※时间继电器※
时间继电器可以理解为定时器,到达设定时间后,它的延时触点会闭合或分断。常见的时间继电器有空气阻尼式、晶体管式、数显式。

我们利用时间继电器的延时功能,可以对负载实现延时启动和延时停止的控制。
时间继电器也属于控制继电器的一种,控制继电器通常通过控制个中国电子电路或器件,来实现线路的接通或切断功能。常用的控制继电器中有,中间继电器,时间继电器,速度继电器,压力继电器等。

如上图所示,触点2和触点7是时间继电器的线圈端子,直接连接电源,一般的时间继电器线圈电压有24V,220V和380V等。
其中,1-3-4和5-6-8分别为两组继电器的输出,1和8是公共触点,1-3和6-8是常开触点,延时后触点动作,闭合,所以又叫做动合触点。
1-4和5-8是常闭触点,延时后触点动作,断开,所以又叫做动断触点。

旋钮开关SA闭合,时间继电器线圈得电开始延时,假设设定时间为30秒,30秒以后,1-3和6-8闭合,交流接触器线圈得电吸合,电动机开始运行。

旋钮开关SA闭合,时间继电器线圈得电,同时交流接触器线圈得电吸合,电动机开始运行。假设设定时间为2小时,2小时以后时间继电器1-4和5-8触点断开,交流接触器线圈失电,电动机停止运行。
空气阻尼式时间继电器有通电延时型和断电延时型两种。空气阻尼式时间继电器(空气延时头)又称气囊式时间继电器,它是利用空气通过小孔时产生阻尼的原理获得延时的。它由电磁系统、延时机构和触点3部分构成。电磁机构为直动式双E型铁心,触电系统借用LX5型微动开关,延时机构采用气囊式阻尼器。电磁机构可以是直流的或是交流的,它既可以做成通电延时型,也可以做成断电延时型。进气孔大,活塞移动速度快,延时短;进气孔小,活塞移动速度慢,延时长。
其中通电延时型时间继电器动作过程是:线圈不通电时,线圈的衔铁释放压住动作杠杆,延时和瞬时触点不动作;当线圈得电吸合后,衔铁被吸合,衔铁上的压板首先将瞬时触点按下,触点动作发出瞬时信号。这是因为衔铁吸合动作杠杆不受压力,在助力弹簧作用下慢慢动作(也就是延时),动作到达最大位置杠杆上的压板按动延时触点,触点动作发出延时信号,直至线圈无电释放,动作结束。
而断电延时型时间继电器其特点是线圈是倒装的,所以其动作过程是:线圈得电吸合时瞬时触点受衔铁上的压板动作,触点动作发出瞬时动作信号,同时衔铁的尾部下压动作杠杆,延时触点复位;当线圈失电时,衔铁复位,动作杠杆不在受到压力而在助力弹簧的作用下开始动作(也就是延时),动作到达最大位置时,杠杆上的压板按动延时触点,触点动作发出延时信号。
晶体管时间继电器它是通过电子电路控制电容器充、放电的原理制成的。它的特点是体积小,延时范围可达到0.1-60s、1-60min。它具有体积小、重量轻、准确度高、寿命长等优点。
时间继电器的选用原则
在选用时间继电器时,一般可遵循下面的规则:
1、根据受控电路的需要,来决定选择时间继电器是通电延时型还是断电延时型。
2、根据受控电路的电压来选择时间继电器吸引绕组的电压。
3、若对延时要求高,则可选择晶体管式时间继电器或电动式时间继电器;若对延时要求不高,则可选择空气阻尼式时间继电器。
4、根据需要选择延时时间范围内的时间继电器。
※延时阀※
延时阀是气动系统中的一种时间控制元件,它是通过节流阀调节气室充气时压力上升速率来实现延时的。延时阀有常通型和常断型两种,图8-4所示为常断型延时阀的工作原理图。

图8-4中的延时阀由单向节流阀1、气室2和一个单侧气控二位三通换向阀3组合而成。控制信号从12口经节流阀进入气室。由于节流阀的节流作用,使得气室压力上升速度较慢。当气室压力达到换向阀的动作压力时,换向阀换向,输入口1和输出口2导通,产生输出信号。由于从12口有控制信号到输出口2产生信号输出有一定的时间间隔,所以可以用来控制气动执行元件的运动停顿时间。若要改变延时时间的长短,只要调节节流阀的开度即可。
通过附加气室还可以进一步延长延时时间。
当12口撤除控制信号,气室内的压缩空气迅速通过单向阀排出,延时阀快速复位。所以延时阀的功能相当于电气控制中的通电延时时间继电器。时间继电器的实物图及符号图如图8-5所示。


※PLC中的定时器※
PLC中,定时器和计数器是两个非常主要的编程元件,是PLC程序编制不可或缺的环节。我在之前的文章中简单地扯了一下这两个元件,而现在就是揭秘时刻了,让我们一起来看看它们的庐山真面目吧!
一、定时器
说到定时器,其实我们生活中就有很多它的应用,例如洗衣机的定时选择,烤箱的定时旋钮、空调的定时遥控、定时炸弹(这个还是算了)等。当然,还有电工朋友们比较熟悉的时间继电器也算是一种定时器。而PLC的定时器是一种编程元件,其实它就相当于继电控制系统中的时间继电器。为了便于学习PLC的定时器,我们先来了解一下时间继电器。

