三菱PLC梯形圖中的繼電器
PLC梯形圖的內部是由許多不同功能的元件構成的，它們並不是真正的硬體物理元件，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成的，用於直接輸入給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成的，用於從PLC直接輸出物理信號；T代表定時器、M代表輔助繼電器、C代表計數器、S代表狀態繼電器、D代表數據寄存器，它們都是由存儲器組成的，用於PLC內部的運算。
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進行標識，與PLC的輸入端子相連，將外部輸入的開關信號狀態讀入並存儲在輸入映像寄存器中，它只能夠使用外部輸入信號進行驅動，而不能使用程序進行驅動；輸出繼電器常使用字母Y進行標識，與PLC的輸出端子相連，將PLC輸出的信號送給輸出模塊，然後由輸出介面電路將其信號輸出來控制外部的繼電器、交流接觸器、指示燈等負載，它只能夠使用PLC內部程序進行驅動。圖2-6所示為輸入繼電器和輸出繼電器的信號傳遞過程。
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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於電氣控制線路中的時間繼電器，常使用字母T進行標識。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定時器為例進行介紹。
三菱FX2N系列PLC定時器可分為通用型定時器和累計型定時器兩種。該系列PLC定時器的定時時間t=解析度等級（ms）×計時常數（K）。不同類型、不同號碼的定時器所對應的解析度等級也有所不同，計算定時器的定時號碼對應關係可參見表2-3進行。
表2-3三菱FX
三菱FN2X系列PLC中，一般用十進位的數來確定計時常數K值（0～32767），例如，定時器T0，其解析度等級為100ms，當計時常數K預設值為50，則實際的定時時間t=100ms×50=5000ms=5s。
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（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，經一段時間延時，觸點才會相應動作。但當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部結構及工作原理圖。
圖2-7通用型定時器的內部結構及工作原理圖
輸入繼電器觸點X0閉合，將計數數據送入計數器中，計數器從零開始對時鐘脈衝進行計數，當計數值等於計時常數（設定值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、常閉觸點相應動作。當輸入繼電器觸點X0斷開或停電時，計數器複位，定時器常開、常閉觸點也相應複位。
圖2-8通用型定時器的工作過程
當輸入繼電器觸點X1閉合時，定時器線圈T200得電，開始從零對10ms時鐘脈衝進行計數，即進行延時控制，當計數值與計時常數256相等時，定時器常開觸點T200閉合，即延時時間到達2.56s時閉合，此時輸出繼電器線圈Y1得電。
（2）累計型定時器
累計型定時器與通用型定時器不同的是，累計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，能夠保持當前計數值，當通電或輸入電路閉合時，定時器會在保持當前計數值的基礎上繼續累計計數。圖2-9所示為累計型定時器的內部結構及工作原理圖。
圖2-9累計型定時器的內部結構及工作原理圖
輸入繼電器觸點X0閉合，將計數數據送入計數器中，計數器從零開始對時鐘脈衝進行計數，當定時器計數值未達到計時常數（設定值K），輸入繼電器觸點X0斷開或斷電時，計數器可保持當前計數值，當輸入繼電器觸點X0再次閉合或通電時，計數器在當前值的基礎上開始累計計數，當累計計數值等於計時常數（設定值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、常閉觸點相應動作。
當複位輸入觸點X1閉合時，計數器計數值複位，其定時器常開、常閉觸點也相應複位。
圖2-10累計型定時器的工作過程
當輸入繼電器觸點X1閉合時，定時器線圈T254得電，開始從零對100ms時鐘脈衝進行計數，即進行延時控制；當定時器線圈T254得電t時間后X1斷開時，T254將保留當前計數值，即當前所延時的時間；當X1再次閉合時，T254在當前值的基礎上開始累計計數，經過t1時間后，當累計計數值與計數常數234相等時，定時器
常開觸點T254閉合，即延時累計時間到達t+t1=23.4s時閉合，輸出繼電器線圈Y1得電。
當複位輸入觸點X2閉合時，定時器T254被複位，當前值變為零，常開觸點T254也隨之複位斷開。
三、輔助繼電器
PLC梯形圖中的輔助繼電器相當於電氣控制線路中的中間時間繼電器，常使用字母M進行標識，是PLC編程中應用較多的一種軟元件。它不能直接讀取外部輸入，也不能直接驅動外部負載，只能用於輔助運算。
輔助繼電器根據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中常用於輔助運算、移位運算等。該類型輔助繼電器不具備斷電保持功能，即在PLC運行過程中突然斷電時，通用型輔助繼電器線圈全部變為「OFF」狀態；當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為「ON」狀態外，其餘通用型輔助繼電器均保持「OFF」狀態，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），常開觸點M0閉合自鎖（「ON」狀態）。
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），常開觸點M0斷開解除自鎖（「OFF」狀態）。
