课题五:FX系列PLC的编程元件
【教学目的】:1、理解”软”继电器的概念
2、掌握各种”软”继电器的功能使用时注意事项
【教学重点】:掌握各种”软”继电器的功能使用时注意事项
【教学难点】:理解”软”继电器的概念
【课型】:新授课
【课时】:4课时
【讲授内容】
不同厂家、不同系列的PLC，其内部软继电器的功能和编号都不相同，因此在编制程序时，必须熟悉所选用PLC的软继电器的功能和编号。
FX系列PLC软继电器编号由字母和数字组成，其中输入继电器和输出继电器用八进制数字编号，其它软继电器均采用十进制数字编号。
一、数据结构及软元件（继电器）概念
1、数据结构
1）十进制数
2）二进制（在FX系列PLC内部，数据是以二进制（BIN）补码的形式存储，所有的四则运算都使用二进制数）。
3）八进制（输入继电器、输出继电器的地址采用八进制）
4）十六进制、5）BCD码
6）常数K、H
K：十进制常数
H：十六进制常数
2、软元件（编程元件、操作数）
1）软元件概念
PLC内部具有一定功能的器件（输入、输出单元、存储器的存储单元）。
2）分类：位元件、字元件
①位元件
X：输入继电器，用于输入给PLC的物理信号；
Y：输出继电器，从PLC输出的物理信号；
M（辅助继电器）和S（状态继电器）：PLC内部的运算标志。
说明：
A、位单元只有ON和OFF两种状态，可用“0”和“1”表示。
B、元件可以通过组合使用，4个位元件为一个单元，通用表示方法是由Kn加起始的软元件号组成，n为单元数。
例如K2M0表示M0～M7组成两个位元件组（K2表示2个单元），它是一个8位数据，M0为最低位。
②字元件
数据寄存器D：模拟量检测以及位置控制等场合存储数据和参数。
字节（BYTE）、字（WORD）、双字（DOUBLEWORD）
二、FX系列PLC的编程元件
（一）输入继电器（X）
作用：用来接受外部输入的开关量信号。
输入端通常外接常开触点或常闭触点。
编号：X000~X007X010~X017······
说明：1）输入继电器以八进制编号。
FX2系列PLC带扩展时最多可有184点输入继电器（X0～X267）。
2）输入继电器只能输入驱动，不能程序驱动
3）可以有无数的常开触点和常闭触点。
4）输入信号（ON、OFF）至少要维持维持一个扫描周期。
（二）输出继电器（Y）
作用：输出程序运行的结果，驱动执行机构控制外部负载。
编号：Y000~Y007Y010~Y017······
说明：1）输出继电器以八进制编号。
FX2系列PLC带扩展时最多可有184点输入继电器（Y0～Y267）。
2）输入继电器只能程序驱动，不能外部驱动
3）输出模块的硬件继电器只有一个常开触点，梯形图中输出继电器的常开触点和常闭触点可以多次使用。
（三）辅助继电器（M）：中间继电器
辅助继电器是用软件实现，是一种内部的状态标志，相当于继电器控制系统中的中间继电器。
说明：1）辅助继电器以十进制编号。
2）辅助继电器只能程序驱动，不能接收外部信号，也不能驱动外部负载。
3）可以有无数的常开触点和常闭触点。
辅助继电器：通用型、掉电保持型和特殊辅助继电器三种。
1、通用型辅助继电器：M0～M499共500个
特点：通用辅助继电器和输出继电器一样，在PLC电源断开后，其状态将变为OFF。当电源恢复后，除因程序使其变为ON外，否则它仍保持OFF。
用途：中间继电器（逻辑运算的中间状态存储、信号类型的变换）。
2、掉电保持型辅助继电器：M500～M1023
特点：在PLC电源断开后，保持用辅助继电器具有保持断电前瞬间状态的功能，并在恢复供电后继续断电前的状态。掉电保持是由PLC机内电池支持。
3、特殊辅助继电器：M8000～M8255
特点：特殊辅助继电器是具有某项特定功能的辅助继电器。
