PLC梯形圖的內(nèi)部是由許多不同功能的元件構成的，它們并不是真正的硬件物理元件，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，用于直接輸入給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，用于從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(shù)器、S代表狀態(tài)繼電器、D代表數(shù)據(jù)寄存器，它們都是由存儲器組成的，用于PLC內(nèi)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(tài)讀入并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(qū)動，而不能使用程序進行驅(qū)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，然后由輸出接口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(nèi)部程序進行驅(qū)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。

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于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=分辨率等級（ms）×計時常數(shù)（K）。不同類型、不同號碼的定時器所對應的分辨率等級也有所不同，計算定時器的定時號碼對應關系可參見表2-3進行。

表2-3三菱FX

三菱FN2X系列PLC中，一般用十進制的數(shù)來確定計時常數(shù)K值（0～32767），例如，定時器T0，其分辨率等級為100ms，當計時常數(shù)K預設值為50，則實際的定時時間t=100ms×50=5000ms=5s。

（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(jīng)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(nèi)部結構及工作原理圖。

圖2-7通用型定時器的內(nèi)部結構及工作原理圖

輸入繼電器觸點X0閉合，將計數(shù)數(shù)據(jù)送入計數(shù)器中，計數(shù)器從零開始對時鐘脈沖進行計數(shù)，當計數(shù)值等于計時常數(shù)（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(shù)器復位，定時器常開、常閉觸點也相應復位。

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時鐘脈沖進行計數(shù)，即進行延時控制，當計數(shù)值與計時常數(shù)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(shù)值，當通電或輸入電路閉合時，定時器會在保持當前計數(shù)值的基礎上繼續(xù)累計計數(shù)。圖2-9所示為累計型定時器的內(nèi)部結構及工作原理圖。

圖2-9累計型定時器的內(nèi)部結構及工作原理圖

輸入繼電器觸點X0閉合，將計數(shù)數(shù)據(jù)送入計數(shù)器中，計數(shù)器從零開始對時鐘脈沖進行計數(shù)，當定時器計數(shù)值未達到計時常數(shù)（設定值K），輸入繼電器觸點X0斷開或斷電時，計數(shù)器可保持當前計數(shù)值，當輸入繼電器觸點X0再次閉合或通電時，計數(shù)器在當前值的基礎上開始累計計數(shù)，當累計計數(shù)值等于計時常數(shù)（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。

當復位輸入觸點X1閉合時，計數(shù)器計數(shù)值復位，其定時器常開、常閉觸點也相應復位。

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時鐘脈沖進行計數(shù)，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(shù)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(shù)，經(jīng)過t1時間后，當累計計數(shù)值與計數(shù)常數(shù)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。

當復位輸入觸點X2閉合時，定時器T254被復位，當前值變?yōu)榱?，常開觸點T254也隨之復位斷開。

三、輔助繼電器

PLC梯形圖中的輔助繼電器相當于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(qū)動外部負載，只能用于輔助運算。

輔助繼電器根據(jù)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中常用于輔助運算、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?yōu)椤癘FF”狀態(tài)；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?yōu)椤癘N”狀態(tài)外，其余通用型輔助繼電器均保持“OFF”狀態(tài)，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(tài)），常開觸點M0閉合自鎖（“ON”狀態(tài)）。

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(tài)），常開觸點M0斷開解除自鎖（“OFF”狀態(tài)）。

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(tài)（“OFF”狀態(tài)）。

（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(tài)，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(nèi)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(tài)，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(tài)），常開觸點M500閉合自鎖（“ON”狀態(tài)）。

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(tài)，常開觸點M500仍保持閉合狀態(tài)（“ON”狀態(tài)），此時輸出繼電器線圈Y0失電（“OFF”狀態(tài)）。

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(tài)，此時輸出繼電器線圈Y0繼續(xù)得電（“ON”狀態(tài)）。

（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(shù)器的計數(shù)方向、禁止中斷、設定PLC的運行方式、用于步進順控等，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(tài)時，計數(shù)器C200的計數(shù)方向為累加計數(shù)；當特殊型輔助繼電器M8200為“ON”狀態(tài)時，計數(shù)器C200的計數(shù)方向為遞減計數(shù)。

四、計數(shù)器

PLC梯形圖中的計數(shù)器常使用字母C進行標識，不同品牌型號的PLC，計數(shù)器的種類也有所不同，下面以三菱FX2N系列PLC計數(shù)器為例進行介紹。

