PLC梯形圖的內(nèi)部是由許多不同功能的元件構(gòu)成的，它們并不是真正的硬件物理元件，而是由電子電路和存儲器組成的軟元件，如X代表輸入繼電器，是由輸入電路和輸入映像寄存器構(gòu)成的，用于直接輸入給PLC物理信號；Y代表輸出繼電器，是由輸出電路和輸出映像寄存器構(gòu)成的，用于從PLC直接輸出物理信號；T代表定時器、M代表輔助繼電器、C代表計(jì)數(shù)器、S代表狀態(tài)繼電器、D代表數(shù)據(jù)寄存器，它們都是由存儲器組成的，用于PLC內(nèi)部的運(yùn)算。
下面以典型的輸入繼電器、輸出繼電器和時間繼電器等為例進(jìn)行介紹。
一、輸入/輸出（I/O）繼電器
輸入繼電器常使用字母X進(jìn)行標(biāo)識，與PLC的輸入端子相連，將外部輸入的開關(guān)信號狀態(tài)讀入并存儲在輸入映像寄存器中，它只能夠使用外部輸入信號進(jìn)行驅(qū)動，而不能使用程序進(jìn)行驅(qū)動；輸出繼電器常使用字母Y進(jìn)行標(biāo)識，與PLC的輸出端子相連，將PLC輸出的信號送給輸出模塊，然后由輸出接口電路將其信號輸出來控制外部的繼電器、交流接觸器、指示燈等負(fù)載，它只能夠使用PLC內(nèi)部程序進(jìn)行驅(qū)動。圖2-6所示為輸入繼電器和輸出繼電器的信號傳遞過程。
圖2-6 輸入繼電器和輸出繼電器的信號傳遞過程
二、定時器
PLC梯形圖中的定時器相當(dāng)于電氣控制線路中的時間繼電器，常使用字母T進(jìn)行標(biāo)識。不同品牌型號的PLC，定時器的種類也有所不同，下面以三菱FX2N系列PLC定時器為例進(jìn)行介紹。
三菱FX2N系列PLC定時器可分為通用型定時器和累計(jì)型定時器兩種。該系列PLC定時器的定時時間t=分辨率等級（ms）×計(jì)時常數(shù)（K）。不同類型、不同號碼的定時器所對應(yīng)的分辨率等級也有所不同，計(jì)算定時器的定時號碼對應(yīng)關(guān)系可參見表2-3進(jìn)行。
表2-3三菱FX
三菱FN2X系列PLC中，一般用十進(jìn)制的數(shù)來確定計(jì)時常數(shù)K值（0～32767），例如，定時器T0，其分辨率等級為100ms，當(dāng)計(jì)時常數(shù)K預(yù)設(shè)值為50，則實(shí)際的定時時間t=100ms×50=5000ms=5s。
（1）通用型定時器
通用型定時器的定時器線圈得電或失電后，經(jīng)一段時間延時，觸點(diǎn)才會相應(yīng)動作。但當(dāng)輸入電路斷開或停電時，定時器不具有斷電保持功能。圖2-7所示為通用型定時器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理圖。
圖2-7通用型定時器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理圖
輸入繼電器觸點(diǎn)X0閉合，將計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)送入計(jì)數(shù)器中，計(jì)數(shù)器從零開始對時鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)值等于計(jì)時常數(shù)（設(shè)定值K）時，電壓比較器輸出端輸出控制信號控制定時器常開觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)相應(yīng)動作。當(dāng)輸入繼電器觸點(diǎn)X0斷開或停電時，計(jì)數(shù)器復(fù)位，定時器常開、常閉觸點(diǎn)也相應(yīng)復(fù)位。
圖2-8通用型定時器的工作過程
當(dāng)輸入繼電器觸點(diǎn)X1閉合時，定時器線圈T200得電，開始從零對10ms時鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，即進(jìn)行延時控制，當(dāng)計(jì)數(shù)值與計(jì)時常數(shù)256相等時，定時器常開觸點(diǎn)T200閉合，即延時時間到達(dá)2.56s時閉合，此時輸出繼電器線圈Y1得電。
（2）累計(jì)型定時器
累計(jì)型定時器與通用型定時器不同的是，累計(jì)型定時器在定時過程中斷電或輸入電路斷開時，定時器具有斷電保持功能，能夠保持當(dāng)前計(jì)數(shù)值，當(dāng)通電或輸入電路閉合時，定時器會在保持當(dāng)前計(jì)數(shù)值的基礎(chǔ)上繼續(xù)累計(jì)計(jì)數(shù)。圖2-9所示為累計(jì)型定時器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理圖。
