《PLC應(yīng)用技術(shù)》課件第2章

第2

章可編程控制器的組成及工作原理2.1可編程控制器的工作原理2.2可編程控制器的硬件系統(tǒng)2.3可編程控制器的軟件系統(tǒng)2.4FX2系列可編程控制器的主要編程元件2.5可編程控制器的性能指標(biāo)與分類習(xí)題二

本章知識(shí)點(diǎn)：

可編程控制器的組成；

可編程控制器的工作原理；

可編程控制器的硬件系統(tǒng)；

可編程控制器的軟件系統(tǒng)；

FX2系列可編程控制器的主要編程元件。2.1可編程控制器的工作原理

PLC在確定了工作任務(wù)、裝入了專用程序后就成為一種專用機(jī)，它采用循環(huán)掃描工作方式，系統(tǒng)工作任務(wù)的管理及應(yīng)用程序的執(zhí)行都是通過循環(huán)掃描方式完成的。

1.分時(shí)處理及掃描工作方式

PLC系統(tǒng)正常工作所要完成的任務(wù)有：計(jì)算機(jī)內(nèi)部各工作單元的調(diào)度、監(jiān)控；計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備間的通信；用戶程序所要完成的工作。這些工作都是分時(shí)完成的，每項(xiàng)工作又都包含著許多具體的工作。以用戶程序的完成來說，其工作過程又可分為以下三個(gè)階段：

(1)輸入處理階段，也就是輸入采樣階段。在這個(gè)階段中，可編程控制器讀入輸入接口的狀態(tài)，并將它們存放在輸入狀態(tài)暫存區(qū)中。

(2)程序執(zhí)行階段。在這個(gè)階段中，可編程控制器根據(jù)本次讀入的輸入數(shù)據(jù)，依用戶程序的順序逐條執(zhí)行用戶指令。執(zhí)行的結(jié)果均存儲(chǔ)在輸出信號(hào)暫存區(qū)中。

(3)輸出處理階段，也叫輸出刷新階段。這是一個(gè)程序執(zhí)行周期的最后階段?？删幊炭刂破鲗⒈敬螆?zhí)行用戶程序的結(jié)果一次性地從輸出狀態(tài)暫存區(qū)送到各個(gè)輸出口，對(duì)輸出狀態(tài)進(jìn)行刷新。這三個(gè)階段也是分時(shí)完成的。為了連續(xù)地完成PLC所承擔(dān)的工作，系統(tǒng)必須周而復(fù)始地按一定的順序完成這一系列的具體工作，這種工作方式叫做循環(huán)掃描工作方式。PLC重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段，每重復(fù)一次的時(shí)間稱為一個(gè)掃描周期。PLC用戶程序執(zhí)行階段掃描工作過程如圖2.1所示。其程序執(zhí)行的時(shí)間長(zhǎng)短一般取決于CPU的檔次和程序的長(zhǎng)短。圖2.1PLC的掃描工作過程

2.掃描周期及PLC的兩種工作狀態(tài)

PLC有兩種基本的工作狀態(tài)，即運(yùn)行(RUN)狀態(tài)與停止(STOP)狀態(tài)。運(yùn)行狀態(tài)是執(zhí)行應(yīng)用程序的狀態(tài)，停止?fàn)顟B(tài)一般用于程序的編制與修改，圖2.2給出了運(yùn)行和停止兩種狀態(tài)下PLC不同的掃描過程。由圖2.2可知，在這兩種不同的工作狀態(tài)中，掃描過程所要完成的任務(wù)是不盡相同的。圖2.2PLC掃描過程示意圖

3.輸入/輸出滯后時(shí)間輸入/輸出滯后時(shí)間又稱為系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，是指從PLC外部輸入信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)刻起，至它控制的有關(guān)外部輸出信號(hào)發(fā)生變化的時(shí)刻為止之間的時(shí)間間隔。它由輸入電路的濾波時(shí)間、輸出模塊的滯后時(shí)間和因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時(shí)間三部分所組成。因此，在需要快速響應(yīng)的場(chǎng)合，可以采取優(yōu)化編程或選擇掃描時(shí)間快的PLC等方法予以解決。

