1、plc 的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 
   三菱FX 系列 PLC 內(nèi)部的編程元件從物理實質(zhì)上來說是電子電路及存儲器，按通俗叫法分別稱為輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、定時器、計數(shù)器等，鑒于它們的物理屬性，稱之為軟繼電器或軟元件， 它們與真實元件之間有很大的差別。這些編程用的繼電器的工作線圈沒有工作電壓等級、功耗大小和電磁慣性等問題，觸點也沒有數(shù)量限制、機械磨損和電蝕等問題。在不同的指令操作下，其工作狀態(tài)可以無記憶，也可以有記憶，還可以作脈沖數(shù)字元件使用。一般情況下，這些編程元件分為位元件和字元件兩種。 
   1. 位元件 
   FX 系列 PLC 有 4 種基本編程位元件，為了分辨各種編程位元件，給它們指定了專用的字母符號：
   X ：代表輸入繼電器，用于直接輸入給 PLC 的物理信號。 
   Y ：代表輸出繼電器，用于從 PLC 直接輸出物理信號。
   M （輔助繼電器）和 S （狀態(tài)繼電器）： PLC 內(nèi)部的運算標志。
   上述的各 種元件稱為 “ 位（ bit ）元件 ” ，它們只有兩種不同的狀態(tài)，即 ON 和 OFF ，可以分別用二進制 1 和 0 來表示這兩種狀態(tài)。
   2. 字元件 
   8 個連續(xù)的位組成一個字節(jié)（ byte ）， 16 個連續(xù)的位組成一個字（ word ）， 32 個連續(xù)的位組成一個雙字（ double word ）。定時器和計數(shù)器的當前值和設定值均為有符號字，最高位（第十五位）為符號位，正數(shù)的符號位為 0 ，負數(shù)的符號位為 1 。 
2、輸入繼電器（X）與輸出繼電器（Y）
   1. 輸入繼電器（ X ） 
   PLC 的輸入端子是從外部開關(guān)接受信號的窗口， PLC 內(nèi)部與輸入端子連接的輸入繼電器（ X ） 是光電隔離的電子繼電器，它通常采用八進制編碼， 線圈的吸合或釋放只取決于 PLC 外部觸點的狀態(tài) 。內(nèi)部有常開/常閉兩種觸點供編程時隨時使用，且使用次數(shù)不限。各基本單元都是八進制輸入的地址，輸入為 X000 ～ X007 ， X010 ～ X017 ， X020 ～ X027 ，……，最多 128 點，它們一般位于機器的上端。 圖 為 PLC 系統(tǒng)輸入繼電器與輸出繼電器示意圖。 
   2. 輸出繼電器（ Y ） 
   PLC 的輸出端子是向外部負載輸出信號的窗口。輸出繼電器的線圈由程序控制，且其外部輸出主觸點接到 PLC 的輸出端子上供外部負載使用，而其余常開 / 常閉觸點供內(nèi)部程序使用。輸出繼電器常開 / 常閉觸點的使用次數(shù)不限。各基本單元都是按八進制編碼輸出，輸出為 Y000 ～ Y007 ， Y010 ～ Y017 ， Y020 ～ Y027 ，……，最多 128 點，它們一般位于機器的下端。

3、輔助繼電器（M） 
   PLC 內(nèi)部有很多輔助繼電器，其動作原理與輸出繼電器一樣，只能由程序驅(qū)動。輔助繼電器也稱中間繼電器，它沒有向外的任何聯(lián)系，只供內(nèi)部編程使用，且其常開 / 常閉觸點使用次數(shù)不受限制。輔助繼電器不能直接驅(qū)動外部負載，外部負載的驅(qū)動必須通過輸出繼電器來實現(xiàn)。輔助繼電器主要包含以下 3 類：
   1 ． 通用輔助繼電器 
   在 FX 系列 PLC 中，除了輸入繼電器和輸出繼電器的元件號采用八進制編碼外，其它編程元件的元件號均采用十進制編碼。 
