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1、第六章 可编程控制器概述,第一节 三菱FX2N系列可编程控制器,一、FX2N系列可编程控制器的基本组成 20世纪90年代，三菱公司在FX系列PLC的基础上又推出了FX2N系列产品，该机型在运算速度，指令数量及通讯能力方面有了较大的进步，是一种小型化、高速度、高性能、各方面都相当于FX系列中最高档次的超小型的PLC。,FX2N系列PLC由基本单元、扩展单元、扩展模块及特殊功能单元构成。图61是FX2N可编程控制器顶视图，它属于叠装式PLC。,图6-1 FX2N可编程控制器顶视图,基本单元（Basic Unit）包括CPU、存储器、输入输出口及电源，是PLC的主要部分。 扩展单元（Extensio
2、n Unit）是用于增加IO点数的装置，内部设有电源。 扩展模块（Extension Module）用于增加IO点数及改变IO比例，内部无电源，由基本单元或扩展单元供电。 因扩展单元及扩展模块无CPU，因此必须与基本单元一起使用。 特殊功能单元（Special Function Unit）是一些专门用途的装置，如位置控制模块、模拟量控制模块、计算机通讯模块等等。,（一）FX2N系列的基本单元名称体系及其种类 FX2N系列的基本单元型号名称体系形式如图6-2所示。,二、FX2N系列可编程控制器的型号名称体系 及其种类,图6-2 FX2N系列的基本单元型号名称体系形式,FX2N系列的基本单元的种类
3、共有16种如表6-1所示：,每个基本单元最多可以连接1个功能扩展板，8个特殊单元和特殊模块，连接方式如图6-3*。,FX2N系列的基本单元可扩展连接的最大输入输出点为,（二）FX2N系列的扩展单元名称体系及其种类 FX2N系列的扩展单元型号名称体系形式如图6-4所示。,图6-4 FX2N系列扩展单元型号名称体系形式,FX2N系列的扩展单元种类共有4种，如表6-2所示,表62 FX2N系列扩展单元型号种类,（三）FX2N系列的扩展模块名称体系及其种类 FX2N系列扩展模块型号名称体系形式如图6-5 所 示。,图6-5 FX2N系列扩展模块型号名称体系形式,FX2N系列基本单元不仅可以直接连接FX
4、2N系列的扩展单元和扩展模块，而且还可以直接连接FXON系列的多种扩展模块（但不能直接连接FX0N用的扩展单元），它们必须接在FX2N系列扩展单元和扩展模块之后，如图6-6（a），也可以通过FX2N-CNV-IF转换电缆连接如图6-3所示的FX1、FX2用的扩展单元和其它扩展特殊、特殊单元、特殊模块连接，可多达16个外设。 基本单元也可以像图（b）所示的连接，但这种连接之后，就不能再直接连接FX2N和FX0N设备了。,FX2N系列4种扩展模块和FXON系列扩展模块的种类如表6-3所示。,表6-3 FX0N、 FX2N系列扩展模块种类,注：表中括号内数字表示扩展模块占有的点数，括号外数字是有效点
5、数。,（四）FX2N系列使用的特殊功能模块 FX2N系列备有各种特殊功能的模块，如表6-4。这些特殊功能模块均要用直流5V电源驱动。,三、FX2N系列可编程控制器的技术指标,FX2N系列可编程控制器的技术指标包括一般技术指标、电源技术指标、输入技术指标、输出技术指标和性能技术指标，分别如表6-5、表6-6、表6-7、表6-8和表6-9所示。,表6-4 FX2N系列使用的特殊功能模块,表65 FX2N一般技术指标,表6-6 FX2N电源技术指标,表67 FX2N输入技术指标,表68 FX2N输出技术指标,第二节 FX2N系列可编程控制器软组件及功能,可编程控制器的软组件从物理实质上来说就是电子电
