辅助继电器在三菱PLC用户程序中的应用

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【摘 要】本文简单介绍了三菱FX系列PLC用户程序中的辅助继电器,以实例的方式重点阐述和研究了辅助继电器在PLC程序设计中的应用,以期为PLC初学者提供了一种新的编程思路和方法.

【关 键 词】PLC；程序设计；辅助继电器；应用

0引言

可编程序控制器,即PLC,是以微处理器为基础的通用工业控制装置.它以应用面广、功能强大、使用方便等优点,成为当代工业自动化的主要控制设备之一.它的控制原理核心是通过程序来实现或改变控制功能.因此,在应用PLC来实现所要求的控制功能时,编制PLC用户程序成为必不可少的关键组成部分.本文就三菱FX系列PLC程序设计中辅助继电器M的应用技巧作重点阐述.

1辅助继电器简介

辅助继电器,又称为内部继电器,元件类型用字母M表示,是一种用软件实现的PLC内部的状态标志.它们不能直接接受PLC外部的输入信号,也不能直接驱动PLC外部的负载,只能用来设计PLC用户程序.它们在PLC用户程序中的作用,相当于继电器控制系统中的中间继电器所起的作用,是程序设计中的辅助器件.这类器件在PLC梯形图程序中有三种体现方式：常开触点、常闭触点和线圈.它们的常开、常闭触点在编程时可以无限次地使用；它们的线圈与输出继电器的线圈一样,由PLC内的各种编程元件的触点驱动.在程序中,辅助继电器M的文字符号是由字母和十进制的数字组成的,例如：M0,M1,等M9等.三菱FX系列辅助继电器M是PLC中数量最多的一种继电器,它们通常分为三种类型：通用辅助继电器、有保持功能的辅助继电器和特殊辅助继电器.

1.1通用辅助继电器

通用辅助继电器用于PLC逻辑运算的中间状态存储和信号类型的变换.它没有断电保持功能,即在PLC运行时电源突然断开,通用辅助继电器将全部变为OFF；电源再次接通,除了因外部输入信号而变为ON的以外,其余的仍将保持为OFF状态.这类辅助继电器在PLC程序中的性质与输出继电器Y类似.其中FX1S、FX1N子系列对应的通用辅助继电器为M0～M383,共384点；FX2N、FX3U4C子系列对应的为M0～M499,共500点.

1.2有保持功能的辅助继电器

有保持功能的辅助继电器,又称为电池后备/锁存辅助继电器,具有断电保持的功能.这类继电器主要用于一些要求记忆电源中断瞬时状态的控制系统,重新通电后,可以再现其断电前的瞬时状态.此类辅助继电器对应不同子系列编号区域分布较复杂,在此不再赘述.

1.3特殊辅助继电器

特殊辅助继电器是指具有特定功能的辅助继电器.根据使用方式又可分为触点利用型和线圈驱动型两类.触点利用型特殊辅助继电器为状态标志或专用控制元件,由PLC的系统程序来驱动其线圈,在用户程序中直接使用其触点,而其线圈则不能出现；如M8000运行监视,M8002初始化脉冲.线圈驱动型特殊辅助继电器,由用户程序驱动其线圈,使PLC执行特定的操作,用户程序中不出现其触点；如M8030的线圈“通电”后,使电池电压降低LED灯熄灭.FX1S、FX1N、FX2N子系列对应的特殊用途的辅助继电器为M8000～M8255,共256点；FX3U4C子系列对应的为M8000～M8511,共512点.

2辅助继电器M的应用

本文仅对通用辅助继电器和特殊辅助继电器在PLC程序设计中的应用进行举例说明.

2.1通用辅助继电器的应用

应用实例一：小车在初始状态时停在中间,限位开关X0为ON,按下起动按钮X3,小车按图1所示的顺序运动,最后返回并停在初始位置.用经验设计法设计小车控制的梯形图.

图1小车运动状态图

控制要求分析及梯形图的设计：小车在初始位置时限位开关X0为ON,说明小车与限位开关X0触碰,限位开关X0处于动作状态,在此条件下按下起动按钮X3小车才能起动右行,表示这两个条件同时满足的方法是把X0和X3的常开触点串联起来驱动Y0的线圈；由小车的运动轨迹示意图可知第一个运动阶段是连续运动,故在X0和X3的常开触点串联电路两端并联Y0的常开触点实现自保持的功能,在Y0线圈前串联限位开关X1的常闭触点来控制第一个运动阶段的停止,则对应第一阶段的梯形图程序应设计为：

小车右行碰到限位开关X1后运动状态自动切换为左行,碰到限位开关X2后停止左行,由此可得出第二个运动阶段的起动条件应为X1的常开触点,停止条件应为X2的常闭触点,同时由运动轨迹示意图可知道小车的第二个运动阶段亦有自保持的功能,则第二个运动阶段对应的梯形图程序应设计为：

