0.軟元件

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

PLC通過程序的運(yùn)行實(shí)施控制的過程其實(shí)質(zhì)就是對(duì)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作或處理的過程，PLC把存儲(chǔ)器分為若干個(gè)區(qū)域和種類，這些由用戶使用的每一個(gè)內(nèi)部存儲(chǔ)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(shí)，用戶只需要記住軟元件的地址即可。 每個(gè)軟元件都有一個(gè)地址與之一一對(duì)應(yīng)，其中軟繼電器的地址編排采用區(qū)域號(hào)加區(qū)域內(nèi)編號(hào)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(shí)器T、計(jì)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(gè)同類軟元件時(shí)，在區(qū)域號(hào)字母的后面加以數(shù)字編號(hào)，該數(shù)字也是元件的存儲(chǔ)地址。 其中輸入繼電器和輸出繼電器用八進(jìn)制數(shù)字編號(hào)，其他均采用十進(jìn)制數(shù)字編號(hào)。

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(gè)PLC的輸入端子都對(duì)應(yīng)一個(gè)輸入繼電器，它用于接收外部的開關(guān)信號(hào)，其狀態(tài)唯一地由其對(duì)應(yīng)的輸入端子的狀態(tài)決定。 在程序中其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。 這些觸點(diǎn)可以編程時(shí)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(jìn)制數(shù)字進(jìn)行編號(hào)，F(xiàn)X2N 輸入繼電器的編號(hào)范圍為X000～X267（184點(diǎn)）。 需要注意的是，基本單元的輸入繼電器的編號(hào)是固定的，擴(kuò)展單元和擴(kuò)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(hào)的。 例如，基本單元FX2N-64M的輸入繼電器編號(hào)為X000～X037（32點(diǎn)），如果接有擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊，則擴(kuò)展的輸入繼電器從X040開始編號(hào)。

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(gè)PLC的輸出端子對(duì)應(yīng)一個(gè)輸出結(jié)果。 當(dāng)CPU通過程序使得輸出繼電器線圈“得電”時(shí)，PLC上的輸出端開關(guān)閉合，它可以作為控制外部負(fù)載的開關(guān)信號(hào)。 在程序中其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。 這些觸點(diǎn)可以在編程時(shí)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(dòng)外部負(fù)載。

在PLC內(nèi)部，輸出映像寄存器與輸出端子之間還有一個(gè)輸出鎖存器。 在每個(gè)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(hào)直接送到輸出鎖存器，而是送到輸出映像存儲(chǔ)器，只有在每個(gè)掃描周期的末尾才將輸出映像寄存器中的結(jié)果信號(hào)幾乎同時(shí)送到輸出鎖存器，對(duì)輸出點(diǎn)進(jìn)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(dòng)外部負(fù)載。 輔助繼電器采用M與十進(jìn)制數(shù)字共同組成編號(hào)。

1）通用輔助繼電器（M0～M499）

FX2N系列共有500點(diǎn)通用輔助繼電器。 通用輔助繼電器在PLC運(yùn)行時(shí)，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(shí)，除了因外部輸入信號(hào)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(hù)功能。 通用輔助繼電器常在邏輯運(yùn)算中作輔助運(yùn)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(gè)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(hù)功能，即能記憶電源中斷瞬時(shí)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(shí)保持其原有的狀態(tài)，是因?yàn)殡娫粗袛鄷r(shí)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(gè)特殊輔助繼電器，可分成觸點(diǎn)型和線圈型兩大類。

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

M8000——運(yùn)行監(jiān)視器（在PLC運(yùn)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(shí)，瞬時(shí)接通一個(gè)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(shí)鐘脈沖的特殊輔助繼電器。

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

M8033——若使其線圈得電，則PLC停止時(shí)保持輸出映像存儲(chǔ)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(shí)間工作。

4.狀態(tài)器（S）

狀態(tài)器是對(duì)工序步進(jìn)型控制進(jìn)行編程的重要軟元件，也稱為順序繼電器。 與步進(jìn)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(jìn)指令開始時(shí)的狀態(tài)，存儲(chǔ)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(gè)初始狀態(tài)被同時(shí)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(yùn)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(hào)報(bào)警器型狀態(tài)器（S900～S999）

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

5.定時(shí)器（T）

定時(shí)器又稱計(jì)時(shí)器，用于時(shí)間控制。 根據(jù)設(shè)定時(shí)間值與當(dāng)前時(shí)間值的比較，使定時(shí)器觸點(diǎn)動(dòng)作，也可以將當(dāng)前時(shí)間值作為數(shù)值讀取用于控制。 不使用的定時(shí)器，可用做數(shù)據(jù)寄存器。

