2.3三菱FX系列PLC的软元件介绍

PLC是在继电器控制电路基础上发展起来的，继电器控制电路中包含有时间继电器、中间继电器等，而PLC内部也有类似的器件，由于这些器件以软件形式存在，故称为软元件。PLC程序由指令和软元件组成，指令的功能是发出命令，软元件是指令的执行对象，比如，SET为置1指令，Y000是PLC的一种软元件（输出继电器），“SET Y000”就是命令PLC的输出继电器Y000的状态变为1。由此可见，编写PLC程序必须要了解PLC的指令和软元件。

PLC的软元件很多，主要有输入继电器、输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器、数据寄存器和常数等。三菱FX系列PLC分很多子系列，越高档的子系列，其支持指令和软元件数量越多。

2.3.1输入继电器和输出继电器

1.输入继电器（X）

输入继电器用于接收PLC输入端子送入的外部开关信号，它与PLC的输入端子有关联，其表示符号为X，按八进制方式编号，输入继电器与外部对应的输入端子编号是相同的。三菱FX_3U-48M型PLC外部有24个输入端子，其编号为X000～X007、X010～X017、X020～X027，内部有24个相同编号的输入继电器来接收端子输入的开关信号。

一个输入继电器可以有无数个编号相同的常闭触点和常开触点，当某个输入端子（如X000）外接开关闭合时，PLC内部相同编号输入继电器（X000）状态变为ON，那么程序中相同编号的常开触点处于闭合，常闭触点处于断开。

2.输出继电器（Y）

输出继电器（常称输出线圈）用于将PLC内部开关信号送出，它与PLC输出端子有关联，其表示符号为Y，也按八进制方式编号，输出继电器与外部对应的输出端子编号是相同的。三菱FX_3U-48M型PLC外部有24个输出端子，其编号为Y000～Y007、Y010～Y017、Y020～Y027，相应内部有24个相同编号的输出继电器，这些输出继电器的状态由相同编号的外部输出端子送出。

一个输出继电器只有一个与输出端子关联的硬件常开触点（又称物理触点），但在编程时可使用无数个编号相同的软件常开触点和常闭触点。当某个输出继电器（如Y000）状态为ON时，它除了会使相同编号的输出端子内部的硬件常开触点闭合外，还会使程序中的相同编号的软件常开触点闭合、常闭触点断开。

三菱FX系列PLC支持的输入继电器、输出继电器如下：

2.3.2辅助继电器

辅助继电器是PLC内部继电器，它与输入、输出继电器不同，不能接收输入端子送来的信号，也不能驱动输出端子。辅助继电器表示符号为M，按十进制方式编号，如M0～M499、M500～M1023等。一个辅助继电器可以有无数个编号相同的常闭触点和常开触点。

辅助继电器分为四类：一般型、停电保持型、停电保持专用型和特殊用途型。三菱FX系列PLC支持的辅助继电器如下：

1.一般型辅助继电器

一般型（又称通用型）辅助继电器在PLC运行时，如果电源突然停电，则全部线圈状态均变为OFF。当电源再次接通时，除了因其他信号而变为ON的以外，其余线圈仍将保持OFF状态，它们没有停电保持功能。

三菱FX_3U系列PLC的一般型辅助继电器点数默认为M0～M499，也可以用编程软件将一般型设为停电保持型，设置方法如图2-20所示，在三菱PLC编程软件GX Developer的工程列表区双击参数项中的“PLC参数”，弹出参数设置对话框，切换到“软元件”选项卡，从辅助继电器一栏可以看出，系统默认M500（起始）～M1023（结束）范围内的辅助继电器具有锁存（停电保持）功能，如果将起始值改为550，结束值仍为1023，那么M0～M550范围内的都是一般型辅助继电器。

从图2-20中不难看出，不但可以设置辅助继电器停电保持点数，还可以设置状态继电器、定时器、计数器和数据寄存器的停电保持点数，编程时选择的PLC类型不同，该对话框的内容有所不同。

图2-20软元件停电保持（锁存）点数设置

2.停电保持型辅助继电器

停电保持型辅助继电器与一般型辅助继电器的区别主要在于，前者具有停电保持功能，即能记忆停电前的状态，并在重新通电后保持停电前的状态。FX_3U系列PLC的停电保持型辅助继电器可分为停电保持型（M500～M1023）和停电保持专用型（M1024～M7679），停电保持专用型辅助继电器无法设成一般型。

