PLC的编程元素

    PLC中的指令大多数都要涉及PLC内部的编程元素（编程元件及其地址编号）。为了工程技术人员编程的方便，对PLC内部的编程元素一般使用较形象的电气名称来命名，如辅助继电器等，它们实际上就是PLC存储器内的某个相应位，具有“0”和“1”两种状态，有继电器的功能。    熟悉这些编程元素（包括元件的工作特点及地址编号），对理解PLC的指令系统和正确设计PLC的应用程序是十分重要的。    由于各类PLC对编程元素的表示方法不尽相同，下面以F1系列PLC为例进行说明。F1系列PLC中的编程元素的名称是由字母和数字表示，分别表示元件的类型和元件的地址编号，如X421和Y431等，元件号用八进制数表示。    1．输入继电器(X)    输入继电器是PLC专门用来接收外部输入的开关信号的。它实际上是一个经光电隔离的无触点开关，并不是一般的继电器，其等效电路如图3.9所示。
    图3.9    PLC输入继电器的等效电路    在PLC内部，输入继电器的等效线圈与PLC的输入端子相连，输入继电器的线圈只能由外部输入信号驱动，而不能由程序中的指令来驱动。输入继电器的常开触点和常闭触点，在编程时可无限使用，没有数目上的限制。图中PLC输入端子编号X400和输入继电器线圈、内部常开及常闭触点编号均是一致的。    注意：为了编程时易于看出一个编号是PLC内部的哪类元件，在编号前加上了一个字母，如X表示输入（下类同），该字母用编程器输入程序时不输入。    2．输出继电器(Y)    输出继电器是PLC用来将其内部的输出信号传送给外部负载的，它有3种类型：继电器、双向可控硅和晶体管开关。输出继电器的等效电路如图3.10所示，其编号前加Y表示。    输出继电器有一个等效线圈，由程序中的指令来驱动；有一个用于驱动外部负载的对外输出触点，与PLC的输出端子相连。输出继电器的内部触点可供编程中使用。
    图3.10    PLC输出继电器的等效电路    由前面的介绍可知，输出继电器的外部接点状态与输出锁存电路中该元件的状态一致，而内部触点的状态与输出元件映象表存储器中该元件的状态一致。    注意：受RC滤波的影响，外部开关动作后，输入继电器的动作会有一定的延迟，如X400~ X407外部输入由“断”变“通”或由“通”变“断”时，标准响应延迟约为10ms。输出继电器的对外响应延迟也约为10ms，其内部触点没有这种响应延迟。    3．辅助继电器(M)    PLC内的辅助继电器，相当于中间继电器，其线圈与PLC中各器件的内部触点相连，用程序的指令来驱动。辅助继电器的常开触点和常闭触点可在PLC内部使用，但不能用这些触点去直接驱动外部负载，而必须通过输出继电器去驱动。    辅助继电器的等效电路如图3.11所示，在其编号前加M来表示。
    图3.11    PLC辅助继电器的等效电路    F1系列PLC的辅助继电器有以下两种。    ·一般的辅助继电器，编号为M100~ M227（八进    制编号，128点）。    ·断电保持辅助继电器，由电池支持，可保持断电    前的状态，编号为M300~ M377。    PLC在工作时如果停电，输出继电器和一般的辅助继电器都将复位（断开）。当需要保存停电前的状态并在PLC恢复供电后使用时，就需要使用到断电保持辅助继电器。    4．计时器(T)    计时器又称定时器，相当于电气控制系统中的通电延时时间继电器，在其编号前加T来表示。其工作情况是：计时器线圈通电后，经过设定的延迟时间，其常开触点才闭合，常闭触点才断开。线圈断电时，触点为瞬时动作。    设定计时器的时间常数值，应根据延时时间的需要，并注意查清该编号计时器的时间单位。    延时时间=时间常数值×时间单位    5．计数器(C)    计数器的作用是提供计数操作，在编号前加C来表示。    计数器的计数值需要设定，设定范围根据计数器而定，如Fl系列PLC中，有3位计数器（设定范围0～999）和6位计数器（设定范围0～999999）之分。    注意：计数器均有电池支持，即使在电源故障时，其当时的数值仍被保留。如在电源故障时不需要保留数据，可用初始化脉冲M71的触点来使其复位。    6．移位寄存器    可以用一组辅助继电器构成移位寄存器使用。一般用16个点的辅助继电器构成一个移位寄存器，用首位编号作为移位寄存器号使用。    图3.12所示是移位寄存器M300的工作示意图，它有3个输入端：数据输入端（与OUT相连）、移位输入端（与SFT相连）和复位输入端（与RST相连）。工作原理如下。
    图3.12    移位寄存器M300的工作示意图    ·数据输入处理：移位寄存器的首位辅助继电器M300的状态由数据输入端(图中为    X400)来确定。如果PLC开始运行时，X400接通，则M300为“1”。移位寄存器中    间各辅助继电器的初始状态可用S/R（置位／复位）指令设置其状态。    ·复位输入处理：当复位输入X402接通时，M300~ M317全部断开（置零）。所以，    当这些辅助继电器作移位寄存器使用时，复位输入端应保持断开状态。    ·移位输入处理：当移位输入端X401由断变通1次，每个辅助继电器的状态(“0”或    “1”)依次推移。    移位寄存器进行移位的过程如图3.13所示。