4.討論從工業(yè)控制的角度來看，可編程控制器的梯形圖和繼電器電路圖十分相似。但是，二者之間在運(yùn)行時(shí)序問題上有著根本的差異。對(duì)于繼電接觸器控制系統(tǒng)，同一個(gè)接觸器的所有觸點(diǎn)的動(dòng)作是和它的線圈通電或斷電同時(shí)發(fā)生的。但是在PLC控制系統(tǒng)中，由于指令的分時(shí)掃描執(zhí)行，同一個(gè)器件的線圈工作和它的各個(gè)觸點(diǎn)的動(dòng)作并不會(huì)同時(shí)發(fā)生。2.2可編程控制器的硬件系統(tǒng)通過前面的討論，我們知道PLC實(shí)質(zhì)上是一種專門用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，它的硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)(PC)相同，但是其工作原理則與PC有些差異?？删幊炭刂破鳂?gòu)成的基本控制系統(tǒng)簡(jiǎn)化框圖如圖2.3所示，其中可編程控制器的基本組成由虛線內(nèi)的五部分組成。圖2.3PLC組成基本控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

1.中央處理器(CPU)

CPU是可編程控制器的神經(jīng)中樞，是系統(tǒng)的運(yùn)算、控制中心。它按照系統(tǒng)程序所賦予的功能完成以下任務(wù)：

(1)接收并存儲(chǔ)用戶程序和數(shù)據(jù)；

(2)以掃描方式接收現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備的狀態(tài)和數(shù)據(jù)；

(3)診斷電源、PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤；

(4)完成用戶程序規(guī)定的邏輯運(yùn)算和算術(shù)運(yùn)算任務(wù)；

(5)更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出狀態(tài)寄存器的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)輸出控制、制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。

2.存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)或程序，它包括隨機(jī)存取的存儲(chǔ)器RAM和在工作過程中只能讀出、不能寫入的存儲(chǔ)器EPROM及EEPROM。RAM中的用戶程序用EPROM寫入器寫入到EPROM芯片中。寫入了用戶程序的EPROM又可以通過外部接口與主機(jī)連接，然后讓主機(jī)按EPROM中的程序運(yùn)行。EPROM是可擦可編的只讀存儲(chǔ)器，如果存儲(chǔ)的內(nèi)容不需要時(shí)，可以用紫外線擦除器擦除，再重新寫入新程序。由于PLC的軟件由應(yīng)用軟件和系統(tǒng)軟件構(gòu)成，因此PLC的存儲(chǔ)器可以分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器。我們把存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。不同類型的PLC其存儲(chǔ)容量各不相同，但是根據(jù)工作原理，其存儲(chǔ)空間一般包括以下三個(gè)區(qū)域。

1)系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)在系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)中，存放著相當(dāng)于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序。它包括監(jiān)視程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷程序等。由制造商將其固化在EPROM中，用戶不能直接存取。

2)系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)包括I/O映像區(qū)以及各類軟設(shè)備(例如：各種邏輯線圈、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、累加器、變址寄存器等)存儲(chǔ)區(qū)。

3)用戶程序存儲(chǔ)區(qū)用戶程序存儲(chǔ)區(qū)存放用戶編制的應(yīng)用控制程序，不同類型的PLC，其存儲(chǔ)容量各不相同。有些PLC的存儲(chǔ)容量可以根據(jù)用戶的需要加以改變，例如，三菱公司的FX2系列PLC，其用戶程序存儲(chǔ)區(qū)除了主機(jī)單元已有2KB的RAM以外，用戶還可以根據(jù)需要選用4KB或8KB的RAM、EPROM加以擴(kuò)展。

3.輸入/輸出(I/O)模塊

I/O模塊是連接CPU與現(xiàn)場(chǎng)I/O設(shè)備或其他外部設(shè)備之間的橋梁。PLC提供了具有各種操作電平與輸出驅(qū)動(dòng)能力的I/O模塊和各種用途的功能模塊供用戶選用。一般PLC均配置I/O電平轉(zhuǎn)換及電氣隔離。輸入電平轉(zhuǎn)換是用來將輸入端不同電壓或電流信號(hào)源轉(zhuǎn)換成微處理器所能接收的低電平信號(hào)；輸出電平轉(zhuǎn)換是用來將微處理器控制的低電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制設(shè)備所需要的電壓或電流信號(hào)。電氣隔離是在微處理器與I/O回路之間采用的防干擾措施。

4.電源

PLC配有開關(guān)式穩(wěn)壓電源模塊，用來對(duì)PLC的內(nèi)部電路供電。

5.編程器編程器是PLC最重要的外圍設(shè)備，也是PLC不可缺少的一部分。它不僅可以寫入用戶程序，還可以對(duì)用戶程序進(jìn)行檢查、修改和調(diào)試，以及在線監(jiān)視PLC的工作狀態(tài)。編程器通過接口與CPU相連，以完成人機(jī)對(duì)話功能。編程器一般分為以下兩類：

