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PLC中的定時器、輸入輸出點及繼電器等部件詳解

1bGT_GKYXT1508 ? 2017-12-04 16:47 ? 次閱讀

一、定時器

plc中的定時器(T)相當(dāng)于繼電器控制系統(tǒng)中的通電型時間繼電器。它可以提供無限對常開常閉延時觸點。定時器中有一個設(shè)定值寄存器(一個字長),一個當(dāng)前值寄存器(一個字長)和一個用來存儲其輸出觸點的映象寄存器(一個二進(jìn)制位),這三個量使用同一地址編號。但使用場合不一樣,意義也不同。

FX2N系列中定時器時可分為通用定時器、積算定時器二種。它們是通過對一定周期的時鐘脈沖的進(jìn)行累計而實現(xiàn)定時的,時鐘脈沖有周期為1ms、10ms、100ms三種,當(dāng)所計數(shù)達(dá)到設(shè)定值時觸點動作。設(shè)定值可用常數(shù)K或數(shù)據(jù)寄存器D的內(nèi)容來設(shè)置。

1.通用定時器

通用定時器的特點是不具備斷電的保持功能,即當(dāng)輸入電路斷開或停電時定時器復(fù)位。通用定時器有100ms和10ms通用定時器兩種。

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

(2)10ms通用定時器(T200~T245)共46點。這類定時器是對10ms時鐘累積計數(shù),設(shè)定值為1~32767,所以其定時范圍為0.01~327.67s。

下面舉例說明通用定時器的工作原理。如圖1所示,當(dāng)輸入X0接通時,定時器T200從0開始對10ms時鐘脈沖進(jìn)行累積計數(shù),當(dāng)計數(shù)值與設(shè)定值K123相等時,定時器的常開接通Y0,經(jīng)過的時間為123×0.01s=1.23s。當(dāng)X0斷開后定時器復(fù)位,計數(shù)值變?yōu)?,其常開觸點斷開,Y0也隨之OFF。若外部電源斷電,定時器也將復(fù)位。

圖1通用定時器工作原理

2.積算定時器

積算定時器具有計數(shù)累積的功能。在定時過程中如果斷電或定時器線圈OFF,積算定時器將保持當(dāng)前的計數(shù)值(當(dāng)前值),通電或定時器線圈ON后繼續(xù)累積,即其當(dāng)前值具有保持功能,只有將積算定時器復(fù)位,當(dāng)前值才變?yōu)?。

(1)1ms積算定時器(T246~T249)共4點,是對1ms時鐘脈沖進(jìn)行累積計數(shù)的,定時的時間范圍為0.001~32.767s。

(2)100ms積算定時器(T250~T255)共6點,是對100ms時鐘脈沖進(jìn)行累積計數(shù)的定時的時間范圍為0.1~3276.7s。

以下舉例說明積算定時器的工作原理。如圖2所示,當(dāng)X0接通時,T253當(dāng)前值計數(shù)數(shù)器開始累積100ms的時鐘脈沖的個數(shù)。當(dāng)X0經(jīng)t0后斷開,而T253尚未計數(shù)到設(shè)定值K345,其計數(shù)的當(dāng)前值保留。當(dāng)X0再次接通,T253從保留的當(dāng)前值開始繼續(xù)累積,經(jīng)過t1時間,當(dāng)前值達(dá)到K345時,定時器的觸點動作。累積的時間為t0+t1=0.1×345=34.5s。當(dāng)復(fù)位輸入X1接通時,定時器才復(fù)位,當(dāng)前值變?yōu)?,觸點也跟隨復(fù)位。

圖2積算定時器工作原理

二、PLC輸入點

輸入繼電器與輸入端相連,它是專門用來接受plc外部開關(guān)信號的元件。PLC通過輸入接口將外部輸入信號狀態(tài)(接通時為“1”,斷開時為“0”)讀入并存儲在輸入映象寄存器中。如圖1所示為輸入繼電器X1的等效電路。

圖1輸入繼電器的等效電路

輸入繼電器必須由外部信號驅(qū)動,不能用程序驅(qū)動,所以在程序中不可能出現(xiàn)其線圈。由于輸入繼電器(X)為輸入映象寄存器中的狀態(tài),所以其觸點的使用次數(shù)不限。

