三菱FX2n系列PLC基础教程

第一章绪论1.1机电一体化技术的产生和发展机电一体化是机械、电子、计算机和自动控制等技术有机结合的一门复合技术，其产生和发展与自动化技术的发展密切相关。目前机电一体化技术已经成为现代机器制造业和电子化机械产品中十分重要而不可或缺的组成部分。1、机电一体化的定义：2、机电一体化技术的产生机电一体化技术实际是自动化技术发展的一个阶段和必然产物。其发展过程其实是自动化技术的发展过程。18世纪锅炉供水的水位调节装置便出现了。1768年瓦特发明蒸汽机，人类开始进入了使用机器的时代。其借助于离心调速装置而使其本身的转速保持稳定。这种离心调速装置就是世界上最早的自动化机器。20世纪30年代，自动化技术已经普遍应用于各种生产过程中，当时所实现的只是单机或单个温度、压力、流量等工艺参数的控制。20世纪40年代-50年代，随着生产规模的扩大，生产水平的提高，自动化水平也在不断提高。气动仪器、电动单元组合仪表及巡回检测装置等自动化仪表的采用，使得一些比较复杂的生产过程和工厂车间的集中控制得以实现。20世纪60年代，由于生产向综合自动化，对控制设备和控制方式提出崭新的要求。电子计算机的发展，特别是微机的广泛应用，标志着工业生产自动化的一次重大技术革命。20世纪60年代-80年代，自动化经历了三个时期。60年代：以单机自动化和专用设备自动化为主。70年代：系统自动化时代，开始从单机自动化为综合自动化过渡。80年代：自动自动化时代，出现了FMS与机电一体化产品。*FMS：FlexibleManufacturingSystem机电一体化技术是自动化领域中机械技术与电子技术有机地结合而产生的新技术，是信息论，控制论和系统论基础上建立起来的一种应用技术。其英文单词发源于为:Mechatronics=Mechanic+Electronics（机电一体化）=机械学+电子学20世纪80年代后，机电一体化技术和产品如雨后春笋不断涌现。现代化的机械将电子技术、自动化技术、计算机技术融为一体，从而使机电一体化进入了大发展时期。从军事到经济，从生产到生活，从简单的消费品生产到复杂的社会生产和管理系统，机电一体化可以说是“无孔不入”。它促使产业结构、产品结构、生产方式和管理体系发生了深刻的变化，促进了新兴产业的发展，同时也引起各国为发展机电一体化技术的激烈竞争，从而有反过来在全球范围内更进一步推动机电一体化技术，使得其空前发展。近十几年来，随着光电子技术的发展以及光电子技术与机电行业的融合和渗透，出现了所谓机光电一体化技术和产业。机光电一体化是机电一体化的深化和更高层次的集成，其技术与产业已展现出广阔美好的前景。1.2机电一体化专业的就业形势今后几年我国急需的专门人才—机电一体化专业人才。机电一体化已是当今世界及未来机械工业技术和产品发展的主要趋向，也是我国机械工业发展的必由之路。然而，我国现有的机械专业人员的知识结构与当今机械工业的发展极不相称。学机械专业的，对电子、自动控制技术懂得较少；学电子专业的，对机械专业知识掌握的也不多，不能将机械与电子进行有机的结合。此外，由于近二十年科学技术的迅猛发展，多数机械专业人员知识老化，对新知识、新技术了解甚少，难以从事机电一体化产品的设计与开发。因此，除现有机械专业人员需知识更新，解决机电一体化人才短缺的部分问题外，急需大批量培养这类人才。机电一体化专业特点决定了毕业生就业范围广，适应能力强；机电一体化技术具有学科交叉的特点，培养出的是复合型人才。本专业毕业生认为：机电一体化专业工作不仅技术含量高，而且趣味性强，具有可持续发展的特点。