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（「OFF」狀態）。
（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，該類型輔助繼電器在PLC運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容進行保持，當再次接通電源，保持型輔助繼電器線圈保持斷電前的瞬時狀態，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），常開觸點M500閉合自鎖（「ON」狀態）。
PLC突然斷電時，保持型輔助繼電器線圈M500進行斷電保持，維持「ON」狀態，常開觸點M500仍保持閉合狀態（「ON」狀態），此時輸出繼電器線圈Y0失電（「OFF」狀態）。
PLC再次接通電源時，保持型輔助繼電器線圈和常開觸點M500仍維持「ON」狀態，此時輸出繼電器線圈Y0繼續得電（「ON」狀態）。
（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，如設定計數器的計數方向、禁止中斷、設定PLC的運行方式、用於步進順控等，如2-13圖所示。
圖2-13特殊型輔助繼電器
當特殊型輔助繼電器M8200為「OFF」狀態時，計數器C200的計數方向為累加計數；當特殊型輔助繼電器M8200為「ON」狀態時，計數器C200的計數方向為遞減計數。
四、計數器
PLC梯形圖中的計數器常使用字母C進行標識，不同品牌型號的PLC，計數器的種類也有所不同，下面以三菱FX2N系列PLC計數器為例進行介紹。
三菱FX2N系列PLC計數器根據記錄開關量的頻率可分為內部信號計數器和外部高速計數器。
（1）內部信號計數器
內部信號計數器簡稱內部計數器，用來對PLC內部軟元件提供的信號進行計數，其計數脈衝「ON」或「OFF」的持續時間應大於PLC的掃描周期。計數器工作過程中，當計數值達到計數器的設定值時，計數器的常開、常閉觸點會相應動作。
內部計數器可分為16位加計數器和32位加/減計數器，這兩種類型的計數器又分別可分為通用型計數器和累計型計數器兩種。表2-4所列為三菱FX2N系列PLC計數器的類型及號碼對照表。
表2-4三菱FX
① 16位加計數器。圖2-14所示為通用型16位加計數器的工作過程。當計數脈衝輸入觸點X1閉合時，計數器C0的當前值加1；當計數脈衝輸入觸點X1閉合5次時，即5個計數脈衝輸入后，計數器C0當前值等於計數常數5，此時計數器常開觸點C0閉合，輸出繼電器線圈Y1得電。
圖2-14通用型16位加計數器的工作過程
當計數器C0當前值達到計數常數5，即使計數脈衝輸入信號再次輸入，計數器C0的當前值也會保持不變。
當複位輸入觸點X2閉合時，計數器C0被複位，當前值變為零，常開觸點C0也隨之複位斷開。
累計型16位加計數器與通用型16位加計數器的工作過程基本相同，不同的是，累計型計數器在計數過程中斷電時，計數器具有斷電保持功能，能夠保持當前計數值，當通電時，計數器會在保持當前計數值的基礎上繼續累計計數。
② 32位加/減計數器。32位加/減計數器具有雙向計數功能，其計數方向是由特殊型輔助繼電器M8200～M8234進行設定的。當特殊型輔助繼電器為「ON」狀態時，其計數器的計數方向為減計數；當特殊型輔助繼電器為「OFF」狀態時，其計數器的計數方向為加計數。
圖2-15所示為通用型32位加/減計數器的加計數工作過程。當輸入繼電器觸點X1斷開時，特殊型輔助繼電器M8200為「OFF」，計數器C200的計數方向為加計數。
圖2-15通用型32位加/減計數器的加計數工作過程
當計數脈衝輸入觸點X2閉合1次；計數器C200的當前值加1；當計數脈衝輸入觸點X2閉合5次時，即計數器C200當前值為5時，計數器常開觸點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/減計數器的減計數工作過程。當輸入繼電器觸點X1閉合時，特殊型輔助繼電器M8200為「ON」，計數器C200的計數方向為減計數。
圖2-16通用型32位加/減計數器的減計數工作過程
此時計數脈衝輸入觸點X2閉合1次，計數器C200的當前值減1；當計數脈衝輸入觸點X2閉合次數由5到4時（小於5時），即計數器C200當前值由5到4時（小於5時），計數器常開觸點C200斷開，輸出繼電器線圈Y1失電。
（2）外部高速計數器
外部高速計數器簡稱高速計數器，其類型均為32位加/減計數器，設定值為-2147483648～+2147483648，其計數方向也是由特殊型輔助繼電器或指定的輸入端子進行設定的。當某一輸入端子被高速計數器所佔用時，此端子就不能用於其他高速計數器的輸入或其他用途。
高速計數器的類型主要有單相無啟動/複位端子高速計數器C235～C240、單相帶啟動/複位端子高速計數器C241～C245、單相雙輸入（雙向）高速計數器C246～C250、雙相輸入（A-B相型）高速計數器C251～C255。同時使用不同類型的計數器時，計數器的輸入點不能沖突。
五、狀態繼電器
狀態繼電器常用字母S進行標識，是PLC中順序控制的一種軟元件，常與步進順控指令配合使用，若不使用步進順控指令，狀態繼電器可在PLC梯形圖中作為輔助繼電器使用。狀態繼電器的類型主要有初始狀態繼電器、回零狀態繼電器、保持狀態繼電器、報警狀態繼電器4種。
六、數據寄存器
數據寄存器常用字母D進行標識，主要用於存儲各種數據和工作參數。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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來源於《雙色圖解PLC梯形圖及語句表》，作者：韓雪濤
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