第4章PLC的基础知识3PLC的软元件

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1、电气控制与电气控制与PLC应用技术应用技术 第第4章章 PLC的基础知识的基础知识本章主要内容本章主要内容n 4.1 PLC综述综述 n 4.2 PLC的硬件组成的硬件组成 n 4.3 PLC的软件组成的软件组成 n 4.4 PLC的工作原理的工作原理 n 4.5 编程调试设备编程调试设备n 4.6 PLC的编程语言及编程规则的编程语言及编程规则n 4.7 PLC的软元件的软元件 n 4.8 指令常数及软元件的使用方法指令常数及软元件的使用方法 n 4.9 FX3U/FX3UC系列系列PLC的基本逻辑指令的基本逻辑指令 n 4.10 基本指令编程举例基本指令编程举例 4.7 PLC的软元件的软

2、元件（2）输出继电器（输出继电器（Y）输出继电器输出继电器用于将程序运算的结果经过输出端送到用户用于将程序运算的结果经过输出端送到用户输出设备输出设备（如接触器、电磁阀、指示灯等）。（如接触器、电磁阀、指示灯等）。输出继电器的输出继电器的线圈由程序执行结果所驱动。每个输出继线圈由程序执行结果所驱动。每个输出继电器只有一个外部输出用的触点可用来直接驱动负载电器只有一个外部输出用的触点可用来直接驱动负载。这。这个外部触点的状态对应于输出刷新阶段的输出锁存器中的个外部触点的状态对应于输出刷新阶段的输出锁存器中的输出状态。输出状态。每个每个Y还有无数对还有无数对常开触点和常闭触点常开触点和常闭触点（内

3、部触点）供编程（内部触点）供编程使用使用。这些内部触点。这些内部触点的状态对应于输出映的状态对应于输出映像寄存器中该元件的像寄存器中该元件的状态。状态。2.辅助继电器辅助继电器(M)中间继电器中间继电器 2.辅助继电器辅助继电器(M)（1）普通型辅助继电器）普通型辅助继电器：500点：点：M0M499 PLC PLC断电，断电，M M的状态就复位（无断电保持功能）。的状态就复位（无断电保持功能）。（2）保持型辅助继电器）保持型辅助继电器：7180点：点：M500M7679 PLC PLC断电时，断电时，M M靠靠PLCPLC内部内部锂电池保持锂电池保持原来的状态。原来的状态。普通型和保持型辅助

4、继电器的区别普通型和保持型辅助继电器的区别举例举例 例：如图，当例：如图，当X3接通后，接通后，M700的线圈得电并保持，的线圈得电并保持，此后即使此后即使PLC断电，断电，M700仍然保持接通。因此当仍然保持接通。因此当PLC断电后再次上电时，断电后再次上电时，M700仍保持断电前的接通状态仍保持断电前的接通状态（无需再接通（无需再接通X3），），直至直至X4接通接通（X4的常闭触点断开）的常闭触点断开）时，时，M700才断开。才断开。普通型和保持型辅助继电器的区别普通型和保持型辅助继电器的区别举例举例（3）特殊辅助继电器）特殊辅助继电器：512点：点：M8000M8511 这些特殊辅助继电

5、器各自具有特定的功能，可分成触这些特殊辅助继电器各自具有特定的功能，可分成触点利用型和线圈驱动型两类。点利用型和线圈驱动型两类。1）触点利用型）触点利用型：其线圈由其线圈由PLC自动驱动，用户只可利用其触点。自动驱动，用户只可利用其触点。M8000、M8001：运行监视继电器：运行监视继电器 当当PLC运行时，运行时，M8000接通、接通、M8001断开，如图所示。断开，如图所示。1）触点利用型）触点利用型：M8002、M8003：初始脉冲继电器：初始脉冲继电器 在在PLC投入运行时，投入运行时，M8002接通一个扫描周期接通一个扫描周期、M8003断开一个扫描周期，如图所示。断开一个扫描周期

