第四章 PLC内部软元件

北京工业大学电子信息与控制工程学院2015.5第四章PLC的内部软元件主讲：张会清第一节PLC软元件的引入第二节FX系列PLC内部软元件第四章PLC的内部软元件第三节其它系列PLC内部软元件继电器接触器控制系统例子第一节PLC软元件的引入笼型电动机直接起动的控制线路原理图KM12FRFU1SB1SB2KMKMFR控制电路主电路SM3~也是单向自锁控制，电路若去掉自锁触点KM，则可对电动机实行点动控制。FU2闭合开关S，接通电源按SB2→KM线圈得电并自保→KM主触头闭合→M运转按SB1→KM线圈失电→KM主触头断开→M停转动作次序：继电器接触器系统为硬接线和硬元件继电器接触器控制系统通过硬件线路实现其控制功能，在线路设计中要用到各种继电器、接触器、时间继电器等一系列有特定功能的逻辑器件（实物，硬元件）。PLC系统为软接线和软元件PLC系统通过程序实现外部控制功能，在PLC程序设计中也需要有各种逻辑器件和运算器件，称之为编程器件，以完成PLC程序所赋予的逻辑运算、算术运算、定时、计数等功能。这些器件有着与硬件继电器等类似的功能，为便于区别我们称为PLC编程器件为软器件。软器件的连接是由程序来实现的，称为软连接。PLC软元件相当于计算机内存的一个存储单元。软元件的状态，在同一台PLC中是可以直接查询到的。调用软元件，实质上就是提取它的状态或数据（比如0或1）并用到程序运算中，参与程序运算的只不过是软元件的映像，所以可以被无限次调用或查询。第二节FX系列PLC内部软元件PLC种类和规格很多，厂家也众多，但基本结构和工作原理大体相同。日本三菱公司的PLC分A系列（A1N、A2N、A3N、A1S、A2C、A3M、A2A、A3A、A3H等）、F系列(F、F1、F2)、FX系列（FX0、FXON、FX2、FX2C、FX1S、FX1N、FX2N、FX2NC、FXOS等）和Q系列等，FX系列是应用非常广泛的一种PLC，设计合理，结构紧凑，体积小，具有卓越性价比。我们以FX系列PLC(主要是FX2N)为例进行学习，其它可以触类旁通。1．输入继电器X：（1）作用：接收外部输入开关量信号，并进行转换存储。（2）符号：X打头，后面加上编号，地址按八进制编号。FX2N系列PLC的输入继电器X的地址范围是X000～X377共256个。（3）线圈由外部信号驱动，梯形图中只出现其触点，不出现其线圈。内部常开、常闭触点可以无限次使用。（4）输入继电器触点只能用于内部编程，无法驱动外部负载。由输入接口电路和输入映像寄存器等效而成。停止按钮接触器输入输路输输输输输输输输输输输输输输输出输路（（输输输输启动按钮x1x0x1x0Y0Y0Y0PLC的等效电路•三相异步电动机单向运行PLC控制系统（1）作用：线圈由内部程序驱动，一对(常开)接点与外电路相连，控制外部负载动作。（2）符号：Y打头，后面加上编号，八进制编号。FX2N系列PLC的输出继电器Y的地址范围是Y000—Y377共256个。（3）根据需要梯形图中出现其线圈和触点，相同标号线圈只出现一次，其触点可反复使用。由输出接口电路和输出映像寄存器组成。2．输出继电器Y停止按钮接触器输入输路输输输输输输输输输输输输输输输出输路（（输输输输启动按钮x1x0x1x0Y0Y0Y0PLC的等效电路•三相异步电动机单向运行PLC控制系统输入、输出继电器的地址编号都采用八进制。FX2N基本单元I/O最大范围为输入继电器X0-X77、输出继电器Y0-Y77共128点。输入、输出继电器采用八进制编号3．辅助继电器M（1）作用：线圈由内部程序驱动，供内部使用。（2）符号：M打头，后面加上编号，十进制编号。（3）根据需要梯形图中出现其线圈和触点，相同标号线圈只能出现一次，其触点可反复使用。FX2N系列PLC中有三种特性不同的辅助继电器，分别是通用辅助继电器（M0—M499）、断电保持辅助继电器（M500—M3071）和特殊功能辅助继电器（M8000—M8255）。