F系列PLC的编程元件.docx

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F系列PLC的编程元件

第二节FX2N系列PLC的编程元件及其功能

第二节

◆不同厂家、不同系列的PLC，其编程元件的功能和编号也不相同，因此在编程时，必须熟悉所选用PLC的每条指令所涉及编程元件的功能和编号。

◆FX系列中几种常用型号PLC的编程元件及编号如表3-13所示。

◆FX系列PLC编程元件的编号由字母和数字组成，X、Y用八进制编号，其它均用十进制编号。

为了能全面了解FX系列PLC的内部软继电器，本节以FX2N为背景进行介绍。

表3-13FX系列PLC的内部软继电器及编号

PLC型号

编程元件种类

FX0S

FX1S

FX0N

FX1N

FX2N

（FX2NC）

输入继电器X

（按8进制编号）

X0～X17

（不可扩展）

X0～X17

（不可扩展）

X0～X43

（可扩展）

X0～X43

（可扩展）

X0～X77

（可扩展）

输出继电器Y

（按8进制编号）

Y0～Y15

（不可扩展）

Y0～Y15

（不可扩展）

Y0～Y27

（可扩展）

Y0～Y27

（可扩展）

Y0～Y77

（可扩展）

辅助

继电器

普通用

M0～M495

M0～M383

M0～M499

保持用

M496～M511

M384～M511

M384～M1535

M500～M3071

特殊用

M8000～M8255（具体见使用手册）

状态

寄存器

初始状态用

S0～S9

返回原点用

S10～S19

普通用

S10～S63

S10～S127

S10～S999

S20～S499

保持用

S0～S127

S0～S999

S500～S899

信号报警用

S900～S999

定时器

100ms

T0～T49

T0～T62

T0～T199

10ms

T24～T49

T32～T62

T200～T245

1ms

T63

1ms累积

T63

T246～T249

100ms累积

T250～T255

计数器

16位增计数（普通）

C0～C13

C0～C15

C0～C99

16位增计数（保持）

C14、C15

C16～C31

C16～C199

C100～C199

32位可逆计数（普通）

C200～C219

32位可逆计数（保持）

C220～C234

高速计数器

C235～C255（具体见使用手册）

数据

寄存器

16位普通用

D0～D29

D0～D127

D0～D199

16位保持用

D30、D31

D128～D255

D128～D7999

D200~D7999

16位特殊用

D8000～D8069

D8000～D8255

D8000～D8195

16位变址用

V0～V7

Z0～Z7

V0～V7

Z0～Z7

V0～V7

Z0～Z7

指针

N、P、I

嵌套用

N0～N7

跳转用

P0～P63

P0～P127

输入中断用

I00*～I30*

I00*～I50*

I00*～I30*

I00*～I50*

定时器中断

I6**～I8**

计数器中断

I010～I060

常数

K、H

16位

-32,768～32,767H:

0000～FFFFH

32位

-2,147,483,648～2,147,483,647H:

00000000～FFFFFFFF

一、输入继电器（X）

图3-2输入继电器电路

1）符号:

2）线圈连输入端子，专用于接受PLC外部开关信号之元件;将外部输入信号状态（接通时为“1”，断开时为“0”）读入并存储在输入映象寄存器中。

如图3-2所示为输入继电器X1的等效电路。

3）由线圈和触点组成,触点的状态由线圈的状态确定（PLC内元件均如此,以后不再说明）;

4）输入端子与输入继电器间一般用光电隔离;

5）一一对应关系:

每一输入端子对应一输入继电器,因此输入端子与输入继电器及其触点的编号一致;（输入继电器与输入端子一一对应）

6）必须由外部信号驱动，不能用程序驱动，在用户程序中不出现其线圈,只出现其触点。

7）其触点的使用次数不限（PLC内元件均如此,以后不再说明）。

8）FX系列PLC,以八进制进行编号.FX2N输入继电器的编号范围为X000～X267（184点）。

9）基本单元其编号固定，扩展单元和扩展模块紧接其进行编号。

例如：

基本单元FX2N-48MR的输入继电器编号为X000～X027（24点），如果接有扩展单元或扩展模块，则扩展的输入继电器从X030开始编号。

二、输出继电器（Y）

1）符号:

1）用来将PLC内部信号唯一输出传送给外部负载之元件。

2）由线圈和触点组成.