6、，如图所示。通常用通常用M8002来作为初始信号来作为初始信号，比如计数器清零、步进控制中的初，比如计数器清零、步进控制中的初始脉冲信号等。始脉冲信号等。1）触点利用型）触点利用型：M8005：锂电池电压过低继电器：锂电池电压过低继电器 当锂电池电压过低时，当锂电池电压过低时，M8005接通接通，用来提示锂用来提示锂电池即将失效（需要更换锂电池）。使用时，可用电池即将失效（需要更换锂电池）。使用时，可用M8005的一个常开触点去驱动一个输出继电器（比如的一个常开触点去驱动一个输出继电器（比如Y20），再用），再用Y20去驱动一个喇叭或指示灯，根据喇去驱动一个喇叭或指示灯，根据喇叭是否响或指示灯

7、是否点亮，即可知道锂电池是否失叭是否响或指示灯是否点亮，即可知道锂电池是否失效。如图所示效。如图所示 1）触点利用型）触点利用型：M8011M8014：内部时钟脉冲：内部时钟脉冲 当当PLC通电通电时，时，M8011M8014便产生便产生周期分别周期分别为为10毫秒毫秒（接通和断开各（接通和断开各5毫秒）、毫秒）、100毫秒毫秒、1秒、秒、1分钟分钟的脉冲信号，的脉冲信号，这些时钟脉冲与这些时钟脉冲与PLC是否投入运行是否投入运行无关无关，如图所示。，如图所示。1）触点利用型）触点利用型：M8020M8022：运算结果标志：运算结果标志 在算术运算中，在算术运算中，当当加减运算结果加减运算结果

8、等于零等于零时，时，M8020接通；接通；当当减法减法运算运算有借位有借位时，时，M8021接通；接通；当当加法加法运算结果运算结果发生进位发生进位时，时，M8022接通。接通。2）线圈驱动型（可驱动线圈型的特殊辅助继电器）线圈驱动型（可驱动线圈型的特殊辅助继电器）线圈驱动型特殊辅助继电器：线圈驱动型特殊辅助继电器：用户驱动线圈后，用户驱动线圈后，PLC作特定动作。作特定动作。M8034：全部输出禁止继电器全部输出禁止继电器 当当M8034接通时，全部输出继电器均为断开状态接通时，全部输出继电器均为断开状态（禁止输出），（禁止输出），PLC的外部输出接点均为的外部输出接点均为OFF状态。状态。

9、例如，在下图中，当出现紧急情况时，合上急停例如，在下图中，当出现紧急情况时，合上急停开关开关X5，M8034的线圈接通，此时关闭全部输出。的线圈接通，此时关闭全部输出。2）线圈驱动型）线圈驱动型 M8040：禁止状态转移：禁止状态转移 在在步进控制步进控制中，当中，当M8040接通接通时，即使状态时，即使状态转移条件满足，转移条件满足，也不能也不能实现状态间的实现状态间的转移转移。M8033：停止时保持输出继电器停止时保持输出继电器 当当M8033接通接通时，若时，若PLC由由RUN切换到切换到STOP时，存储器时，存储器中的内容中的内容保持为保持为RUN时的状态时的状态）。）。M8030：电

10、池灭灯电池灭灯 当当M8030接通时，即使接通时，即使锂电池的电压降低锂电池的电压降低，PLC面板上的面板上的指示灯也不会亮指示灯也不会亮。M8039：恒定扫描恒定扫描 当当M8039接通时，接通时，PLC以以D8039中的内容为扫描周期中的内容为扫描周期运行程序。运行程序。在在步进顺控程序步进顺控程序中，状态继电器（简称中，状态继电器（简称“状态状态”）S是重是重要的编程元件。通常情况下，将它要的编程元件。通常情况下，将它与与后述的后述的步进指令步进指令STL配合配合使用使用，完成某一工序的步进控制。当状态，完成某一工序的步进控制。当状态S不用于步进控制时，不用于步进控制时，可当作辅助继电器

