0.軟元件

編程軟元件就是PLC在軟件設(shè)計中所需要的各種各樣的邏輯器件和運算器件。

PLC通過程序的運行實施控制的過程其實質(zhì)就是對存儲器中的數(shù)據(jù)進行操作或處理的過程，PLC把存儲器分為若干個區(qū)域和種類，這些由用戶使用的每一個內(nèi)部存儲單元統(tǒng)稱為軟元件。 各種軟元件有其不同的功能，有固定的地址。 軟元件的數(shù)量決定了PLC的規(guī)模和數(shù)據(jù)處理能力，每一種PLC的軟元件數(shù)量是有限的。

編程時，用戶只需要記住軟元件的地址即可。 每個軟元件都有一個地址與之一一對應(yīng)，其中軟繼電器的地址編排采用區(qū)域號加區(qū)域內(nèi)編號的方式。 PLC內(nèi)部根據(jù)軟元件的功能不同，分成了許多區(qū)域，如輸入繼電器X、輸出繼電器Y、定時器T、計數(shù)器C、輔助繼電器M、狀態(tài)器S、數(shù)據(jù)寄存器D等。 當(dāng)有多個同類軟元件時，在區(qū)域號字母的后面加以數(shù)字編號，該數(shù)字也是元件的存儲地址。 其中輸入繼電器和輸出繼電器用八進制數(shù)字編號，其他均采用十進制數(shù)字編號。

1.輸入繼電器（X000～X267）

輸入繼電器也就是輸入映像寄存器。 每個PLC的輸入端子都對應(yīng)一個輸入繼電器，它用于接收外部的開關(guān)信號，其狀態(tài)唯一地由其對應(yīng)的輸入端子的狀態(tài)決定。 在程序中其常開觸點閉合，常閉觸點斷開。 這些觸點可以編程時任意使用，使用數(shù)量（次數(shù)）不受限制。

FX系列PLC的輸入繼電器以八進制數(shù)字進行編號，F(xiàn)X2N 輸入繼電器的編號范圍為X000～X267（184點）。 需要注意的是，基本單元的輸入繼電器的編號是固定的，擴展單元和擴展模塊的輸入繼電器是按離基本單元最近的數(shù)開始編號的。 例如，基本單元FX2N-64M的輸入繼電器編號為X000～X037（32點），如果接有擴展單元或擴展模塊，則擴展的輸入繼電器從X040開始編號。

2.輸出繼電器（Y000～Y267）

輸出繼電器也就是輸出映像寄存器，每個PLC的輸出端子對應(yīng)一個輸出結(jié)果。 當(dāng)CPU通過程序使得輸出繼電器線圈“得電”時，PLC上的輸出端開關(guān)閉合，它可以作為控制外部負載的開關(guān)信號。 在程序中其常開觸點閉合，常閉觸點斷開。 這些觸點可以在編程時任意使用，使用次數(shù)不受限制。 輸出繼電器的線圈只能用于程序中，而不能用于直接驅(qū)動外部負載。

在PLC內(nèi)部，輸出映像寄存器與輸出端子之間還有一個輸出鎖存器。 在每個掃描周期的輸入采樣、程序執(zhí)行等階段，并不把輸出結(jié)果信號直接送到輸出鎖存器，而是送到輸出映像存儲器，只有在每個掃描周期的末尾才將輸出映像寄存器中的結(jié)果信號幾乎同時送到輸出鎖存器，對輸出點進行刷新。

3.輔助繼電器（M）

一般的輔助繼電器與繼電器控制系統(tǒng)中的中間繼電器相似。 輔助繼電器不能直接驅(qū)動外部負載。 輔助繼電器采用M與十進制數(shù)字共同組成編號。

1）通用輔助繼電器（M0～M499）

FX2N系列共有500點通用輔助繼電器。 通用輔助繼電器在PLC運行時，如果電源突然斷電，則全部線圈均為OFF。 當(dāng)電源再次接通時，除了因外部輸入信號而變?yōu)镺N的以外，其余仍將保持OFF狀態(tài)，它們沒有斷電保護功能。 通用輔助繼電器常在邏輯運算中作輔助運算、狀態(tài)暫存、移位等。 根據(jù)需要可通過程序設(shè)定，將M0～M499變?yōu)閿嚯姳３州o助繼電器。