FX系列PLC的輸入繼電器以八進(jìn)制進(jìn)行編號,F(xiàn)X2N輸入繼電器的編號范圍為X000~X267(184點)。注意,基本單元輸入繼電器的編號是固定的,擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊是按與基本單元最靠近開始,順序進(jìn)行編號。例如:基本單元FX2N-64M的輸入繼電器編號為X000~X037(32點),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。

三、plc輸出點

輸出繼電器是用來將plc內(nèi)部信號輸出傳送給外部負(fù)載(用戶輸出設(shè)備)。輸出繼電器線圈是由PLC內(nèi)部程序的指令驅(qū)動,其線圈狀態(tài)傳送給輸出單元,再由輸出單元對應(yīng)的硬觸點來驅(qū)動外部負(fù)載。如圖1所示為輸出繼電器Y0的等效電路。

圖1輸出繼電器的等效電路

每個輸出繼電器在輸出單元中都對應(yīng)有維一一個常開硬觸點,但在程序中供編程的輸出繼電器,不管是常開還是常閉觸點,都可以無數(shù)次使用。

FX系列PLC的輸出繼電器也是八進(jìn)制編號其中FX2N編號范圍為Y000~Y267(184點)。與輸入繼電器一樣,基本單元的輸出繼電器編號是固定的,擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊的編號也是按與基本單元最靠近開始,順序進(jìn)行編號。

在實際使用中,輸入、輸出繼電器的數(shù)量,要看具體系統(tǒng)的配置情況。

四、輔助繼電器

輔助繼電器是plc中數(shù)量最多的一種繼電器,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)動外部負(fù)載,負(fù)載只能由輸出繼電器的外部觸點驅(qū)動。輔助繼電器的常開與常閉觸點在PLC內(nèi)部編程時可無限次使用。

輔助繼電器采用M與十進(jìn)制數(shù)共同組成編號(只有輸入輸出繼電器才用八進(jìn)制數(shù))。

1.通用輔助繼電器(M0~M499)

FX2N系列共有500點通用輔助繼電器。通用輔助繼電器在PLC運行時,如果電源突然斷電,則全部線圈均OFF。當(dāng)電源再次接通時,除了因外部輸入信號而變?yōu)镺N的以外,其余的仍將保持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算中作為輔助運算、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.?dāng)嚯姳3州o助繼電器(M500~M3071)

FX2N系列有M500~M3071共2572個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保持其原有的狀態(tài),是因為電源中斷時用PLC中的鋰電池保持它們映像寄存器中的內(nèi)容。其中M500~M1023可由軟件將其設(shè)定為通用輔助繼電器。

下面通過小車往復(fù)運動控制來說明斷電保持輔助繼電器的應(yīng)用,如圖1所示。

圖1斷電保持輔助繼電器的作用

小車的正反向運動中,用M600、M601控制輸出繼電器驅(qū)動小車運動。X1、X0為限位輸入信號。運行的過程是X0=ON→M600=ON→Y0=ON→小車右行→停電→小車中途停止→上電(M600=ON→Y0=ON)再右行→X1=ON→M600=OFF、M601=ON→Y1=ON(左行)。可見由于M600和M601具有斷電保持,所以在小車中途因停電停止后,一旦電源恢復(fù),M600或M601仍記憶原來的狀態(tài),將由它們控制相應(yīng)輸出繼電器,小車?yán)^續(xù)原方向運動。若不用斷電保護(hù)輔助繼電器當(dāng)小車中途斷電后,再次得電小車也不能運動。

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個特殊輔助繼電器,可分成觸點型和線圈型兩大類

(1)觸點型其線圈由PLC自動驅(qū)動,用戶只可使用其觸點。例如:

M8000:運行監(jiān)視器(在PLC運行中接通),M8001與M8000相反邏輯。

M8002:初始脈沖(僅在運行開始時瞬間接通),M8003與M8002相反邏輯。

M8011、M8012、M8013和M8014分別是產(chǎn)生10ms、100ms、1s和1min時鐘脈沖的特殊輔助繼電器。

M8000、M8002、M8012的波形圖如圖2所示。

圖2 M8000、M8002、M8012波形圖

(2)線圈型由用戶程序驅(qū)動線圈后PLC執(zhí)行特定的動作。例如:

M8033:若使其線圈得電,則PLC停止時保持輸出映象存儲器和數(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中指定的掃描時間工作。

四、狀態(tài)器(S)

狀態(tài)器用來紀(jì)錄系統(tǒng)運行中的狀態(tài)。是編制順序控制程序的重要編程元件,它與后述的步進(jìn)順控指令STL配合應(yīng)用。

如圖3-6所示,我們用機(jī)械手動作簡單介紹狀態(tài)器S的作用。當(dāng)啟動信號X0有效時,機(jī)械手下降,到下降限位X1開始夾緊工件,加緊到位信號X2為ON時,機(jī)械手上升到上限X3則停止。整個過程可分為三步,每一步都用一個狀態(tài)器S20、S21、S22記錄。每個狀態(tài)器都有各自的置位和復(fù)位信號(如S21由X1置位,X2復(fù)位),并有各自要做的操作(驅(qū)動Y0、Y1、Y2)。從啟動開始由上至下隨著狀態(tài)動作的轉(zhuǎn)移,下一狀態(tài)動作則上面狀態(tài)自動返回原狀。這樣使每一步的工作互不干擾,不必考慮不同步之間元件的互鎖,使設(shè)計清晰簡潔。

圖3狀態(tài)器(S)的作用

狀態(tài)器有五種類型:初始狀態(tài)器S0~S9共10點;回零狀態(tài)器S10~S19共10點;通用狀態(tài)器S20~S499共480點;具有狀態(tài)斷電保持的狀態(tài)器有S500~S899,共400點;供報警用的狀態(tài)器(可用作外部故障診斷輸出)S900~S999共100點。

在使用用狀態(tài)器時應(yīng)注意:

1)狀態(tài)器與輔助繼電器一樣有無數(shù)的常開和常閉觸點;

2)狀態(tài)器不與步進(jìn)順控指令STL配合使用時,可作為輔助繼電器M使用;

3)FX2N系列PLC可通過程序設(shè)定將S0~S499設(shè)置為有斷電保持功能的狀態(tài)器。

五、寄存器

plc在進(jìn)行輸入輸出處理、模擬量控制、位置控制時,需要許多數(shù)據(jù)寄存器存儲數(shù)據(jù)和參數(shù)。數(shù)據(jù)寄存器為16位,最高位為符號位。可用兩個數(shù)據(jù)寄存器來存儲32位數(shù)據(jù),最高位仍為符號位。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)共200點。當(dāng)M8033為ON時,D0~D199有斷電保護(hù)功能;當(dāng)M8033為OFF時則它們無斷電保護(hù),這種情況PLC由RUN →STOP或停電時,數(shù)據(jù)全部清零。2.斷電保持?jǐn)?shù)據(jù)寄存器(D200~D7999)共7800點,其中D200~D511(共12點)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,但可用指令清除它們的內(nèi)容。根據(jù)參數(shù)設(shè)定可以將D1000以上做為文件寄存器。3.特殊數(shù)據(jù)寄存器(D8000~D8255)共256點。特殊數(shù)據(jù)寄存器的作用是用來監(jiān)控PLC的運行狀態(tài)。如掃描時間、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。具體可參見用戶手冊。4.變址寄存器(V/Z)三菱FX2N系列PLC有V0~V7和Z0~Z7共16個變址寄存器,它們都是16位的寄存器。變址寄存器V/Z實際上是一種特殊用途的數(shù)據(jù)寄存器,其作用相當(dāng)于微機(jī)中的變址寄存器變,用于改變元件的編號(變址),例如V0=5,則執(zhí)行D20V0時,被執(zhí)行的編號為D25(D20+5)。變址寄存器可以象其它數(shù)據(jù)寄存器一樣進(jìn)行讀寫,需要進(jìn)行32位操作時,可將V、Z串聯(lián)使用(Z為低位,V為高位)

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