三菱FX2N系列PLC

Date:2020/2/8Page:1三菱FX2N系列PLC工作原理及内部资源一、工作方式——周期循环扫描优点：可靠性好缺点：输出相对于输入有滞后，不适于快速反应的要求二、工作过程——自诊断、输入采样、程序扫描、输出刷新几个外阶段。三、扫描周期T=自检时间+读入一点时间×输入点数+程序步数×运算速度+输出一点时间×输出点数。5-2PLC的基本原理Date:2020/2/8Page:2三菱FX2N系列PLC工作原理及内部资源PLC的工作过程示意图输入处理程序处理输出处理输入端子输入映像寄存器执行用户程序输出端子输出映像寄存器输入信号输出信号内部存储器刷新输入端子输入映像寄存器执行用户程序输出端子输出映像寄存器输入信号输出信号内部存储器刷新输入处理程序处理输出处理输入端子输入映像寄存器执行用户程序输出端子输出映像寄存器输入信号输出信号内部存储器刷新输入端子输入映像寄存器执行用户程序输出端子输出映像寄存器输入信号输出信号内部存储器刷新Date:2020/2/8Page:3三菱FX2N系列PLC工作原理及内部资源四、PLC的程序执行过程1.输入采样（输入刷新）PLC以扫描方式按顺序将所有输入端的输入信号状态（0'，或“1，表现在接线端上是否承受外加电压）读入输入映像寄存器区。2.程序执行（程序处理阶段）PLC对程序按顺序进行扫描，根据逻辑运算的结果，刷新输出映像寄存器区或系统RAM区对应位的状态。3.输出刷新PLC将输出映像寄存器中的内容送到输出锁存器中，再通过一定的方式去驱动用户设备的过程。Date:2020/2/8Page:4三菱FX2N系列PLC工作原理及内部资源五、PLC的I/O响应时间PLC采用集中I/O刷新方式，在程序执行阶段和输出刷新阶段，即使输入信号发生变化，输入映像寄存器区的内容也不会改变，不会影响本次循环的扫描结果。输出信号的变化滞后于输入信号的变化，这产生了PLC的输入输出响应滞后现象，最大滞后时间为2-3个扫描周期。PLC的这种滞后响应，在一般的工业控制系统是完全允许的，但不能适应要求I/O响应速度快的实时控制场合。大、中、小型PLC除了加快扫描速度，还在软硬件上采取一些措施，以提高I/O的响应速度。Date:2020/2/8Page:5三菱FX2N系列PLC工作原理及内部资源六、PLC的编程语言1．梯形图语言（最常用）特点：1)梯形图从上至下编写，每一行从左至右顺序编写。PLC程序执行顺序与梯形图的编写顺序一致。2)图左、右边垂直线称为起始母线、终止母线。每一逻辑行必须从起始母线开始画起，终止母线可以省略。3)梯形图中的触头有两种，即常开触头和常闭触头。这些触头可以是PLC的输入触头或内部继电器触头，也可以是内部继电器、定时器／计数器的状态。与传统的继电器控制图一样，每一触头都有自己的特殊标记，以示区别。因每一触头的状态存入PLC内的存储单元中，可以反复读写，所以同一标记的触头可以反复使用，次数不限。4)梯形图的最右侧必须连接输出元素。5)梯形图中的触头可以任意串、并联，而输出线圈只能并联，不能串联。Date:2020/2/8Page:6三菱FX2N系列PLC工作原理及内部资源2．助记符语言不同型号的PLC，其助记符语言也不同，但其基本原理是相近的。编程时，一般先根据要求编制梯形图语言，然后再根据梯形图转换成助记符语言。不同型号PLC的指令符号不尽相同。3.顺序功能图语言顺序功能图SFC是一种描述顺序控制系统功能的图解表示法，主要由“步、“转移”及“有向线段”等元素组成。它将一个完整的控制过程分为若干个阶段（状态），各阶段具有不同的动作，阶段间有一定的转换条件，条件满足就实现状态转移，上一状态动作结束，下一动作开始。