(1)簡(jiǎn)易編程器。簡(jiǎn)易編程器功能比較少，一般只能用語(yǔ)句表形式進(jìn)行編程，通常需要聯(lián)機(jī)工作。簡(jiǎn)易編程器使用時(shí)直接與PLC的專用插座相連接，由PLC提供電源。它體積小、重量輕，便于攜帶，適合于小型PLC使用。簡(jiǎn)易編程器部分的內(nèi)容將在第3章中介紹。

(2)圖形編程器。圖形編程器既可以用指令語(yǔ)句表進(jìn)行編程，又可以用梯形圖編程；既可以聯(lián)機(jī)編程，也可以脫機(jī)編程。圖形編程器操作方便，功能強(qiáng)，有液晶顯示的便攜式和陰極射線管式兩種。圖形編程器還可以與打印機(jī)、繪圖儀等設(shè)備連接，但是價(jià)格相對(duì)比較高，通常大中型PLC多采用圖形編程器。目前，很多PLC都可以利用微型計(jì)算機(jī)作為編程工具，只要配上相應(yīng)的硬件接口和軟件包，就可以用包括梯形圖在內(nèi)的多種編程語(yǔ)言進(jìn)行編程，同時(shí)還具有很強(qiáng)的監(jiān)控功能。

6.其他外部設(shè)備

PLC還配有生產(chǎn)廠家提供的其他一些外部設(shè)備。

(1)外部存儲(chǔ)器。外部存儲(chǔ)器是指磁帶或磁盤，工作時(shí)可以將用戶程序或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在盒式錄音機(jī)的磁帶上或磁盤中，作為實(shí)驗(yàn)的備份數(shù)據(jù)。當(dāng)PLC內(nèi)存中的程序被破壞或丟失時(shí)，可將外存中的程序重新裝入。

(2)打印機(jī)。打印機(jī)用來打印帶注釋的梯形圖程序或指令語(yǔ)句表程序以及各種報(bào)表等。在系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行過程中，打印機(jī)用來提供運(yùn)行過程中發(fā)生事件的硬記錄，例如，記錄PLC系統(tǒng)運(yùn)行過程中故障報(bào)警的時(shí)間等，這對(duì)于事故分析和系統(tǒng)改進(jìn)是非常有價(jià)值的。

(3)?EPROM寫入器。EPROM寫入器用于將用戶程序?qū)懭隕PROM中。同一PLC系統(tǒng)的各種不同應(yīng)用場(chǎng)合的用戶程序可以分別寫入不同的EPROM中去，當(dāng)系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)合發(fā)生變化時(shí)，只需要更換相應(yīng)的EPROM芯片即可。

7.?I/O擴(kuò)展模塊

I/O擴(kuò)展模塊用來擴(kuò)展輸入、輸出點(diǎn)數(shù)。當(dāng)用戶所需要的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)超過PLC基本單元的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)時(shí)，就需要加上I/O擴(kuò)展模塊來擴(kuò)充系統(tǒng)，以便適應(yīng)控制系統(tǒng)的要求。2.3可編程控制器的軟件系統(tǒng)

PLC的軟件系統(tǒng)是指PLC所使用的各種程序的集合，通?？梢苑譃橄到y(tǒng)程序和用戶程序兩大部分?？删幊炭刂破鞯能浖到y(tǒng)和硬件系統(tǒng)是相輔相成的，兩者缺一不可。

1.系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序是每一個(gè)PLC產(chǎn)品必須包含的部分，由PLC生產(chǎn)廠家提供，用于控制PLC本身的運(yùn)行。系統(tǒng)程序固化在EPROM中。系統(tǒng)程序又可以進(jìn)一步分為管理程序、編譯程序、標(biāo)準(zhǔn)程序模塊和系統(tǒng)調(diào)用三部分。管理程序是系統(tǒng)程序中最為重要的部分。PLC的運(yùn)行都由其控制，管理程序主要對(duì)PLC的輸入、輸出、運(yùn)算等操作運(yùn)行進(jìn)行時(shí)間上先后順序的管理，規(guī)定各種數(shù)據(jù)、程序的存放地址，生成用戶環(huán)境以及系統(tǒng)診斷等。編譯程序用來把梯形圖程序、語(yǔ)句表程序等編程語(yǔ)言翻譯成PLC能夠識(shí)別的機(jī)器語(yǔ)言。系統(tǒng)程序的第三部分是標(biāo)準(zhǔn)程序模塊和系統(tǒng)調(diào)用。這部分由許多獨(dú)立的程序模塊組成，每個(gè)程序模塊完成一種單獨(dú)的功能，如輸入、輸出及特殊運(yùn)算等。PLC根據(jù)不同的控制要求選用這些模塊，完成相應(yīng)的工作。

