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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，其支持的指令和软元件数量越多。
1.输入继电器
输入继电器（X）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FX3U-48M型PLC外部有24个输入端子，其编号为X000～X007、X010～X017、X020～X027，相应内部有24个相同编号的输入继电器来接收这些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内部相同编号的输入继电器（X000）状态变为ON，那么程序中相同编号的常开触点处于闭合状态，常闭触点处于断开状态。
2.输出继电器
输出继电器（常称输出线圈）（Y）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FX3U-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：
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，即一般型、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，其余的仍将保持OFF状态，它们没有停电保持功能。
三菱FX3U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2-15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2-15所示对话框不难看出，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。
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。 FX3U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2-16为例来说明一般型和停电保持型辅助继电器的区别。
图2-15 软元件停电保持（锁存）点数设置
图2-16 一般型和停电保持型辅助继电器的区别说明
图2-16a所示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，则辅助继电器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，则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2-16b所示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，则辅助继电器M600状态变为ON，M600常开触点闭合，如果PLC出现停电，则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
FX3U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：
1）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的触点逻辑相反，在PLC运行时，M8001触点始终断开。
2）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的触点逻辑相反。
3）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2-17所示。从图中可以看出，在PLC运行（RUN）时，M8000触点始终是闭合的（图中用高电平表示），而M8002触点仅闭合一个扫描周期，M8012闭合50ms、接通50ms，并且不断重复。
（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熄灭。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），则在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），则PLC的输出全部禁止。以图2-18所示的程序为例，当X000常开触点处于断开时，M8034辅助继电器状态为OFF，X001～X003常闭触点处于闭合，使Y000～Y002线圈均得电，如果X000常开触点闭合，则M8034辅助继电器状态变为ON，PLC马上让所有的输出线圈失电，故Y000～Y002线圈都失电，即使X001～X003常闭触点仍处于闭合。
M8039：恒定扫描模式。若M8039线圈得电（即M8039继电器状态为ON），则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2-17 M8000、M8002、M8012的时序关系图
图2-18 线圈型特殊用途辅助继电器的使用举例
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2-19所示，当X001触点闭合时，S10线圈得电（即S10继电器状态为ON），S10常开触点闭合。状态器继电器主要用在步进顺序程序中。
图2-19 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：
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，也按十进制方式编号， 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2-20所示。
图2-20 普通型定时器和停电保持型定时器的区别说明
图2-20a所示梯形图中的定时器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），则定时器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，则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2-20b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，则定时器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。
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。 计数器的表示符号为C，按十进制方式编号， 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2-21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仍保持不变，直到用RST指令将计数器复位。
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。
图2-21 加计数器的使用说明
2.加/减计数器的使用
三菱FX系列PLC的C200 ～ C234为加/减计数器，这些计数器既可以加计数，也可以减计数，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，则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，则计数器的状态为ON。
加/减计数器的使用如图2-22所示。
图2-22 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（图中-6增到-5）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（图中-5减到-6）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2-23所示。
图2-23 计数器的计数值设定
16位计数器的计数值设定如图2-23a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2-23b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传送到两个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。