6、路及存储器。具有不同使用目的的软组件其电路也有所不同。考虑到工程技术人员的习惯，常用继电器电路中类似器件名称命名。为了明确它们的物理属性，称它们为“软继电器”。从编程的角度出发，我们可以不管这些器件的物理实现，只注重它们的功能，在编程中可以像在继电器电路中一样使用它们。,在可编程控制器中这种“软组件”的数量往往是巨大的。为了区分它们的功能，不重复地选用，通常给软组件编上号码。这些号码就是计算机存储单元的地址。,一、FX2N系列PLC软组件的分类、编号 和基本特征,FX2N系列PLC软组件有输入继电器X、输出继电器Y、辅助继电器M、状态继电器S、定时器T、计数器C、数据寄存器D和指针P、I、N八
7、大类。,FX2N系列PLC软组件的编号分为二部分，第一部分用一个字母代表功能，如输入继电器用“X”表示，输出继电器用“Y”表示，第二部分用数字表示该类软组件的序号。输入、输出继电器的序号为八进制，其余软组件序号为十进制。从软组件的最大序号可以了解可编程控制器可能具有的某类器件的最大数量。例如表69中输入继电器的编号范围为X000X267，为八进制编号，则可知道FX2N系列PLC的输入接点数最多可达到184点。这是以CPU所能接入的最大输入信号数量来表示的，并不是一台具体的基本单元或扩展单元所具有的输入接点的数量。,软组件的使用主要体现在程序中，一般可认为软组件和继电接触器类似，具有线圈和常开常
8、闭触点。触点的状态随线圈的状态而变化，当线圈通电时，常开触点闭合，常闭触点断开，当线圈断电时，常闭接通，常开断开。与继电接触器不同的是，一是软组件是计算机的存储单元，从本质上来说，某个组件被选中，只是这个组件的存储单元置1，未被选中的存储单元置0,且可以无限次地访问，可编程控制器的软组件可以有无数多个常开、常闭触点。二是作为计算机的存储单元，每个单元是一位，称为位组件，可编程控制器的位组件可以组合使用，表示数据的位组合组件及字符件，例如K2Y000，表示Y000Y007组合为一个8位的字符件。,二、FX2N系列PLC软组件的地址号及功能,（一）输入输出继电器X/Y 输入与输出继电器的地址号是指
9、基本单元的固有地址号和扩展单元分配的地址号，为八进制编号。其分配方法如表6-10所示。,输入端是PLC接收外部开关信号的端口,与内部输入继电器之间是采用光电绝缘电子继电器连接的，有无数个常开、常闭触点，可以无限次使用，但输入继电器不能用程序来驱动。 输出端是PLC向外部负载发送信号的端口，与内部输出继电器（如继电器、双向晶闸管、晶体管）连接，输出继电器也有无数个常开、常闭触点，可以无限次使用。可编程控制器内部输入输出继电器与外部端子的功能与作用见图6-7所示。,图6-7可编程控制器内部输入输出继电器与外部端子的功能与作用,可编程控制器在执行程序中，采用的是成批输入输出方式（也称刷新方式），其过
10、程如图6-8所示。输入滤波器与输出元器件的驱动时间及运算时间会造成响应滞后，但可以调节输入滤波时间。 （1）输入处理 PLC在执行程序前，将可编程控制器的整个输入端子的ONOFF状态读入到输入数据存储器中。 在执行程序中，即使输入变化，输入数据存储器的内容也不变，而要在下一个周期的输入处理时，才读入这种变化。,图6-8 可编程控制器循环执行程序的过程,（2）程序处理 PLC根据程序存储器中的指令，从输入数据存储器和其它软组件的数据存储器中读出ONOFF状态，从0步起进行顺序运算，将结果写入数据存储器。 各软组件的数据存储器会随着程序的执行逐步改变其内容。输出继电器的内部触点根据输出数据存储器的
11、内容执行动作。 （3）输出处理 所有命令执行结束时，向输出锁存存储器传送输出数据存储器的ONOFF状态，作为可编程控制器的实际输出。,（二）辅助继电器M,PLC内有很多辅助继电器,可分为普通用途、停电保持用途及特殊用途辅助继电器三大类，其地址号（按十进制）分配于表6-11所示。 需要说明的是,哪些辅助继电器具有停电保持功能可由用户在全部辅助继电器编号内自由设置,表6-11中有关编号范围的划分,只是PLC出厂时的一种设置。,表6-11 辅助继电器地址分配表,1.普通用途辅助继电器 普通用途辅助继电器的作用与继电器电路中的中间继电器类似，可作为中间状态存储及信号变换。辅助继电器线圈只能被PLC内的