下面以图2-21来说明一般型和停电保持型辅助继电器的区别。

图2-21一般型和停电保持型辅助继电器的区别说明

图2-21a程序采用了一般型辅助继电器，在通电时，如果X000常开触点闭合，辅助继电器M0状态变为ON（或称M0线圈得电），M0常开触点闭合，在X000触点断开后锁住M0继电器的状态值，如果PLC出现停电，M0继电器状态值变为OFF，在PLC重新恢复供电时，M0继电器状态仍为OFF，M0常开触点处于断开。

图2-21b程序采用了停电保持型辅助继电器，在通电时，如果X000常开触点闭合，辅助继电器M600状态变为ON，M600常开触点闭合，如果PLC出现停电，M600继电器状态值保持为ON，在PLC重新恢复供电时，M600继电器状态仍为ON，M600常开触点仍处于闭合。若重新供电时X001触点处于开路，则M600继电器状态为OFF。

3.特殊用途型辅助继电器

FX_3U系列中有512个特殊辅助继电器，可分成触点型和线圈型两大类。

（1）触点型特殊用途辅助继电器

触点型特殊用途辅助继电器的线圈由PLC自动驱动，用户只可使用其触点，即在编写程序时，只能使用这种继电器的触点，不能使用其线圈。常用的触点型特殊用途辅助继电器如下：

M8000：运行监视a触点（常开触点）。在PLC运行中，M8000触点始终处于接通状态，M8001为运行监视b触点（常闭触点），它与M8000触点逻辑相反，在PLC运行时，M8001触点始终断开。

M8002：初始脉冲a触点。该触点仅在PLC运行开始的一个扫描周期内接通，以后周期断开，M8003为初始脉冲b触点，它与M8002逻辑相反。

M8011、M8012、M8013和M8014分别是产生10ms、100ms、1s和1min时钟脉冲的特殊辅助继电器触点。

M8000、M8002、M8012的时序关系如图2-22所示。

图2-22M8000、M8002、M8012的时序关系图

（2）线圈型特殊用途辅助继电器

线圈型特殊用途辅助继电器由用户程序驱动其线圈，使PLC执行特定的动作。常用的线圈型特殊用途辅助继电器如下：

M8030：电池LED熄灯。当M8030线圈得电（M8030继电器状态为ON）时，电池电压降低，发光二极管熄灭。

M8033：存储器保持停止。若M8033线圈得电（M8033继电器状态值为ON），在PLC由RUN→STOP时，输出映像存储器（即输出继电器）和数据寄存器的内容仍保持RUN状态时的值。

M8034：所有输出禁止。若M8034线圈得电（即M8034继电器状态为ON），PLC的输出全部禁止。M8034使用如图2-23所示。

M8039：恒定扫描模式。若M8039线圈得电（即M8039继电器状态为ON），PLC按数据寄存器D8039中指定的扫描时间工作。

更多特殊用途型辅助继电器的功能可查阅三菱FX系列PLC的编程手册。

图2-23线圈型特殊用途辅助继电器的使用举例

2.3.3状态继电器

状态继电器是编制步进程序的重要软元件，与辅助继电器一样，可以有无数个常开触点和常闭触点，其表示符号为S，按十进制方式编号，如S0～S9、S10～S19、S20～S499等。

状态器继电器可分为初始状态型、一般型和报警用途型。对于未在步进程序中使用的状态继电器，可以当成辅助继电器使用，如图2-24所示。状态器继电器主要用在步进顺序程序中。

图2-24未使用的状态继电器可以当成辅助继电器使用

三菱FX系列PLC支持的状态继电器如下：

2.3.4定时器

定时器又称计时器，是用于计算时间的继电器，它可以有无数个常开触点和常闭触点，其定时单位有1ms、10ms、100ms三种。定时器表示符号为T，编号也按十进制，定时器分为普通型定时器（又称一般型）和停电保持型定时器（又称累计型或积算型定时器）。

三菱FX系列PLC支持的定时器如下：

普通型定时器和停电保持型定时器的区别说明如图2-25所示。

图2-25普通型定时器和停电保持型定时器的区别说明

图2-25a梯形图中的定时器T0为100ms普通型定时器，其设定计时值为123（123×0.1s=12.3s）。当X000触点闭合时，T0定时器输入为ON，开始计时，如果当前计时值未到123时，T0定时器输入变为OFF（X000触点断开），定时器T0马上停止计时，并且当前计时值复位为0，当X000触点再闭合时，T0定时器重新开始计时，当计时值到达123时，定时器T0的状态值变为ON，T0常开触点闭合，Y000线圈得电。普通型定时器的计时值到达设定值时，如果其输入仍为ON，定时器的计时值保持设定值不变，当输入变为OFF时，其状态值变为OFF，同时当前计时变为0。