前面介绍的普通计数器的计数速度较慢，这与PLC的扫描周期有关，一个扫描周期内最多只能增1或减1，如果一个扫描周期内有多个脉冲输入，那么也只能计1，这样会出现计数不准确，为此PLC内部专门设置了与扫描周期无关的高速计数器（HSC），用于对高速脉冲进行计数。三菱FX3U/3UC型PLC最高可对100kHz高速脉冲进行计数，其他型号PLC最高计数频率也可达60kHz。
三菱FX系列PLC有C235 ～ C255共21个高速计数器（均为32位加/减环形计数器），这些计数器使用X000 ～ X007共八个端子作为计数输入或控制端子，这些端子对不同的高速计数器有不同的功能定义，一个端子不能被多个计数器同时使用。 三菱FX系列PLC的高速计数器及使用端子的功能定义见表2-2。 当使用某个高速计数器时，会自动占用相应的输入端子用作指定的功能。
（1）单相单输入高速计数器
单相单输入高速计数器（C235～C245）可分为无起动/复位控制功能的计数器（C235～C240）和有起动/复位控制功能的计数器（C241～C245）。 C235 ～ C245计数器的加、减计数方式分别由M8235 ～ M8245特殊辅助继电器的状态决定，其状态为ON时计数器进行减计数，状态为OFF时计数器进行加计数。
单相单输入高速计数器的使用举例如图2-24所示。
图2-24 单相单输入高速计数器的使用举例
在计数器C235输入为ON（X012触点处于闭合）期间，C235对X000端子（程序中不出现）输入的脉冲进行计数。如果辅助继电器M8235状态为OFF（X010触点处于断开），则C235进行加计数；如果M8235状态为ON（X010触点处于闭合），则C235进行减计数。在计数时，不管C235进行加计数还是减计数，如果当前计数值小于设定计数值-5，则C235的状态值就为OFF；如果当前计数值大于或等于-5，则C235的状态值就为ON。如果X011触点闭合，则RST指令会将C235复位，C235当前值变为0，状态值变为OFF。
表2-2 三菱FX系列PLC的高速计数器及使用端子的功能定义
注：U/D表示加计数输入/减计数输入；R表示复位输入；S表示起动输入；A表示A相输入；B表示B相输入。
从图2-24a所示程序可以看出，计数器C244采用与C235相同的触点控制，但C244属于有专门起动/复位控制的计数器，当X012触点闭合时，C235计数器输入为ON，马上开始计数，而同时C244计数器输入也为ON，但不会开始计数，只有X006端子（C244的起动控制端）输入为ON时，C244才开始计数，数据寄存器D1、D0中的值被指定为C244的设定计数值，高速计数器是32位计数器，其设定值占用两个数据寄存器，编程时只需要输入低位寄存器。对C244计数器复位有两种方法：一是执行RST指令（让X011触点闭合）；二是让X001端子（C244的复位控制端）输入为ON。
（2）单相双输入高速计数器
单相双输入高速计数器（C246 ～ C250）有两个计数输入端，一个为加计数输入端，一个为减计数输入端，当加计数端输入上升沿时进行加计数，当减计数端输入上升沿时进行减计数。 C246～C250高速计数器当前的计数方式可通过分别查看M8246～M8250的状态来了解，状态为ON表示正在进行减计数，状态为OFF表示正在进行加计数。
单相双输入高速计数器的使用举例如图2-25所示。当X012触点闭合时，C246计数器启动计数，若X000端子输入脉冲，则246进行加计数；若X001端子输入脉冲，则C246进行减计数。只有在X012触点闭合并且X006端子（C249的起动控制端）输入为ON时，C249才开始计数，X000端子输入脉冲时C249进行加计数，X001端子输入脉冲时C249进行减计数。C246计数器可使用RST指令复位，C249既可使用RST指令复位，也可以让X002端子（C249的复位控制端）输入为ON来复位。
图2-25 单相双输入高速计数器的使用举例
（3）双相双输入高速计数器
双相双输入高速计数器（C251 ～ C255）有两个计数输入端，一个为A相输入端，一个为B相输入端。在A相输入为ON时，B相输入上升沿进行加计数，B相输入下降沿进行减计数。 C251～C255的计数方式分别由M8251～M8255来监控，比如M8251=1时，C251当前进行减计数，M8251=0时，C251当前进行加计数。
双相双输入高速计数器的使用举例如图2-26所示。
当C251计数器输入为ON（X012触点闭合）时，开始计数，在A相脉冲（由X000端子输入）为ON时对B相脉冲（由X001端子输入）进行计数，B相脉冲上升沿来时进行加计数，B相脉冲下降沿来时进行减计数。如果A、B相脉冲由两相旋转编码器提供，则编码器正转时产生的A相脉冲相位超前B相脉冲，在A相脉冲为ON时B相脉冲只会出现上升沿，如图2-26b所示，即编码器正转时进行加计数，在编码器反转时产生的A相脉冲相位落后B相脉冲，在A相脉冲为ON时B相脉冲只会出现下降沿，即编码器反转时进行减计数。
图2-26 双相双输入高速计数器的使用举例
C251计数器进行减计数时，M8251继电器状态为ON，M8251常开触点闭合，Y003线圈得电。在计数时，若C251计数器的当前计数值大于或等于设定计数值，则C251状态为ON，C251常开触点闭合，Y002线圈得电。C251计数器可用RST指令复位，其状态变为OFF，将当前计数值清0。
C254计数器的计数方式与C251基本类似，但启动C254计数除了要求X012触点闭合（让C254输入为ON）外，还需要使X006端子（C254的启动控制端）输入为ON。C254计数器既可使用RST指令复位，也可以让X002端子（C254的复位控制端）输入为ON来复位。
数据寄存器是用来存放数据的软元件，其表示符号为D，按十进制方式编号。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为正数，1为负数），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图2-27所示。
图2-27 16位数据寄存器的结构
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为正数；1为负数），两个数据寄存器组合构成的32位数据寄存器可存放-2147483648 ～ +2147483647范围内的数据。 32位数据寄存器的结构如图2-28所示。
图2-28 32位数据寄存器的结构
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，一般型数据寄存器中的值保持不变。程序中未用的定时器和计数器可以用作数据寄存器。
（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。在GX Developer软件的“FX参数设置”对话框，切换到“内存容量设置”选项卡，从中可以设置文件寄存器容量（以块为单位，每块500点）。
（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模式转换至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。
扩展寄存器（R）和扩展文件寄存器（ER）是扩展数据寄存器的软元件，只有FX3GA、FX3G、FX3GE、FX3GC、FX3U和FX3UC系列PLC才有这两种寄存器。
对于FX3GA、FX3G、FX3GE、FX3GC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FX3U、FX3UC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位的，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，而扩展文件寄存器需要用专用指令访问。
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）。
三菱FX系列PLC的常数主要有三种类型：十进制常数（K）、十六进制常数（H）和实数常数（E）。
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1.234×10 2 ，数值范围为-1.0×2 128 ～-1.0×2 -126 、0、1.0×2 -126 ～1.0×2 128 。