其触点有内部与外部之分:

内部触点在编程中用,常开或常闭,

外部触点是唯一的常开硬触点,只与一输出端子相连

因此,输出端子与输出继电器的编号一致,与输出继电器的触点的编号一致;（输出继电器与输出端子一一对应）

3）其线圈是由PLC内部程序驱动。

如图3-3所示为输出继电器Ｙ0的等效电路。

图3-3输出继电器的等效电路

4）八进制编号.其中FX2N编号范围为Y000～Y267（184点）。

5）基本单元其编号固定，扩展单元和扩展模块紧接其进行编号。

※在实际使用中，输入、输出继电器的数量，要看具体系统的配置情况。

三、辅助继电器（M）

1.符号:

2.PLC中数量最多的一种继电器

一般的辅助继电器相当于继电控制系统中的中间继电器

3.分类:

1）．通用辅助继电器（M0～M499,共500点）

a）线圈断电即复位

b）作辅助运算、状态暂存、移位用。

c）可通过程序设定为断电保持辅助继电器。

2）．断电保持辅助继电器（M500～M3071）

◆断电保持（用PLC中的锂电池保持其映像寄存器中的内容）

◆M500～M1023可设定为通用辅助继电器。

◆M1024～M3071为断电保持专用辅助继电器。

下面通过小车往复运动控制来说明断电保持辅助继电器的应用，如图3-4所示。

小车正反向运动中，用M600（右行指令）、M601（左行指令）控制输出继电器驱动小车运动。

X0、X1为限位输入信号,其分别由外部的限位开关SQ1,SQ2产生。

图3-4断电保持辅助继电器的作用

运行的过程是:

小车左行压合左限位开关SQ1→X0=ON（左限位）→M600=ON→Y0=ON→小车右行→停电→小车中途停止→上电（M600=ON→Y0=ON）再右行→压合右限位开关SQ2→X1=ON（右限位）→M600=OFF、M601=ON→Y1=ON（小车左行）→如此往复下去。

若不用断电保护辅助继电器当小车中途断电后，会发生什么?

再次得电小车也不能运动。

可见:

所谓保持功能可理解为一种记忆功能

3）．特殊辅助继电器（M8000～M8255）

◆厂家已定义好用途或工作方式

◆分成触点型和线圈型

I.触点型

线圈由PLC自动驱动，用户只可使用其触点。

例如：

M8000：

运行监视（PLC开机运行时其线圈自动接通,PLC处于停止状态时断电），M8001与M8000逻辑相反。

◆应用:

其触点经输出继电器Y在外部显示程序是否运行.

M8002：

初始化脉冲（仅在开机运行时其线圈自动接通一个扫描周期），M8003与M8002逻辑相反。

◆应用:

利用其触点来实现开机复位或清0

M8011、M8012、M8013和M8014:

PLC上电时（不管是否运行）分别是产生周期为10ms、100ms、1s和1min的时钟脉冲。

◆主要作为计数器的计数脉冲

M8000、M8002、M8012的波形图如图3-5所示。

图3-5M8000、M8002、M8012波形图

II.线圈型

由用户程序驱动线圈后PLC执行特定动作,用户不使用其触点。

例如：

M8030：

使其线圈得电,则锂电池欠压时欠压指示灯熄灭

M8033：

使其线圈得电，则PLC停止时保持输出映象存储器和数据寄存器之内容。

M8034：

使其线圈得电，则将PLC的输出全部禁止（所有Y自动断开）,但程序仍仍然正常执行.。

M8039：

使其线圈得电，则PLC按数据寄存器D8039中设定的时间扫描。

注意:

※所有其它的特殊辅助继电器请参考相关资料

※未定义的特殊辅助继电器不能在用户程序中使用

四、状态继电器（S）

（S0～S999）

1.符号:

2.用来记录系统运行中的状态,作为状态标志用于顺序控制，与步进顺控指令STL配合应用。

3.不与STL配合使用时，可作为M使用

4.分类:

五类

①初始S0～S9共10点；

②回零S10～S19共10点；

③通用S20～S499共480点；

④断电保持S500～S899，共400点；

⑤报警用（用作外部故障诊断输出）S900～S999共100点。

※FX2N系列可通过程序将S0～S499设置为断电保持型。

【例】:

用机械手动作介绍状态器S的作用。

如图3-6所示，

1）当启动信号X0有效时，机械手下降；

2）下降到限位X1开始夹紧工件；

3）夹紧到位信号X2为ON时，机械手上升到上限X3则停止。

整个过程分为三步，每一步都用一个状态器S20、S21、S22记录。

每个状态器都有各自的置位和复位信号（如S21由X1置位，X2复位），并有各自要做的操作（驱动Y0、Y1、Y2）。

这样使每一步的工作互不干扰，不必考虑不同步之间元件的互锁，使设计清晰简洁。

图3-6状态器（S）的作用

五、定时器（T）

（FX2N:

T0～T255）

1．符号：

2．相当于继电控制系统中的时间继电器，用于程序中的延时控制

3．FX系列只有通电延时型.线圈开始通电,定时器开始计时,时间到则其常开触点闭合,常闭触点断开.

4．每个定时器所具有的三个寄存器:

◆一个设定定时时间的设定值寄存器（16位二进制位长），

◆一个定时时间累积值的当前值寄存器（16位二进制位长）

◆一个触点状态的映像寄存器（一个二进制位）

这三个存储单元使用同一个元件编号。

但使用场合不一样，意义也不同。

5．设定值可用常数K或断电保持型数据寄存器D的内容来设置。

如外部数字开关输入的数据可以存入D中作为设定值.

6．定时时间=计数次数×定时精度

7．分类:

I.通用型（非积算型）

◆不具备断电保持功能，断电即复位。

◆有两种:

●100ms型（T0～T199）.

ØT192～T199为子程序和中断服务程序专用定时器

Ø对100ms时钟累积计数

Ø设定值为1～32767，定时范围为0.1～3276.7s。

●10ms型（T200～T245）

Ø对10ms时钟累积计数

Ø设定值为1～32767，定时范围为0.01～327.67s。

【例】：

图3-7，X0接通，T200从0开始对10ms脉冲累积计数，当计数值与设定值相等时，接通Y0，经过的时间为123×0.01s=1.23s。

当X0断开后定时器复位，计数值变为0，其常开触点断开，Y0也随之OFF。

若外部电源断电，定时器也将复位。

II．积算型

◆具有断电保持功能，只有将积算定时器复位，当前值才变为0

◆有:

●1ms型（T246～T249，共4点）

Ø对1ms时钟脉冲进行累积计数

Ø定时的时间范围为0.001～32.767s。

●100ms型（T250～T255，共6点）

Ø对100ms时钟脉冲进行累积计数

Ø定时的时间范围为0.1～3276.7s。

【例】：

如图3-8，X0接通时，T253当前值计数器开始累积100ms的时钟脉冲之个数。

当X0经t0后断开，而T253尚未计数到设定值K345，其计数的当前值保留。

当X0再次接通，T253从保留的当前值开始继续累积，经过t1时间，当前值达到K345时，定时器的触点动作。

累积的时间为t0+t1=0.1×345=34.5s。

当复位输入X1接通时，定时器才复位，当前值变为0，触点也跟随复位。

六、计数器（C）

（C0～C234）

一）．符号：

二）．作用：

用于程序中的计数控制

三）．FX2N系列分为内部计数器和高速计数器

1．内部计数器

1）是在执行扫描操作时对内部信号（如X、Y、M、S、T等,其触点的上升沿）进行计数

2）计数频率最大为扫描频率

3）分类:

（1）16位增计数器（C0～C199）

◆C0～C99为通用型

◆C100～C199为断电保持型（即断电后能保持当前值待通电后继续计数）

（C0～C199断电下都具有记忆最后结果的功能，因此要用程序复位语句来复位）

◆为16位递加计数

◆应用前先对其设置一设定值，当输入信号（上升沿）个数累加到设定值时，计数器动作，其常开触点闭合、常闭触点断开。

◆计数器的设定值为1～32767（16位二进制）

◆设定值除了用常数K设定外，还可间接通过指定数据寄存器D设定。

【例】如图3-9:

X10为复位信号，当X10为ON时C0复位。

X11是计数输入，每当X11接通一次，计数器当前值增加1（注意X10断开，计数器不会复位）。

当计数器当前值为设定值10时，计数器C0的输出触点动作，Y0被接通。

此后既使输入X11再接通，计数器的当前值也保持不变。

当复位输入X10接通时，执行RST复位指令，计数器复位，输出触点也复位，Y0被断开。

图3-9通用型16位增计数器

（2）32位增/减计数器（C200～C234）

◆C200～C219为通用型

◆C220～C234为断电保持型。

◆是32位递加或递减计数器

◆由相应的特殊辅助继电器M8200～M8234控制实现加/减双向计数:

M通则减,断则加（可这样记忆：

资治通鉴）

《资治通鉴》是我国古代著名历史学家、政治家北宋司马光和他的助手刘恕、范祖禹、司马康等人历时十九年编纂的一部规模空前的编年体通史巨著。

◆增加到设定值用上升沿，其常开触头置1并保持；减小用下降沿，由设定值减小其常开触头置0，即复位

◆设定值范围均为-2147483648～-+2147483647（即有符号32位二进制位）

◆为循环计数器

◆可直接用常数K或间接用数据寄存器D的内容作为设定值。

在间接设定时，要用编号紧连在一起的两个数据计数器

【例】

如图3-10所示，X10用来控制M8200，X10闭合时为减计数。

X12为计数输入，C200的设定值为5（可正、可负）。

设C200置为增计数方式（M8200为OFF），当X12计数输入累加由4→5时，计数器的输出触点动作。

当前值大于5时计数器仍为ON状态。

只有当前值由5→4时，计数器才变为OFF。

只要当前值小于4，则输出则保持为OFF状态。

复位输入X11接通时，计数器的当前值为0，输出触点也随之复位。

2．高速计数器（C235～C255）

1）对外部高频信号作中断方式的计数

2）为32位

3）应用更为灵活

4）均为断电保持型，通过参数设定也可变成非断电保持

5）适合用来做为高速计数器输入的PLC输入端口有X0～X7

6）X0～X7不能重复使用，即某一个输入端已被某个高速计数器占用，它就不能再用于其它高速计数器，也不能用做它用。

7）分类：

（见下面的表）

高速计数器简表

输入

计数器

1相

单计

数输

入

C235

U/D

C236

U/D

C237

U/D

C238

U/D

C239

U/D

C240

U/D

C241

U/D

C242

U/D

C243

U/D

C244

U/D

C245

U/D

1相

双计

数输

入

C246

C247

C248

C249

C250

2相

双计

数输

入

C251

C252

C253

C254

C255

表中：

U表示加计数输入，D为减计数输入，B表示B相输入，A为A相输入，R为复位输入，S为启动输入。

X6、X7只能用作启动信号，而不能用作计数信号。

（1）1相单计数输入（C235～C245）

◆只有一个计数脉冲输入端

◆触点动作与32位增减计数器相同，增或减取决于M8235～M8245的状态

◆图3-11a所示为无启动/复位端1相单计数输入高速计数器的应用。

当X10断开，M8235为OFF，此时C235为增计数方式（反之为减计数）。

由X12启动C235，从表可知其输入信号来自于X0，C235对X0信号默认方式为增计数，当前值达到1234时，C235常开接通，Y0得电。

X11为复位信号，当X11接通时，C235复位。

◆图3-11b所示为带启动/复位端单相单计数输入高速计数器的应用。

由表可知，X1和X6分别为复位输入端和启动输入端。

利用X10通过M8244可设定其增/减计数方式。

当X12为接通，且X6也接通时，则开始计数，计数的输入信号来自于X0，C244的设定值由D0和D1指定。

除了可用X1立即复位外，也可用梯形图中的X11复位。

a）无启动/复位端b）带启动/复位端

（2）1相双计数输入（C246～C250）