2.用戶程序用戶程序就是由用戶根據(jù)控制要求，用PLC的程序語(yǔ)言編制的應(yīng)用程序，以實(shí)現(xiàn)具體的控制目的。用戶程序存儲(chǔ)在系統(tǒng)程序指定的存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)，它的最大容量也是由系統(tǒng)程序限定的。

3.程序結(jié)構(gòu)當(dāng)程序不長(zhǎng)且比較簡(jiǎn)單時(shí)，編制程序時(shí)常用順序結(jié)構(gòu)，即整個(gè)程序不分段，順序編寫而成。小型PLC的用戶程序通常都為順序結(jié)構(gòu)。對(duì)于較長(zhǎng)且比較復(fù)雜的程序，為了使程序的編制簡(jiǎn)單清晰，可以按照功能、結(jié)構(gòu)或使用目的，將整個(gè)程序劃分成多個(gè)程序模塊，按模塊來編制和調(diào)試，再把各部分組合，形成一個(gè)完整的程序，這種編程方法被稱為結(jié)構(gòu)化或模塊化編程法。大中型PLC的用戶程序比較復(fù)雜，一般都采用模塊化編程法。按模塊結(jié)構(gòu)組合而成的用戶程序，由各個(gè)獨(dú)立的程序段組成，每個(gè)程序段完成一個(gè)單一的功能。因此，使得原本復(fù)雜的編程工作簡(jiǎn)單了許多，程序的調(diào)試、修改和查錯(cuò)工作也十分方便。2.4FX2系列可編程控制器的主要編程元件可編程控制器的主要編程元件從物理實(shí)質(zhì)上來說是電子電路及存儲(chǔ)器，具有不同使用目的的元件電路有所不同。考慮到工程技術(shù)人員的習(xí)慣，可將元件電路用繼電器電路中類似的名稱來命名，分別稱為輸入繼電器、輸出繼電器、輔助(中間)繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等。為了區(qū)分上述這些元件的功能，避免重復(fù)選用，我們給元件編制號(hào)碼，這些號(hào)碼也就是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)單元的地址。三菱FX2系列可編程控制器的編程元件由字母和數(shù)字組成，它們分別表示編程元件的類型和元件號(hào)，例如：Y0、X2、T10、M200、C2等。除了輸入繼電器X、輸出繼電器Y為八進(jìn)制以外(即逢八進(jìn)位)，其余都為十進(jìn)制。

1.輸入繼電器X

FX2系列PLC的輸入繼電器的編號(hào)為X0～X177，輸入繼電器X是PLC接收來自外部輸入設(shè)備開關(guān)信號(hào)的接口。輸入繼電器X的線圈與PLC的輸入端相連，并帶有許多常開和常閉觸點(diǎn)供編程時(shí)使用。輸入繼電器X由外部信號(hào)驅(qū)動(dòng)，即由外接開關(guān)控制。FX2C-48MT型PLC的輸入繼電器X的編號(hào)采用八進(jìn)制編制，如表2.1所示。表2.1FX2C-48MT型可編程控制器中輸入繼電器X的編號(hào)輸入繼電器的電路如圖2.4所示。在圖2.4中，外部的輸入信號(hào)經(jīng)過輸入繼電器X4，送入PLC內(nèi)部電路進(jìn)行處理。圖2.4輸入繼電器的電路

2.輸出繼電器Y

FX2系列PLC的輸出繼電器的編號(hào)為Y0～Y177。輸出繼電器是PLC中惟一具有外部觸點(diǎn)的繼電器，它可以通過外部接點(diǎn)接通該輸出口上連接的輸出負(fù)載或執(zhí)行電器。其線圈只能由程序驅(qū)動(dòng)，內(nèi)部常開、常閉觸點(diǎn)可以作為其他器件的工作條件出現(xiàn)在程序中。在圖2.5所示的梯形圖中，X1是輸出繼電器Y0的工作條件，X1接通，Y0置位；X1斷開，Y0復(fù)位。時(shí)間繼電器T0在Y0的常開觸點(diǎn)閉合后工作，T0可以看作是Y0的工作對(duì)象(Y0接口上所連接的負(fù)載，也稱為輸出繼電器Y0的工作對(duì)象)。圖2.5輸出繼電器的使用輸出繼電器Y為無掉電保持功能的繼電器，也就是說，若置位的輸出繼電器在PLC停電時(shí)，其工作狀態(tài)將歸0。FX2C-48MT型PLC輸出繼電器Y的編號(hào)采用八進(jìn)制編制，如表2.2所示。表2.2FX2C-48MT型可編程控制器中輸出繼電器Y的編號(hào)