2）斷電保持輔助繼電器（M500～M3071）

FX2N系列有M500～M3071共2572個斷電保持輔助繼電器。 它與普通輔助繼電器不同的是具有斷電保護功能，即能記憶電源中斷瞬時的狀態(tài)，并在重新通電后再現(xiàn)其狀態(tài)。 它之所以能在電源斷電時保持其原有的狀態(tài)，是因為電源中斷時用PLC中的鋰電池保持其映像寄存器中的內(nèi)容。 其中M500～M1023可由軟件將其設(shè)定為通用輔助繼電器。

3）特殊輔助繼電器

PLC內(nèi)有大量的特殊輔助繼電器，它們都有各自的特殊功能。 FX2N系列中有256個特殊輔助繼電器，可分成觸點型和線圈型兩大類。

（1）觸點型。 該類特殊輔助繼電器的觸點為只讀型，用戶可讀取該觸點來監(jiān)視PLC的運行或獲取時鐘等狀態(tài)。 例如：

M8000——運行監(jiān)視器（在PLC運行中接通），M8001與M8000的邏輯相反。

M8002——初始脈沖（僅在PLC從STOP到RUN時，瞬時接通一個掃描周期），M8003與M8002的邏輯相反。

M8011、M8012、M8013和M8014分別是產(chǎn)生10ms、100ms、1s和1min時鐘脈沖的特殊輔助繼電器。

（2）線圈型。 由用戶程序驅(qū)動線圈后PLC執(zhí)行特定的動作。 例如：

M8033——若使其線圈得電，則PLC停止時保持輸出映像存儲器和數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)容。

M8034——若使其線圈得電，則將PLC的輸出全部禁止。

M8039——若使其線圈得電，則PLC按D8039中指定的掃描時間工作。

4.狀態(tài)器（S）

狀態(tài)器是對工序步進型控制進行編程的重要軟元件，也稱為順序繼電器。 與步進指令STL組合使用，也可作為一般的輔助繼電器使用。

1）初始狀態(tài)器（S0～S9）初始狀態(tài)即為步進指令開始時的狀態(tài)，存儲初始狀態(tài)的狀態(tài)器稱為初始狀態(tài)器。 在并行分支中最多可以有10個初始狀態(tài)被同時選中。

2）普通型（S10～S499）/斷電保持型（S500～S899）

普通型狀態(tài)器在電源斷開后，都變?yōu)镺FF狀態(tài)。 而斷電保持型狀態(tài)器的狀態(tài)可記憶斷電前的ON/OFF狀態(tài)，所以，恢復(fù)供電后可以從中途工序開始運行。 在應(yīng)用指令（FNC60）IST的使用中，S10～S19被用做指示回零狀態(tài)。

3）信號報警器型狀態(tài)器（S900～S999）

信號報警器型狀態(tài)器也稱故障報警狀態(tài)，主要用做外部故障診斷。

5.定時器（T）

定時器又稱計時器，用于時間控制。 根據(jù)設(shè)定時間值與當(dāng)前時間值的比較，使定時器觸點動作，也可以將當(dāng)前時間值作為數(shù)值讀取用于控制。 不使用的定時器，可用做數(shù)據(jù)寄存器。

計時器對PLC內(nèi)部的1ms、10ms和100ms等時鐘進行計數(shù)，并將計數(shù)值存儲于當(dāng)前時間值寄存器中，在當(dāng)前時間值寄存器中的數(shù)值等于或大于時間設(shè)定值寄存器中的設(shè)定值時，該定時器觸點動作。

定時器（T）的地址號與功能見表

定時器的定時常數(shù)可采用立即數(shù)設(shè)定，也可用數(shù)據(jù)寄存器D間接尋址方法設(shè)定。

（1）立即數(shù)設(shè)定如圖所示。 當(dāng)X003=ON，則將十進制整數(shù)K100賦予定時器T10的時間設(shè)定值寄存器，同時啟動T10定時器，對PLC內(nèi)部的100ms時基進行計數(shù)。

