1.1.7 FX_3U系列PLC软元件

由于PLC是由继电器—接触器控制发展而来，所以PLC中存储器的存储单元沿用“继电器”来命名。按存储数据性质把这些存储单元命名为输入继电器（X）、输出继电器（Y）、辅助继电器（M）、状态继电器（S）、定时器（T）、计数器（C）、指针（P/I）数据寄存器（D）和变址寄存器（V/Z）等。在工程技术中，常把这些继电器称为软元件，用户在编程时必须掌握这些软元件的符号及编号。

1.输入继电器（X）

PLC的输入端子是从外部接收信号的端口，PLC内部与输入端子连接。输入继电器（X）是用光电隔离的电子继电器，它们的编号与接线端子编号一致，按八进制进行编号，线圈的通断取决于PLC外部触点的状态，不能用程序指令驱动。内部提供常开/常闭两种触点供编程时使用，且使用次数不限。输入继电器的范围为X000～X367，共248点。

外部输入设备通常分为主令电器和检测电器两大类，主令电器产生主令输入信号，如按钮、开关等；检测电器产生检测运行状态的信号，如行程开关、继电器的触点和传感器等。输入电路连接示意图如图1-9和图1-10所示。

图1-9所示的电流从输入端子流出，为漏型输入。图1-10所示的电流从输入端子流入，为源型输入。对于一般的输入为无源开关类元件时，不需要区分漏型或源型输入，只有输入元件为有源元件：动作时为漏型或源型输出时，才需要区分PLC的输入电路电源极性。

当图1-9中的外接触点接通或图中的NPN型晶体管饱和导通时，电流经内部DC 24V电源的正极、发光二极管、电阻、X0等输入端子和外接触点（或传感器的输出晶体管），从0V端子流回内部直流电源的负极。光电耦合器中两个反并联的发光二极管中的一个发光，光敏晶体管饱和导通，CPU在输入阶段读入的是二进制数1；外接触点断开或传感器的输出晶体管处于截止状态时，发光二极管熄灭，光敏晶体管截止，CPU读入的是二进制数0。

基本单元中X000～X017有内置的数字滤波器，以防止由于输入触点抖动或外部干扰脉冲引起错误的输入信号。可以用特殊数据寄存器D8020或应用指令REFF调节它们的滤波时间。X020开始的输入继电器的RC滤波延迟时间固定为10ms。

PLC的输入端可以外接常开触点或常闭触点，也可以接多个触点组成的串并联电路。

2.输出继电器（Y）

PLC的输出端子是向外部负载输出信号的端口。输出继电器（Y）的线圈通断由程序驱动，输出继电器按八进制编号，其外部输出主触点接到PLC的输出端子上供驱动负载使用，内部提供常开/常闭两种触点供编程时使用，且使用次数不限。输出继电器的范围为Y000～Y367，共248点。

外部输出设备通常分为驱动类负载和显示类负载两大类。驱动类负载如接触器、继电器和电磁阀等；显示类负载如指示灯、数字显示装置和蜂鸣器等。输出电路是PLC驱动外部负载的回路，PLC通过输出点将负载和驱动电源连接成一个回路，负载的状态由PLC输出点进行控制。负载的驱动电源规格根据负载的需要和PLC输出接口类型、规格进行选择。FX系列PLC的输出点分为若干组，每一组各输出点的公共端子为COM1、COM2等，某些组可能只有一点。各组可以分别使用各自不同类型的电源。如果几组共同一个电源，应将它们的公共端子连接到一起。

输出电路的功率器件有驱动直流负载的晶体管和场效应晶体管、驱动交流负载的双向晶闸管，以及既可以驱动交流又可以驱动直流负载的小型继电器。输出电流的典型值为0.3～2A，负载电源由外部现场提供。

图1-11是继电器输出电路。梯形图中某输出继电器的线圈“通电”时，内部电路使对应的物理继电器的线圈通电，它的常开触点闭合，使外部负载得电工作。继电器同时起隔离和功率放大作用，每一路只提供一对常开触点。与触点并联的RC电路用来消除触点断开时产生的电弧，以减轻它对CPU的干扰。

图1-12是晶体管漏型集电极输出电路（如果是源型输出，则需将直流电源极性对调），负载电流流入输出端子，各点内部的输出电路的公共点COM1连接外部直流电源的负极。输出信号送给内部电路中的输出锁存器，再经光电耦合器送给输出晶体管，后者的饱和导通状态和截止状态相当于触点的接通和断开。图中的稳压管用来抑制关断过电压和外部的浪涌电压，以保护晶体管。场效应晶体管输出电路与晶体管输出电路基本相同。双向晶闸管输出电路中用光敏晶闸管实现隔离。

继电器输出电路的输出电流额定值与负载的性质有关，FX_3U系列PLC基本单元的继电器输出可以驱动AC 220V/2 A的电阻性负载，但是只能驱动AC 220V/80VA的电感性负载。

继电器型输出电路的工作电压范围广，触点的导通压降小，承受瞬时过电压和瞬时过电流的能力较强，但是动作速度较慢，触点寿命（动作次数）有一定的限制。如果负载的通断状态变化不是很频繁，建议优先选用继电器型。

晶体管型与双向晶闸管型输出电路分别用于直流负载和交流负载，它们的可靠性高，反应速度快，寿命长，但是过载能力稍差。

3.辅助继电器（M）

在PLC的逻辑运算中，经常需要一些中间继电器作为辅助运算用，这些软元件不能接收外部的输入信号，也不能直接驱动输出设备，是一种内部的状态标志，相当于继电器-接触器控制系统中的中间继电器，这类继电器称为辅助继电器（M）。