11、使用。状态可当作辅助继电器使用。状态S有以下两大类型：有以下两大类型：S0S0S499S499，共，共500500点，其中点，其中S0S0S9S9（1010点）供初始状态使点）供初始状态使用用，S10S10S19S19（1010点）供返回原点使用。当电源断开时，它点）供返回原点使用。当电源断开时，它们都变成们都变成OFFOFF状态，即不具备断电保持功能。状态，即不具备断电保持功能。S500S500S4095S4095，共，共35963596点。其中点。其中S900S900S999S999（100100点）作信点）作信号报警器用。当电源断开时，它们能保持停电前一时刻的号报警器用。当电源断开时，它

12、们能保持停电前一时刻的ON/OFFON/OFF状态，即具有断电保持功能（通过状态，即具有断电保持功能（通过PLCPLC内置的锂电池保内置的锂电池保持）。持）。4.定时器定时器(T)相当于相当于时间继电器时间继电器（1）普通定时器）普通定时器 100ms普通定时器：普通定时器：200点点 T0T199（其中（其中T192T199用于子程序或中断子程用于子程序或中断子程序），定时范围为序），定时范围为0.13276.7秒。秒。10ms普通定时器普通定时器：46点点 T200T245，定时范围为，定时范围为0.01327.67秒。秒。普通定时器普通定时器：分为分为100ms、10ms、1ms普通定时

13、器普通定时器3种种 1ms普通定时器普通定时器：256点点 T256T511，定时范围为，定时范围为0.00132.767秒。秒。（1）普通定时器）普通定时器 100ms 100ms普通定时器工作过程举例：普通定时器工作过程举例：（2）积算定时器）积算定时器：分为分为1ms、100ms积算定时器两种积算定时器两种 1ms积算定时器：积算定时器：4点点 T246T249，定时范围为，定时范围为0.00132.767秒。秒。1ms 1ms积积算定时器算定时器工作过程工作过程举例：举例：100ms积算定时器积算定时器：6点点 T250T255，定时范围为，定时范围为0.13276.7秒。秒。5.计数

14、器计数器(C)：分为内部计数器和高速计数器两类分为内部计数器和高速计数器两类 16位增计数器位增计数器 计数计数设定范围为设定范围为132767（十进制常数），有两种：（十进制常数），有两种：普通型：普通型：C0C99 （100点）点）断电保持型：断电保持型：C100C199（100点）点）在计数过程中，当在计数过程中，当PLC电源切断时，普通型计数器的计电源切断时，普通型计数器的计数当前值立即被清除，计数器触点状态复位；而停电保持型计数当前值立即被清除，计数器触点状态复位；而停电保持型计数器的计数当前值和触点的状态均被保持。当数器的计数当前值和触点的状态均被保持。当PLC再通电时，再通电时，

15、停电保持型计数器的计数值从停电前的计数当前值开始增计数，停电保持型计数器的计数值从停电前的计数当前值开始增计数，触点为停电前的状态，直到计数当前值等于设定值。触点为停电前的状态，直到计数当前值等于设定值。普通型普通型16位增计数器应用举例位增计数器应用举例例：例：普通型普通型计数器计数器C5的计数工作过程，如图所示。的计数工作过程，如图所示。32位增位增/减计数器减计数器n 普通型：普通型：C200C219 （20点）点）；n 停电保持型：停电保持型：C220C234（15点）。点）。n 计数设定范围都计数设定范围都为为-2147483648+2147483647（十进制常数），其设定值可由常

16、数（十进制常数），其设定值可由常数K设定，也可通设定，也可通过两个相邻的数据寄存器间接设定。过两个相邻的数据寄存器间接设定。n 它们用特殊辅助继电器它们用特殊辅助继电器M8200M8234指定增指定增/减减计数方式计数方式，当，当M82*（“*”表示表示0034之间的数）之间的数）为为ON时时，对应的计数器对应的计数器C2*按按减计数减计数方式计数；当方式计数；当M82*为为OFF时时，对应的计数器，对应的计数器C2*按增计数按增计数方式方式计数。计数。32位增位增/减计数器减计数器n 其计数当前值在其计数当前值在-2147483648 +2147483647间间循环变化循环变化。即从。即从-