   通用輔助繼電器的線圈由用戶程序驅(qū)動，若 PLC 在運行過程中突然斷電，輸出繼電器和通用輔助繼電器將全部變?yōu)?OFF 。若電源再次接通，除了因外部輸入信號而變?yōu)?ON 的以外，其余的仍將保持為 OFF 。
FX 2N 的 PLC 內(nèi)部共有通用輔助繼電器 500 點，從 M0 ～ M499 。 
   2. 鎖存（斷電保持）輔助繼電器
   某些控制系統(tǒng)要求記憶電源中斷瞬間時的狀態(tài)，重新通電后再現(xiàn)其狀態(tài)，鎖存輔助繼電器就可以用于這種場合。 
   FX 2N 的 PLC 內(nèi)部共有鎖存繼電器 2572 點，從 M500 ～ M3071 。
   在電源中斷時， PLC 用鋰電池保持 RAM 中寄存器的內(nèi)容，它們只是在 PLC 重新上電后的第一個掃描周期保持斷電瞬時的狀態(tài)。為了利用它們的斷電記憶功能，可以采用有記憶功能的電路。設圖 中的 X0 和 X1 分別是起動按鈕和停止按鈕， M600 通過 Y0 控制外部的電動機，若電源中斷時 M600 為 ON 狀態(tài)，因為電路的記憶作用，重新通電后 M600 將保持 ON 狀態(tài)，從而使 Y0 繼續(xù)為 ON ，電動機重新開始運行。這時若斷開 X1 ，則 M600 失電， Y0 為 OFF 。

   3 ．特殊輔助繼電器 
   輔助繼電器中 M8000 ～ M8255 共 256 點為特殊輔助繼電器，它們用來表示 PLC 的某些狀態(tài)，提供時鐘脈沖和標志（如進位、借位標志），設定 PLC 的運行方式，或用于步進順控、禁止中斷、設定計數(shù)器是加計數(shù)器或是減計數(shù)器等。特殊輔助繼電器可分為以下兩類： 
   （ 1 ）觸點利用型 
   由 PLC 的系統(tǒng)程序來驅(qū)動特殊輔助繼電器的線圈，在用戶程序中直接使用其觸點，但是不能出現(xiàn)它們的線圈，例如： 
   M8000 （運行監(jiān)視）：當 PLC 執(zhí)行用戶程序時 M8000 為 ON ，停止執(zhí)行時 M8000 為 OFF ，如圖 所示。 
   M8002( 初始化脈沖 ) ： M8002 僅在 M8000 由 OFF 變?yōu)?ON 狀態(tài)時的一個掃描周期內(nèi)為 ON ，如圖 6.10 所示，可以用 M8002 的常開觸點來使有斷電保護功能的元件復位或給它們置初始值。

   M8011 ～ M8014 分別是 10ms 、 100ms 、 1s 和 1min 時鐘脈沖，見圖 6.10 。 
   M8005 （鋰電池電壓降低時用）：電池電壓下降至規(guī)定值時變?yōu)?ON ，可以用它的觸點驅(qū)動輸出繼電器和外部指示燈，從而提醒工作人員更換鋰電池。 
   （ 2 ） 線圈驅(qū)動型 
   由用戶程序驅(qū)動其線圈，從而使 PLC 執(zhí)行特定的操作，因此用戶并不使用它們的觸點。例如：
   M8030 的線圈 “ 通電 ” 后， “ 電池電壓降低 ” 發(fā)光二極管熄滅； 
   M8033 的線圈 “ 通電 ” 后， PLC 進入 STOP 狀態(tài)后，所有輸出繼電器的狀態(tài)保持不變；
   M8034 的線圈 “ 通電 ” 后，禁止所有的輸出； 
   M8039 的線圈 “ 通電 ” 后， PLC 以 D8039 中指定的 掃描時間工作。
4、狀態(tài)繼電器（S） 
   狀態(tài)繼電器是用于編制順序控制程序的一種編程元件（狀態(tài)標志），常與 STL 指令（步進梯形指令）配合使用，主要用于編程過程中順控狀態(tài)的描述和初始化。它與 STL 指令組合使用，容易編制出易懂的順控程序。當不對狀態(tài)繼電器使用步進梯形指令時，可以把它們當作普通輔助繼電器（ M ）使用，其地址碼按十進制編碼。 FX 2N 系列 PLC 的狀態(tài)繼電器通常分為以下幾類： 