3.輔助繼電器M輔助繼電器有通用輔助繼電器及特殊輔助繼電器兩種類型，現(xiàn)分別介紹如下。

1)通用型輔助繼電器可編程控制器中配有大量的通用輔助繼電器(M0～M499，共計(jì)500點(diǎn))，其主要用途與繼電器電路中的中間繼電器相似，常用于邏輯運(yùn)算的中間狀態(tài)存儲(chǔ)及信號(hào)類型的轉(zhuǎn)換。輔助繼電器的線圈只能由程序驅(qū)動(dòng)，它只有內(nèi)部觸點(diǎn)。?圖2.6所示的輔助繼電器的使用方式中，X1和X2并列為輔助繼電器M1的工作條件，Y10為輔助繼電器M1和M2串聯(lián)的工作對(duì)象。圖2.6輔助繼電器的使用

2)具有掉電保持功能的通用型輔助繼電器具有掉電保持功能的通用型輔助繼電器(M500～M1023，共計(jì)524點(diǎn))具有記憶能力。所謂掉電保持功能，是指在PLC外部電源停電后，由機(jī)內(nèi)電池為某些特殊工作單元供電，可以記憶它們?cè)诘綦娗暗臓顟B(tài)。

3)特殊型輔助繼電器特殊型輔助繼電器(M8000～M8255，共計(jì)256點(diǎn))是具有特定功能的輔助繼電器，根據(jù)使用方式又可以將其分為下述兩類：

(1)只能利用其觸點(diǎn)的特殊型輔助繼電器。其線圈由PLC自行驅(qū)動(dòng)，用戶只能利用其觸點(diǎn)。這類特殊型輔助繼電器經(jīng)常用作時(shí)基、狀態(tài)標(biāo)志或?qū)Ｓ每刂圃霈F(xiàn)在程序中。例如：

