电气控制与PLC应用(课件)第五章--三菱FX2N系列可编程序控制器及其基本指令

第五章三菱FX2N系列PLC的编程元件及其基本指令第一节三菱FX2N系列可编程序控制器主机（基本单元）：CPU、存储器、输入输出口及电源主机扩展其输入输出：扩展单元（扩展I/O口，内部有电源）扩展模块及（扩展I/O口，内部有电源）特殊功能模块单元（温度控制模块、计数控制模块等）5.1.1FX2N系列可编程序控制器的基本组成5.1.2FX2N系列可编程序控制器型号名称体系及其种类输入输出点数：指基本单元、扩展单元或扩展模块的输入输出总数。基本单元、扩展单元输出形式基本单元用M表示；扩展单元用E表示R：表示继电器输出，有接点，交流、直流负载两用；S：表示三端双向可控硅开关元件输出，无接点，交流负载用；T：表示晶体管输出，无接点，直流负载用。扩展模块输入输出形式R：表示DC输入，继电器输出；X：表示输入专用，无输出；YR：表示继电器输出专用，无输出；YT：表示晶体管输出专用，无输入；YS：表示三端双向晶闸管开关元件输出专用，无输入。其他区分一般无符号，表示AC100V/200V电源，DC24V输入。FX2N－〇〇M〇－〇系列名称输入输出点数基本单元输出形式其他区分基本单元型号名称组成及种类包括内部电源、输入输出口、CPU及存储器扩展单元型号名称组成及种类FX2N－〇〇E〇－〇系列名称输入输出点数扩展单元输出形式其他区分包括内部电源和输入输出口扩展模块型号名称组成及种类FX□N－〇〇E〇系列名称输入输出点数扩展设备输出形式包括输入输出口，由基本单元或扩展单元供电5.1.3FX2N系列可编程序控制器技术指标一般技术指标性能技术指标输入技术指标输出技术指标电源技术指标一、编程元件的分类及编号规则代表功能的字母。如输入继电器用“X”表示、输出继电器用“Y”表示。数字，数字为该类器件的序号。FX2N系列PLC中输入、输出继电器的序号为八进制，其余为十进制。第二节FX2N系列PLC的主要编程元件5.2.1FX2N系列PLC编程元件概述X0功能字母数字二、编程元件的基本特征PLC编程元件的物理实质：电子电路及存储器。称“软继电器”。在PLC中用逻辑与、逻辑或、逻辑非等逻辑运算来处理各种继电器的连接；编程元件和继电接触器的元件类似、具有线圈和常开、常闭触点；当线圈被选中（通电）时，常开触点闭合，常闭触点断开，当线圈失去选中件时，常闭接通，常开断开；可编程序控制器的编程元件可以有无数多个常开、常闭触点。10ONOFFPLC内部存储单元与继电器的对应关系编程元件的基本特征编程元件与继电接触器元件比较表相同点不同点都具有线圈和常开常闭触点，触点的状态随着线圈的状态而变化，即当线圈被选中（通电）时，常开触点闭合，常闭触点断开，当线圈失去选中条件时，常闭接通，常开断开。编程元件被选中，只是代表这个元件的存储单元置1，失去选中条件只是这个元件的存储单元置0；编程元件可以无限次地访问，可编程控制器的编程元件可以有无数多个常开、常闭触点。三、数据结构：十进制数(K)十六进制数（H）：同十进制数一样，用于指定应用指令操作数中的数值与指令动作。1)定时器和计数器的设定值（K常数）。2)辅助继电器（M）、定时器（T）、计数器（C）、状态器等的编号（软元件编号）。3)指定应用指令操作数中的数值与指令动作（K常数）。二进制数（B）：PLC内部，这些数字都是用二进制处理的。八进制数（O）：FX2N系列的输入继电器、输出继电器的软元件编号以八进制数值进行分配。BCD码：用于数字式开关或七段码的显示器控制等。其他数值（浮点数）：FX2N系列具有可进行高精度的浮点运算功能。可编程控制器的编程元件列表输入继电器X计数器C输出继电器Ｙ数据寄存器D辅助继电器M变址寄存器V/Z状态器S指针P/I定时器T常数（K/H）5.2.2FX2N系列PLC的编程元件一、输入输出继电器X、Y输入继电器：作用是接受并存储输入到PLC中的现场开关信号（对应于某一位输入映像寄存器），和对应的输入端子相连，在使用中不必考虑接点的容量。