計(jì)時(shí)器對(duì)PLC內(nèi)部的1ms、10ms和100ms等時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù)值存儲(chǔ)于當(dāng)前時(shí)間值寄存器中，在當(dāng)前時(shí)間值寄存器中的數(shù)值等于或大于時(shí)間設(shè)定值寄存器中的設(shè)定值時(shí)，該定時(shí)器觸點(diǎn)動(dòng)作。

定時(shí)器（T）的地址號(hào)與功能見表

定時(shí)器的定時(shí)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(jìn)制整數(shù)K100賦予定時(shí)器T10的時(shí)間設(shè)定值寄存器，同時(shí)啟動(dòng)T10定時(shí)器，對(duì)PLC內(nèi)部的100ms時(shí)基進(jìn)行計(jì)數(shù)。

（2）間接尋址方法設(shè)定如圖所示。 當(dāng)X001=ON，則將十進(jìn)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(shí)器T10的時(shí)間設(shè)定值寄存器，同時(shí)啟動(dòng)T10定時(shí)器，對(duì)PLC內(nèi)部的100ms時(shí)基進(jìn)行計(jì)數(shù)。

FX2N系列PLC的定時(shí)器分為通用定時(shí)器和積算型定時(shí)器兩類。

（1）通用定時(shí)器

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

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

② 10ms通用定時(shí)器（T200～T245）共46點(diǎn)。 這類定時(shí)器是對(duì)10ms時(shí)鐘累積計(jì)數(shù)，設(shè)定值為1～32767，所以其定時(shí)范圍為0.01～327.67s。

（2）積算型定時(shí)器

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

① 1ms積算型定時(shí)器（T246～T249）共4點(diǎn)。 這類定時(shí)器對(duì)1ms時(shí)鐘脈沖進(jìn)行累積計(jì)數(shù)的定時(shí)時(shí)間范圍為0.001～32.767s。

② 100ms積算型定時(shí)器（T250～T255）共6點(diǎn)。 這類定時(shí)器對(duì)100ms時(shí)鐘脈沖進(jìn)行累積計(jì)數(shù)的定時(shí)時(shí)間范圍為0.1～3276.7s。

6.計(jì)數(shù)器（C）

計(jì)數(shù)器用于對(duì)X、Y、M、S、T和C等變量元件的觸點(diǎn)通斷次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。 計(jì)數(shù)器與定時(shí)器相同，可以根據(jù)設(shè)定計(jì)數(shù)值與當(dāng)前計(jì)數(shù)值的比較結(jié)果輸出觸點(diǎn)信號(hào)，也可以讀取計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值用于控制。 不使用的計(jì)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(shí)，則在下次計(jì)數(shù)輸入到來時(shí)，計(jì)數(shù)器觸點(diǎn)立即接通，當(dāng)前值寄存器的數(shù)值變?yōu)樵O(shè)定值。

計(jì)數(shù)器的地址號(hào)與功能見表（最高位是符號(hào)位）

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

1）內(nèi)部計(jì)數(shù)器

內(nèi)部計(jì)數(shù)器是在執(zhí)行掃描操作時(shí)對(duì)內(nèi)部信號(hào)（如X、Y、M、S、T等）進(jìn)行計(jì)數(shù)。 內(nèi)部輸入信號(hào)的接通和斷開時(shí)間應(yīng)比PLC的掃描周期稍長。

（1）16位增計(jì)數(shù)器（C0～C199）共200點(diǎn)。 這類計(jì)數(shù)器為遞加計(jì)數(shù)，應(yīng)用前先對(duì)其設(shè)置一設(shè)定值，當(dāng)輸入信號(hào)（上升沿）個(gè)數(shù)累加到設(shè)定值時(shí)，計(jì)數(shù)器動(dòng)作，即其常開觸點(diǎn)閉合、常閉觸點(diǎn)斷開。 計(jì)數(shù)器的設(shè)定值為1～32767（16位二進(jìn)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(jì)數(shù)器（C200～C234）共有35點(diǎn)，其中C200～C219（共20點(diǎn)）為通用型，C220～C234（共15點(diǎn)）為斷電保持型。 這類計(jì)數(shù)器與16位增計(jì)數(shù)器除位數(shù)不同外，還在于它能通過控制實(shí)現(xiàn)加/減雙向計(jì)數(shù)。 設(shè)定值范圍均為-2147483648～+2147483647（32位）。