◆具有二个外部计数输入端，一个为增计数输入端，另一个为减计数输入端。

◆利用M8246～M8250的ON/OFF动作实现增计数/减计数动作。

◆如图3-12所示，X10为复位信号，其有效（ON）则C248复位。

由表3可知，也可利用X5对其复位。

当X11接通时，选中C248，输入来自X3和X4。

图3-12单相双计数输入高速计数器

（3）2相双计数输入（C251～C255）

◆A相和B相信号决定计数器是增计数还是减计数。

◆当A相为ON时，B相由OFF到ON，则为增计数；当A相为ON时，若B相由ON到OFF，则为减计数，如图3-13a所示。

图3-13双相高速计数器

◆如图3-13b所示，当X12接通时，C251计数开始。

由表可知，其输入来自X0（A相）和X1（B相）。

只有当计数使当前值超过设定值，则Y2为ON。

如果X11接通，则计数器复位。

根据不同的计数方向，Y3为ON（增计数）或为OFF（减计数），即用M8251～M8255，可监视C251～C255的加/减计数状态。

◆注意：

高速计数器的计数频率较高，它们的输入信号的频率受二方面的限制。

一是全部高速计数器的处理时间。

因它们采用中断方式，所以计数器用的越少，则可计数频率就越高；

二是输入端的响应速度，见教材P136中部及下部。

七、数据寄存器（D）

PLC在进行输入输出处理、模拟量控制、位置控制时，需要许多数据寄存器存储数据和参数。

◆数据寄存器为16位，最高位为符号位。

◆可用两个相邻的数据寄存器来存储32位数据，最高位仍为符号位，高位号大。

◆符号位是0则为正数，是1为负数

◆分类：

1．通用型（D0～D199）

◆当M8033为ON时，D0～D199有断电保护功能；

◆当M8033为OFF时则它们无断电保护，这种情况PLC由RUN→STOP或停电时，数据全部清零。

2.断电保持型（D200～D7999）

◆D200～D511有断电保持功能，可以利用外部设备的参数设定改变通用数据寄存器与有断电保持功能数据寄存器的分配；

◆D490～D509供通信用；

◆D512～D7999的断电保持功能不能用软件改变，但可用指令清除它们的内容。

根据参数设定可以将D1000以上以500为单位作为文件寄存器用。

3.特殊型（D8000～D8195）

◆用来监控PLC的运行状态。

如扫描时间、电池电压等。

◆未加定义的特殊数据寄存器，用户不能使用。

具体可参见用户手册。

4.变址寄存器（V、Z）

◆FX2N系列有V0～V7和Z0～Z7共16个变址寄存器，它们都是16位的寄存器。

◆变址寄存器V、Z实际上是一种特殊用途的数据寄存器，其作用相当于微机中的变址寄存器，用于改变元件的编号（变址），例如V0=5，则执行D20V0时，被执行的编号为D25（D20+5）。

◆可以象其它数据寄存器一样进行读写

◆需要进行32位操作时，可将V、Z串联使用（Z为低位，V为高位）。

5．文件寄存器

◆通过参数设定D1000及其以上编号的数据寄存器得到

◆最多7000点

◆占用RAM存储器中的存储区A，以500点为一个单位，最多可设置500×14=7000点

◆文件寄存器的动作：

数据的应用是通过文件寄存器A成批传送到文件寄存器B，然后供读写；反之则由B到A。

八、指针（P、I）

1.在FX系列中，指针用来指示分支指令的跳转目标和中断程序的入口标号。

2.分为:

1）.分支用指针（P0～P127）

◆用于条件跳转

◆用来指示跳转指令（CJ）的跳转目标或子程序调用指令（CALL）调用子程序的入口地址。

◆如图3-14所示，当X1常开接通时，执行跳转指令CJP0，PLC跳到标号为P0处之后的程序去执行。

2）.中断指针（I0□□～I8□□）

◆用来指示某一中断程序的入口位置。

◆执行中断后遇到IRET（中断返回）指令，则返回主程序。

◆有三类：

●输入中

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