分类：触点利用型和线圈驱动型。
1）触点型特殊辅助继电器：其线圈由PLC自动驱动，用户只可以利用其触点。
2）线圈型特殊辅助继电器：由用户驱动线圈，PLC将作出特定动作。
运行监视继电器：
M8000——当PLC处于RUN时，其线圈一直得电
M8001——当PLC处于STOP时，其线圈一直得电
初始化继电器：
M8002——当PLC开始运行的第一个扫描周期其得电
M8003——当PLC开始运行的第一个扫描周期其失电
（对计数器、移位寄存器、状态寄存器等进行初始化）
出错指示继电器：
M8004——当PLC有错误时，其线圈得电
M8005——当PLC锂电池电压下降至规定值时，其线圈得电
M8061——PLC硬件出错D8061（出错代码）
M8064——参数出错D8064
M8065——语法出错D8065
M8066——电路出错D8066
M8067——运算出错D8067
M8068——当线圈得电，锁存错误运算结果
时钟继电器：
M8011——产生周期为10ms脉冲
M8012——产生周期为100ms脉冲
M8013——产生周期为1s脉冲
M8014——产生周期为1min脉冲
标志继电器
M8020——零标志。当运算结果为0时，其线圈得电。
M8021——借位标志。减法运算的结果为负的最大值以下时，其线圈得电。
M8022——进位标志。加法运算或移位操作的结果发生进位时，其线圈得电。
PLC模式继电器：
M8034——禁止全部输出。当M8034线圈被接通时，则PLC的所有输出自动断开。
M8039——恒定扫描周期方式。当M8039线圈被接通时，则PLC以恒定的扫描方式运行，恒定扫描周期值由D8039决定
M8031----非保持型继电器、寄存器状态清除
M8032----保持型继电器、寄存器状态清除
M8033----RUN→STOP时，输出保持RUN前状态
M8035----强制运行（RUN）监视
M8036----强制运行（RUN）
M8037----强制停止（STOP）
（四）状态寄存器（S）
作用：用于编制顺序控制程序的状态标志。
初始化用：S0S9
这10个状态寄存器作为步进程序中的初始状态用。
2）通用：S10~S127
这118个状态寄存器作为步进程序中的普通状态用。
注：不使用步进指令时，状态寄存器也可当作辅助继电器使用
（五）定时器（T）
作用：相当于时间继电器。
分类：普通定时器、积算定时器
定时器工作原理：当定时器线圈得电时，定时器对相应的时钟脉冲（100ms、10ms、1ms）从0开始计数，当计数值等于设定值时，定时器的触点接通。
定时器组成：初值寄存器（16位）、当前值寄存器（16位）、输出状态的映像 寄存器（1位）——元件号T。
t=0.1×100=10s
定时器的设定值可用常数K，也可用数据寄存器D中的参数。K的范围1~32767
注意：若定时器线圈中途断电，则定时器的计数值复位。
普通定时器
输入断开或发生断电时，计数器和输出触复位。
100ms定时器：T0~T199，共200个，定时范围：0.1～3276.7s
10ms定时器：T20~T245，共46个，定时范围：0.01～327.67s
t=0.1×100=10s
2）积算定时器
输入断开或发生断电时，当前值保持，只有复位接通时，计数器和触点复位。
复位指令：如RSTT250
1ms积算定时器：T246~T249，共4个（中断动作），定时范围：0.001~32.767s
100ms积算定时器：T250~255，共6个，定时范围：0.1~3276.7s
思考题：
1.如何实现断电延时？
如：当X0接通时，Y0马上得电；当X0断开时，Y0过20S后断电。
2.当一个定时器的定时时间不够时，怎么办?