（2）間接尋址方法設(shè)定如圖所示。 當(dāng)X001=ON，則將十進制整數(shù)K100賦予數(shù)據(jù)寄存器D5，當(dāng)X003=ON，將D5的數(shù)值（K100）賦予定時器T10的時間設(shè)定值寄存器，同時啟動T10定時器，對PLC內(nèi)部的100ms時基進行計數(shù)。

FX2N系列PLC的定時器分為通用定時器和積算型定時器兩類。

（1）通用定時器

通用定時器的特點是不具備斷電保持功能，即當(dāng)輸入電路斷開或停電時定時器復(fù)位。 通用定時器有100ms和10ms兩種。

① 100ms通用定時器（T0～T199）共200點。 其中T192～T199為子程序和中斷服務(wù)程序?qū)Ｓ枚〞r器。 這類定時器是對100ms時鐘累積計數(shù)，設(shè)定值為1～32767，所以其定時范圍為0.1～3276.7s。

② 10ms通用定時器（T200～T245）共46點。 這類定時器是對10ms時鐘累積計數(shù)，設(shè)定值為1～32767，所以其定時范圍為0.01～327.67s。

（2）積算型定時器

積算型定時器具有計數(shù)累積的功能。 在定時過程中如果斷電或定時器線圈變?yōu)镺FF，積算型定時器將保持當(dāng)前值，通電或定時器線圈變?yōu)镺N后繼續(xù)累積，只有將積算型定時器復(fù)位，其當(dāng)前值才變?yōu)?。

① 1ms積算型定時器（T246～T249）共4點。 這類定時器對1ms時鐘脈沖進行累積計數(shù)的定時時間范圍為0.001～32.767s。

② 100ms積算型定時器（T250～T255）共6點。 這類定時器對100ms時鐘脈沖進行累積計數(shù)的定時時間范圍為0.1～3276.7s。

6.計數(shù)器（C）

計數(shù)器用于對X、Y、M、S、T和C等變量元件的觸點通斷次數(shù)進行計數(shù)。 計數(shù)器與定時器相同，可以根據(jù)設(shè)定計數(shù)值與當(dāng)前計數(shù)值的比較結(jié)果輸出觸點信號，也可以讀取計數(shù)器的當(dāng)前值用于控制。 不使用的計數(shù)器，可用做數(shù)據(jù)寄存器。

當(dāng)用MOV等應(yīng)用指令將小于當(dāng)前值寄存器的數(shù)據(jù)寫入設(shè)定值寄存器時，則在下次計數(shù)輸入到來時，計數(shù)器觸點立即接通，當(dāng)前值寄存器的數(shù)值變?yōu)樵O(shè)定值。

計數(shù)器的地址號與功能見表（最高位是符號位）

FX2N系列計數(shù)器分為內(nèi)部計數(shù)器和高速計數(shù)器兩類。

1）內(nèi)部計數(shù)器

內(nèi)部計數(shù)器是在執(zhí)行掃描操作時對內(nèi)部信號（如X、Y、M、S、T等）進行計數(shù)。 內(nèi)部輸入信號的接通和斷開時間應(yīng)比PLC的掃描周期稍長。

（1）16位增計數(shù)器（C0～C199）共200點。 這類計數(shù)器為遞加計數(shù)，應(yīng)用前先對其設(shè)置一設(shè)定值，當(dāng)輸入信號（上升沿）個數(shù)累加到設(shè)定值時，計數(shù)器動作，即其常開觸點閉合、常閉觸點斷開。 計數(shù)器的設(shè)定值為1～32767（16位二進制）。 設(shè)定值除了用常數(shù)K設(shè)定外，還可間接通過指定數(shù)據(jù)寄存器設(shè)定。