M8000：運(yùn)行標(biāo)志

M8002：初始脈沖

M8012：100ms時(shí)鐘脈沖

M8013：1ms時(shí)鐘脈沖

(2)可驅(qū)動(dòng)線圈型特殊型輔助繼電器。用戶驅(qū)動(dòng)線圈后，PLC做特定動(dòng)作。例如：

M8030：使BATTLED(鋰電池欠壓指示燈)熄滅

M8033：PLC停止時(shí)輸出保持

M8034：禁止全部輸出

M8039：定時(shí)掃描方式

FX2系列PLC特殊型輔助繼電器表見附錄(附表1-8)。注意，未定義的特殊型輔助繼電器不可以在程序中使用。

4.定時(shí)器T定時(shí)器T相當(dāng)于繼電器線路中的時(shí)間繼電器，它在程序中用作延時(shí)控制。FX2系列PLC定時(shí)器共有表2.3所示的四種類型。表2.3FX2系列PLC的定時(shí)器定時(shí)器的工作過程實(shí)際上是對(duì)時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)，因?yàn)楣ぷ餍枰?，定時(shí)器除了占有自己編號(hào)的存儲(chǔ)器以外，還占有一個(gè)設(shè)定值寄存器(字)和一個(gè)當(dāng)前值寄存器(字)，這些寄存器為16位二進(jìn)制存儲(chǔ)器。圖2.7為非積算型定時(shí)器的工作過程。當(dāng)定時(shí)器滿足計(jì)時(shí)條件(X2接通)開始計(jì)時(shí)時(shí)，當(dāng)前值寄存器則開始計(jì)數(shù)。當(dāng)當(dāng)前值與設(shè)定值相等時(shí)，定時(shí)器動(dòng)作，其常開觸點(diǎn)T2接通，Y2也接通，同時(shí)T2常閉觸點(diǎn)斷開，并通過程序作用于控制對(duì)象，達(dá)到時(shí)間控制的目的。圖2.7非積算型定時(shí)器的工作過程圖2.8(a)、(b)分別為積算型定時(shí)器T251的梯形圖和動(dòng)作時(shí)序圖。積算型定時(shí)器在計(jì)時(shí)條件失去或PLC失電時(shí)，其當(dāng)前值寄存器的內(nèi)容及觸點(diǎn)狀態(tài)均可以保持，可“累計(jì)”計(jì)時(shí)。因?yàn)榉e算型定時(shí)器的當(dāng)前值寄存器及觸點(diǎn)都有記憶功能，其復(fù)位時(shí)必須在程序中加入專門的復(fù)位指令。圖中的X2即為復(fù)位條件，當(dāng)X2接通時(shí)，就執(zhí)行“RSTT251”的指令，T251的當(dāng)前值寄存器及觸點(diǎn)同時(shí)置0。定時(shí)器可以使用立即數(shù)K作為設(shè)定值，例如，圖2.7(a)中設(shè)定的設(shè)定值為“K30”，圖2.8(a)中為“K345”，也可以使用后述的數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容作為設(shè)定值。如果設(shè)定時(shí)器的設(shè)定值為“D10”，而“D10”中的內(nèi)容為100，則定時(shí)器的設(shè)定值為100。在使用數(shù)據(jù)寄存器設(shè)定定時(shí)器的設(shè)定值時(shí)，一般使用具有掉電保持功能的數(shù)據(jù)寄存器。即便如此，若備用電池電壓降低時(shí)，定時(shí)器仍然可能發(fā)生誤動(dòng)作。圖2.8積算型定時(shí)器的工作過程

5.計(jì)數(shù)器C計(jì)數(shù)器在程序中用作計(jì)數(shù)控制。FX2系列可編程控制器的計(jì)數(shù)器可以分為內(nèi)部計(jì)數(shù)器和外部計(jì)數(shù)器。內(nèi)部計(jì)數(shù)器是對(duì)機(jī)內(nèi)元件(X、Y、M、S、T和C)的信號(hào)計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器，機(jī)內(nèi)信號(hào)的頻率低于掃描頻率，因而是低速計(jì)數(shù)器。對(duì)高于機(jī)器掃描頻率的信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，需用高速計(jì)數(shù)器。普通計(jì)數(shù)器可分為如下兩類：

1)?16位增計(jì)數(shù)器

16位二進(jìn)制增計(jì)數(shù)器的設(shè)定值為1～32767，可分為兩種類型：

(1)通用型：C0～C99(共計(jì)100點(diǎn))；

(2)掉電保持型：C100～C199(共計(jì)100點(diǎn))。

16位是指其設(shè)定值及當(dāng)前值寄存器為二進(jìn)制16位寄存器，其設(shè)定值在K1～K32767范圍內(nèi)有效。圖2.9所示為16位增計(jì)數(shù)器的工作過程。圖中，X5是計(jì)數(shù)器的工作條件，X5每次驅(qū)動(dòng)計(jì)數(shù)器C1的線圈時(shí)，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值加1；“K5”是計(jì)數(shù)器的設(shè)定值，當(dāng)?shù)?次執(zhí)行線圈時(shí)，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值和設(shè)定值相等，輸出觸點(diǎn)就動(dòng)作；Y1為計(jì)數(shù)器C1的工作對(duì)象，在C1的常開觸點(diǎn)接通時(shí)置1，此后，即使計(jì)數(shù)器C1的輸入端X5再動(dòng)作，計(jì)數(shù)器C1的當(dāng)前值仍保持不變。圖2.916位增計(jì)數(shù)器的工作過程由于計(jì)數(shù)器的工作條件X5本身就是斷續(xù)工作的，外電源正常時(shí)，其當(dāng)前值寄存器具有記憶功能，因而，即使是非掉電保持型的計(jì)數(shù)器也需要復(fù)位指令才能復(fù)位。圖2.9中，X4為復(fù)位條件，當(dāng)復(fù)位輸入X4接通時(shí)，執(zhí)行RST指令，計(jì)數(shù)器C1的當(dāng)前值復(fù)位為0，輸出觸點(diǎn)也復(fù)位。計(jì)數(shù)器的設(shè)定值除了常數(shù)外，也可以通過數(shù)據(jù)寄存器設(shè)定。使用計(jì)數(shù)器C100～C199時(shí)，即使停電，當(dāng)前值和輸出觸點(diǎn)的置位/復(fù)位狀態(tài)也能保持。