如：当X0接通后，Y0过5000S后得电并保持，至到X1接通为止。
3.如何实现如下图所示周期为50s的脉冲输出？
(六)计数器（C）
计数器：对内部元件X、Y、M、T、C的信号进行记数（记数值达到设定值时计数动作）。
计数器分类：普通计数器、双向计数器、高速计数器
计数器工作原理：计数器从0开始计数，计数端每来一个脉冲计数值加1，当计数值与设定值相等时，计数器触点动作。
计数器的设定值可用常数K，也可用数据寄存器D中的参数。计数值设定范围1~32767。
注意：RST端一接通，计数器立即复位。
1、普通计数器（计数范围：K1~K32767）
16位通用加法计数器：C0~C1516位增计数器
16位掉电保持计数器：C16~C3116位增计数器
2、双向计数器（计数范围：-2147483648~2147483647）
32位通用双向计数器：C200~C219，共20个，
32位掉电保持计数器：C220~C234，共15个。
说明：1）设定值可直接用常数K或间接用数据寄存器D的内容。间接设定时，要用编号紧连在一起的两个数据寄存器。
2）C200~C234计数器的计数方向（加/减计数）由特殊辅助继电器M8200~M8234设定。当M82xx接通（置1）时，对应的计数器C2xx为减法计数；当M82xx断开（置0）时为加法计数。
3、高速计数器：C235~C25432位增/减计数器
高数计数器工作原理：采用中断方式对特定的输入进行计数（FX0N为X0~X3），与PLC的扫描周期无关。具有掉电保持功能
高速计数器设定值范围：－2147483648~+2147483647
1）单向单输入型：
C235 C236 C237 C238 C241 C242 C244 X0 U/D U/D U/D X1 U/D R R X2 U/D U/D X3 U/D R S +/- M8235 M8236 M8237 M8238 M8241 M8242 M8244
例1：当X12=1时，C235对X0的脉冲进行增（减）计数。
当X11接通时，C235复位。
例2：当X12=1，同时X3=1时，C244对X0的脉冲进行增（减）计数。
当X11=1，C244复位；或X1=1时C244立即复位。
2）单相双输入型：
C246 C247 C249 X0 U U U X1 D D D X2 R R X3 S +/- M8246 M8247 M8249
用M8246、M8247、M8249监视C246、C247、C249的增/减计数。
例1：当X12=1时，C246对X0的脉冲进行增计数，对X1的脉冲进行减计数。
当X11接通时，C246复位。
例2：当X12=1，同时X3=1时，C249对X0的脉冲进行增计数，对X1的脉冲进行减计数。
当X11=1，C249复位；或X2=1时C249立即复位。
3）双相输入型：
C251 C252 C254 X0 A A A X1 B B B X2 R R X3 S +/- M8251 M8252 M8254 用M8251、M8252、M8254监视C251、C252、C254的增/减计数。
机械转轴上安装的光电编码器在电动机正转或反转时分别输出如下波形，。双相输入型高速计数器可根据A、B相波形的相对相位自动进行增/减计数，即可测得转轴的转向和转数。
计数方式：在A相接通时，若B相由断→通，则计数器作增计数。
在A相接通时，若B相由通→断，则计数器作减计数。
例：
当X12=1时，C254进行增（减）计数。
当X11接通时，C254复位。
七、数据寄存器D：
用来存储PLC进行输入输出处理、模拟量控制、位置量控制时的数据和参数。
数据寄存器为16位，最高位是符号位。32位数据可用两个数据寄存器存储。
1、通用数据寄存器：D0~D127
通用数据寄存器在PLC由RUN→STOP时，其数据全部清零。
如果将特殊继电器M8033置1，则PLC由RUN→STOP时，数据可以保持。
2、保持数据寄存器：D128~D255
保持数据寄存器只要不被改写，原有数据就不会丢失，不论电源接通与否，PLC运行与否，都不会改变寄存器的内容。
3、特殊数据寄存器：D8000~D8255
4、文件寄存器：D1000~D2499
八、变址用寄存器：V、Z
是一种特殊用途的数据寄存器相当于微机中的变址寄存器，用于改变元件的编号（变址）。
九、常数：K、H
十进制常数用K表示，如常数123表示为K123
十六进制常数则用H表示，如常数345表示为H159
十、指针：P、I
跳转用指针：P0~P63共64点
它作为一种标号，用来指定跳转指令或子程序调用指令等分支指令的跳转目标。
2、中断用指针：I00□~I30□共4点
作为中断程序的入口地址标号。
思考题：
如何用计数器来实现定时功能？
如何用计数器和定时器的配合来实现长延时？
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