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1、电气控制与PLC应用技术 电子教案主 编 伍金浩 曾庆乐中等职业教育机电技术应用专业规划教材丛书主编 李乃夫第4章 FX2N系列PLC的 硬件系统配置现代工业生产自动化三大支柱 机器人PLC计算机辅设计与制造第4章 FX2N系列PLC的硬件系统 配置PLC 是一种专门用于工业控制的计算机 。为满足不断发展的大规模工业生产柔性控 制的要求而逐步发展起来的。最早用于取 代继电器控制线路 其功能基本限于开关量逻辑控制，仅执行 逻辑运算、定时、计数等顺序控制功能。 但随着微电子技术和计算机技术的飞速发 展，的功能已大大超出了原先的逻 辑运算。 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
2、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 算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输 入和输出，控制各种类型的机械或生产过程 。可编程控制器及其有关设备，都应按易于 与工业控制系统形成一个整体、易于扩充其 功能的原则设计。 第4章 FX2N系列PLC的硬件系统 配置第4章 FX2N系列PLC的硬件系统 配置FX2N是 FX 系列中功能最强、速度最高的微 型可编程控制器。它的基本指令执行速度高 达 0.08s，远远超过了很多大型可编程控制器 ，用户储存容量可扩展到 16K 步，最大可以 扩展到 256 个 I/O 点，有 5 种模拟量输入/
3、输 出模块、高速计数器模块、脉冲输出模块、4 种位置控制控制模块、多数 RS232C/RS 422/RS485 串行通信模块或功能扩展板，以 及模拟定时器功能扩展板。使用特殊功能模 块和功能扩展板，可以实现模拟量控制、位 置控制和联网通信等功能。4.1 PLC的基本结构4.1 PLC的基本结构中央处理单元（CPU）存储器输入、输出（I/O）单元 电源1.中央处理单元（CPU）将各种输入信号取入存储器。编译、执行指令。 把结果送到输出端。响应各种外部设备的请求2.存储器PLC 内部存储器系统程序存储器 用户程序及数据存储器系统程序存储器：主要存放系统管理和监控程序及 对用户程序作编译处理的程序。
4、系统程序已由厂家固 定，用户不能更改。用户程序及数据存储器：主要存放用户编制的应 用程序及各种暂存数据、中间结果。3.输入、输出（I/O）单 元 开关量输入接口直流输入单元交流输入单元作用：把现场的开关量信号变成内 部处理的标准信号直流输入单元 PLC输入端,开关类元件工作电 流流向交流输入单元 上“”下“ ”下“”上“ ”开关量输出口 开关量输出接口 继电器输出方式 晶体管输出方式 晶闸管输出方式n作用：把内部的标准信号转换成 现场执行机构所需的开关量信号继电器输出方式PLC继 电 器负载COM内部电路外 围电路继电器型输出接口用于交/直流两种电源,但接通断开频率低晶体管输出方式PLC负载C
5、OM24V晶体管输出方式有较高的接通断开频率,但只适于直流驱动场合输入输出扩展接口输入输出扩展接口用于将扩充外部输入/输出端子数扩展单元与基本单元（即主机）联接在一起。4.电源PLC一般采用高质量的开关式稳压电源 为内部电路供电，向CPU、存储器及输 入输出接口提供各自所需的直流电压 。电源的性能将直接影响PLC的功能和工 作的可靠性。 4.2FX2N系列的内部寄存器配置 输入输出（I/O）继电器 辅助继电器（M）状态寄存器（S） 定时器（T） 计数器（C）数据寄存器（D） 指针（P、I） 4.2.1输入输出（I/O）继 电器输入继电器（X）作用是将用户输入设备发来的开关信号输入PLC 编号采
6、用八进制数表示 触点数在编程时没有限制，即有无数对动合和动断触点供编程使用 4.2.1输入输出（I/O）继 电器 输出继电器（Y） 作用是将PLC程序的结果输出传给负载 只能由内部程序指令来驱动，不能由外部信号驱动 有无数对动合和动断触点供编程使用 输出继电器的线圈只能使用一次 4.2.2辅助继电器（M） 辅助继电器不能直接驱动外部负载，供 内部编程使用触点在PLC内部编程时可无限次使用线圈在一个程序中只能使用一次 采用十进制编号4.2.2辅助继电器（M）通用辅助继电器M0M499（500点）掉电保持辅助继电器M500M1023（524 点）特殊辅助继电器M8000M8255（256点 ）4.