圖2-9累計(jì)型定時器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理圖
輸入繼電器觸點(diǎn)X0閉合，將計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)送入計(jì)數(shù)器中，計(jì)數(shù)器從零開始對時鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)定時器計(jì)數(shù)值未達(dá)到計(jì)時常數(shù)（設(shè)定值K），輸入繼電器觸點(diǎn)X0斷開或斷電時，計(jì)數(shù)器可保持當(dāng)前計(jì)數(shù)值，當(dāng)輸入繼電器觸點(diǎn)X0再次閉合或通電時，計(jì)數(shù)器在當(dāng)前值的基礎(chǔ)上開始累計(jì)計(jì)數(shù)，當(dāng)累計(jì)計(jì)數(shù)值等于計(jì)時常數(shù)（設(shè)定值K）時，電壓比較器輸出端輸出控制信號控制定時器常開觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)相應(yīng)動作。
當(dāng)復(fù)位輸入觸點(diǎn)X1閉合時，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值復(fù)位，其定時器常開、常閉觸點(diǎn)也相應(yīng)復(fù)位。
圖2-10累計(jì)型定時器的工作過程
當(dāng)輸入繼電器觸點(diǎn)X1閉合時，定時器線圈T254得電，開始從零對100ms時鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，即進(jìn)行延時控制；當(dāng)定時器線圈T254得電t時間后X1斷開時，T254將保留當(dāng)前計(jì)數(shù)值，即當(dāng)前所延時的時間；當(dāng)X1再次閉合時，T254在當(dāng)前值的基礎(chǔ)上開始累計(jì)計(jì)數(shù)，經(jīng)過t1時間后，當(dāng)累計(jì)計(jì)數(shù)值與計(jì)數(shù)常數(shù)234相等時，定時器
常開觸點(diǎn)T254閉合，即延時累計(jì)時間到達(dá)t+t1=23.4s時閉合，輸出繼電器線圈Y1得電。
當(dāng)復(fù)位輸入觸點(diǎn)X2閉合時，定時器T254被復(fù)位，當(dāng)前值變?yōu)榱悖ｉ_觸點(diǎn)T254也隨之復(fù)位斷開。
三、輔助繼電器
PLC梯形圖中的輔助繼電器相當(dāng)于電氣控制線路中的中間時間繼電器，常使用字母M進(jìn)行標(biāo)識，是PLC編程中應(yīng)用較多的一種軟元件。它不能直接讀取外部輸入，也不能直接驅(qū)動外部負(fù)載，只能用于輔助運(yùn)算。
輔助繼電器根據(jù)功能的不同可分為通用型輔助繼電器、保持型輔助繼電器和特殊型輔助繼電器3種。
（1）通用型輔助繼電器（M0～M499）
通用型輔助繼電器在PLC中常用于輔助運(yùn)算、移位運(yùn)算等。該類型輔助繼電器不具備斷電保持功能，即在PLC運(yùn)行過程中突然斷電時，通用型輔助繼電器線圈全部變?yōu)椤癘FF”狀態(tài)；當(dāng)PLC再次接通電源時，除由外部輸入信號控制的通用型輔助繼電器變?yōu)椤癘N”狀態(tài)外，其余通用型輔助繼電器均保持“OFF”狀態(tài)，如圖2-11所示。
圖2-11通用型輔助繼電器
PLC接通電源時，通用型輔助繼電器線圈M0和輸出繼電器線圈Y0得電（“ON”狀態(tài)），常開觸點(diǎn)M0閉合自鎖（“ON”狀態(tài)）。
PLC突然斷電時，通用型輔助繼電器線圈M0和輸出繼電器線圈Y0失電（“OFF”狀態(tài)），常開觸點(diǎn)M0斷開解除自鎖（“OFF”狀態(tài)）。
PLC再次接通電源時，通用型輔助繼電器線圈M0和輸出繼電器線圈Y0仍維持失電狀態(tài)（“OFF”狀態(tài)）。
（2）保持型輔助繼電器（M500～M3071）
保持型輔助繼電器能夠記憶電源中斷前的瞬時狀態(tài)，該類型輔助繼電器在PLC運(yùn)行過程中突然斷電時，可使用備用鋰電池對其映像寄存器中的內(nèi)容進(jìn)行保持，當(dāng)再次接通電源，保持型輔助繼電器線圈保持?jǐn)嚯娗暗乃矔r狀態(tài)，如圖2-12所示。
圖2-12保持型輔助繼電器
