车在一条线路上运行，如图3-18所示。线路上有1＃~5＃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。图3-18小车行走示意图8小车行走PLC控制图图3-19小车行走PLC控制图9小车行走PLC控制图图3-19小车行走PLC控制图103、特殊辅助继电器特殊辅助继电器的元件编号为M8000—M8255，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。M8011～M8014分别为10mS、100mS、1S、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。图3-20接点型特殊辅助继电器应用举例11(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。M8039：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。图3-21线圈型特殊辅助继电器应用举例12用特殊辅助继电器控制PLC的运行和停止图3-22用特殊辅助继电器控制PLC的运行和停止133.4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T0～T255。定时器按时钟脉冲分有1ms、10ms、100ms三挡。表3-10定时器的类型16位定时器（设定值K0～K32767）（共256点）通用定时器T0～T199（共200点）100ms时钟脉冲（Tl92—T199中断用）T200～T245（共46点）10ms时钟脉冲，积算定时器T246～T249(共4点)1ms时钟脉冲(执行中断电池备用)T250～T255(共6点)100ms时钟脉冲(电池备用)141、定时器的基本用法图3-23通用定时器图3-24积算定时器152、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)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(0～255)。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。16定时器设定方式图3-25定时器设定方式173、定时器的误差图3-26定时器的误差18定时器的误差定时器的误差可以表示如下：T＋2T0T0：扫描周期－αα：与1mS、10mS、100mS定时器对应，分别是1mS、10mS、100mST：定时器设定值在子程序与中断程序中应采用T192～T199定时器。如果在子程序与中断程序中采用1mS型累积定时器T246～T249，当线圈得电时，采用中断工作方式对1mS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。194、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图3-27断电延时型定时器图3-28通断电均延时型定时器204、典型定时器应用梯形图(3)定时脉冲电路(4)震荡电路图3-29定时脉冲电路图3-30震荡电路214、典型定时器应用梯形图(5)占空比可调震荡电路(6)上升沿单稳态电路图3-31占空比可调震荡电路图3-32上升沿单稳态电路224、典型定时器应用梯形图(7)下降沿单稳态电路图3-33下降沿单稳态电路23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24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。图3-35三台电动机顺序起动控制253.5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1～32767C0～C99（共100点）C100～C199（共100点）32位加／减计数器（共35点）设定值-2147483648～+2147483647C200～C219（共20点）加减控制（M8200～M8219）C220～C234（共15点）加减控制（M8220～M8234）26(1)16位加计数器l6位加计数器的元件编号为C0～C199。其中C0～C99为通用型，C100～C199为断电保持型。设定值为K1～K32767。图3-3616位加计数器的工作过程示意图27(2)32位加／减计数器32位加／减计数器C200～C234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M8200～M8234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C200M8200C209M8209C218M8218C227M8227C201M8201C210M8210C219M8219C228M8228C202M8202C211M8211C220M8220C229M8229C203M8203C212M8212C221M8221C230M8230C204M8204C213M8213C222M8222C231M8231C205M8205C214M8214C223M8223C232M8232C206M8206C215M8215C224M8224C233M8233C207M8207C216M8216C225M8225C234M8234C208M8208C217M8217C226M8226C235M8235表3-1232位加/减计数器的加减方式控制用的特殊辅助继电器28(2)32位加／减计数器图3-3732位加减计数器的工作过程示意图292、典型计数器应用梯形图(1)循环计数器(2)长延时定时器图3-40长延时定时器图3-39循环计数器30（3）365天定时器图3-41365天定时器31(4)单按钮控制电动机起动停止图3-42单按钮控制电动机起动停止323、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(X0～X5)进行计数。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C235C236C237C238C239C240C241C242C243C244C245C246C247C248C249C250C251C252C253C254C255X0U/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3-14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。33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M8235M8236M8237M8238M8239M8240M8241M8242M8243M8244M8245一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M8246M8247M8248M8249M8250M8251M8252M8253M8254M8255表3-15高速计数器对应的特殊辅助继电器34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C235～C245，共有11点。图3-44一相一计数输入高速计数器35(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C246～C250。图3-45一相二计数输入高速计数器36(3)AB相计数输入高速计数器AB相高速计数器的编号为C251～C255，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。图3-46AB相计数输入高速计数器37图2-4-6两相高速计数器383.6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S0～S999。1、通用型状态继电器：S0～S499共500点，其中S0～S9共10点用于初始状态，S10～S19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：S500～S899共４00点，在失电时能保持原来的状态不变。3、报警型状态继电器：S900～S999共100点，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。393.7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D0～D199，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D100～D511，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D512～D7999，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D8000～D8255，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V0～V7、Z0～Z7共16点。40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。图3-48特殊数据寄存器的数据设定41变址寄存器[V、Z]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。423.5.7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3-19FX2N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P0～P127128点其中P63为结束跳转I00□(X0)I10□(X1)I20□(X2)I30□(X3)I40□(X4)I50□(X5)6点I6□□I7□□I8□□3点I010I020I030I040I050I0606点说明□=１时上升沿中断□=0时下降沿中断□□=10～99mS431、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442、中断用指针(I)中断用指针常与中断返回指令IRET、开中断指令EI、关中断指令DI一起使用。

(1)输入中断用指针6个输入中断指针仅接收对应特定输入继电器X0～X5的触发信号，才执行中断子程序，不受可编程控制器扫描周期的影响。由于输入采用中断处理速度快，在PLC控制中可以用于需要优先处理和短时脉冲处理的控制。例如I201表示当X2在闭合时(上升沿)产生中断，I300表示当X3在断开时(下降沿)产生中断。(2)定时器中断用指针定时器中断