   初始化用： S0 ～ S9 （ 10 點）； 
   返回原點狀態(tài)器： S10 ～ S19 （ 10 點）； 
   通用型： S20 ～ S499 （ 480 點）； 
   斷電保持型： S500 ～ S899 （ 400 點）；
   報警型： S900 ～ S999 （ 100 點）。 
5、定時器（T）與計數(shù)器（C） 
   FX 1N 、 FX 2N 系列 PLC 內(nèi)部可提供 256 個定時器和 256 個計數(shù)器，定時器的編號為 T000 ～ T255 ，計數(shù)器的編號為 C000 ～ C255 。定時器和計數(shù)器不能直接產(chǎn)生輸出，必須通過輸出繼電器才能輸出。 
   1. 定時器（ T ） 
  定時器在 PLC 中的作用相當于一個時間繼電器， PLC 內(nèi)的定時器是根據(jù)時鐘脈沖的累積形式，將 PLC 內(nèi)的 1ms 、 10ms 、 100ms 等時鐘脈沖進行加法計數(shù)，當所計時間達到規(guī)定的設定值時，其輸出觸點動作，定時范圍為 0.001 ～ 3276.7s 。定時器可以用用戶程序存儲器內(nèi)的常數(shù) K 作為設定值，也可以用數(shù)據(jù)寄存器（ D ）的內(nèi)容作為設定值。定時器的元件號及其設定值如下： 
   （ 1 ） 100ms 定時器 T0 ～ T199 ，共 200 點，計時范圍： 0.1 ～ 3276.7 秒； 
   （ 2 ） 10ms 定時器 T200 ～ T245 ，共 46 點，計時范圍： 0.01 ～ 327.67 秒；
   （ 3 ） 1ms 積算定時器 T246 ～ T249 ，共 4 點，計時范圍： 0.001 ～ 32.767 秒；
   （ 4 ） 100ms 積算定時器 T250 ～ T255 ，共 6 點，計時范圍： 0.1 ～ 3276.7 秒。
定時器的定時值＝設定值×時鐘，定時器指令符號和時序圖如下圖所示。

    在上圖中，當定時器線圈 T0 的驅(qū)動輸入 X0 接通時， T0 的當前值計數(shù)器對 100ms 的時鐘脈沖每隔 100ms 加 1 ，當該值與設定值 K100 相等時，定時器的輸出觸點動作，即輸出觸點是在驅(qū)動線圈后的 10 秒（ 100 × 100ms=10s ）時才動作， T0 的常開觸點閉合后， Y0 就有輸出。當驅(qū)動輸入 X0 斷開或發(fā)生停電時，定時器就復位，輸出觸點也復位。 
    在 FX 1N 、 FX 2N 系列 PLC 中，積算定時器一共有 10 點， 1ms 積算定時器有 4 點，從 T246 ～ T249 ； 100ms 積算定時器有 6 點，從 T250 ～ T255 。 
    積算定時器的指令形式和時序圖如下圖所示。該圖中，定時器線圈 T250 的驅(qū)動輸入 X0 接通時， T250 的當前值計數(shù)器開始對 100ms 的時鐘脈沖進行累積計數(shù)，當該值與設定值 K100 相等時，定時器的輸出觸點動作。在計數(shù)過程中，即使輸入 X0 斷電，它也會把當前值（如圖中的 6s ）保持下來，當 X0 通電時，再繼續(xù)累積 4s ，當累積時間為 10s （ 100 × 100 ms =10s ）時觸點動作， Y0 閉合。因為積算定時器的線圈斷電時不會復位，所以需要用復位指令 RST 使其強制復位，如下圖，當復位輸入 X1 接通時，定時器就復位，輸出觸點也復位。

   2. 計數(shù)器（ C ） 
