plc的基本数据结构和常用的编程元件

元件

　　一、plc的基本数据结构
　　三菱FX系列PLC内部的编程元件从物理实质上来说是电子电路及存储器，按通俗叫法分别称为输入继电器、输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器等，鉴于它们的物理属性，称之为软继电器或软元件，它们与真实元件之间有很大的差别。这些编程用的继电器的工作线圈没有工作电压等级、功耗大小和电磁惯性等问题，触点也没有数量限制、机械磨损和电蚀等问题。在不同的指令操作下，其工作状态可以无记忆，也可以有记忆，还可以作脉冲数字元件使用。一般情况下，这些编程元件分为位元件和字元件两种。
　　1.位元件
　　FX系列PLC有4种基本编程位元件，为了分辨各种编程位元件，给它们指定了专用的字母符号：
　　X：代表输入继电器，用于直接输入给PLC的物理信号。
　　Y：代表输出继电器，用于从PLC直接输出物理信号。
　　M（辅助继电器）和S（状态继电器）：PLC内部的运算标志。
　　上述的各种元件称为“位（bit）元件”，它们只有两种不同的状态，即ON和OFF，可以分别用二进制1和0来表示这两种状态。
　　2.字元件
　　8个连续的位组成一个字节（byte），16个连续的位组成一个字（word），32个连续的位组成一个双字（doubleword）。定时器和计数器的当前值和设定值均为有符号字，最高位（第十五位）为符号位，正数的符号位为0，负数的符号位为1。
　　二、输入继电器（X）与输出继电器（Y）
　　1.输入继电器（X）
　　PLC的输入端子是从外部开关接受信号的窗口，PLC内部与输入端子连接的输入继电器（X）是光电隔离的电子继电器，它通常采用八进制编码，线圈的吸合或释放只取决于PLC外部触点的状态。内部有常开/常闭两种触点供编程时随时使用，且使用次数不限。各基本单元都是八进制输入的地址，输入为X000～X007，X010～X017，X020～X027，……，最多128点，它们一般位于机器的上端。图为PLC系统输入继电器与输出继电器示意图。
　　2.输出继电器（Y）
　　PLC的输出端子是向外部负载输出信号的窗口。输出继电器的线圈由程序控制，且其外部输出主触点接到PLC的输出端子上供外部负载使用，而其余常开/常闭触点供内部程序使用。输出继电器常开/常闭触点的使用次数不限。各基本单元都是按八进制编码输出，输出为Y000～Y007，Y010～Y017，Y020～Y027，……，最多128点，它们一般位于机器的下端。
　　

　　图输入继电器与输出继电器示意图
　　三、辅助继电器（M）
　　PLC内部有很多辅助继电器，其动作原理与输出继电器一样，只能由程序驱动。辅助继电器也称中间继电器，它没有向外的任何联系，只供内部编程使用，且其常开/常闭触点使用次数不受限制。辅助继电器不能直接驱动外部负载，外部负载的驱动必须通过输出继电器来实现。辅助继电器主要包含以下3类：
　　1．通用辅助继电器
　　在FX系列PLC中，除了输入继电器和输出继电器的元件号采用八进制编码外，其它编程元件的元件号均采用十进制编码。
　　通用辅助继电器的线圈由用户程序驱动，若PLC在运行过程中突然断电，输出继电器和通用辅助继电器将全部变为OFF。若电源再次接通，除了因外部输入信号而变为ON的以外，其余的仍将保持为OFF。
　　FX2N的PLC内部共有通用辅助继电器500点，从M0～M499。
　　2.锁存（断电保持）辅助继电器
　　某些控制系统要求记忆电源中断瞬间时的状态，重新通电后再现其状态，锁存辅助继电器就可以用于这种场合。
　　FX2N的PLC内部共有锁存继电器2572点，从M500～M3071。
　　在电源中断时，PLC用锂电池保持RAM中寄存器的内容，它们只是在PLC重新上电后的第一个扫描周期保持断电瞬时的状态。为了利用它们的断电记忆功能，可以采用有记忆功能的电路。设图中的X0和X1分别是起动按钮和停止按钮，M600通过Y0控制外部的电动机，若电源中断时M600为ON状态，因为电路的记忆作用，重新通电后M600将保持ON状态，从而使Y0继续为ON，电动机重新开始运行。这时若断开X1，则M600失电，Y0为OFF。
　　3．特殊辅助继电器
　　辅助继电器中M8000～M8255共256点为特殊辅助继电器，它们用来表示PLC的某些状态，提供时钟脉冲和标志（如进位、借位标志），设定PLC的运行方式，或用于步进顺控、禁止中断、设定计数器是加计数器或是减计数器等。特殊辅助继电器可分为以下两类：
　　（1）触点利用型
　　由PLC的系统程序来驱动特殊辅助继电器的线圈，在用户程序中直接使用其触点，但是不能出现它们的线圈，例如：
　　M8000（运行监视）：当PLC执行用户程序时M8000为ON，停止执行时M8000为OFF，如图所示。
　　M8002（初始化脉冲）：M8002仅在M8000由OFF变为ON状态时的一个扫描周期内为ON，如图6.10所示，可以用M8002的常开触点来使有断电保护功能的元件复位或给它们置初始值。
　　