左行碰到限位开关X2后自动切换为右行,碰到限位开关X0后停止右行,回到初始状态,说明此运动阶段的起动条件为X2的常开触点,停止条件为X0的常闭触点,由图可知也需要自保持的功能,那么实现第三个运动阶段控制的PLC梯形图应设计为：

三个阶段综合起来对应的完整梯形图为：

观察此梯形图不难发现它存在一个很明显的问题：输出继电器Y0出现了双线圈输出.为了解决这个问题,需作如下修改：

但修改后的梯形图又出现了另外一个问题：在第一个电路块中,X0的常开和常闭触点是串联连接关系,无法同时闭合,则小车在第一阶段不能起动,第一阶段的运动就无法实现.

针对以上问题,可以尝试借助于辅助继电器来设计小车的PLC控制程序.在第一个运动阶段,先用相应的起保停条件控制一个辅助继电器M1,在第三个运动阶段,用相应的起保停条件控制一个辅助继电器M2；最后,再用M1和M2的常开触点并联起来驱动Y0的线圈；第二个运动阶段的设计保持不变,则编制出的梯形图程序如下：

再观察分析此梯形图程序发现完全满足题目的控制要求,条理清楚,便于理解和掌握,且不存在任何控制问题.在此程序中,辅助继电器M1、M2起中间状态的存储作用.它们就像一座座连接了此岸与彼岸的桥梁,把PLC不能实现直接控制的输入信号和输出信号之间建立起联系,其控制的实质就是X→M→Y.2.2特殊辅助继电器的应用

图2十字路口交通信号灯控制系统的工作示意图

应用实例二：十字路口交通信号灯控制系统的工作示意图如图2所示,在此图中,车道绿灯和人行道绿灯在控制系统的每个工作周期均有5s时间处于闪烁状态,闪烁的周期为1s,也就是说每1s的时间,绿灯接通、熄灭一次.

为了实现周期为1s的闪烁功能,可以用两个100ms的定时器来设计如下的闪烁电路：

其中,X0为闪烁电路的控制开关,Y1为闪烁灯.如果想使电路的设计更加简单,也可以这样来设计周期为1s的闪烁电路：

其中,X0为闪烁电路的控制开关,特殊辅助继电器M8013为1s的时钟脉冲,Y1为闪烁灯.采用了特殊辅助继电器来实现闪烁的设计方法,较第一种设计方法简单,易于理解和掌握,不容易出错,也更加实用.基于这种设计方法,还可以利用M8011-10ms的时钟脉冲、M8012-100ms的时钟脉冲、M8014-1min的时钟脉冲来设计出不同闪烁周期的闪烁电路.也可以把特殊辅助继电器M8011～M8014和计数器结合起来使用,设计计数或延时电路.

应用实例三：设计一个控制系统,要求实现如下功能：系统上电后,计数器C0清零,闭合开关X20,每0.1s计数器C0计数一次,计满10个数后,计数电路自动断开,计数器清零,重新开始计数,计满10个数后,再次断开,清零,重新计数；如此循环往复,直至开关X20断开.

根据题意设计出如下梯形图程序：

在此程序中,利用特殊辅助继电器M8002（初始化脉冲）的常开触点来实现“系统上电后,计数器C0清零”,用特殊辅助继电器M8012（100ms时钟脉冲）的常开触点与控制开关X20的常开触点串联,来实现“开关X20闭合后,每0.1s计数器C0计数一次”.

从实例二和实例三中,不难看出,在某些应用场合,可以利用特殊辅助继电器的特殊功能来设计控制程序,以达到简化程序或实现控制要求的目的.

3结束语

在三菱FX系列PLC的程序设计中,有些控制要求的实现很难直接用输入信号控制输出信号,这时就可以借助于通用辅助继电器进行设计.由于PLC的控制程序具有多样化和灵活性的特点,对于同样的控制功能,能设计出多种不同的控制程序；为了达到简化程序和实现准确控制的目的,在设计时也可以考虑用通用辅助继电器或特殊辅助继电器来实现.至于PLC控制系统中某些特殊的控制要求,也可以通过特殊辅助继电器进行设计满足.总之,设计PLC用户程序的方法很多,借助于辅助继电器无疑是一个不错的方法.本文仅从部分角度对辅助继电器的应用进行了举例说明,以期达到使读者窥一斑而知全豹的目的.

【参考文献】

[1]廖常初.PLC基础及应用[M].北京：机械工业出版社,2009.

[2]周丽芳.罗志勇.罗萍.岂兴明.PLC快速入门与实践[M].北京：人民邮电出版社,2010.

[责任编辑：刘帅]