17、2147483648变化到变化到+2147483647，当，当+2147483647再进行加计数再进行加计数时，当前值就变成时，当前值就变成-2147483648，同样当，同样当-2147483648再进行减计数时，当前值就变成再进行减计数时，当前值就变成+2147483647。当计数当前值等于设定值时，计当计数当前值等于设定值时，计数器的触点动作（增计数时置位，减计数时复位），数器的触点动作（增计数时置位，减计数时复位），但计数器仍在计数，但计数器仍在计数，计数当前值仍在变化，计数当前值仍在变化，直到执直到执行了复位指令时，计数当前值才为行了复位指令时，计数当前值才为0。换句话说，计换句话说

18、，计数器当前值的增数器当前值的增/减与其触点的动作无关。减与其触点的动作无关。32位增位增/减计数器减计数器应用举例应用举例例：例：32位增位增/减计数器减计数器C205的计数工作过程，如图所示。的计数工作过程，如图所示。（2）高速计数器：）高速计数器：C235C255（共（共21点）点）n 高速计数器也是高速计数器也是32位停电保持型增位停电保持型增/减计数器减计数器，其，其计数范围为计数范围为-2147483648+2147483647（十（十进制常数），但它们进制常数），但它们只对特定的输入端子（只对特定的输入端子（X0X5）的脉冲进行计数的脉冲进行计数。也就是说，高速计数器的。也就是说

19、，高速计数器的计数输计数输入只能从入只能从X0X5这这6个输入端接入个输入端接入，因此，最多可，因此，最多可同时接入同时接入6个高速计数信号，即个高速计数信号，即最多可同时使用最多可同时使用6个个高速计数器高速计数器。一个特定输入端子不能同时被两个高。一个特定输入端子不能同时被两个高速计数器使用。速计数器使用。n 高速计数器采用高速计数器采用中断方式中断方式进行处理，进行处理，与扫描周期无与扫描周期无关。关。X6和和X7只能用作计数启动输入信号，不能用于只能用作计数启动输入信号，不能用于高速计数输入高速计数输入。n 根据增根据增/减计数切换方法的不同，可分为减计数切换方法的不同，可分为三种类型

20、三种类型，如如表表4.3 所示。所示。单相单计数输入高速计数器单相单计数输入高速计数器n 地址编号为：地址编号为：C235C245，共，共11点点。其中，。其中，C235C240无启动无启动/复位输入端，复位输入端，C241C245带启动带启动/复位复位输入端。输入端。其增其增/减计数方式由特殊辅助继电器减计数方式由特殊辅助继电器M8235M8245的状态决定的状态决定，当，当M82*为为ON时，对应的计数时，对应的计数器器C2*按减计数方式计数；当按减计数方式计数；当M82*为为OFF时，对应时，对应的计数器的计数器C2*按增计数方式计数。按增计数方式计数。n 下面下面以以C245C245为

21、例为例，说明其工作过程，如，说明其工作过程，如图图4.284.28所示。所示。在图中，当在图中，当X10X10接通时，接通时，计数方向标志计数方向标志M8245M8245为为ONON，C245C245按减计数方式计数；当按减计数方式计数；当X10X10断开时，计数方向标志断开时，计数方向标志M8245M8245为为OFFOFF，C245C245按增计数方式计数。按增计数方式计数。单相单计数输入高速计数器单相单计数输入高速计数器应用举例应用举例 当当X12X12为为ONON时，且时，且X7X7也为也为ONON时时，则立即开始对接在计数输，则立即开始对接在计数输入端（入端（X2X2）的高速脉冲信号