（2）32位增/減計數(shù)器（C200～C234）共有35點，其中C200～C219（共20點）為通用型，C220～C234（共15點）為斷電保持型。 這類計數(shù)器與16位增計數(shù)器除位數(shù)不同外，還在于它能通過控制實現(xiàn)加/減雙向計數(shù)。 設(shè)定值范圍均為-2147483648～+2147483647（32位）。

C200～C234是增計數(shù)還是減計數(shù)，分別由特殊輔助繼電器M8200～M8234設(shè)定。 對應(yīng)的特殊輔助繼電器被置為ON時為減計數(shù)，置為OFF時為增計數(shù)。

32位計數(shù)器的設(shè)定值與16位計數(shù)器一樣，可直接用常數(shù)K或間接用數(shù)據(jù)寄存器D的內(nèi)容作為設(shè)定值。 在間接設(shè)定時，要用編號緊連在一起的兩個數(shù)據(jù)寄存器。

2）高速計數(shù)器（C235～C255）

高速計數(shù)器與內(nèi)部計數(shù)器相比除允許輸入頻率高之外，應(yīng)用也更為靈活。 高速計數(shù)器均有斷電保持功能，通過參數(shù)設(shè)定也可變成非斷電保持。 FX2N有C235～C255共21點高速計數(shù)器。 適合用來作為高速計數(shù)器輸入的PLC輸入端口有X000～X007。 X000～X007不能重復(fù)使用，即某一個輸入端已被某個高速計數(shù)器占用，則既不能再用于其他高速計數(shù)器，也不能用作它用。

各高速計數(shù)器對應(yīng)的輸入端如下表，U為加計數(shù)輸入，D為減計數(shù)輸入，B為B相輸入，A為A相輸入，R為復(fù)位輸入，S為啟動輸入。 X006、X007只能用作啟動信號，而不能用做計數(shù)信號。

高速計數(shù)器可分為如下4類。

（1）單相單計數(shù)輸入高速計數(shù)器（C235～C245）。 其觸點動作與32位增/減計數(shù)器相同，可進行增或減計數(shù)（取決于M8235～M8245的狀態(tài)）。

（2）單相雙計數(shù)輸入高速計數(shù)器（C246～C250）：這類高速計數(shù)器具有兩個輸入端，一個為增計數(shù)輸入端，另一個為減計數(shù)輸入端。 利用M8246～M8250的ON/OFF動作可監(jiān)控C246～C250的增計數(shù)/減計數(shù)動作。

（3）雙相高速計數(shù)器（C251～C255）：A相和B相信號決定計數(shù)器是增計數(shù)還是減計數(shù)。 如圖2.18所示，當(dāng)A相為ON時，B相由OFF到ON，則為增計數(shù)；當(dāng)A相為ON時，B相由ON到OFF，則為減計數(shù)。 當(dāng)X012接通時，C251計數(shù)開始。

高速計數(shù)器的計數(shù)頻率較高，它們的輸入信號的頻率受兩方面的限制。 一是全部高速計數(shù)器的處理時間，因采用中斷方式，所以計數(shù)器用的越少，則計數(shù)頻率就越高； 二是輸入端的響應(yīng)速度，其中X000、X002、X003最高頻率為10kHz，X001、X004、X005最高頻率為7kHz。

7.數(shù)據(jù)寄存器（D）

數(shù)據(jù)寄存器為16位，最高位為符號位。 可用兩個數(shù)據(jù)寄存器來存儲32位數(shù)據(jù)，最高位仍為符號位。 PLC在進行I/O處理、模擬量控制、位置控制時，需要許多數(shù)據(jù)寄存器存儲數(shù)據(jù)和參數(shù)。

數(shù)據(jù)寄存器有以下幾種類型。

1）通用數(shù)據(jù)寄存器（D0～D199）

通用數(shù)據(jù)寄存器共200點。 當(dāng)M8033為ON時，D0～D199有斷電保護功能； 當(dāng)M8033為OFF時則無斷電保護，即當(dāng)PLC由RUN→STOP或停電時，數(shù)據(jù)全部清零。