7、2.2辅助继电器（M）特殊辅助继电器触点型特殊辅助继电器M8000：运行监视器（在PLC运行中接通） M8002：初始脉冲（仅在运行开始时瞬间接通） M8011：产生10ms时钟脉冲的特殊辅助继电器。线圈型特殊辅助继电器 M8033：PLC停止时保持输出映像存储器和数据寄存器内容。 M8034：将PLC的输出全部禁止。 M8039：PLC按D8039中指定的扫描时间工作4.2.3状态寄存器（S） 它用来记录系统运行中的状态，与步进顺控指令STL配合应用 状态寄存器与辅助继电器一样有无数的动合和动断触点状态寄存器不与步进顺控指令STL配合使用时，可作为辅助继 电器M使用FX2N系列可通过程序设定
8、将S0S499设置为有断电保持功能 的状态器 4.2.3状态寄存器（S）状态有五种类型：初始状态S0S9共10点回零状态S10S19共10点通用状态S20S499共480点保持状态S500S899共400点报警用状态S900S999共100点4.2.4定时器（T） FX2N系列中定时器时可分为通用定时 器和积算定时器。定时器实际是内部脉冲计数器，可 对内部1ms、10ms和100ms时钟脉冲 进行加计数，当达到用户设定值时 ，触点动作。4.2.4定时器（T）通用定时器的特点是不具备断电保持功能，即当输入电路断开或停电时定时器复位。 通用定时器（T0T245）100ms定时器T0T199共200
9、点，设定范围0.13276.7s10ms定时器T200T245共46点，设定范围0.01327.67s。4.2.4定时器（T）积算定时器具有计数累积功能在定时过程中如果断电或定时器线圈OFF，积算定时器将保持 当前的计数值（当前值），通电或定时器线圈ON后继续累积 ，即其当前值具有保持功能，只有将积算定时器复位，当前值 才变为0。积算定时器（T246T255）1ms定时器T246T249共4点，设定范围0.00132.767s100ms定时器T250T255共6点，设定范围为0.13276.7s4.2.4 定时器（T） 积算定时器当X0接通时，T253当前值计数器 开始累积100ms时钟脉冲的
10、个数。 当PLC电源经t0后断开，而T253尚 未计数到设定值K345，则当前计 数值保留。 电源接通并使X0再次接通后， T253从保留的当前计数值开始继 续累积。 经过t1时间，当前计数值达到K345 时，定时器的常开触头T253接通 ，使线圈Y0接通。 累积总时间为3450.1s=34.5s。 当复位输入X1接通时，定时器才 复位，当前值变为0，常开触头也 随之复位。4.2.5计数器（C） FX2N系列计数器分为内部计数器和高速计数器两类 内部计数器是在执行扫描操作时对内部信号（如X、 Y、M、S、T等）进行计数 16位增计数器（C0C199） 共200点 ，其中C0C99 为通用型，C
11、100C199共100点为断电保持型 32位增/减计数器（C200C234） 共有35点，其中 C200C219（共20点）为通用型，C220C234（共 15点）为断电保持型。 4.2.5计数器（C）16位增计数器 X0为复位信号，当X0为0N时C0 复位为零开始进入计数状态。 Xl是计数输入，每当X1接通一 次计数器当前值增加1。 若计数器计数设定为10，则计 数当前值到达10后计数器C0的 常开触头接通，使线圈Y0接通 。 即使输入X1再接通，计数器的 当前值也保持不变直至复位输 入X0再次接通，执行RST复位 指令为止。4.2.5计数器（C）X10控制M8200实现计数 方式选择，若X
12、10闭合， 为减计数方式。 X12为计数输入，C210的 设定值为5。 X10断开，控制M8200为 OFF，置为加计数方式。 当X12计数输入累加至5 时，计数器的常开触头 C200接通，输出继电器 线圈Y0通电。32位增/减计数器 4.2.5计数器（C）当前值大于5时计数 器仍为ON状态，只有 当前值由减至4时， 计数器才变为OFF， 输出保持为OFF状态 。复位输入X11接通时 ，计数器的当前值为 0，输出触点也随之 复位。32位增/减计数器 4.2.6数据寄存器（D）通用数据寄存器（D0D199） 只要不写入其它数据，已写入的数据不会变化。但是PLC状态 由运行停止时，全部数据均清零。
13、断电保持数据寄存器（D200D7999） 只要不改写，原有数据不会丢失。 特殊数据寄存器（D8000D8255） 这些数据寄存器供监视PLC中各种元件的运行方式用变址寄存器（V/Z） 用于改变元件的编号（变址）。变址寄存器可以像其它数据寄 存器一样进行读写 4.2.7指针（P、I）作用：指示分支指令的跳转目标和中断 程序的入口标号。分类 分支用指针 输入中断指针 定时中断指针 记数中断指针。指针（P、I）分支用指针 共128点分支用指针。它用来指示跳转 指令（JUMP）的跳转目标或子程序调用 指令（CALL）调用子程序的入口地址。 中断指针 中断指针是用来指示某一中断程序的入 口位置。执行中断后遇到IRET（中断 返回）指令，则返回主程序。