2)?32位增/減計(jì)數(shù)器

32位的增/減計(jì)數(shù)器的設(shè)定值為－2147483648～2147483647，可分為兩種類型：

(1)通用型：C200～C219(共計(jì)20點(diǎn))；

(2)掉電保持型：C220～C234(共計(jì)15點(diǎn))。

32位是指其設(shè)定值寄存器為32位。由于是雙向計(jì)數(shù)，32位的首位為符號(hào)位。設(shè)定值的最大絕對(duì)值為31位二進(jìn)制數(shù)所表示的十進(jìn)制數(shù)，即－2147483648～2147483647。設(shè)定值可直接用常數(shù)K或間接用數(shù)據(jù)寄存器D的內(nèi)容。間接設(shè)定時(shí)，要使用元件號(hào)緊連在一起的兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器。計(jì)數(shù)的方向(增計(jì)數(shù)或減計(jì)數(shù))由特殊輔助繼電器M8200～M8234設(shè)定，具體規(guī)則為：對(duì)于C△△△，當(dāng)M8△△△接通(置1)時(shí)為減計(jì)數(shù)；當(dāng)M8△△△斷開(置0)時(shí)為增計(jì)數(shù)。圖2.10為32位增/減計(jì)數(shù)器的工作過程。圖中，X14作為計(jì)數(shù)輸入驅(qū)動(dòng)C202線圈進(jìn)行增計(jì)數(shù)或減計(jì)數(shù)；X12為計(jì)數(shù)方向的選擇開關(guān)，計(jì)數(shù)器的設(shè)定值為-5，當(dāng)計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值由－6增加為－5時(shí)，其觸點(diǎn)置1，由－5減少為－6時(shí)，其觸點(diǎn)置0。

32位增/減計(jì)數(shù)器為循環(huán)計(jì)數(shù)器。當(dāng)前值的增減雖然與輸出觸點(diǎn)的動(dòng)作無關(guān)，但是從2147483647起再進(jìn)行增計(jì)數(shù)，其當(dāng)前值就變?yōu)椋?147483648；從－2147483648起再進(jìn)行減計(jì)數(shù)，則當(dāng)前值變?yōu)?147483647。圖2.1032位增/減計(jì)數(shù)器的工作過程當(dāng)復(fù)位條件X13接通時(shí)，執(zhí)行RST指令，則計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值為0，輸出觸點(diǎn)也復(fù)位。使用掉電保持型計(jì)數(shù)器，其當(dāng)前值和輸出觸點(diǎn)狀態(tài)都能斷電保持。32位增/減計(jì)數(shù)器可以當(dāng)作32位數(shù)據(jù)寄存器使用，但不能用作16位指令中的操作元件。高速計(jì)數(shù)器與普通計(jì)數(shù)器的主要差別在于以下幾點(diǎn)：

(1)對(duì)外部信號(hào)計(jì)數(shù)，工作在中斷方式。

(2)計(jì)數(shù)范圍較大，計(jì)數(shù)頻率較高。

(3)工作設(shè)置較靈活。

(4)使用專用的工作指令。關(guān)于專用的工作指令將在后述功能指令中予以介紹。

FX2系列PLC高速計(jì)數(shù)器的分類如下：

1相無啟動(dòng)/復(fù)位端子 C235～C240 共計(jì)6點(diǎn)

1相帶啟動(dòng)/復(fù)位端子 C241～C245 共計(jì)5點(diǎn)

1相雙輸入型 C246～C250 共計(jì)5點(diǎn)

2相A-B相型 C251～C255 共計(jì)5點(diǎn)以上高速計(jì)數(shù)器均為32位增/減計(jì)數(shù)器，表2.4分別列出了它們和各個(gè)輸入端之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。表中，X0、X2、X3：最高10kHz；X1、X4、X5：最高7kHz。從表中可以看出，X6及X7也參與高速計(jì)數(shù)，但只能作為啟動(dòng)信號(hào)而不能用于計(jì)數(shù)脈沖的輸入。表2.4高?速?計(jì)?數(shù)?器注：U表示增計(jì)數(shù)輸入，D表示減計(jì)數(shù)輸入，A表示A相輸入，B表示B相輸入，R表示復(fù)位輸入，S表示啟動(dòng)輸入。

6.狀態(tài)軟元件S這是步進(jìn)順控指令用的軟元件(在不采用步進(jìn)順控指令時(shí)，也可以當(dāng)作普通用途的輔助繼電器使用)，其分類如下：

(1)普通用狀態(tài)軟元件：S0～S499 共計(jì)500點(diǎn)

(2)掉電保持用狀態(tài)軟元件： S500～S899共計(jì)400點(diǎn)

