PLC节能设计之断电保持功能及特殊辅助继电器

1.输入继电器

输入继电器（X）是PLC接收外部输入的开关量信号的窗口。PLC通过光耦合器，将外部信号的状态读入并存储在输入映像区。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或电子传感器（例如接近开关）。在梯形图中，可以多次使用输入继电器的常开触点和常闭触点。

输入继电器和输出继电器的软元件号用八进制数表示，八进制数只有0～7这8个数字符号，遵循“逢8进1”的运算规则，不使用8和9这两个数字符号。八进制数17和20是两个相邻的整数。除了输入继电器和输出继电器的软元件号采用八进制外，其他软元件的元件号均采用十进制。

基本单元的输入继电器和输出继电器的软元件号从0开始，扩展单元和扩展模块接着它左边的模块的输入编号和输出编号自动分配，但是末位数从0开始分配。例如，如果左边的模块以X43结束，那么下一个单元或模块的输入编号从X50开始分配。

图3-1是一个PLC控制系统的示意图，X0端子外接的输入电路接通时，它对应的输入映像存储器为ON，外接电路断开时为OFF。

图3-1 输入继电器与输出继电器

因为PLC只是在每一扫描周期开始时读取输入信号，输入信号为ON或OFF的持续时间应大于PLC的扫描周期。如果不满足这一条件，则可能会丢失输入信号。

2.输出继电器

输出继电器（Y）是PLC向外部负载发送信号的窗口。输出继电器用来将PLC的输出信号传送给硬件输出电路，再由后者驱动外部负载。如果图3-1梯形图中Y4的线圈“通电”，则继电器型输出模块中对应的硬件继电器的常开触点闭合，使外部负载工作。输出电路中的每一个硬件继电器仅有一对常开触点，但是在梯形图中，每一个输出继电器的常开触点和常闭触点都可以多次使用。图3-1中椭圆形的线圈是FX编程手册中的画法。

3.一般用途辅助继电器（M）

辅助继电器相当于继电器系统的中间继电器，它们并不对外输入和输出，只是在程序中使用，是一种内部的状态标志。

一般用途辅助继电器没有断电保持功能。如果在PLC运行时电源突然中断，则输出继电器和一般用途辅助继电器将全部变为OFF。若电源再次接通，除了因程序控制而变为ON的以外，其余的仍将保持为OFF状态。

4.断电保持型辅助继电器

某些控制系统要求记忆电源中断瞬时的状态，重新通电后再现其状态，断电保持型辅助继电器可以用于这种场合。

在电源中断时，FX_1S和FX_1N等系列用EEPROM或电容器中的电荷来保存软元件中的信息。EEPROM可以长期保存信息，而电容器保持信息的时间有限。FX_2N和FX_3U等系列用RAM和锂电池来保存软元件中的信息。

有的系列某些区域的辅助继电器默认的设置为没有断电保持功能，但是可以设置为有断电保持功能（见图2-24）。

断电保持型辅助继电器只是在PLC重新通电后的第一个扫描周期保持断电瞬时的状态。为了利用它们的断电记忆功能，可以采用有记忆功能的电路。图3-2中X0和X1分别是起动按钮和停止按钮，有断电保持功能的M500通过Y0控制外部的电动机，如果电源中断时M500为ON，因为电路的记忆作用，重新通电后M500将保持为ON，使Y0继续为ON，电动机重新开始运行。

图3-2 断电保持功能

5.特殊辅助继电器

FX_3G、FX_3U和FX_3UC的特殊辅助继电器为512点，其他系列为256点，它们用来表示PLC的某些状态，提供时钟脉冲和标志（例如进位、借位标志），设定PLC的运行方式，或者用于步进顺控、禁止中断、设定计数器是加计数还是减计数等。特殊辅助继电器分为两类：

（1）触点利用型(www.xing528.com)

由PLC的系统程序来驱动触点利用型特殊辅助继电器的线圈，在用户程序中直接使用其触点，但是不能出现它们的线圈，下面是几个例子。

1）M8000（运行监视）：当PLC执行用户程序时，M8000为ON；停止执行时，M8000为OFF（见图3-3）。

2）M8002（初始化脉冲）：M8002仅在M8000由OFF变为ON状态时的一个扫描周期内为ON（见图3-3），可以用M8002的常开触点，来使有断电保持功能的软元件初始化复位或给某些软元件置初始值。

图3-3 波形图

3）M8004（错误发生）：如果运算出错，例如除法指令的除数为0，则M8004变为ON。

4）M8005（电池电压降低）：锂电池电压下降至规定值时变为ON，可以用它的触点通过输出继电器驱动外部的指示灯，提醒工作人员更换锂电池。

5）M8011～M8014分别是10ms、100ms、1s和1min时钟脉冲，一个周期内它们的触点接通和断开的时间各占50%。

（2）线圈驱动型

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，用户并不使用它们的触点。例如：

1）M8030的线圈“通电”后，“电池电压降低”发光二极管熄灭。

2）M8033的线圈“通电”时，PLC进入STOP模式后，映像存储器和数据存储器的值保持不变。

3）M8034的线圈“通电”时，禁止所有的输出。

4）M8039的线圈“通电”时，PLC以D8039中指定的扫描时间按恒定扫描模式运行。

执行菜单命令“帮助”→“特殊继电器/寄存器”，打开“帮助主题”对话框。在“目录”选项卡的“FX系列CPU”文件夹中，可以找到分类排列的特殊继电器和特殊寄存器见图3-4中的左图）。其中的a触点和b触点分别是常开触点和常闭触点。双击其中的某个软元件，可以打开它的详细说明（见图3-4中的右图）。双击“《”按钮和“》”按钮，可以查看上一个和下一个软元件的详细说明。

图3-4 帮助功能

6.状态

状态（State，S）是用于编制顺序控制程序的一种软元件，它与第5章将要介绍的STL指令（步进梯形指令）一起使用。状态也可以像辅助继电器那样使用。

一般用途状态没有断电保持功能。如果使用了应用指令IST（状态初始化），则S0～S9用来作初始状态。断电保持型的状态在断电时用带锂电池的RAM、EEPROM或电容器来保存其ON/OFF状态。

与应用指令ANS（信号报警器置位）和ANR（信号报警器复位）配合使用，状态S900～S999可以用作外部故障诊断的输出，称为信号报警器。