1.3机电一体化的相关技术1、检测传感技术2、信息处理技术3、自动控制技术4、伺服传动技术5、精密机械技术6、系统总体技术1.4机电一体化技术的发展前景三个方面：1、性能上：高精度，高效率，智能化2、功能上：小型化、轻型化、多功能3、层次上：系统化，复合集成化1.5机电一体化的典型技术及系统动力系统控制系统传感系统驱动系统机械系统1.6我们本课程的学习任务基于FX的PLC的柔性制造系统的应用1、传感器技术的应用2、A/D,D/A模块应用3、变频器技术4、PLC之间1:1网络技术5、FX的PLCN:N网络技术6、步进驱动技术7、伺服驱动技术8、PLC与变频器的通信9、现场总线cc-link10、PLC与PC机之间通信第3章A/D,D/A模块A/D,D/A模块主要用于模拟量与数字量之间的转换。本节主要介绍：1）FX0N-3A模拟量输入和输出模块2）FX1N—2AD模拟量输入模块3）FX1N—1DA模拟量输出模块一、FX0N-3A模拟量输入和输出模块功能：(能同时把模拟量转化成数字量，也能把数字量转化成模拟量)1）提供8位分辨率精度（转化精度比较低）2）配备2路模拟量输入（0--10V直流或4—20mA交流）通道和1路模拟输出通道模拟量输入参数：项目输入电压输入电流模拟量输入范围0----10V直流，0----5V直流输入电阻200千欧绝对最大量程：-0.5V和+15V直流4—20mA,输入电阻250欧，绝对最大量程：-20mA和+60mA数字分辨率8位转换速度（TO指令处理时间*2）+FROM指令处理时间A/D转换时间100uS模拟量输出参数:项目输出电压输出电流模拟量输出范围0----10V直流，0----5V直流外部负载：1千欧----1兆欧4—20mA,外部负载：不超过500欧数字分辨率8位转换速度TO指令处理时间*3接线：与plc的连接情况：FX0N系列plc:可连接FX0N-3A模块8个FX1N系列plc:可连接FX0N-3A模块5个FX2N系列plc:可连接FX0N-3A模块8个FX0NC系列plc:可连接FX0N-3A模块4个输入/输出特性曲线：输入特性：模块不允许两个通道有不同的输入特性,即不允许电流和电压同时输入或不同量程的电压输入输出特性：缓冲存储器(BFM)的分配:·BFM17：B0=0选择模拟输入通道1B0=1选择模拟输入通道2B1=0→1，起动A/D转换处理B2=0→1，起动D/A转换处理缓冲存储器编号b15—b8B7B6B5B4B3B2B1B0#0保留通过BFM#17的B0选择的A/D通道的当前值输入数据（以8位存储）#16在D/A通道上的当前值输出数据（以8位存储）#17保留D/A起动A/D起动A/D通道#1—#5，#18—#31保留FROM,To指令FROMK0K0D0K1TOK0K17K1K1X3X0m1m2[D]n[S]m1m2nTO是写特殊功能指令按下X0后，将数值1写入与plc连接的1号模块的#2缓冲器中FROM是读特殊功能指令按下X3后，将与plc连接的1号模块的#0缓冲器中数值度入到D0中例：把FXON-3A外部输入的模拟量转化成数字量把PLC里的数字量转化成模拟量输出：应用案例分析：有一个压力传感器，感应压力范围是0~5Mpa，输出电压是0~5V。利用这个传感器去测量某管道中的油压，当测到的压力3.5Mpa时，plc的y10灯亮，表示压力低；当测道德压力在3.5~4.2Mpa的范围内，y11亮，表示压力正常，当测得的压力4.2Mpa时，y12灯亮，表示压力过高。写出plc的控制程序。缓冲存储器编号b15—b8B7B6B5B4B3B2B1B0#0保留通过BFM#17的B0选择的A/D通道的当前值输入数据（以8位存储）#16在D/A通道上的当前值输出数据（以8位存储）#17保留D/A起动A/D起动A/D通道#1—#5，#18—#31保留系统分析：1：在该系统中，传感器输出的模拟量通过FX0N-3A转化成数字量放在plc中，然后通过区间比较指令进行比较判断，控制plc的输出，假设FX0N-3A接在plc的0号位置。传感器的对应曲线plc的对应曲线对应的plc程序：选用1号通道启动a/d转换把转换后的结果放到D0二、FX1N-2AD-BD1)用1DA可以增加二个模拟输出点。如果使用2AD，它是被内部安装在PLC的顶部，因些不需要改变PLC的安装区域。