3、辅助继电器M通用辅助继电器M0-M499(500点)（无断电保护）通用继电器按十进制编号，M0-M499，共有500点。通用辅助继电器和输出继电器一样，在PLC电源中断后，其状态将变为OFF。当电源恢复后，除因程序使其变为ON外，其它仍保持OFF。3、辅助继电器M断电保持辅助继电器M500-M3071（2572点）其中的M500～M1023（524点）可以用软件来设定使其变为非断电保持辅助继电器。断电保持辅助继电器是由PLC内装后备锂电池支持的。在PLC电源中断后，它具有保持断电前的瞬间状态的功能，并在恢复供电后继续断电前的状态。3、辅助继电器M特殊辅助继电器M8000-M8255（256点）特殊辅助继电器具有专门功能，有特殊用途。可以用来表示PLC的某些状态，提供时钟脉冲和标志、设定PLC的运行方式或者用来步进控制、禁止中断、设定计数器加/减计数等。辅助继电器区间是不连续的，对没有定义的无法操作，有定义的可分为两大类：触点型和线圈型。未定义的特殊辅助继电器不可在用户程序中使用。M8000（M8001）----运行监视用特殊辅助继电器PLC运行时M8000得电（M8001断电），PLC停止时M8000失电（M8001得电）只能利用其触点的特殊辅助继电器，线圈由PLC自动驱动，用户只利用其触点。M8002（M8003）----初始化脉冲辅助继电器M8002（M8003）只在PLC开始运行的第一个扫描周期内得电（断电），其余时间均断电（得电）。常用M8002的触点作为一些继电器的初始化复位信号只能利用其触点的特殊辅助继电器，线圈由PLC自动驱动，用户只利用其触点。M8011、M8012、M8013、M8014----分别提供周期为10ms、100ms、1s、1min的时钟脉冲。M8005----锂电池电压降低继电器锂电池电压低于规定值时动作，它的触点接通可编程控制器面板上的指示灯，提醒工程技术人员更换锂电池。只能利用其触点的特殊辅助继电器，线圈由PLC自动驱动，用户只利用其触点。M8030：锂电池欠压指示灯特殊继电器使锂电池欠压指示灯熄灭。M8033：PLC停止时输出保持特殊辅助继电器RUN→STOP时，输出保持RUN前状态。M8034：禁止全部输出特殊辅助继电器当M8034线圈被接通时，则PLC的所有输出自动断开。M8039：定时扫描特殊辅助继电器当M8039线圈被接通时，则PLC以D8039中指定的扫描时间工作。可驱动线圈型特殊继电器，用户驱动线圈后，PLC作特定动作。4.定时器：符号T，十进制编号，相当于时间继电器（1）使用时要赋予定时时间，用存储器内的常数K作为定时常数，也可以用数据寄存器D的内容作为设定值；（2）FX系列PLC定时器均为接通延时型；（3）计时时间到，定时器常开接点闭合，常闭接点打开；（4）同一定时器在同一程序中一般只能使用一次；其接点可以反复使用。（5）普通定时器当定时条件满足（定时线圈接通）时，开始定时；当定时条件不满足时，立即停止定时，定时器回到原来设定值，直到下一次定时条件满足时再开始定时。（6）不同型号和规格的PLC其定时器个数和时间长短是不一样的，注意时间的单位。4.定时器（T）定时器实际是内部脉冲计数器，可对内部1ms、10ms和100ms时钟脉冲进行加计数，当达到用户设定值时，触点动作。定时器可以用用户程序存储器内的常数K作为定时常数，也可以用数据寄存器D的内容作为设定值。普通（即断电清0）定时器（T0～T245）100ms定时器T0～T199共200点，设定范围0.1～3276.7s；10ms定时器T200～T245共46点，设定范围0.01～327.67s。累积型(即具有断电保持）定时器（T246～T255）1ms定时器T246～T249共4点，设定范围0.001～32.767s；100ms定时器T250～T255共6点，设定范围为0.1～3276.7s。