PLC接通電源時，保持型輔助繼電器線圈M500和輸出繼電器線圈Y0得電（“ON”狀態(tài)），常開觸點(diǎn)M500閉合自鎖（“ON”狀態(tài)）。
PLC突然斷電時，保持型輔助繼電器線圈M500進(jìn)行斷電保持，維持“ON”狀態(tài)，常開觸點(diǎn)M500仍保持閉合狀態(tài)（“ON”狀態(tài)），此時輸出繼電器線圈Y0失電（“OFF”狀態(tài)）。
PLC再次接通電源時，保持型輔助繼電器線圈和常開觸點(diǎn)M500仍維持“ON”狀態(tài)，此時輸出繼電器線圈Y0繼續(xù)得電（“ON”狀態(tài)）。
（3）特殊型輔助繼電器（M8000～M8255）
特殊型輔助繼電器具有特殊的功能，如設(shè)定計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)方向、禁止中斷、設(shè)定PLC的運(yùn)行方式、用于步進(jìn)順控等，如2-13圖所示。
圖2-13特殊型輔助繼電器
當(dāng)特殊型輔助繼電器M8200為“OFF”狀態(tài)時，計(jì)數(shù)器C200的計(jì)數(shù)方向?yàn)槔奂佑?jì)數(shù)；當(dāng)特殊型輔助繼電器M8200為“ON”狀態(tài)時，計(jì)數(shù)器C200的計(jì)數(shù)方向?yàn)檫f減計(jì)數(shù)。
四、計(jì)數(shù)器
PLC梯形圖中的計(jì)數(shù)器常使用字母C進(jìn)行標(biāo)識，不同品牌型號的PLC，計(jì)數(shù)器的種類也有所不同，下面以三菱FX2N系列PLC計(jì)數(shù)器為例進(jìn)行介紹。
三菱FX2N系列PLC計(jì)數(shù)器根據(jù)記錄開關(guān)量的頻率可分為內(nèi)部信號計(jì)數(shù)器和外部高速計(jì)數(shù)器。
（1）內(nèi)部信號計(jì)數(shù)器
內(nèi)部信號計(jì)數(shù)器簡稱內(nèi)部計(jì)數(shù)器，用來對PLC內(nèi)部軟元件提供的信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，其計(jì)數(shù)脈沖“ON”或“OFF”的持續(xù)時間應(yīng)大于PLC的掃描周期。計(jì)數(shù)器工作過程中，當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到計(jì)數(shù)器的設(shè)定值時，計(jì)數(shù)器的常開、常閉觸點(diǎn)會相應(yīng)動作。
內(nèi)部計(jì)數(shù)器可分為16位加計(jì)數(shù)器和32位加/減計(jì)數(shù)器，這兩種類型的計(jì)數(shù)器又分別可分為通用型計(jì)數(shù)器和累計(jì)型計(jì)數(shù)器兩種。表2-4所列為三菱FX2N系列PLC計(jì)數(shù)器的類型及號碼對照表。
表2-4三菱FX
① 16位加計(jì)數(shù)器。圖2-14所示為通用型16位加計(jì)數(shù)器的工作過程。當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖輸入觸點(diǎn)X1閉合時，計(jì)數(shù)器C0的當(dāng)前值加1；當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖輸入觸點(diǎn)X1閉合5次時，即5個計(jì)數(shù)脈沖輸入后，計(jì)數(shù)器C0當(dāng)前值等于計(jì)數(shù)常數(shù)5，此時計(jì)數(shù)器常開觸點(diǎn)C0閉合，輸出繼電器線圈Y1得電。
圖2-14通用型16位加計(jì)數(shù)器的工作過程
當(dāng)計(jì)數(shù)器C0當(dāng)前值達(dá)到計(jì)數(shù)常數(shù)5，即使計(jì)數(shù)脈沖輸入信號再次輸入，計(jì)數(shù)器C0的當(dāng)前值也會保持不變。
當(dāng)復(fù)位輸入觸點(diǎn)X2閉合時，計(jì)數(shù)器C0被復(fù)位，當(dāng)前值變?yōu)榱悖ｉ_觸點(diǎn)C0也隨之復(fù)位斷開。
累計(jì)型16位加計(jì)數(shù)器與通用型16位加計(jì)數(shù)器的工作過程基本相同，不同的是，累計(jì)型計(jì)數(shù)器在計(jì)數(shù)過程中斷電時，計(jì)數(shù)器具有斷電保持功能，能夠保持當(dāng)前計(jì)數(shù)值，當(dāng)通電時，計(jì)數(shù)器會在保持當(dāng)前計(jì)數(shù)值的基礎(chǔ)上繼續(xù)累計(jì)計(jì)數(shù)。