(3)信號(hào)報(bào)警用狀態(tài)軟元件： S900～S999 共計(jì)100點(diǎn)狀態(tài)軟元件S的具體使用方法將在后述步進(jìn)順控指令中予以介紹。

7.數(shù)據(jù)寄存器D

FX2系列PLC中有許多存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的軟元件——數(shù)據(jù)寄存器，兩個(gè)合并可以組成32位數(shù)據(jù)寄存器，具體分類如下：

(1)通用型數(shù)據(jù)寄存器：D0～D199 共計(jì)200點(diǎn)

(2)停電保持型數(shù)據(jù)寄存器： D200～D999共計(jì)800點(diǎn)

(3)文件寄存器： D1000～D2999共計(jì)2000點(diǎn)

(4)RAM文件寄存器： D6000～D7999共計(jì)2000點(diǎn)

(5)特殊型文件寄存器：D8000～D9255共計(jì)256點(diǎn)其中，(1)、(2)具有停電保持功能；(3)、(4)、(5)是可以寫入特定目的數(shù)據(jù)或已寫入特定意義數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)寄存器。2.5可編程控制器的性能指標(biāo)與分類可編程控制器的性能指標(biāo)與分類，是組成PLC應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)選擇PLC產(chǎn)品所需要參考的重要依據(jù)。

1.?PLC的性能指標(biāo)

PLC的性能指標(biāo)可以分為硬件指標(biāo)和軟件指標(biāo)兩大類。硬件指標(biāo)包括環(huán)境溫度與濕度、抗干擾能力、使用環(huán)境、輸入特性和輸出特性等；軟件指標(biāo)包括掃描速度、存儲(chǔ)容量、指令種類、編程語(yǔ)言等。為了簡(jiǎn)要表達(dá)某種PLC的性能特點(diǎn)，通常采用以下指標(biāo)來表達(dá)。

1)編程語(yǔ)言

PLC常用的編程語(yǔ)言有梯形圖語(yǔ)言、助記符語(yǔ)言、流程圖語(yǔ)言及某些高級(jí)語(yǔ)言等，目前使用最多的是前兩種。不同類型的PLC可能采用不同的編程語(yǔ)言。

2)指令種類指令種類用以表示PLC的編程功能。

3)?I/O總點(diǎn)數(shù)

PLC的輸入/輸出量有開關(guān)量和模擬量?jī)煞N。對(duì)于開關(guān)量，I/O用最大I/O點(diǎn)數(shù)來表示；而對(duì)于模擬量，I/O點(diǎn)數(shù)用最大I/O通道數(shù)表示。

4)?PLC內(nèi)部繼電器的種類

PLC內(nèi)部繼電器包括輔助繼電器、特殊繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等。

5)用戶程序存儲(chǔ)量用戶程序存儲(chǔ)器用以存儲(chǔ)通過編程器輸入的用戶程序，其存儲(chǔ)量通常是以字為單位來計(jì)算的。約定16位二進(jìn)制數(shù)為一個(gè)字(注意：一般微處理器是以8位二進(jìn)制數(shù)為一個(gè)字節(jié)的)，每1024個(gè)字為1千字。中小型PLC的存儲(chǔ)容量一般在8千字，有些大型PLC的存儲(chǔ)容量已經(jīng)達(dá)到256千字以上。編程時(shí)，通常對(duì)于一般的邏輯操作指令，每條指令占一個(gè)字；計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和移位指令占2個(gè)字；對(duì)于一般的數(shù)據(jù)操作指令，每條指令占2個(gè)字。必須指出，有些PLC用戶程序存儲(chǔ)容量是以編程的步數(shù)來表示的，每編寫一條語(yǔ)句為一步。

6)掃描速度掃描速度以ms/KB為單位表示。例如：20ms/KB，表示掃描1KB的用戶程序需要的時(shí)間為20ms。

7)工作環(huán)境

PLC一般能在下列條件下工作：溫度0～55℃，濕度<85%(無結(jié)霜)。

8)特種功能有些PLC還具有某些特殊功能，例如：自診斷功能、通信聯(lián)網(wǎng)功能、監(jiān)控功能、特殊功能模塊、遠(yuǎn)程I/O能力等。

9)其他指標(biāo)其他指標(biāo)包括輸入/輸出方式、某些主要硬件(如CPU、存儲(chǔ)器)的型號(hào)等。

2.?PLC的分類

PLC的品種繁多，規(guī)格性能不一，而且還沒有一個(gè)權(quán)威的、統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)確分