　　图时序图
　　M8011～M8014分别是10ms、100ms、1s和1min时钟脉冲，见图6.10。
　　M8005（锂电池电压降低时用）：电池电压下降至规定值时变为ON，可以用它的触点驱动输出继电器和外部指示灯，从而提醒工作人员更换锂电池。
　　（2）线圈驱动型
　　由用户程序驱动其线圈，从而使PLC执行特定的操作，因此用户并不使用它们的触点。例如：
　　M8030的线圈“通电”后，“电池电压降低”发光二极管熄灭；
　　M8033的线圈“通电”后，PLC进入STOP状态后，所有输出继电器的状态保持不变；
　　M8034的线圈“通电”后，禁止所有的输出；
　　M8039的线圈“通电”后，PLC以D8039中指定的扫描时间工作。
　　四、状态继电器（S）
　　状态继电器是用于编制顺序控制程序的一种编程元件（状态标志），常与STL指令（步进梯形指令）配合使用，主要用于编程过程中顺控状态的描述和初始化。它与STL指令组合使用，容易编制出易懂的顺控程序。当不对状态继电器使用步进梯形指令时，可以把它们当作普通辅助继电器（M）使用，其地址码按十进制编码。FX2N系列PLC的状态继电器通常分为以下几类：
　　初始化用：S0～S9（10点）；
　　返回原点状态器：S10～S19（10点）；
　　通用型：S20～S499（480点）；
　　断电保持型：S500～S899（400点）；
　　报警型：S900～S999（100点）。
　　五、定时器（T）与计数器（C）
　　FX1N、FX2N系列PLC内部可提供256个定时器和256个计数器，定时器的编号为T000～T255，计数器的编号为C000～C255。定时器和计数器不能直接产生输出，必须通过输出继电器才能输出。
　　1.定时器（T）
　　定时器在PLC中的作用相当于一个时间继电器，PLC内的定时器是根据时钟脉冲的累积形式，将PLC内的1ms、10ms、100ms等时钟脉冲进行加法计数，当所计时间达到规定的设定值时，其输出触点动作，定时范围为0.001～3276.7s。定时器可以用用户程序存储器内的常数K作为设定值，也可以用数据寄存器（D）的内容作为设定值。定时器的元件号及其设定值如下：
　　（1）100ms定时器T0～T199，共200点，计时范围：0.1～3276.7秒；
　　（2）10ms定时器T200～T245，共46点，计时范围：0.01～327.67秒；
　　（3）1ms积算定时器T246～T249，共4点，计时范围：0.001～32.767秒；
　　（4）100ms积算定时器T250～T255，共6点，计时范围：0.1～3276.7秒。
　　定时器的定时值＝设定值×时钟。

王栋春 · 2020-11-30 21:53:36

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