② 32位加/減計(jì)數(shù)器。32位加/減計(jì)數(shù)器具有雙向計(jì)數(shù)功能，其計(jì)數(shù)方向是由特殊型輔助繼電器M8200～M8234進(jìn)行設(shè)定的。當(dāng)特殊型輔助繼電器為“ON”狀態(tài)時，其計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)方向?yàn)闇p計(jì)數(shù)；當(dāng)特殊型輔助繼電器為“OFF”狀態(tài)時，其計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)方向?yàn)榧佑?jì)數(shù)。
圖2-15所示為通用型32位加/減計(jì)數(shù)器的加計(jì)數(shù)工作過程。當(dāng)輸入繼電器觸點(diǎn)X1斷開時，特殊型輔助繼電器M8200為“OFF”，計(jì)數(shù)器C200的計(jì)數(shù)方向?yàn)榧佑?jì)數(shù)。
圖2-15通用型32位加/減計(jì)數(shù)器的加計(jì)數(shù)工作過程
當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖輸入觸點(diǎn)X2閉合1次；計(jì)數(shù)器C200的當(dāng)前值加1；當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖輸入觸點(diǎn)X2閉合5次時，即計(jì)數(shù)器C200當(dāng)前值為5時，計(jì)數(shù)器常開觸點(diǎn)C200閉合，輸出繼電器線圈Y1得電。
圖2-16所示為通用型32位加/減計(jì)數(shù)器的減計(jì)數(shù)工作過程。當(dāng)輸入繼電器觸點(diǎn)X1閉合時，特殊型輔助繼電器M8200為“ON”，計(jì)數(shù)器C200的計(jì)數(shù)方向?yàn)闇p計(jì)數(shù)。
圖2-16通用型32位加/減計(jì)數(shù)器的減計(jì)數(shù)工作過程
此時計(jì)數(shù)脈沖輸入觸點(diǎn)X2閉合1次，計(jì)數(shù)器C200的當(dāng)前值減1；當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖輸入觸點(diǎn)X2閉合次數(shù)由5到4時（小于5時），即計(jì)數(shù)器C200當(dāng)前值由5到4時（小于5時），計(jì)數(shù)器常開觸點(diǎn)C200斷開，輸出繼電器線圈Y1失電。
（2）外部高速計(jì)數(shù)器
外部高速計(jì)數(shù)器簡稱高速計(jì)數(shù)器，其類型均為32位加/減計(jì)數(shù)器，設(shè)定值為-2147483648～+2147483648，其計(jì)數(shù)方向也是由特殊型輔助繼電器或指定的輸入端子進(jìn)行設(shè)定的。當(dāng)某一輸入端子被高速計(jì)數(shù)器所占用時，此端子就不能用于其他高速計(jì)數(shù)器的輸入或其他用途。
高速計(jì)數(shù)器的類型主要有單相無啟動/復(fù)位端子高速計(jì)數(shù)器C235～C240、單相帶啟動/復(fù)位端子高速計(jì)數(shù)器C241～C245、單相雙輸入（雙向）高速計(jì)數(shù)器C246～C250、雙相輸入（A-B相型）高速計(jì)數(shù)器C251～C255。同時使用不同類型的計(jì)數(shù)器時，計(jì)數(shù)器的輸入點(diǎn)不能沖突。
五、狀態(tài)繼電器
狀態(tài)繼電器常用字母S進(jìn)行標(biāo)識，是PLC中順序控制的一種軟元件，常與步進(jìn)順控指令配合使用，若不使用步進(jìn)順控指令，狀態(tài)繼電器可在PLC梯形圖中作為輔助繼電器使用。狀態(tài)繼電器的類型主要有初始狀態(tài)繼電器、回零狀態(tài)繼電器、保持狀態(tài)繼電器、報(bào)警狀態(tài)繼電器4種。
六、數(shù)據(jù)寄存器
數(shù)據(jù)寄存器常用字母D進(jìn)行標(biāo)識，主要用于存儲各種數(shù)據(jù)和工作參數(shù)。其類型主要有通用寄存器、保持寄存器、特殊寄存器、文件寄存器、變址寄存器5種。
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來源于《雙色圖解PLC梯形圖及語句表》，作者：韓雪濤
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