特点：其状态由外部信号决定，而不能由用户程序控制。输出继电器：具有一对物理接点，与PLC的一个输出端子相连，可以直接驱动负载。特点：其状态只能由用户程序决定，而不可能由外部信号控制。基本输入输出单元继电器采用八进制编号，最大范围为X00~X77/Y00~Y77共64点。型号FX2N-16MFX2N-32MFX2N-48MFX2N-64MFX2N-80MFX2N-128M扩展时输入X000～X0078点X000～X01716点X000～X02724点X000～X03732点X000～X04740点X000～X07764点X000～X267184点输出Y000～Y0078点Y000～Y01716点Y000～Y02724点Y000～Y03732点Y000～Y04740点Y000～Y07764点Y000～Y267184点输入端子是PLC从外部开关接受信号的窗口输出端子是PLC向外部负载发送信号的窗口输入继电器X、输出继电器Y动画二、辅助继电器M它与外界没有联系，仅作运算的中间结果使用，有时也称作内部继电器或中间继电器，它不能直接驱动外部负载，外部负载的驱动要通过输出继电器进行。这类辅助继电器的线圈与输出继电器一样有无数的电子常开和常闭触点。如果在PLC运行过程中停电，输出继电器及一般用辅助继电器都断开。再运行时，除了输入条件为ON（接通）的情况以外，都为断开状态。通用辅助继电器：M0-M499，共500个点断电保持辅助继电器：M500-M1023及M1024-M3071共2572点。它们利用可编程控制器内部的锂电池来记忆断电瞬间的状态，即重新通电后的第一个周期能维持断电时各自的状态。其中M500-M1023可以用软件来设定使其变为非断电保持辅助继电器。特殊辅助继电器：M8000-M8255，共256个点。分为触点利用型特殊辅助继电器和线圈驱动型特殊辅助继电器。辅助继电器M分类：例：右图为来电后要自动一直维持断电前的on状态所用的自保电路。断电保持辅助继电器特殊辅助继电器可以分为：1、触电利用型殊辅助继电器。线圈由PLC自动驱动，用户只可以利用其接点。例如：M8000为运行监控用，PLC运行时M8000接通；M8002为仅在运行开始瞬间接通的初始脉冲特殊辅助继电器。可以用它来对某些有断电保持功能的编程元件进行复位和清零。2、驱动线圈型特殊辅助继电器。用户激励线圈后，PLC作特定动作。例如：M8033：为PLC停止时，映像寄存器和数据寄存器中内容保持不变，即可编程使输出保持。M8034为禁止全部输出特殊辅助继电器。M8039：其线圈通电时，以D8039中制定的扫描时间定时扫描。三、状态器S状态器S是构成状态转移图的重要软元件，它与后续的步进梯形指令配合使用。通常状态继电器软元件有下面五种类型：初始状态继电器：S0～S9共10点。一般用于步进梯形图的初始状态。回零状态继电器：S10～S19共10点。一般用作返回原点的状态。通用状态继电器：S20～S499共480点。停电保持状态器：S500～S899共400点。报警用状态继电器：S900～S999共100点。四、定时器T定时器相当于继电器系统中的通电延时型时间继电器，可在程序中用于延时控制。定时器内有一个设定值寄存器、一个当前值寄存器和一个用来存储其状态的元件映像寄存器，它们使用同一个元件号。定时器累计PLC内1ms、10ms、100ms等的时钟脉冲，当达到所定的设定值时，输出触点动作。FX2N系列PLC的定时器（T）有以下4种类型：100ms定时器：T0～T199，200点。定时范围：0.1～3276.7s；10ms定时器：T200～T245，46点。定时范围：0.01～327.67s；1ms累积型定时器：T246～T249，4点，执行中断保持。