在继电控制电路中,如果要用到时间控制,就必须要用到时间继电器,其实我对时间继电器不熟悉,因为我对继电控制电路的接触本来就不多,但是我说过,我是专门去学习了接触器的,时间继电器和接触器有点类似,只不过接触器不能进行时间控制罢了。
要驱动接触器的常开、常闭触点动作,就必须给接触器的线圈通电,同样的,在控制电路中,要使时间继电器的各种触点动作,也是需要驱动条件的,即线圈得电。这让我想起了我平时在家打游戏的时候,如果是其他人叫我吃饭,那我肯定是专注游戏,纹丝不动的,但如果是老妈的狮子吼,还管什么游戏,小命要紧,这里的老妈狮子吼就是驱动条件,而我去吃饭就是触点动作,可以说非常形象了。

根据变化的不同,时间继电器有三种类型触点:瞬时动作、通电延时、断电延时。结合时间继电器常开触点动作时序图,我们可以更为直观的看出其触点的动作过程,特别是"通电延时"和"断电延时"。
通电延时,也就是线圈得电,但触点延时动作,线圈失电,触点马上动作。这就像是我们上课,上课铃响,大家磨磨蹭蹭的挪向教室,但下课铃声一响,大家就跟长跑运动员一样瞬时就不见人影了。断电延时,也就是线圈得电,触点马上动作,线圈失电,触点延时动作。这也像是上课,如果说通电延时是上数学课,那断电延时就是上体育课,上课铃响,大家奔向操场放飞自我,但下课铃响,大家像是七老八十一样慢慢挪回教室。这时的上课铃和下课铃就像线圈的得电与失电,而学生的上课和下课就是触点动作。

在PLC中,定时器作用其实和时间继电器相差无几,都是用于对时间的控制,特别是延时控制,且都需要驱动条件,但PLC的定时器只能进行瞬时动作和通电延时的控制,要实现断电延时,就得通过程序编制。我在前面的文章说过,定时器是字(16位)元件,所以可以对时钟脉冲计数并保存数值,也因为它是16位元件,所以定时的时长是有范围的。
三菱FX2N PLC的定时器分为通用型定时器和积算型定时器。通用型定时器又称非积算定型时器或常规定时器,积算型定时器又称断电保持型定时器。接下来,我们一起看看它们两者有什么不同吧。
1、通用型定时器T0~T245
通用型定时器根据计数时钟脉冲不同分为100ms定时器和10ms定时器。

从上图我们也可以看出,定时器的时钟脉冲是由它们的编号区分的,其中T0~T199为时钟脉冲100ms的定时器,共200个;T200~T245为时钟脉冲10ms的定时器,共46个。例如选用T20这个定时器,那就表示选用了时钟脉冲为100ms的定时器,K20表示十进制数的20,所以T20 K20就表示定时器的定时时间为20个脉冲,即20×100=2s。

因为PLC的定时器类似于继电控制电路的时间继电器,所以,在梯形图中,我们把定时器作为线圈处理,如上图所示,定时器的驱动元件为X1触点,当X1触点闭合,定时器T20(线圈)得电,经过定时时间2s后,定时器的常开触点闭合。
定时器的脉冲数除了可以用十进制数表示外,还可以用数据寄存器D的内容来表示。D就像是一个口袋,里面装着一个数(16位的二进制数),这个数就是计数器的脉冲个数,例如T20 D0,D0里存的数是H10,转换为十进制就是16,这时计数器T20的定时时间就为16×100=1.6s。
这里要注意的是,当通用计数器的驱动信号断开,此时不管计数器的计时时间是否达到设定值,计数器都会复位,计时清零,直到再次被驱动,才开始重新计时。这也是通用型定时器和断电保持型定时器的区别。
2、积算型定时器(断电保持型定时器)T246~T255
顾名思义,断电保持型定时器是指在定时过程中,当驱动信号断开,定时器虽然不能继续计时,但能保持当前计时值,等驱动信号再次恢复,定时器有在原来的计时基础上继续计时,直到累积时间达到设定值,对应触点开始动作。换句话说,就是断电保持型定时器不会自动复位,所以我们想要它复位时,只能用RST指令进行强制复位。

