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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（Programmable Logic Controller) 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
2、市电，能 直接驱动电磁阀、交 流接触器等； 9）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
3、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
4、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（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24V PLC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
5、 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,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）,FX1S FX1N FX2N FX2NC FX1NC,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
6、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、扩展模块和特殊功能模块等组成。,二、 FX2N的系统特点及配置,2.1 FX2N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0.08s，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
7、,（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/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
8、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,2.2 FX2N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： 10256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,DDC电源，DC输入 AAC电源，AC输入
9、 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 LTFL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1 FX2N模块连接图,1基本单元,表1 FX2N系列的基本单元,2I/O扩展单元和扩展模块,表2 FX2N的扩展单元,表3
10、FX2N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4 FX2N的特殊功能单元的型号及功能,4编程器,（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,3 FX2N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
11、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X000X267（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（Y000Y267）,1. 输入继电器（X000X267）,输出继电器是用来将PLC内部程
12、序运算结果输出给外部负载（用户输出设备）,FX2N编号范围为Y000Y267（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（M0M499）,（2）断电保持辅助继电器（M500M3071）,（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（S0S9），如图3.4,普通型（S10S499）/断电保持型（S500S899） ，如图3.5,信号报警器型状态器（S900S999），如图3.6,图4 状态转移图,图5 S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
13、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（T0T199）共200点,10ms通用定时器（T200T245）共46点,积算型定时器 （如图3.10）,1ms积算定时器（T246T249）共4点,100ms积算定时器（T250T255）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7 32位增/减计数器计数方向对应的辅助继电器(M)的地址号,M
14、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（C0C199）共200点,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,（2）高速计数器（C235C255）,单相单计数输入高速计数器（C235C245）,单相双计数输入高速计数器（C246C250）,双相高速计数器（C251C255）,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
15、5(可正、可负)。 X010=OFF,M=OFF, C200增计数. 当X012计数输入累加由45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54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C235C245。,(a) 无启动/复位端,X12=ON, C235导通，并对X
16、0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（D0D199）,断电保持数据寄存器（D200D7999）,特殊数据寄存器（D8000D8255）,
