第2章 三菱PLC简介

可编程控制器及应用第二讲上一讲回顾可编程控制器的产生可编程控制器（ProgrammableLogicController)简称PLC。自1969年第一台PLC面世以来，已成为一种最重要、最普及、应用场合最多的工业控制器。与机器人、CAD/CAM并称为工业生产自动化的三大支柱。1968年美国通用汽车公司提出的替代继电器控制系统的新型控制器的十项指标：1）编程简单、现场可修改程序；2）维护方便、采用插件式结构；3）可靠性高于继电器控制系统；4）体积小于继电器控制系统；5）数据可以直接送入计算机；6）成本可与继电器系统竞争；7）输入可为市电；8）输出可为市电，能直接驱动电磁阀、交流接触器等；9）通用性强、易于扩展；10）用户存储器大于4K。国际电工委员会（IEC）PLC的定义：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC的特点可靠性高，抗干扰能力强。编程直观、简单。环境要求低，适应性好。功能完善，接口功能强。PLC、继电器控制系统、微机控制系统之比较，见P2表1-1PLC的分类按输入（INPUT）和输出（OUTPUT）点数多少，分为：超小型、小型、中型、大型和超大型。按结构形式，分为：整体式和模块式。•PLC的应用和发展早期的PLC改造原有的继电接触器控制系统。广泛应用于各种控制系统中，如各种顺序控制等。主要用于有大量开关量和少数模拟量的控制系统。PLC的发展趋势：1、小型化、专用化和低价格；2、大型、高速、多功能和分布式全自动网络化。PLC的组成与工作原理组成：中央处理单元（CPU）存储器输入输出单元（I/O单元）电源单元编程器2-1外形的样子PLC编程器中央处理单元（CPU）通用微处理器；FX2系列采用可编程控制器使用的微处理器是16位的8096单片机。存储器：包括系统存储器和用户存储器。系统存储器存放系统管理程序。用户存储器存放用户编制的控制程序。输入输出单元（I/O）：是PLC与被控对象间传递输入输出信号的接口部件。输入部件是开关、按钮、传感器等。输出部件是电磁阀、接触器、继电器。输入接口电路2-2输出接口电路继电器输出**晶体管输出晶闸管输出2-3电源一般市电（220）直流24VPLC有24V（DC直流）输出。编程器外围设备利用编程器将用户程序送入PLC的存储器，检查程序。PLC工作原理工作原理PLC采用循环扫描的工作方式，包括内部处理、通讯操作、输入处理、程序执行、输出处理几个阶段。全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。当处于RUN状态时，上述扫描周期不断循环。扫描过程。图2-19PLC扫描工作过程输入处理程序执行输出处理2-20本次课程要点FX2N系列PLC介绍编程器和编程软件介绍2.4三菱公司的FX系列PLC一、三菱公司FX系列PLC概况是中国内地销量最多的小型PLC。三菱公司PLC产品有以下几个系列：•Q系列•AnS系列•QnA系列•A系列•FX系列硬件结构为模块式硬件结构为整体式（单元式）FX1SFX1NFX2NFX2NCFX1NCFX2N可编程序控制器FX2N系列可编程控制器是日本三菱公司小型PLC的代表产品之一。本章主要介绍FX2N系列可编程控制器的系统特点、型号说明、技术指标、硬件配置及其等效元件等基本内容，是学习FX2N系列PLC的基础FX2N系列可编程控制器控制系统由基本单元（主机）、扩展单元、扩展模块和特殊功能模块等组成。二、FX2N的系统特点及配置2.1FX2N的技术特点FX2N系列PLC有以下技术特点：（2）FX2N是FX系列中功能最强、运行速度最快的PLC。FX2N基本指令执行时间高达0.08μs，比FX2大4倍，超过了许多大、中型PLC（1）FX2N系列PLC采用一体化箱体结构，其基本单元将CPU、存储器、输入输出接口及电源等都集成在一个模块内，结构紧凑，体积小巧，成本低，安装方便（3）FX2N的用户存贮器容量可扩展到16K，其I/O点数最大可扩展到256点（4）FX2N有多种特殊功能模块，如模拟量输入输出模块、高速计数器模块、脉冲输出模块、位置控制模块、RS-232C/RS-422/RS-485串行通信模块或功能扩展板、模拟定时器扩展板等（5）FX2N有3000多点辅助继电器、1000点状态继电器、200多点定时器、200点16位加计数器、35点32位加/减计数器、8000多点16位数据寄存器、128点跳步指针、15点中断指针（6）FX2N有128种功能指令，具有中断输入处理、修改输入滤波器常数、数学运算、浮点数运算、数据检索、数据排序、PID运算、开平方、三角函数运算、脉冲输出、脉宽调制、ACL码输出、串行数据传送、校验码、比较触点等功能指令（7）FX2N还有矩阵输入、10键输入、16键输入、数字开关、方向开关、7段显示器扫描显示等方便指令2.2FX2N的型号说明FX系列PLC型号命名的基本格式如下：（1）系列序号：如0、2、0N、2C、1S、1N、2N、1NC、2NC（2）I/O点数：10~256点（3）单元类型：M—基本单元E—扩展单元（输入输出混合）EX—扩展输入单元（模块）EY—扩展输出单元（模块）（5）特殊品种区别：（4）输出形式：R—继电器输出T—晶体管输出S—晶闸管输出D—DC电源，DC输入A—AC电源，AC输入H—大电流输出扩展单元V—立式端子排的扩展单元C—接插口输入输出方式F—输入滤波器1ms的扩展单元L—TFL输入型扩展单元S—独立端子（无公共端）扩展单元三、FX2N系统的硬件配置FX2N系列PLC吸取了整体式和模块式PLC的优点，各单元间采用叠装式连接。根据它们与基本单元的距离，对每个模块按０～７的顺序编号，最多可连接８个特殊功能模块。