积算型定时器按时钟脉冲不同也可以分为两种。显然这个的数量比通用型的少很多,可能是它比较少用吧。

积算型定时器的工作原理图如上图所示,定时器T250的定时时间为60×100ms=6s,当驱动条件成立,也就是X1接通,定时器T250的线圈得电,开始计时,计到2s时X1断开,虽然定时器的线圈失电,但它的计时依然保持在2s;直到X1再次接通,定时器在2s的基础上继续计时,计到6s后,定时器的常开触点闭合。又因为定时器不会自动复位,所以,就是X1断开,定时器的线圈失电,但它的计时保持在6s,常开触点一直闭合,直到X2触点闭合,RST指令强制复位定时器,定时器的常开触点才会断开。
总的来说就是,通用型定时器只需一个信号就可以控制线圈和触点的通断。而积算型定时器必须要两个信号加上RST指令才能控制其线圈和触点的通断,真麻烦,怪不得比较少用。
定时器在梯形图中非常常用,所以在课程中,李老师举了好几个典型的实例,为了节省大家的阅读时间(并不是为了偷懒哦),我就抽其中一个例子吧。

每一个定时器的定时时间是有限制的,那么,如果我们需要的定时时间超过定时器的最长定时时间,怎么办呢?简单,一个不够,两个来凑。如下图所示,一个定时器最多可以累计32767个时钟脉冲,为了好看,我们就取3万个吧,然后把几个定时器进行接力。这时候,从X0闭合到线圈Y0得电,此间的定时时长就为30000×3×100ms=150min,也就是两个半小时,这也太久了吧。

定时器的各种玩法,我在这就不一一解说啦,大家感兴趣的,可以去看看李老师的课程,或者自己编程试试,反正是用软件编程,也玩不坏。看清了定时器的真面目,我们继续来"探索"计数器吧。

※PLC辅助继电器M※
普通电路所使用的是一堆元器件,有交流接触器、中间继电器、热继电器、时间继电器等,那么为什么PLC一个就可以搞定呢?因为在PLC内部中有各种各样的 软元件,比如说辅助继电器(M)、定时器(T)、计数器(C)、高速计数器(C C235开始)、数据寄存器(D)、其他,当然还有重要的输入继电器(X)和输出继电器(Y)。

PLC内部软元件
下面就介绍一下PLC内部软元件-辅助继电器M关于辅助继电器(M),我们要了解其功能,在PLC中它的作用是内部的一个状态标志,在普通电路中就是中间继电器的角色,这么说是不是更好了解?那么在一个PLC中到底有多少个这样的辅助继电器呢?
以三菱PLC FX3U为例

FX3U内部M点分布
在这款PLC中一共有辅助继电器8192点,这些辅助继电器按照用途被分为了三种,分别为通用(一般)辅助继电器、保持辅助继电器、特殊辅助继电器。
一、通用(一般)辅助继电器
通用继电器也就是一般用的继电器,在FX系列PLC中,除了输入继电器(X)和输出继电器(Y)的元件号采用八进制地址编号外,其他软元件的元件号均采用十进制。通用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,输出继电器和通用辅助继电器将全部变为OFF,若电源再次接通,除了PLC运行时为ON状态以外,其余的均为OFF状态。
在这款PLC中从M0~M499共500点,普通辅助继电器无断电保持功能,具体使用方法,以下图为例,最经典的就是解决双线圈的问题,如果一般指令输出时,会引起结果错误,而使用双线圈就可以解决这个问题。

普通辅助继电器
二、保持辅助继电器
某些控制系统要求记忆电源中断瞬时的状态,重新通电后需再现其状态,锁存辅助继电器可以用于这种场合。在电源中断时用锂电池保持RAM中的映像寄存器的内容,或将它们保存在EEPROM中,它们只是在PLC重新通电后的第一个扫描周期保持断电瞬时的状态。
在这款PLC中共有断电保持用辅助继电器M500~M1023(500点),M1024~M7679(6656点),为什么这款PLC有两种保持用辅助继电器呢?因为M500~M1023这500点是可以通过编程软件进行设置变为普通继电器,而M1024~M7679是不可以进行转换的,是专用辅助继电器!
也是以例子说明保持辅助继电器的使用方法:
当触碰左限位X0,右驱动指令M500接通,如果突然停电,M500保持停电前状态,再次接通电源,仍然是右驱动状态,而一般辅助继电器,如M499就无法到达此要求。

断电保持辅助继电器
三、特殊辅助继电器
特殊辅助继电器它们用来表示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,或者用于步进顺控、禁止中断、设定计数器等。
这款PLC中共有特殊辅助继电器M8000~M8511共512点,它们是预置好功能的控制继电器,同时PLC中还有特殊的数据寄存器(D),是和特殊辅助继电器辅助使用的,点数过多,功能表无法列举完全,举例说明!
如M8000~M8003,其中M8000、M8002是a点接通启动的继电器,而M8001和M8003是b点接通启动的继电器,下面是时序图,参照时序图是不是看得更明白
M8000在PLC RUN的情况下一直接通,也就是上电监控状态;
相反M8001是STOP状态下接通,断电监控状态。
M8002为初始脉冲接通a接点,在RUN状态下一个运行周期内ON,一个周期过后停止,再次上电才能重新接通;
M8003为b接点接通,在PLC RUN状态下一个运行周期内OFF,一个周期过后变为ON状态和M8002状态相反。

M8000~M8003特殊辅助继电器
以上就是三种PLC辅助继电器(M)的介绍以及使用方法,有疑问可以留言。