plc的编程元件是什么？有哪些？

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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（ double word ）。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 。

FX 2N 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。

FX 2N 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 。

图 锁存辅助继电器的保持功能

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。 FX 2N 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）

FX 1N 、 FX 2N 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。

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PLC内部这些存储器的作用和继电接触控制系统中使用的继电器十分相似，也有“线圈”与“触点”，而“触点”使用不受限制。但它们不是“硬”继电器，而是PLC存储器的存储单元。当写入该单元的逻辑状态为“1”时，则表示相应继电器线圈得电，其动合触点闭合，动断触点断开。所以，内部的这些继电器称之为“软继电器”。我们把PLC这些存储单元“软继电器”就叫编程元件。

1.触点线圈指令

1）触点指令格式及功能

梯形图程序的触点指令有常开和常闭触点两类，类似于传统控制电路里的继电器、接触器的触点。触点可自由的串并联使用，具有与、或、非逻辑功能。

2）线圈输出指令格式及功能

线圈输出指令与输出端子相对应，驱动线圈的触点电路接通时，线圈流过“能流”（相当于电流），相应端子负载回路接通，负载动作。输出指令应放在梯形图的最右边。在同一程序中，同一编号的线圈一般只能使用一次。如果同一编号线圈在一个程序中使用两次或以上，则称为线圈重复输出，易引起误动作，所以应避免这样的设计。

3）触点线圈指令应用

网络1中，I0.0为常开触点，I0.0接通为1时，则Q0.0接通，Q0.0为1；I0.0断开即为0时，则Q0.0断开，Q0.0为0.

网络2中，I0.1为常闭触点，此时I0.1接通，Q0.1接通，如果I0.1的常闭触点断开，则Q0.1断开。

4）两个应用实例

a.有两个开关控制一盏灯，要求只有两只开关都接通时，灯才亮。试设计程序。I0.0、I0.1状态均为1都接通时，Q0.0输出为1，灯亮；当I0.0、I0.1两者有任何一个状态为0即断开时，Q0.0输出为0，灯灭。这个例子为与逻辑控制。

b.也是两只开关控制一盏灯，要求只要有一只开关闭合，灯就亮，两只开关都断开时灯灭。试设计程序。I0.0、I0.1状态任意一个为1即接通时，Q0.0输出为1，灯亮；当I0.0、I0.1状态均为0即断开时，Q0.0输出为0，灯灭。这个例子为或逻辑控制。

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PLC的各种功能主要是通过运行控制程序来实现。编制程序时，需要合理使用PLC提供的编程元件（即软元件）。FPO型PLC中常用的编程元件有两种：位元件（bit）和字元件（word）。
位元件实际上是PLC内存区域所提供的一个二进制位单元，又被称为软继电器，主要用作基本顺序指令的编程元件，如输入继电器Xn、输出继电器Yn、内部通用继电器Rn、定时（计数）器等，其参与控制的方式主要是通过对应触点的通断状态改变影响逻辑运算结果即输出。
字元件则为PLC内存区域内的一个字单元（16bit），主要用作功能指令和高级指令的编程元件，通常用以存放数据，如数据寄存器DTn，定时(计数)器的设定值SVn、经过值EVn等。字元件没有触点，通常以整体内容参与控制。

值得注意的是内存中的输入（X）区、输出（Y）区和内部通用（R）区，该区中的每个bit均可用作位元件，而且每16bit可构成一个字元件，如WRIO即是由16个位元件R100～R10F构成的字元件，该字元件中的内容一旦发生变化，这16个位的状态也随之发生改变。如：

图 编程元件示例程序
图所示程序中，WR0即为字元件，是左移位指令SR的编程元件，而Y0为输出软继电器的线圈，X0、X1、X2、X3则为输人软继电器的触点，其中第4步的R4触点为位元件R4的常开触点，而位元件R4又是字元件WR0中的一位，因此其状态受限于WR0的移位结果。