模块连接如图3.1所示FX2N系列PLC的硬件包括基本单元、扩展单元、扩展模块、模拟量输入输出模块、各种特殊功能模块及外部设备等图1FX2N模块连接图1．基本单元表1FX2N系列的基本单元型号输入点数输出点数扩展模块可用点数继电器输出可控硅输出晶体管输出FX2N-16MR-001FX2N-16MSFX2N-16MT8824～32FX2N-32MR-001FX2N-32MSFX2N-32MT161624～32FX2N-48MR-001FX2N-48MSFX2N-48MT242448～64FX2N-64MR-001FX2N-64MSFX2N-64MT323248～64FX2N-80MR-001FX2N-80MSFX2N-80MT404048～64FX2N-128MR-001FX2N-128MT646448～642．I/O扩展单元和扩展模块表2FX2N的扩展单元型号总I/O数目输入输出数目电压类型数目类型FX2N-32ER321624V直流漏型16继电器FX2N-32ET321624V直流漏型16晶体管FX2N-48ER482424V直流漏型24继电器FX2N-48ET482424V直流漏型24晶体管FX2N-48ER-D482424V直流漏型24继电器(直流)FX2N-48ET-D482424V直流漏型24继电器（直流）表3FX2N的扩展模块型号总I/O数目输入输出数目电压类型数目类型FX2N-16EX161624V直流漏型FX2N-16EYT1616晶体管FX2N-16EYR1616继电器3．特殊功能单元特殊功能单元是一些专门用途的装置。如模拟量I/O单元、高速计数单元、位置控制单元、通讯单元等。常用特殊功能单元的型号及功能如表3.5所示表4FX2N的特殊功能单元的型号及功能型号功能说明FX2N-4AD4通道12位模拟量输入模块FX2N-4AD-PT供PT-100温度传感器用的4通道12位模拟量输入FX2N-4AD-TC供热电偶温度传感器用的4通道12位模拟量输入FX2N-4DA4通道12位模拟量输出模块FX2N-3A2通道输入、1通道输出的8位模拟量模块FX2N-1HC2相50HZ的1通道高速计数器FX2N-1PG脉冲输出模块FX2N-10GM有4点通用输入、6点通用输出的1轴定位单元FX-20GM和E-20GM2轴定位单元，内置EEPROMFX2N-1RM-SET可编程凸轮控制单元FX2N-232-BDRS-232C通信用功能扩展板FX2N-232IFRS-232C通信用功能模块FX2N-422-BDRS-422通信用功能扩展板FX-485PC-IF-SETRS-232C/485变换接口FX2N-485-BDRS-485C通信用功能扩展板FX-16NP/NTMELSECNET/MINI接口模块FX2N-8AV-BD模拟量设定功能扩展板4．编程器（1）简易编程器最常用FX简易编程器有FX-10P-E和FX-20P-E手持型简易编程器有在线编程和离线编程两种方式采用液晶显示屏显示编程器可用指令表的形式读出、写入、插入和删除指令，进行用户程序的输入和编辑（2）其它编程工具其它编程工具将在第11章中详细讲解3FX2N的编程等效元件PLC在软件设计中需要各种各样的逻辑器件和运算器件，称之为编程元件它们用来完成程序所赋予的逻辑运算、算术运算、定时、计数等功能为便于区别，称PLC的编程元件为软元件，每种软元件根据其功能给一个名称并用相应的字母表示，如输入继电器X、输出继电器Y、定时器T、计数器C、辅助继电器M、状态继电器S、数据寄存器D等（见图3.2）图2编程元件输入继电器与输入端子相连，它是专门用来接受PLC外部开关信号的元件FX系列PLC的输入继电器以八进制进行编号，FX2N输入继电器的编号范围为X000~X267（184点）图3.3左边所示为输入继电器X000的等效电路2.输出继电器（Y000~Y267）1.输入继电器（X000~X267）输出继电器是用来将PLC内部程序运算结果输出给外部负载（用户输出设备）FX2N编号范围为Y000~Y267（184点）图3.3右边所示为输出继电器Y000的等效电路图3输入/输出继电器的等效电路3.辅助继电器（M）（1）通用辅助继电器（M0～M499）（2）断电保持辅助继电器（M500～M3071）（3）特殊辅助继电器触点型线圈型（4）状态继电器初始状态器（S0～S9），如图3.4普通型（S10～S499）/断电保持型（S500～S899），如图3.5信号报警器型状态器（S900～S999），如图3.6图4状态转移图图5S作普通辅助继电器图6外部故障诊断5.定时器（T）的功能（1）定时器的地址号表3.6定时器的地址号与功能时钟100ms型0.1～3276.7s10ms型0.01～327.67s1ms累积型0.001～32.767s100ms累积型0～3276.7s机内容量型0～255个定时器T0～T199200点T200～T24546点T246～T2494点执行中断用断电保持型T250～T2556点断电保持型用作功能扩展板可连接容积48点子程序用T192～T199（2）定时器的定时值设定立即数设定方法如图3.7所示间接寻址方法设定如图3.8所示图7立即数设定图8间接寻址方法设定（3）定时器功能通用定时器（如图3.9）100ms通用定时器（T0～T199）共200点10ms通用定时器（T200～T245）共46点积算型定时器（如图3.10）1ms积算定时器（T246～T249）共4点100ms积算定时器（T250～T255）共6点图9普通型定时器图10积算型定时器6.计数器（C）功能表6计数器的地址号与功能计数器16位增计数型计数器32位增/减计数型计数器-2147483648～+2147483647普通型断电保持型普通型断电保持型地址号C0～C99,100点①C100～C199,100点②C200～C219,20点①C