图2-25b所示梯形图中的定时器T250为100ms停电保持型定时器，其设定计时值为123（123×0.1s=12.3s）。当X000触点闭合时，T250定时器开始计时，如果当前计时值未到123时出现X000触点断开或PLC断电，定时器T250停止计时，但当前计时值保持，当X000触点再闭合或PLC恢复供电时，定时器T250在先前保持的计时值基础上继续计时，直到累积计时值到达123时，定时器T250的状态值变为ON，T250常开触点闭合，Y000线圈得电。停电保持型定时器的计时值到达设定值时，不管其输入是否为ON，其状态值仍保持为ON，当前计时值也保持设定值不变，直到用RST指令对其进行复位，状态值才变为OFF，当前计时值才复位为0。

2.3.5计数器

计数器是一种具有计数功能的继电器，它可以有无数个常开触点和常闭触点。计数器可分为加计数器和加/减双向计数器。计数器表示符号为C，编号按十进制方式，计数器可分为普通型计数器和停电保持型计数器。

三菱FX系列PLC支持的计数器如下：

1.加计数器的使用

加计数器的使用如图2-26所示，C0是一个普通型的16位加计数器。当X010触点闭合时，RST指令将C0计数器复位（状态值变为OFF，当前计数值变为0），X010触点断开后，X011触点每闭合断开一次（产生一个脉冲），计数器C0的当前计数值就递增1，X011触点第10次闭合时，C0计数器的当前计数值达到设定计数值10，其状态值马上变为ON，C0常开触点闭合，Y000线圈得电。当计数器的计数值达到设定值后，即使再输入脉冲，其状态值和当前计数值都保持不变，直到用RST指令将计数器复位。

图2-26加计数器的使用说明

停电保持型计数器的使用方法与普通型计数器基本相似，两者的区别主要在于：普通型计数器在PLC停电时状态值和当前计数值会被复位，上电后重新开始计数，而停电保持型计数器在PLC停电时会保持停电前的状态值和计数值，上电后会在先前保持的计数值基础上继续计数。

2.加/减计数器的使用

三菱FX系列PLC的C200～C234为加/减计数器，这些计数器既可以进行加计数，也可以进行减计数，进行何种计数方式分别受特殊辅助继电器M8200～M8234控制。比如C200计数器的计数方式受M8200辅助继电器控制，M8200=1（M8200状态为ON）时，C200计数器进行减计数，M8200=0时，C200计数器进行加计数。

加/减计数器在计数值达到设定值后，如果仍有脉冲输入，其计数值会继续增加或减少，在加计数达到最大值2147483647时，再来一个脉冲，计数值会变为最小值-2147483648，在减计数达到最小值-2147483648时，再来一个脉冲，计数值会变为最大值2147483647，所以加/减计数器是环形计数器。在计数时，不管加/减计数器进行的是加计数或是减计数，只要其当前计数值小于设定计数值，计数器的状态就为OFF；若当前计数值大于或等于设定计数值，计数器的状态为ON。

加/减计数器的使用如图2-27所示。

图2-27加/减计数器的使用说明

当X012触点闭合时，M8200继电器状态为ON，C200计数器工作方式为减计数，X012触点断开时，M8200继电器状态为OFF，C200计数器工作方式为加计数。当X013触点闭合时，RST指令对C200计数器进行复位，其状态变为OFF，当前计数值也变为0。

C200计数器复位后，将X013触点断开，X014触点每通断一次（产生一个脉冲），C200计数器的计数值就加1或减1。在进行加计数时，当C200计数器的当前计数值达到设定值时，其状态变为ON；在进行减计数时，当C200计数器的当前计数值减到小于设定值时，其状态变为OFF。

3.计数值的设定方式

计数器的计数值可以直接用常数设定（直接设定），也可以将数据寄存器中的数值设为计数值（间接设定）。计数器的计数值设定如图2-28所示。

16位计数器的计数值设定如图2-28a所示，C0计数器的计数值采用直接设定方式，直接将常数6设为计数值，C1计数器的计数值采用间接设定方式，先用MOV指令将常数10传送到数据寄存器D5中，然后将D5中的值指定为计数值。