三菱FX系列PLC的辅助继电器用字母“M”表示，软元件号用十进制数表示，有线圈和常开/常闭触点。其中线圈只能由PLC内部程序控制，常开/常闭触点在PLC编程时可以无限次使用，但不能直接驱动外接输出设备。

FX系列PLC的辅助继电器分3种，分别是：通用辅助继电器、断电保持辅助继电器和特殊辅助继电器。

（1）通用辅助继电器

FX_3U系列PLC的通用辅助继电器共500个，其软元件编号为M0～M499，也可以通过参数更改为断电保持辅助继电器。

（2）断电保持辅助继电器

FX_3U系列PLC在运行中若发生断电，输出继电器的通用辅助继电器全部处于断开状态，电源接通后，这些状态不能自行复位到断电前的状态。某些控制系统要求记忆中断瞬间的状态，重新通电后需再呈现其状态，断电保持辅助继电器（编号为M500～M7679）可以用于这种场合，由PLC内置锂电池提供电源，其中编号M500～M1023共524点可通过参数更改为断电保持或断电非保持辅助继电器，而编号M1024～M7679共6656点固定为断电保持辅助继电器。

（3）特殊辅助继电器

FX_3U系列PLC具有512个特殊辅助继电器，编号为M8000～M8511，它们用来表示PLC的某些状态、提供时钟脉冲和标志（如进位、借位标志等）、设定PLC的运行方式、用于步进顺序控制、禁止中断和设定计数器的计数方式等。

特殊辅助继电器有两种类型：一种是触点利用型，没有线圈，用户只能利用其触点，如M8000、M8011等；另一种是线圈驱动型，可由用户程序驱动其线圈，使PLC执行特定的操作，如M8033、M8039等。

以下是几种常用的特殊辅助继电器。

1）M8000：运行监控继电器。当PLC执行用户程序时为ON；停止执行时为OFF。

2）M8001：运行监控继电器。当PLC执行用户程序时为OFF；停止执行时为ON。

3）M8002：初始化脉冲继电器。仅在PLC运行开始瞬间接通一个扫描周期。M8002的常开触点用于某些软元件的复位和清零，也可作为启动条件。

4）M8004：如果运算出错，例如除法指令的除数为0，M8004变为ON。

5）M8005：锂电池电压监控继电器。当锂电池电压降至规定值时变为ON，可以用它的触点驱动输出继电器和外部指示灯，以提醒工作人员更换锂电池。

6）M8011～M8014：时钟脉冲继电器。分别产生10ms、100ms、1s和1min的时钟脉冲输出。

7）M8033：输出保持特殊辅助继电器。该继电器线圈“通电”时，PLC由RUN状态进入STOP状态后，映像寄存器与数据寄存器中的内容保持不变。

8）M8034：禁止全部输出特殊辅助继电器。该继电器线圈“通电”时，PLC全部输出被禁止。

9）M8039：定时扫描输出特殊辅助继电器。该继电器线圈“通电”时，PLC以D8039中指定的扫描时间工作。

4.状态继电器（S）

状态继电器（S）是构成顺序功能图的重要软元件，通常与步进顺控指令配合使用。三菱FX系列PLC状态继电器用字母“S”表示，编号为S0～S4095，共有4096个。

5.定时器（T）

定时器（T）在PLC中的作用相当于继电器-接触器控制系统中的时间继电器。FX_3U系列PLC具有512个定时器，可提供无数对常开/常闭触点供编程使用，其设定值由程序赋予，编号为T0～T511，其分辨率有3种，分别是：1ms、10ms和100ms，定时范围为0.001～3276.7s。

6.计数器（C）

计数器用于累计其计数输入端接收到的脉冲个数。计数器可提供无数对常开和常闭触点供编程使用，其设定值由程序赋予。

FX_3U系列PLC具有256个计数器，编号为C0～C255，分16位计数器、32位计数器和高速计数器3种。

7.指针（P/I）

FX_3U系列PLC的指针包括分支用指针（P）和中断用指针（I）。

分支用指针（P）也称跳转指针，编号为P0～P4095，共4096点，用来指定条件跳转、子程序调用等分支的跳转目标。

中断用指针（I），编号为I0□□～I8□□，共15点。其中，编号为I00□～I50□，用于外部中断；编号为I6□□～I8□□，用于定时中断；编号为I010～I060，用于计数中断。

8.数据寄存器（D）

PLC在运行中会产生大量的工作参数和数据，这些参数和数据存储在数据寄存器中。FX系列PLC的数据寄存器的长度为双字节（16位），最高位为符号位。也可以把两个数据寄存器合并起来存放一个4字节（32位）的数据，最高位仍为符号位。

通用数据寄存器，编号为D0～D199，共200个，也可以通过参数更改为保持数据寄存数。

断电保持数字寄存器，编号为D200～D511，共312个，也可以通过参数更改为保持或非保持数据寄存数；编号D512～D7999，共7488个为固定保持数据寄存器，其中编号D1000～D7999，共7000个为文件寄存器，是一类专用数据寄存器，用于存储大量的数据。

特殊数据寄存器，编号为D8000～D8511，共512个，该类型数据寄存器供用户监视PLC运行方式，在电源接通时，其内容为写入的初始化数据。未定义的特殊数据寄存器用户不能使用。

9.变址寄存器（V/Z）

变址寄存器（V/Z）通常用来修改软元件的地址编号，V和Z都是16位寄存器，可进行数据的读与写。将V和Z合并使用，可进行32位操作，其中V为低16位。

FX_3U系列PLC的变址寄存器共有16个，编号为V0～V7和Z0～Z7。

10.常数（K/H）

常数（K/H）前缀K表示该常数为十进制常数；常数（K/H）前缀H表示该常数为十六进制常数。如K12表示十进制的12；H12表示十六进制的12，相当于十进制的18。