2）斷電保持?jǐn)?shù)據(jù)寄存器（D200～D7999）

斷電保持?jǐn)?shù)據(jù)寄存器共7800點，其中D200～D511（共312點）有斷電保持功能，可以利用外部設(shè)備的參數(shù)設(shè)定改變通用數(shù)據(jù)寄存器與有斷電保持功能數(shù)據(jù)寄存器的分配； D490～D509供通信用； D512～D7999的斷電保持功能不能用軟件改變，但可用指令清除其內(nèi)容。 根據(jù)參數(shù)設(shè)定可以將D1000以上的數(shù)據(jù)寄存器作為文件寄存器。

3）特殊數(shù)據(jù)寄存器（D8000～D8255）

特殊數(shù)據(jù)寄存器共256點。 特殊數(shù)據(jù)寄存器的作用是監(jiān)控PLC的運行狀態(tài)，如掃描時間、電池電壓等。 未加定義的特殊數(shù)據(jù)寄存器，用戶不能使用。 具體情況可參見用戶手冊。

8.變址寄存器（V/Z）

FX2N系列PLC有V0～V7和Z0～Z7共16個變址寄存器，都是16位的寄存器。 變址寄存器V/Z實際上是一種特殊用途的數(shù)據(jù)寄存器，其作用相當(dāng)于計算機中的變址寄存器，用于改變元件的編號（變址）。 例如，設(shè)V0=5，則執(zhí)行D20V0時，被執(zhí)行的數(shù)據(jù)寄存器的地址編號為D25（D20+5）。 變址寄存器可以像他數(shù)據(jù)寄存器一樣進行讀寫，需要進行32位操作時，可將V、Z串聯(lián)使用（Z為低位，V為高位）。

9.指針（P、I）

在FX系列中，指針用來指示分支指令的跳轉(zhuǎn)目標(biāo)和中斷程序的入口標(biāo)號，分為分支用指針、輸入中斷指針、定時中斷指針和計數(shù)中斷指針。

1）分支用指針（P0～P127）

分支用指針用來指示跳轉(zhuǎn)指令（CJ）的跳轉(zhuǎn)目標(biāo)或子程序調(diào)用指令（CALL）調(diào)用子程序的入口地址。 FX2N有P0～P127共128點分支用指針。

2）中斷指針（I0□□～I8□□）

中斷指針用來指示某一中斷程序的入口位置。 執(zhí)行中斷后遇到IRET（中斷返回）指令，則返回主程序。 中斷用指針有以下3種類型。

（1）輸入中斷指針（I00□～I50□）共6點，用來指示由特定輸入端的輸入信號而產(chǎn)生中斷的中斷服務(wù)程序的入口位置，這類中斷不受PLC掃描周期的影響，可以及時處理外界信息。輸入中斷指針的編號格式如下所示

例如，當(dāng)輸入X001從OFF→ON變化時，執(zhí)行以I101為標(biāo)號的后面的中斷程序，并根據(jù)IRET指令返回。

（2）定時中斷指針（I6□□～I8□□）共3點，用來指示周期定時中斷的中斷服務(wù)程序的入口位置，這類中斷的作用是PLC以指定的周期定時執(zhí)行中斷服務(wù)程序，定時循環(huán)處理某些任務(wù)，處理的時間也不受PLC掃描周期的限制。□□表示定時范圍，可在10～99ms中選取。

（3）計數(shù)中斷指針（I010～I060）共6點，用在PLC內(nèi)置的高速計數(shù)器中。根據(jù)高速計數(shù)器的計數(shù)當(dāng)前值與計數(shù)設(shè)定值的關(guān)系確定是否執(zhí)行中斷服務(wù)程序，常用于利用高速計數(shù)器優(yōu)先處理計數(shù)結(jié)果的場合。

10.常數(shù)（K、H）

K是表示十進制整數(shù)的符號，主要用來指定定時器或計數(shù)器的設(shè)定值及應(yīng)用功能指令操作數(shù)中的數(shù)值。

H是表示十六進制數(shù)的符號，主要用來表示應(yīng)用功能指令的操作數(shù)值。

例如，20用十進制表示為K20，用十六進制則表示為H14。