   FX 2N 系列 PLC 的計數(shù)器是在執(zhí)行掃描操作時對內(nèi)部元件 X 、 Y 、 M 、 S 、 T 、 C 的觸點通斷次數(shù)進行積算式定時方式計數(shù)。當計數(shù)次數(shù)達到計數(shù)器的設定值時，計數(shù)器觸點動作，使控制系統(tǒng)完成相應的控制作用。計數(shù)器的設定值可由常數(shù) K 設定，也可以由指定的數(shù)據(jù)寄存器 D 的存儲數(shù)據(jù)來設定。 
計數(shù)器分為如下 5 類： 
   （ 1 ） 16 位通用加計數(shù)器 C0 ～ C99 ，共 100 點，設定值： 1 ～ 32767 ， 16 位是指其設定值寄存器為 16 位。 
   （ 2 ） 16 位鎖存加計數(shù)器 C100 ～ C199 ，共 100 點，設定值： 1 ～ 32767 。 
   （ 3 ） 32 位通用加 / 減雙向計數(shù)器 C200 ～ C219 ，共 20 點，設定值：－ 2147483648 ～ +2147483647 ， 32 位是指其設定值寄存器為 32 位，。 
   （ 4 ） 32 位鎖存加 / 減雙向計數(shù)器 C220 ～ C234 ，共 15 點，設定值：－ 2147483648 ～ +2147483647 。 
   （ 5 ） 32 位加 / 減雙向高速計數(shù)器 C235 ～ C255 ，共 21 點，設定值：－ 2147483648 ～ +2147483647 。 
   C200 ～ C255 以上加 / 減雙向計數(shù)器的計數(shù)方向由特殊輔助繼電器 M8200 ～ M8255 設定，對應的特殊輔助繼電器為 ON 時，為減計數(shù)器，反之為加計數(shù)器。 
如下圖所示，當 X3 為 OFF 時， M8200 為 OFF ，此時由 M8200 將計數(shù)器 C200 設定為加計數(shù)器。計數(shù)輸 入X0 每次驅(qū)動 C200 線圈時，計數(shù)器的當前值加 1 ，當?shù)?5 次執(zhí)行線圈指令時，計數(shù)器 C200 的輸出常開觸點閉合， Y0 為 ON ，之后即使計數(shù)器輸入 X0 再給計數(shù)器線圈送信號，計數(shù)器的當前值也保持不變。當復位輸入 X1 接通（ ON ）時，執(zhí)行 RST 指令，計數(shù)器的當前值為 0 ，輸出接點 C200 也復位， Y0 為 OFF 。應注意的是，對于計數(shù)器 C100 ～ C199 ，即使 PLC 斷電，當前值與輸出觸點的動作狀 態(tài)或復位狀態(tài)也能保持。

6、數(shù)據(jù)寄存器（D）
    數(shù)據(jù)寄存器主要用來存儲參數(shù)及工作數(shù)據(jù)，包括模擬量控制、位置控制、數(shù)據(jù)輸入 / 輸出等工作中所用到的數(shù)據(jù)。 FX 系列中每一個數(shù)據(jù)寄存器都是 16 位（最高位為符號位）二進制數(shù)或一個字，可以用兩個相鄰數(shù)據(jù)寄存器合并起來存儲 32 位（最高位為符號位）二進制數(shù)或兩個字。數(shù)據(jù)寄存器分為 4 種類型： 
1. 通用數(shù)據(jù)寄存器 
   FX 2N 可編程控制器中的 D0 ～ D199 是通用數(shù)據(jù)寄存器，共 200 點。 
數(shù)據(jù)寄存器中數(shù)據(jù)的寫入一般采用傳送指令，只要不往通用數(shù)據(jù)寄存器寫入新數(shù)據(jù)，已寫入的數(shù)據(jù)就不會變化。但是， PLC 運行狀態(tài)由 RUN → STOP 時，全部數(shù)據(jù)均清零。（若特殊輔助繼電器 M8033 已被驅(qū)動，則數(shù)據(jù)不被清零。） 
2. 鎖存數(shù)據(jù)寄存器 
   FX 2N 可編程控制器中的 D200 ～ D7999 為鎖存數(shù)據(jù)寄存器，共 7800 點（不同機型，該點數(shù)不同）。 