Date:2020/2/8Page:7三菱FX2N系列PLC工作原理及内部资源一、型号及意义FX特殊品种输出形式单元类型I/O总点数系列序号D—DC电源A1—AC电源H—大电流输出扩展模块V—立式端子排的扩展模块C—接插口输入输出方式F—输入滤波器1ms扩展模块L—TTL输入扩展模块S—独立端子（无公共端）扩展模块R—继电器输出T—晶体管输出S—晶闸管输出M—基本单元E—输入输出混合扩展单元及扩展模块EX—输入专用扩展模块EY—输出专用扩展模块16~256点0、2、1N、2C、2N型号的命名方式5-3三菱PLC的组成及内部资源Date:2020/2/8Page:8三菱FX2N系列PLC工作原理及内部资源一、型号及意义I/O点数：16～256点单元类型M——表示基本单元E——表示扩展单元及扩展模块EX——扩展输入单元EY——扩展输出单元Date:2020/2/8Page:9三菱FX2N系列PLC工作原理及内部资源一、型号及意义型号变化DS——24VDC，世界型ES——世界型（晶体管型为漏输出）ESS——世界型（晶体管型为源输出）输出形式R——继电器输出T——晶体管输出S——晶闸管输出Date:2020/2/8Page:10三菱FX2N系列PLC工作原理及内部资源二、PLC硬件系统组成外部设备现场用户输出设备微处理器（CPU）运算器控制器输出部件输入部件系统存储器用户存储器I/O扩展接口通讯及编程接口编程设备计算机打印机等传感器按钮、开关现场信号电磁阀中间继电器执行器现场用户输入设备扩展设备扩展单元通讯模块功能模块电源变换器～110V/220V市电PLC基本单元PLC系统结构示意图Date:2020/2/8Page:11三菱FX2N系列PLC工作原理及内部资源FX系列PLC的硬件配置图Date:2020/2/8Page:12三菱FX2N系列PLC工作原理及内部资源FX系列PLC的网络通信能力Date:2020/2/8Page:13三菱FX2N系列PLC工作原理及内部资源1.微处理器（CPU）接收并存储用户程序和数据；诊断电源、PLC工作状态及编程的语法错误；接收输入信号，送入数据寄存器并保存；运行时顺序读取、解释、执行用户程序，完成用户程序的各种操作；将用户程序的执行结果送至输出端。二、PLC硬件系统组成Date:2020/2/8Page:14三菱FX2N系列PLC工作原理及内部资源2.系统存储器——系统程序存储器+系统数据存储器存放系统工作程序（监控程序）；存放模块化应用功能子程序；存放命令解释程序；存放功能子程序的调用管理程序；存放存储系统参数。二、PLC硬件系统组成Date:2020/2/8Page:15三菱FX2N系列PLC工作原理及内部资源3.用户存储器——RAM/EPROM/EEPROM存放用户工作程序；存放工作数据。二、PLC硬件系统组成Date:2020/2/8Page:16三菱FX2N系列PLC工作原理及内部资源4.输入单元——带光电隔离电路多种辅助电源类型：AC电源DC24V输入DC电源DC24V输入DC电源DC12V输入接收开关量及数字量信号（数字量输入单元）；接收模拟量信号（模拟量输入单元）；接收按钮或开关命令（数字量输入单元）；接收传感器输出信号。Date:2020/2/8Page:17三菱FX2N系列PLC工作原理及内部资源5.输出单元——带光电隔离器及滤波器多种输出方式：晶体管晶闸管继电器驱动直流负载（晶体管输出单元）；驱动非频繁动作的交/直流负载（继电器输出单元）；驱动频繁动作的交/直流负载（晶闸管输出单元）。Date:2020/2/8Page:18三菱FX2N系列PLC工作原理及内部资源6.通讯及编程接口——采用RS-485或RS-422串行总线连接专用编程器（FX-20P、FX-10P）；连接个人电脑（PC），实现编程及在线监控；连接工控机，实现编程及在线监控；连接网络设备（如调制解调器），实现远程通讯；连接打印机等计算机外设。二、PLC硬件系统组成Date:2020/2/8Page:19三菱FX2N系列PLC工作原理及内部资源7.I/O扩展接口——采用并行通讯方式扩展I/O模块；扩展位置控制模块（如F2-30GM）；扩展通讯模块（如FX-232AW等）；扩展模拟量控制模块（如FX-2DA、FX-4AD等）。