（1）通用（普通）定时器T0～T245(246点）(无断电保护)T0～T199的计时单位为100ms，定时范围0.1～3276.7s；T200～T245的计时单位为10ms，定时范围0.01～327.67s。当输入条件满足时，开始计时，当输入条件不满足时，当前值恢复为零，定时器复位。T10K123X0T10Y1（2）积算定时器T246~T255（具有断电保持功能）T246~T249的计时单位为1ms，定时范围0.001~32.767s；T250~T255的计时单位为100ms，定时范围0.1~3276.7s。积算定时器具有计数累积的功能。在定时过程中如果断电或定时器线圈OFF，积算定时器将保持当前的计数值（当前值），通电或定时器线圈ON后继续累积，即其当前值具有保持功能，只有将积算定时器复位，当前值才变为0。RSTT250K345X1X2T250Y1T250如果X1为ON，则T250用当前值计数器累计100ms的时钟脉冲。当达到设定值K345时，定时器的输出触点动作。在累计过程中，即使输入X1断开或停电时，再起动时，继续累计，其累计时间为34.5s。如果复位输入X2为ON，定时器复位，输出触点也复位。两个定时器的级联5.计数器：符号C，十进制编号（1）使用时要先复位；（2）要设定计数值，用存储器内的常数K或H作为定时常数，也可以用数据寄存器D的内容作为设定值；（3）达到计数设定值，计数器常开接点闭合，常闭接点打开；（4）计数器复位信号接通时，计数器复位，计数器重新开始计数；同时其常开接点打开，常闭接点闭合。5.计数器（C）FX系列PLC计数器可分为通用计数器和高速计数器。16位通用加计数器，C0～C199共200点，设定值：1～32767。设定值K0与K1含义相同，即在第一次计数时，其输出触点动作。32位通用加/减计数器，C200～C234共35点，设定值：-2147483648～+2147483647。高速计数器C235～C255共21点，共享PLC上6个高速计数器输入（X000～X005）。高速计数器按中断原则运行。普通计数器又称为内部信号计数器，它是在执行扫描操作时对内部元件（X、Y、M、S、T、C）的信号进行计数的计时器。因此，其接通和断开时间应比PLC的扫描周期要长。高速计数器是按中断原则运行的，与PLC的扫描周期无关。5、计数器C(1）16位加计数器通用型：C0～C99共100点,断电后计数值清零。断电保持型：C100～C199共100点设定值K在1～32767之间。设定值K0与K1含义相同，即在第一次计数时，其输出触点动作。1)内部信号计数器X1１为计数输入，每次X1１接通时，当前值加1。当C0当前值等于设定值10时，输出触点动作。之后即使输入X11再接通，计时器的当前值也保持不变。如果复位输入X10为ON，则执行RST指令，计数器的当前值为0，输出触点复位。RSTC0C0K10Y0012345678910X10X11Y0C0当前值设定值也可以间接设定X10X11C0(２)32位双向计数器有两种32位加/减计数器，设定值：-2147483648～+2147483647。通用计数器：C200～C219共20点，断电清零。保持计数器：C220～C234共15点，断电保持。计数方向由特殊辅助继电器M8200～M8234设定。加减计数方式设定：对于C△△△，当M8△△△接通（置1）时，为减计数器，断开（置0）时，为加计数器。计数值设定：直接用常数K或间接用数据寄存器D的内容作为计数值。间接设定时，要用元件号紧连在一起的两个数据寄存器。X12X13X14C200M8200C200Y1RSTC200K-5设定值也可以间接设定01234501234-8-7-6-5-4-3-2-1-7-6-5-4-3C200当前值X12X13X14上升下降上升若输出已经接通Y10用X14作为计数输入，驱动C200线圈进行加计数或减计数。用X12设定计数方向。在计数器的当前值增加至设定值时（由-6→-5时），输出触点置位；在当前值