鎖存數(shù)據(jù)寄存器有斷電保持功能， PLC 由 RUN 狀態(tài)進入 STOP 狀態(tài)時，鎖存數(shù)據(jù)寄存器中的值保持不變。
3. 文件寄存器 
   FX 2N 可編程控制器中的 D1000 ～ D7999 為文件寄存器，共 7000 點。 
   文件寄存器是用戶程序存儲器（ RAM 、 EEPROM 、 EPROM ）內(nèi)的一個存儲區(qū)，以 500 點為一個單位，最多可在參數(shù)設置時達到 7000 點。它只能用外部設備進行寫入操作，在 PLC 運行時，可用 BMOV 指令將其讀到通用數(shù)據(jù)寄存器中，但是不能用指令將數(shù)據(jù)寫入文件寄存器。用 BMOV 將數(shù)據(jù)寫入 RAM 后，再從 RAM 中讀出。將數(shù)據(jù)寫入 EEPROM 盒時，需要花費一定的時間，請務必注意。 
4. 特殊數(shù)據(jù)寄存器 
   FX 2N 可編程控制器中的 D8000 ～ D8255 為特殊數(shù)據(jù)寄存器，共 256 點。 
   特殊數(shù)據(jù)寄存器用來監(jiān)控 PLC 內(nèi)部的各種工作方式和元件，例如電池電壓、掃描時間等。其內(nèi)容是在 PLC 上電時，寫入的初始化值（一般先清零，然后由系統(tǒng) ROM 來寫入）。如 D8000 用來存放警戒監(jiān)視時鐘，其時間是由系統(tǒng) ROM 設定的。若需要改變，應用傳送指令將目的時間送入 D8000 。該值在由運行轉(zhuǎn)為停止時，保持不變。
   此外， FX 系列 PLC 內(nèi)部的編程元件還有變址寄存器（ V 、 Z ）。
   變址寄存器（ V 、 Z ）除了和普通的數(shù)據(jù)寄存器有相同的使用方法外，還常用于修改器件的地址編號。變址寄存器由 V0 ～ V7 及 Z0 ～ Z7 共 16 點 16 位的數(shù)據(jù)寄存器構(gòu)成，可進行數(shù)據(jù)的讀寫，當進行 32 位操作時，將 V 和 Z 合并，其中 Z 為低 16 位。 
7、內(nèi)部 指針與常數(shù) 
   內(nèi)部指針（ P/I ）包括分支和子程序用的指針（ P ）和中斷用的指針（ I ）。在梯形圖中，指針放在左側(cè)母線的左邊。 
   內(nèi)部指針（ P/I ）是在程序執(zhí)行到內(nèi)部時用來改變執(zhí)行流向的元件。分支指令有 P0 ～ P127 ，它們可用來指定條件跳轉(zhuǎn)、子程序調(diào)用等，其中 P63 表示跳轉(zhuǎn)結(jié)束。中斷指令有 I0 ～ I8 ，輸入中斷 I △ 0 □，△表示輸入號，取值范圍為 0 ～ 5 ，□ =0 表示下降沿中斷，□ =1 表示上升沿中斷，每個輸入只能用一次，以接受來自對應的輸入編號（ X0 ～ X5 ）的輸入信號。定時器中斷 I △□□，△表示定時器中斷號，取值范圍為 6 ～ 8 ，□□表示定時時間，取值范圍為 10 ～ 99ms ，中斷指令根據(jù) IRET 指令返回。
常數(shù) K 用來表示十進制常數(shù)， 16 位常數(shù)的范圍為－ 32768 ～＋ 32768 ， 32 位常數(shù)的范圍為－ 2147483648 ～＋ 2147483647 。 
   常數(shù) H 用來表示十六進制常數(shù)， 16 位常數(shù)的范圍為 0 ～ FFFF ， 32 位常數(shù)的范圍為 0 ～ FFFFFFFF 。
   PLC 內(nèi)部的編程元件都有確定的地址編號，不同廠家，不同型號的 PLC ，其編程元件的數(shù)量、種類、地址編號都不一樣，這對編程者是很重要的，下表 以 FX 2N 系列 PLC 為例，列出了其相關(guān)的編程元件。