三菱FX2N系列PLC計數(shù)器根據(jù)記錄開關量的頻率可分為內(nèi)部信號計數(shù)器和外部高速計數(shù)器。

（1）內(nèi)部信號計數(shù)器

內(nèi)部信號計數(shù)器簡稱內(nèi)部計數(shù)器，用來對PLC內(nèi)部軟元件提供的信號進行計數(shù)，其計數(shù)脈沖“ON”或“OFF”的持續(xù)時間應大于PLC的掃描周期。計數(shù)器工作過程中，當計數(shù)值達到計數(shù)器的設定值時，計數(shù)器的常開、常閉觸點會相應動作。

內(nèi)部計數(shù)器可分為16位加計數(shù)器和32位加/減計數(shù)器，這兩種類型的計數(shù)器又分別可分為通用型計數(shù)器和累計型計數(shù)器兩種。表2-4所列為三菱FX2N系列PLC計數(shù)器的類型及號碼對照表。

表2-4三菱FX

① 16位加計數(shù)器。圖2-14所示為通用型16位加計數(shù)器的工作過程。當計數(shù)脈沖輸入觸點X1閉合時，計數(shù)器C0的當前值加1；當計數(shù)脈沖輸入觸點X1閉合5次時，即5個計數(shù)脈沖輸入后，計數(shù)器C0當前值等于計數(shù)常數(shù)5，此時計數(shù)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(shù)器的工作過程

當計數(shù)器C0當前值達到計數(shù)常數(shù)5，即使計數(shù)脈沖輸入信號再次輸入，計數(shù)器C0的當前值也會保持不變。

當復位輸入觸點X2閉合時，計數(shù)器C0被復位，當前值變?yōu)榱?，常開觸點C0也隨之復位斷開。

累計型16位加計數(shù)器與通用型16位加計數(shù)器的工作過程基本相同，不同的是，累計型計數(shù)器在計數(shù)過程中斷電時，計數(shù)器具有斷電保持功能，能夠保持當前計數(shù)值，當通電時，計數(shù)器會在保持當前計數(shù)值的基礎上繼續(xù)累計計數(shù)。

② 32位加/減計數(shù)器。32位加/減計數(shù)器具有雙向計數(shù)功能，其計數(shù)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(tài)時，其計數(shù)器的計數(shù)方向為減計數(shù)；當特殊型輔助繼電器為“OFF”狀態(tài)時，其計數(shù)器的計數(shù)方向為加計數(shù)。

圖2-15所示為通用型32位加/減計數(shù)器的加計數(shù)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(shù)器C200的計數(shù)方向為加計數(shù)。

圖2-15通用型32位加/減計數(shù)器的加計數(shù)工作過程

當計數(shù)脈沖輸入觸點X2閉合1次；計數(shù)器C200的當前值加1；當計數(shù)脈沖輸入觸點X2閉合5次時，即計數(shù)器C200當前值為5時，計數(shù)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(shù)器的減計數(shù)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(shù)器C200的計數(shù)方向為減計數(shù)。

圖2-16通用型32位加/減計數(shù)器的減計數(shù)工作過程

此時計數(shù)脈沖輸入觸點X2閉合1次，計數(shù)器C200的當前值減1；當計數(shù)脈沖輸入觸點X2閉合次數(shù)由5到4時（小于5時），即計數(shù)器C200當前值由5到4時（小于5時），計數(shù)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(shù)器

外部高速計數(shù)器簡稱高速計數(shù)器，其類型均為32位加/減計數(shù)器，設定值為-2147483648～ 2147483648，其計數(shù)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(shù)器所占用時，此端子就不能用于其他高速計數(shù)器的輸入或其他用途。

高速計數(shù)器的類型主要有單相無啟動/復位端子高速計數(shù)器C235～C240、單相帶啟動/復位端子高速計數(shù)器C241～C245、單相雙輸入（雙向）高速計數(shù)器C246～C250、雙相輸入（A-B相型）高速計數(shù)器C251～C255。同時使用不同類型的計數(shù)器時，計數(shù)器的輸入點不能沖突。

五、狀態(tài)繼電器

狀態(tài)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(tài)繼電器可在PLC梯形圖中作為輔助繼電器使用。狀態(tài)繼電器的類型主要有初始狀態(tài)繼電器、回零狀態(tài)繼電器、保持狀態(tài)繼電器、報警狀態(tài)繼電器4種。

六、數(shù)據(jù)寄存器

數(shù)據(jù)寄存器常用字母D進行標識，主要用于存儲各種數(shù)據(jù)和工作參數(shù)。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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來源于《雙色圖解PLC梯形圖及語句表》，作者：韓雪濤

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