定时范围：0.001～32.767s；100ms累积型定时器：T250～T255，6点，定时中断保持，定时范围：0.1～3276.7sFX2N系列PLC定时器设定值可以采用程序存储器内的常数（K）直接指定，也可以用数据寄存器（D）的内容间接指定。使用数据寄存器设定定时器设定值时，一般使用具有掉电保持功能的数据寄存器，这样在断电时不会丢失数据。PLC采用硬件定时中断、软件递减计数的方法来实现定时逻辑功能。定时器逻辑功能定时条件定时器定时继电器当前值操作OFF等于设定值不操作OFFON≠0计时OFFON＝0不操作ON图a为非累积型定时器如果X000为ON，T200开始计时，当脉冲数等于设定值K123时，定时器的输出触点动作，也就是说输出触点在线圈驱动1.23s后动作。X000断开或停电，定时器复位，输出触点复位。即通用定时器所计时间必须一次达到设定时间，否则定时器不会动作。图b为累积型定时器，如果X001为ON，则T250用当前值计数器累计100ms的时钟脉冲。当达到设定值K345时，定时器的输出触点动作。在累计过程中，即使输入X001断开或停电时，再起动时，继续累计，其累计时间为34.5s。如果复位输入X002为ON，定时器复位，输出触点也复位。积算定时器的动作过程图驱动线圈开始到触点动作结束的定时器触点动作精度，大致可用式t＝T＋T0－α其中:α与1ms、10ms、100ms定时器对应，分别为0.001s、0.01s、0.1s；T为定时器设定时间；T0为扫描周期。编程时，定时器触点写在线圈指令前时，最大误差为-2T0。当定时器设定值为0时，在执行下一个扫描的线圈指令时，输出触点开始动作。此外，中断执行型的1ms定时器在执行线圈指令后，以中断方式对1ms时钟脉冲计数。PLC的定时器本身没有瞬动触点，如果需要，可以在定时器线圈两端病例一个辅助继电器的线圈，把辅助继电器的触电当成定时器的瞬动触点来使用。PLC的定时器线圈本身只有通电延时功能，如果需要断电延时功能（输出信号在停止一段时间以后才停止），可以采用如下电路：定时器的瞬动触点：延时断开电路内部信号计数器：是对机内的元件的信号计数，也称普通计数器外部信号计数器：对机器的外部信号进行计数16位增计数器（无断电保持－通用型：C0～C99；停电保持型：C100～C199）16位计数器其设定值在K1～K32767范围内有效。设定值K0与K1意义相同，均在第一次计数时，其触点动作。如果PLC断电，恢复电源后，计数器可按上一次数值累计计数。五、计数器C计数器逻辑功能复位信号计数信号计数器计数继电器当前值操作ON╳=0不计数OFFOFF≠设定值“+1”OFF＝设定值不计数ON不变不计数不变如上图所示，当在执行第十次的线圈指令时，输出触点动作。如果复位输入X010为ON，则执行RST指令，计数器的当前值为0，输出触点复位。计数器的设定值，除用常数K设定外，还可由数据寄存器指定。16位递加计数器32位增减计数器设定值为－2147483648～＋2147483647，其中C200～C219共20点是通用型，C220～C234共15点为断电保持型计数器。32位双向计数器是递加型还是递减型计数由特殊辅助继电器M8200～M8234设定，两者配对使用。特殊辅助继电器接通时（置1）时，为递减计数；特殊辅助继电器断开（置0）时，为递加计数。可直接用常数K或间接用数据寄存器D的内容作为设定值。间接设定时，要用器件号紧连在一起的两个数据寄存器。低位存放在指定数据寄存器中，高位则存放在继其之后的数据寄存器中（＋1）.用X12作为计数输入，驱动C210计数器线圈进行计数操作。加计数时，当计数器的当前值由4到5（上升沿）时，其接点接通（置1），Y1有输出；当前值大于5时，Y1仍然接通。减计数时，当前值由5到4（下降沿）时，计数器C210的常开触点断开，Y1停止输出。X10为方向设定信号，X11为复位信号。32位增/减双向计数器利用计数输入X014驱动C200线圈，可增计数或减计数。（增减可由特殊辅助继电器M8×××设置）当前值的增减与输出触点的动作无关，但是如果从2147