22、进行计数，其计数过程与普通）的高速脉冲信号进行计数，其计数过程与普通3232位增位增/减计数器相同。减计数器相同。当当X11X11接通时接通时，执行，执行RSTRST指令使指令使C245C245复位（复位（程序复位程序复位）。由）。由于于C245C245还可由外部输入还可由外部输入X3X3复位。复位。当当X3X3接通时，即使接通时，即使X11X11为为OFFOFF，C245C245也立即复位也立即复位（不受扫描周期的影响，（不受扫描周期的影响，通过中断通过中断方式对方式对C245C245进行复位进行复位）。因此，对于这种自身带有复位输）。因此，对于这种自身带有复位输入的高速计数器，可以省略复位

23、程序。入的高速计数器，可以省略复位程序。n 注意：注意：不能用计数输入端作高速计数器线圈的驱不能用计数输入端作高速计数器线圈的驱动触点。动触点。比如，比如，不能不能像下图那样，像下图那样，用用接有高速计接有高速计数输入的数输入的X0、X1去驱动高速计数器线圈去驱动高速计数器线圈C244、C236。单相双计数输入高速计数器单相双计数输入高速计数器n 地址编号为地址编号为C246C250，共，共5点。点。有两个计数输有两个计数输入端入端，一个用于增计数输入，另一个用于减计数输，一个用于增计数输入，另一个用于减计数输入。有的还具有复位和启动输入。通过入。有的还具有复位和启动输入。通过M8246M82

24、50可监视增可监视增/减计数方式。比如，当减计数方式。比如，当C246做增做增计数时，计数时，M8246为为OFF状态。状态。n 下面以下面以C246C246为例，说明其工作过程，如图为例，说明其工作过程，如图4.304.30所示。所示。单相双计数输入高速计数器单相双计数输入高速计数器应用举例应用举例当当X11接通时，执行接通时，执行RST指令使指令使C246复位。当复位。当X12接通接通时，如果计数脉冲从时，如果计数脉冲从X0端接入时，计数器做增计数，此时端接入时，计数器做增计数，此时M8246为为OFF状态，状态，Y20断开；如果计数脉冲从断开；如果计数脉冲从X1端接入时，端接入时，计数器

25、做减计数，此时计数器做减计数，此时M8246为为ON状态，状态，Y20接通。接通。双相双计数输入高速计数器双相双计数输入高速计数器n 地址编号为地址编号为C251C255，共共5点。有点。有A、B两个计数两个计数输入，输入，A、B两相输入成两相输入成90度相位差度相位差。A、B两相输入两相输入信号决定了增信号决定了增/减计数方向，当减计数方向，当A相输入为相输入为ON时，若时，若B相输入从相输入从OFF变到变到ON（上升沿），则为增计数（正（上升沿），则为增计数（正转）；若转）；若B相从相从ON变到变到OFF（下降沿），则为减计数（下降沿），则为减计数（反转）。通过（反转）。通过M8251M8

26、255，可监视计数器，可监视计数器C251C255的增的增/减计数状态。减计数状态。n 下面下面以以C254C254为例为例，说明其工作过程，如图，说明其工作过程，如图4.314.31所示。所示。u 在图（在图（a）中，当）中，当X11接通时，执行接通时，执行RST指令使指令使C254复位复位（通过顺控程序复位，对（通过顺控程序复位，对C254可以省略）。由于可以省略）。由于C254还可还可通过外部输入通过外部输入X2复位，复位，当当X2接通时，即使接通时，即使X11为为OFF，C254也立即复位（不受扫描周期的影响）也立即复位（不受扫描周期的影响）。双相双计数输入高速计数器双相双计数输入高速

27、计数器应用举例应用举例u 当当X12为为ON时，若时，若X6（C254的启动输入）也为的启动输入）也为ON，C254就立即开始对输入就立即开始对输入X0（A相）、相）、X1（B相）的动作计数。相）的动作计数。当计数当前值当计数当前值不低于设定值不低于设定值（D3，D2）时，）时，Y10接通接通；当计；当计数当前值低于设定值时，数当前值低于设定值时，Y10断开。断开。增计数时，增计数时，M8254为为OFF，Y11断开；减计数时，断开；减计数时，M8254为为ON，Y11接通。接通。6.6.数据寄存器数据寄存器(D)、变址寄存器、变址寄存器(V、Z)（1）数据寄存器（）数据寄存器（D）特殊型数据