2)可以通过切换专用的辅助继电器来设置模拟转换是电压输出（0~10V）还是电流输出（4~20mA）。而且，如下表所示，各个通道的转换数字值被存储在专用的特殊数字寄存器中，但是不能调节模拟数字转换的特性。1、特点2、参数元件说明M8112输入模式ch1切换标志OFF：电压输入模式（0-10V）ON:电流输入模式（4-20mA）M8113输入模式ch2切换标志OFF：电压输入模式（0-10V）ON:电流输入模式（4-20mA）D8112Ch1的数字值D8113Ch2的数字值1）软元件说明条目规格电压输入电流输入模拟输出范围DC0~10V绝对最大输入“-0.5V，+15VDC4~20mA绝对最大输入“-2mA，+60mA数字输出12位二进制分辨率2.5mV(10V/4000)8μA(4mA~20mA)/2000综合精度满刻度±1%（0~10V：±0.1V）满刻度±1%（4~20mA：±0.16mA）输入特性占用点数0点（因为是通过数据寄存器操作的，所以1DA不受主PLC的标准最大控制点数的影响）2）规格说明3、接线*1如果电压输入有波纹或者有很大的干扰，要在位置*1处接一个0.1~0.47μF25VDC电容。*2对于电流输入，如图所示将“V0+”端子“VI+”短路。例题1：将Ch1设置成电压输入模式，将Ch2设置成电流输入模式，A/D转换后各通道的数字值被存储在D0和D2中。PLC梯形图例题2：在电压模式下，2AD将模拟值0~10V转换成模拟输出0~4000。如果在程序中使用的数字范围是0~10000，则范围0~4000必须被转换成0~10000，存储在D10中。解：电压值与PLC存储器D10之间的关系。转换公式：D10=10×（D8112或D8113）÷4假设用ch1方式，则编写的梯形图如下：PLC梯形图例3：在电流模式下，2AD将模拟值4~20mA转换成数字输出0~2000。如果在程序中使用的数字范围是4000~20000，则范围必须被转换成0~2000必须转换成4000~20000，存储在D60中。D60=8×（D8112或D811）+4000转换公式：解：电压值与PLC存储器D60之间的关系。假设用ch2方式，则编写的梯形图如下：PLC梯形图三、FX1N-1DA-BD1、特点1）用1DA可以增加一个模拟输出点。如果使用1DA，它是被内部安装在PLC的顶部，因些不需要改变PLC的安装区域。2）可以通过切换专用的辅助继电器来设置模拟转换是电压输出（0~10V）还是电流输出（4~20mA）。而且，如下表所示，各个通道的转换数字值被存储在专用的特殊数字寄存器中，但是不能调节模拟数字转换的特性。2、参数元件说明M8114切换输出模式OFF：电压输出模式（0-10V）ON:电流输出模式（4-20mA）D8114模拟输出的数字值1）软元件说明2）规格说明条目规格电压输出电流输出模拟输出范围DC0~10V外部负荷电阻2K~1M欧）DC4~20mA（外部负荷电阻小于或等于500欧）数字输出12位二进制分辨率2.5mV(10V/4000)8μA(4mA~20mA)/2000综合精度满刻度±1%（0~10V：±0.1V）满刻度±1%（4~20mA：±0.16mA）输入特性占用点数0点（因为是通过数据寄存器操作的，所以1DA不受主PLC的标准最大控制点数的影响）3、接线1）电压输出模式*1如果有很大的干扰，要在位置*1处接一个0.1~0.47μF25VDC电容。2）电流输出模式例4：如下列编程举例所示。要转换成模拟值的数字值被存储在D8114中。因为数字值的范围被从0~10000转换到0~4000。解：PLC存储器D0与D/A模块输出电压值之间的关系。如果在D0中使用的数字值范围是（0~10000），转换公式：（D8114）=2×D0÷5PLC梯形图例2：在电流模式下，1DA将数字0~2000转换成模拟输出4~20mA。如果在程序中使用的数字范围是0~10，则范围必须被转换成0~40