第2章 三菱PLC简介

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1、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

2、 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 1 PLC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

3、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

4、 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24VPLC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 19 PLC扫描工作过程 输入处理程序执行输出处理 2 20

5、 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 FX1SFX1NFX2NFX2NCFX1NC FX2N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

6、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 08 s 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

7、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

8、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

9、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 的顺序编号 最多可连接 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 2 I O扩展单元和扩展模块 表2FX2N的扩展单元 表3FX2N的扩展模块 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 4 编程器

10、 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

11、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

12、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 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

13、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 表732位增 减计数器计数方向对应的辅助继电器 M 的地址号 M线圈断开 C为增计数器M线圈接通 C为减计数器 FX2N系列计数器分为内部计数器和高速计数器两类 1 内部计数器 16位增计数器 C0 C199 共200点 32位增 减计数器 C200 C234 共有35点 其中C200 C219 共20点 为通用型 C220 C234 共15点 为断电

14、保持型 2 高速计数器 C235 C255 单相单计数输入高速计数器 C235 C245 单相双计数输入高速计数器 C246 C250 双相高速计数器 C251 C255 图3 11通用型16位增计数器 复位端计数输入端 32位增 减计数器 X010用来控制M8200 X012为计数输入 C200的设定值为5 可正 可负 X010 OFF M OFF C200增计数 当X012计数输入累加由4 5时 增计数器的输出触点动作 当前值大于5时计数器仍为ON状态 X010 ON M ON C200减计数 只有当前值由5 4时 计数器才变为OFF复位 只要当前值小于4 则输出保持为OFF状态 复位输入

15、X011接通时 计数器当前值为0 输出触点也随之复位 单相单计数输入高速计数器作增计数器时 当计数值达到设定值时 触点动作并保持 作减计数时 到达设定数值则复位 1相计数器的计数方向取决于其对应标志M8 为对应计数器号C235 C245 a 无启动 复位端 X12 ON C235导通 并对X0进行增计数 当前值达到1234时 C235常开触点接通 Y000得电 X011为复位信号 当X011接通时 C235复位 X001和X006分别为复位输入端和启动输入端 利用X010通过M8244可设定其增 减计数方式 当X012为接通 且X6也接通时 则开始计数 计数的输入信号来自于X000 C244的

16、设定值由D0和D1指定 除了可用X001立即复位外 也可用梯形图中的X011复位 b 带启动 复位端 不用计数输入端作为计数线圈的驱动触点 图3 14单相双计数输入高速计数器 图3 15双相高速计数器 具有两个输入 X3 增计数输X4 减计数输X5 复位 7 数据寄存器 D 16位 通用数据寄存器 D0 D199 断电保持数据寄存器 D200 D7999 特殊数据寄存器 D8000 D8255 8 变址寄存器 V Z FX2N系列PLC有V0 V7和Z0 Z7共16个变址寄存器 它们都是16位的寄存器 是一种特殊用途的数据寄存器 其作用相当于计算机中的变址寄存器 用于改变元件的编号 变址 例 用V Z的内容改变软元件的元件号 如果V 8 Z 145 8 13 10 14 24结果 D13D24 9 指针 P I 1 分支用指针 P0 P127 2 中断指针 I0 I8 输入中断用指针 I00 I50 输入中断用指针的编号格式如下 I O 0 下降沿中断1 上升沿中断 输入号 0 5 对应输入X000 X005且每个输入只能用一次 定时器中断用指针 I6 I8 计数器中断用指针 I010