32位计数器的计数值设定如图2-28b所示，C200计数器的计数值采用直接设定方式，直接将常数43210设为计数值，C201计数器的计数值采用间接设定方式，由于计数值为32位，故需要先用DMOV指令（32位数据传送指令）将常数68000传送到2个16位数据寄存器D6、D5（两个）中，然后将D6、D5中的值指定为计数值，在编程时只需输入低编号数据寄存器，相邻高编号数据寄存器会自动占用。

图2-28计数器的计数值设定

2.3.6数据寄存器

数据寄存器是用来存放数据的软元件，其表示符号为D，按十进制编号。一个数据寄存器可以存放16位二进制数，其最高位为符号位（符号位：0表示正数，1表示负数），一个数据寄存器可存放-32768～+32767范围的数据。16位数据寄存器的结构如下：

两个相邻的数据寄存器组合起来可以构成一个32位数据寄存器，能存放32位二进制数，其最高位为符号位（0表示正数；1表示负数），两个数据寄存器组合构成的32位数据寄存器可存放-2147483648～+2147483647范围的数据。32位数据寄存器的结构如下：

三菱FX系列PLC的数据寄存器可分为一般型、停电保持型、文件型和特殊型数据寄存器。三菱FX系列PLC支持的数据寄存器点数如下：

（1）一般型数据寄存器

当PLC从RUN模式进入STOP模式时，所有一般型数据寄存器的数据全部清0，如果特殊辅助继电器M8033为ON，则PLC从RUN模式进入STOP模式时，一般型数据寄存器的值保持不变。程序中未用的定时器和计数器可以作为数据寄存器使用。

（2）停电保持型数据寄存器

停电保持型数据寄存器具有停电保持功能，当PLC从RUN模式进入STOP模式时，停电保持型寄存器的值保持不变。在编程软件中可以设置停电保持型数据寄存器的范围。

（3）文件型数据寄存器

文件寄存器用来设置具有相同软元件编号的数据寄存器的初始值。PLC上电时和由STOP转换至RUN模式时，文件寄存器中的数据被传送到系统的RAM的数据寄存器区。

（4）特殊型数据寄存器

特殊型数据寄存器的作用是用来控制和监视PLC内部的各种工作方式和软元件，如扫描时间、电池电压等。在PLC上电和由STOP转换至RUN模式时，这些数据寄存器会被写入默认值。更多特殊型数据寄存器的功能可查阅三菱FX系列PLC的编程手册。

2.3.7扩展寄存器和扩展文件寄存器

扩展寄存器和扩展文件寄存器是扩展数据寄存器的软元件，只有FX_3GA、FX_3G、FX_3GE、FX_3GC、FX_3U和FX_3UC系列PLC才有这两种寄存器。

对于FX_3GA、FX_3G、FX_3GE、FX_3GC系列PLC，扩展寄存器有R0～R23999共24000个（位于内置RAM中），扩展文件寄存器有ER0～ER23999共24000个（位于内置EEPROM或安装存储盒的EEPROM中）。

对于FX_3U、FX_3UC系列PLC，扩展寄存器有R0～R32767共32768个（位于内置电池保持的RAM区域），扩展文件寄存器有ER0～ER32767共32768个（位于安装存储盒的EEPROM中）。

扩展寄存器、扩展文件寄存器与数据寄存器一样，都是16位，相邻的两个寄存器可组成32位。扩展寄存器可用普通指令访问，扩展文件寄存器需要用专用指令访问。

2.3.8变址寄存器

三菱FX系列PLC有V0～V7和Z0～Z7共16个变址寄存器，它们都是16位寄存器。变址寄存器V、Z实际上是一种特殊用途的数据寄存器，其作用是改变元件的编号（变址），例如V0=5，若执行D20V0，则实际被执行的元件为D25（D20+5）。变址寄存器可以像其他数据寄存器一样进行读写，需要进行32位操作时，可将V、Z串联使用（Z为低位，V为高位）。

2.3.9常数

三菱FX系列PLC的常数主要有三种类型：十进制常数、十六进制常数和实数常数。

十进制常数表示符号为K，如K234表示十进制数234，数值范围为-32768～+32767（16位），-2147483648～+2147483647（32位）。

十六进制常数表示符号为H，如H2C4表示十六进制数2C4，数值范围为H0～HFFFF（16位），H0～HFFFFFFFF（32位）。

实数常数表示符号为E，如E1.234、E1.234+2分别表示实数1.234和1.234×10²，数值范围为-1.0×2¹²⁸～-1.0×2^-126、0、1.0×2^-126～1.0×2¹²⁸。