    图3.13    移位寄存器进行移位的示意图    由上图可以看出，移位由号码较小的辅助继电器向号码较大的移动，数据输入端X400的状态移入M300中，号码最大的M317的状态溢出。如果将该移位寄存器与另一个移位寄存器串级组合，就能得到溢出位的内容。    7．特殊继电器(M)    PLC内部有一些特殊的辅助继电器，它们都有专门的用途。下面以F1系列PLC为例，进行说明。    ·M70-运行监视：当PLC处于运行状态时，M70自动接通；而在PLC停止运行时，    M70断开。    ·M71-初始化脉冲：当M70刚接通（PLC的第一个扫描周期）时，M71作脉冲式    接通，即接通时间只有一个扫描周期。M71的触点可用于对计数器、移位寄存器等    的初始化。    ·M72-100ms时钟：M72的通断时间为100ms，其中50ms通，50ms断。如果用它    作为计数器的计数脉冲，则可为计数器提供一个100ms的定时脉冲。这样，计数器   可作计时器使用，时基与时间单位为100 ms。    ·M73-10ms时钟：M73的通断时间为10ms，其中5ms通，5ms断。将其提供给计    数器计数，可得一个时基与时间单位均为10ms的计时器。    ·M76-电池电压下降：在向PLC供电的情况下，如果电池电压下降，则M76接通。    可用其驱动输出继电器，对电池电压下降进行指示和报警。    ·M77-全部输出禁止：当程序使M77线圈工作时，所有输出继电器(Y)自动断开。    但此时其他继电器、定时器和计数器仍保持工作状态。    ·M470-高速计数器：C660和C661组成6位计数器（计数器对），根据M470的通    断状态确定计数器对的工作方式。    √ M470接通时，计数器对设置为高速计数方式，规定用X400作高速计数输入，    X401作复位输入，可执行2kHz的高速计数。    √ M470断开时，计数器对为一般计数方式。一般计数方式下，计数速度取决于PLC    的机器扫描周期，所以计数器的计数速度应限于几十赫兹。    ·M471-正向／反向选择：指定计数器对C660和C661的计数方向，M471接通时为    正向（加法）计数，M471断开时为反向（减法）计数。    ·M472-计数开始信号：当M472接通时计数开始，M472断开时计数停止。    ·M473-上／下移位标志：当计数器对的现行值由999999变为0（正向计数，上    移），或由0变为999999（反问计数、下移），M473接通。它有电池支持，掉电    能保持。    ·M477-移位方向选择：M477接通时反移（由高位向低位方向移位）；M477断开    时正移（由低位向高位方向移位）。    ·M570-出错标志：用功能指令时，对条件设定线圈设定了错误的指令对象器件（编    号）时，该标志接通，当设定正确时，该标志断开。注意，在使用多个功能指令时，    各个功能指令都有可能在影响该标志工作的情况下，功能指令每执行一次，M570都    接通或断开。    ·M571-进位标志，M572-零位标志，M573-借位标志。    设比较设定值为100，用计数器现行值与之比较，以上3种标志工作情况如下。    √ 当计数器现行值为0~ 99时，M573接通。    √ 当计数器现行值为100时，M572接通。    √ 当计数器现行值为101~999时，M571接通。    ·M574、M575-专用于步进控制的特殊辅助继电器。    √ M574接通，禁止所有状态转移。    √ M574断开，允许所有状态转移。    √ M575的通断用来启动与停止状态转移。    8．功能指令线圈(F)    F1系列有90余条功能指令，功能指令的结构中要用到两种线圈。    ·执行线圈F670:对执行线圈用OUT指令输出，用执行线圈后的常数K来规定功能    指令的内容。    ·设定线圈F671~F676:设定线圈是在每一功能指令内容的基础上进一步给出详细的    条件。对设定线圈用OUT指令输出，用每个设定线圈后的常数K来规定具体的条件，    在不同的功能指令中，它具有不同的含义。    9．数据寄存器(D)    在PLC中要对数字量进行传送、比较、运算等操作，就需要用到数据寄存器。在F1系列PLC中，数据寄存器编号为D700～D777，共64个。每个数据寄存器均为12位（二进制），可存储3位BCD数、八进制数等。    数据寄存器均有电池支持，其中的数据停电后仍保留。    10．状态器(S)    状态器的编号为S600～S647，共40个。均有电池支持，具有断电保持功能。    在编制顺序控制程序时，状态器与步进指令结合使用，可很好地实现状态转移功能。在不使用步进指令时，状态器可以当作为有断电保持功能的辅助继电器来使用。