Date:2020/2/8Page:20三菱FX2N系列PLC工作原理及内部资源三、PLC软件系统组成系统监控程序运行管理生成用户元件系统内部自检管理程序解释程序标准程序模块、系统调用用户程序自动化系统控制程序数据表格软件系统Date:2020/2/8Page:21三菱FX2N系列PLC工作原理及内部资源四、数据结构十进制数（DEC:DECimalnumber），常用于：定时器/计数器的设定值；辅助继电器（M）、定时器（T）、计数器（C）、状态（S）等软元件的地址号；应用指令的数值型操作数及指令动作常数（K）。十六进制数（HEX:HEXdecimalnumber）与十进制数一样，用于指定应用指令的数值型操作数及指令动作常数（H）。Date:2020/2/8Page:22三菱FX2N系列PLC工作原理及内部资源四、数据结构二进制数（BIN:BINarynumber）PLC内部数据类型，通过外设进行监视时，各软元件的数值自动变换为十进制数或十六进制数。八进制数（OCT:OCTalnumber）——用于输入继电器和输出继电器的软元件编号。输入继电器用X000~X007、X010~X017、X020~X027等八进制格式进行编号；输出继电器用Y000~Y007、Y010~Y017、Y020~Y027等八进制格式进行编号。Date:2020/2/8Page:23三菱FX2N系列PLC工作原理及内部资源四、数据结构BCD码（BCD:BINaryCodeDecimal）——用二进制形式表示的十进制数，常采用8421BCD码。常用BCD码编码开关将BCD码数据送入PLC；PLC常以BCD码格式将输出数据送数码显示器显示。浮点数据（标绘值）二进制浮点数常用于高精度浮点运算；十进制浮点数用于实施监视。Date:2020/2/8Page:24三菱FX2N系列PLC工作原理及内部资源软元件：电子电路和存储单元组成PLC的硬件系统中，与PLC的编程应用关系最直接的要算是数据存储器了。计算机运行处理的是数据，数据存储在存储区中，找到待处理的数据一定要知道数据的存储地址。因而从应用程序的编制来说，了解数据存储器是很重要的。PLC和其他计算机一样，为了方便使用，数据存储器都作了分区，为每个存储单元编排了地址，并且经机内系统程序为每个存储单元赋予了不同的功能，形成了专用的存储元件。这就是前边提到过的编程“软”元件。为了理解的方便，PLC的编程元件用“继电器”命名，认为它们像继电器一样具有线圈及触点，且线圈得电，触点动作。当然这线圈和触点只是假想的，所谓线圈得电不过是存储单元置1，线圈失电不过是存储单元置0.也正因为如此，我们称之为“软”元件，但这种“软”继电器也有个突出的好处，可以认为它们具有无数多对动合、动断触点，因为每取用一次它的触点，不过是读一次它的存储数据而已。五、软元件（逻辑元件）Date:2020/2/8Page:25三菱FX2N系列PLC工作原理及内部资源1.输入触头（X）1）输入触头用于接受及存储输入端子的输入信号。2）梯形图上不能出现输入继电器X的线圈3）采用八进制地址编号基本单元中的输入点按照X000-X007,X010--X017这样的八进制格式进行编号；扩展单元的输入点则接着基本单元的输入点顺序进行编号。Date:2020/2/8Page:26三菱FX2N系列PLC工作原理及内部资源2.输出继电器（Y）1）输出继电器存储程序执行的结果，传送信号到外部负载2）采用八进制地址编号基本单元中的输出点按照Y000—Y007,Y010—Y017…这样的八进制格式进行编号；扩展单元的输出点也接着基本单元的输出点顺序进行编号。Date:2020/2/8Page:27三菱FX2N系列PLC工作原理及内部资源Y0COMX0X0COM1Y0X0X1Y0Y0