28、寄存器：特殊型数据寄存器：D8000D8511（512点）点）这种数据寄存器供这种数据寄存器供监控监控PLCPLC中各种元件的运中各种元件的运行方式之行方式之用用。其内容在电源接通时全部先清零，其内容在电源接通时全部先清零，再写入初始值再写入初始值。比如，在比如，在D8000D8000中存放的是由系统中存放的是由系统ROMROM设定设定的警戒时钟定时器的时间。需要改变时，再利的警戒时钟定时器的时间。需要改变时，再利用传送指令写入所要求的时间。当用传送指令写入所要求的时间。当PLCPLC停止运行停止运行时，该值保持不变。时，该值保持不变。特殊型数据寄存器特殊型数据寄存器应用举例应用举例FNC 0

29、7WDTFNC 12MOV D8000M8002K300看门狗定时器刷新，若没有此句，看门狗定时器刷新，若没有此句，则在处理则在处理END时时D8000才被刷新才被刷新看门狗定时器时间被看门狗定时器时间被设定为设定为300ms（2 2）变址寄存器（变址寄存器（V、Z)n V和和Z也是也是16位的数据寄存器位的数据寄存器，其地址编号为，其地址编号为V7V0、Z7Z0，共，共16点。点。当要进行当要进行32位位数据运算时，需数据运算时，需将将V、Z组合起来组合起来使用，使用，且规定且规定用用Z存放低存放低16位数据位数据。比如（。比如（V0，Z0），（），（V1，Z1）等。）等。n 可用变址寄存器

30、修改的软元件有可用变址寄存器修改的软元件有X X、Y Y、M M、S S、P P、T T、C C、D D、R R、K K、H H、KnXKnX、KnYKnY、KnMKnM、KnSKnS。但。但不能修改不能修改V V、Z Z本身以及指定位数用的本身以及指定位数用的KnKn本身本身。例如，例如，不能用不能用Z0M10Z0M10来修改来修改Z Z的地址，但可用的地址，但可用M10Z0M10Z0来修改来修改M M的地址。例如，若的地址。例如，若Z0=K8Z0=K8，则，则M10Z0M10Z0表表示示M18M18（即（即“10+8=18”10+8=18”），而），而X10Z0X10Z0则表示则表示X20

31、X20（即（即“10+8=18”10+8=18”，1818对应的八进制数为对应的八进制数为2020）。）。7.7.指针（指针（P、I）在执行在执行PLC程序的过程中，当某条件满足时，需要程序的过程中，当某条件满足时，需要跳过一段不需要执行的程序或者调用一个子程序或者执跳过一段不需要执行的程序或者调用一个子程序或者执行指定的中断程序，这时需要用一行指定的中断程序，这时需要用一“操作标记操作标记”来标明来标明所操作的程序段，这一所操作的程序段，这一“操作标记操作标记”就是指针。就是指针。（1 1）分支用指针（分支用指针（P）（1 1）分支用指针（分支用指针（P）应用举例应用举例 当条件当条件X20

32、为为ON时，执时，执行跳转指令行跳转指令FNC00（CJ），），程序跳到标号程序跳到标号P1处，执行标处，执行标号号P1以后的程序；当条件以后的程序；当条件X20为为OFF时，顺序执行程时，顺序执行程序。序。当条件当条件X20为为ON时，执行时，执行标号为标号为P2的子程序，当子程序的子程序，当子程序执行完后，用执行完后，用SRET指令返回指令返回原位置（即返回到原位置（即返回到CALL指令指令的下一步指令位置）。的下一步指令位置）。当高速计数器当高速计数器C252C252的当前值为的当前值为20002000时，时，执行标号执行标号I020I020后面的后面的中断程序。执行完中中断程序。执行完中断程序后（即执行断程序后（即执行“IRET”IRET”指令后），指令后），返回到发生中断时的返回到发生中断时的原程序位置原程序位置