C200～C234是增計(jì)數(shù)還是減計(jì)數(shù)，分別由特殊輔助繼電器M8200～M8234設(shè)定。 對(duì)應(yīng)的特殊輔助繼電器被置為ON時(shí)為減計(jì)數(shù)，置為OFF時(shí)為增計(jì)數(shù)。

32位計(jì)數(shù)器的設(shè)定值與16位計(jì)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(shí)，要用編號(hào)緊連在一起的兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器。

2）高速計(jì)數(shù)器（C235～C255）

高速計(jì)數(shù)器與內(nèi)部計(jì)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(jì)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(diǎn)高速計(jì)數(shù)器。 適合用來作為高速計(jì)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(gè)輸入端已被某個(gè)高速計(jì)數(shù)器占用，則既不能再用于其他高速計(jì)數(shù)器，也不能用作它用。

各高速計(jì)數(shù)器對(duì)應(yīng)的輸入端如下表，U為加計(jì)數(shù)輸入，D為減計(jì)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(dòng)輸入。 X006、X007只能用作啟動(dòng)信號(hào)，而不能用做計(jì)數(shù)信號(hào)。

高速計(jì)數(shù)器可分為如下4類。

（1）單相單計(jì)數(shù)輸入高速計(jì)數(shù)器（C235～C245）。 其觸點(diǎn)動(dòng)作與32位增/減計(jì)數(shù)器相同，可進(jìn)行增或減計(jì)數(shù)（取決于M8235～M8245的狀態(tài)）。

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

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

高速計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)頻率較高，它們的輸入信號(hào)的頻率受兩方面的限制。 一是全部高速計(jì)數(shù)器的處理時(shí)間，因采用中斷方式，所以計(jì)數(shù)器用的越少，則計(jì)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(hào)位。 可用兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器來存儲(chǔ)32位數(shù)據(jù)，最高位仍為符號(hào)位。 PLC在進(jìn)行I/O處理、模擬量控制、位置控制時(shí)，需要許多數(shù)據(jù)寄存器存儲(chǔ)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(diǎn)。 當(dāng)M8033為ON時(shí)，D0～D199有斷電保護(hù)功能； 當(dāng)M8033為OFF時(shí)則無斷電保護(hù)，即當(dāng)PLC由RUN→STOP或停電時(shí)，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(diǎn)，其中D200～D511（共312點(diǎn)）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(diǎn)。 特殊數(shù)據(jù)寄存器的作用是監(jiān)控PLC的運(yùn)行狀態(tài)，如掃描時(shí)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(cè)。

8.變址寄存器（V/Z）

FX2N系列PLC有V0～V7和Z0～Z7共16個(gè)變址寄存器，都是16位的寄存器。 變址寄存器V/Z實(shí)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(jì)算機(jī)中的變址寄存器，用于改變?cè)木幪?hào)（變址）。 例如，設(shè)V0=5，則執(zhí)行D20V0時(shí)，被執(zhí)行的數(shù)據(jù)寄存器的地址編號(hào)為D25（D20+5）。 變址寄存器可以像他數(shù)據(jù)寄存器一樣進(jìn)行讀寫，需要進(jìn)行32位操作時(shí)，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(hào)，分為分支用指針、輸入中斷指針、定時(shí)中斷指針和計(jì)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(diǎn)分支用指針。

2）中斷指針（I0□□～I(xiàn)8□□）

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□～I(xiàn)50□）共6點(diǎn)，用來指示由特定輸入端的輸入信號(hào)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(shí)處理外界信息。輸入中斷指針的編號(hào)格式如下所示

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

（2）定時(shí)中斷指針（I6□□～I(xiàn)8□□）共3點(diǎn)，用來指示周期定時(shí)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(shí)執(zhí)行中斷服務(wù)程序，定時(shí)循環(huán)處理某些任務(wù)，處理的時(shí)間也不受PLC掃描周期的限制。□□表示定時(shí)范圍，可在10～99ms中選取。

（3）計(jì)數(shù)中斷指針（I010～I(xiàn)060）共6點(diǎn)，用在PLC內(nèi)置的高速計(jì)數(shù)器中。根據(jù)高速計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)當(dāng)前值與計(jì)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(jì)數(shù)器優(yōu)先處理計(jì)數(shù)結(jié)果的場(chǎng)合。

10.常數(shù)（K、H）

K是表示十進(jìn)制整數(shù)的符號(hào)，主要用來指定定時(shí)器或計(jì)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(jìn)制數(shù)的符號(hào)，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(jìn)制表示為K20，用十六進(jìn)制則表示為H14。