12、各种软组件的触点驱动。辅助继电器有无数的电子常开与常闭触点，在程序中可以无限次地使用,但是不能直接驱动外部负载，外部负载应通过输出继电器进行驱动。 普通用途辅助继电器与停电保持用的辅助继电器的比例，可通过外围设备设定参数进行调整。,2.具有停电保持用途的辅助继电器 如果在PLC运行过程中停电，输出继电器与普通辅助继电器都断开。再运行时，除了输入条件为ON（接通）的以外，也都断开。但根据控制对象的不同，也可能需要记忆停电前的状态，再运行时将其再现的情况。停电保持用的辅助继电器就能满足这样的需要，利用PLC内的后备电池进行供电, 可以保持停电前的状态。 图6-9是停电保持继电器应用于滑块左右往复运
13、动机构的例子。,滑块碰撞左边限位开关LS1时， X000ON M600=ON电机反转驱动滑块右行停电平台中途停止来电后再启动，因M600ON保持电机继续驱动滑块右行，直到滑块碰撞右限位开关LS2时，X001ON（右限位开关）M600OFF、M601ON电机反转驱动滑块左行。,3特殊辅助继电器 PLC内有很多的特殊辅助继电器，按使用方式可分为二类。 （1）触点利用型特殊辅助继电器 其线圈由PLC自行驱动，用户只能用其触点。这类特殊辅助继电器常用作时基、状态标志或专用控制组件出现的程序中。 例如：M8000：运行监视器（在运行中接通） M8002：初始脉冲（仅在PLC运行开始时的第一个扫描周期接通
14、） M8012：10ms时钟脉冲,（2）线圈驱动型特殊辅助继电器 这类继电器由用户驱动线圈后（注意：又有驱动时有效和END指令实行后驱动有效两种情况），PLC作特定的运动。 例如：M8030：锂电池发光二极管熄灭指令 M8033：停止时保持输出 M8034：输出禁止 M8039：定时扫描 FX2N系列PLC特殊辅助继电器见书后附录A。注意：用户不可使用尚未定义的特殊辅助继电器。,（三）状态软元件S FX2N共有1000个状态软元件（也称状态继电器，简称状态），其分类、地址（以十进制数）编号及用途如表6-12所示。,状态S是构成状态转移图（SFC）的基本要素,是对工序步进型控制进行简易编程的重要
15、软元件，与步进阶梯图（STL）指令组合使用。 状态软元件与辅助继电器一样，有无数的常开触点与常闭触点，在PLC的程序内可随意使用，次数不限。如果不作步进状态程序中状态软组件，状态（S）可在一般的顺序控制程序中作辅助继电器（M）使用。 利用来自外围设备的参数设定，可改变普通用途与停电保持用状态的分配。 供信号报警器用的状态，也可用作外部故障诊断的输出。,(四)定时器 T,定时器相当于继电器电路中的时间继电器，可在程序中用于延时控制。FX2N系列可编程控制器中的定时器T有四种类型，其地址编号按十进制数分配，见表6-13所示。,PLC中的定时器是对机内1ms，10ms，100ms等不同规格时钟脉冲累
16、加计时的。定时器除了占有自己编号的存储器外，还占有一个设定值寄存器和一个当前值寄存器。设定值寄存器存放程序赋于的定时设定值，当前值寄存器记录计时的当前值。这些寄存器均为16位二进制存储器，其最大值乘以定时器的计时单位值即是定时器的最大计时范围值。定时器满足计时条件时当前寄存器开始计时，当它的当前计数值与设定值寄存器中设定值相等时，定时器的输出触点动作。定时器可采用程序存储器内的十进制常数（K）作为定时设定值，也可在数据寄存器（D）的内容中进行间接指定。不用作定时的定时器，可作为数据寄存器使用。,图611是定时器在梯形图中使用。图（a）为非积算定时器的梯形图程序及工作波形，图 (a)中X000为计时条件，当X000接通时定时器T10开始计时。K20为定时设定值。十进制数“20”定时时间为0.120=2s。图中Y000为定时器的被控对象。当计时时间到，定时器T10的常开触点接通，Y00
