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1、三菱三菱PLCPLC触摸屏与触摸屏与变频器器应用技用技术二二1)了解PLC的产生、特点、应用和发展状况等。2)掌握PLC的基本结构和工作原理。3)熟悉FX2N系列PLC的软元件，掌握主要软元件的功能和应用注意事项。4)了解PLC的各种编程语言的特点。5)掌握SWOPC-FXGP/WIN-C和GX Developer编程软件的基本操作，熟悉软件的主要功能。1)能熟练操作SWOPC-FXGP/WIN-C和GX Developer编程软件，完成程序的编写、下载、监测等操作。2)能根据控制系统输入信号与输出信号的要求，熟练完成PLC的外部接线操作。一、项目任务二、相关知识点三、思考与练习一、项目任务二
2、、相关知识点三、项目实施四、知识进阶五、思考与练习一、项目任务二、相关知识点三、项目实施四、思考与练习一、项目任务二、项目分析三、相关知识点四、项目实施五、知识进阶六、思考与练习一、项目任务1)了解PLC的产生、特点、应用和发展状况等基本知识。2)掌握PLC的基本结构和工作原理。3)了解FX2N系列PLC的软元件，掌握主要软元件的功能和应用注意事项。4)了解PLC的各种编程语言的特点。二、相关知识点1.PLC的产生2.PLC的特点3.PLC的应用4.PLC的分类5.PLC的发展6.PLC的基本结构7.PLC的工作原理8.PLC的编程语言9.PLC的技术指标10.FX2N系列PLC的软元件11.
3、三菱FX系列PLC型号说明1.PLC的产生1)编程方便，可在现场修改程序。2)维护方便，最好是插件式结构。3)可靠性高于继电器控制柜。4)体积小于继电器控制柜。5)成本可与继电器控制柜竞争。6)数据可以直接输入管理计算机。7)可以直接用交流115V输入。8)通用性强，系统扩展方便，更动最少。9)用户存储器容量大于4KB。10)输出为交流115V，负载电流要求在2A以上，可直接驱动电磁阀和交流接触器等。2.PLC的特点PLC自问世以来不断发展，因此，对它下一个确切的定义是困难的，1987年2月，国际电工委员会（IEC）颁布的草案中将PLC定义为：“PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境
4、下应用而设计，它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数、算术运算等操作的指令并通过数字或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械和生产过程。PLC及其有关外围设备，都应按易于与工业控制系统连成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”由此可见，PLC实质上是一种面向用户的工业控制专用计算机，它的主要特点是：1）可靠性高，抗干扰能力强。2）适应性好，具有柔性。3）功能完善，接口多样。4）易于操作，维护方便。5）编程简单易学。6）体积小、重量轻、功耗低。3.PLC的应用(1)开关量逻辑控制这是PLC最基本的应用，即用PLC取代传统的继电器控制系统，实现逻辑控制和顺序控
5、制。(2)模拟量过程控制除了数字量之外，PLC还能控制连续变化的模拟量，如温度、压力、速度、流量、液位、电压和电流等模拟量。(3)运动控制大多数PLC都有拖动步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴位置控制模块。(4)现场数据采集处理目前PLC都具有数据处理指令、数据传送指令、算术与逻辑运算指令和循环移位与移位指令，所以由PLC构成的监控系统，可以方便地对生产现场数据进行采集、分析和加工处理。3.PLC的应用(5)通信联网、多级控制PLC与PLC之间、PLC与上位计算机之间通信，要采用专用通信模块，并利用RS232C或RS422A接口，用双绞线、同轴电缆或光缆将它们连成网络。(1)开关量逻辑控制这是
6、PLC最基本的应用，即用PLC取代传统的继电器控制系统，实现逻辑控制和顺序控制。如机床电气控制、电动机控制、注塑机控制、电镀流水线、电梯控制等。总之，PLC既可用于单机控制，也可用于多机群和生产线的控制。(2)模拟量过程控制除了数字量之外，PLC还能控制连续变化的模拟量，如温度、压力、速度、流量、液位、电压和电流等模拟量。通过各种传感器将相应的模拟量转化为电信号，然后通过A/D模块将它们转换为数字量送到PLC的CPU处理，处理后的数字量再经过D/A转换为模拟量进行输出控制，若使用专用的智能PID模块，可以实现对模拟量的闭环过程控制。(3)运动控制大多数PLC都有拖动步进电动机或伺服电动机的单轴
7、或多轴位置控制模块。这一功能广泛用于各种机械设备，如对各种机床、装配机械、机器人等进行运动控制。(4)现场数据采集处理目前PLC都具有数据处理指令、数据传送指令、算术与逻辑运算指令和循环移位与移位指令，所以由PLC构成的监控系统，可以方便地对生产现场数据进行采集、分析和加工处理。数据处理通常用于如柔性制造系统、机器人和机械手的控制系统等大、中型控制系统中。(5)通信联网、多级控制PLC与PLC之间、PLC与上位计算机之间通信，要采用专用通信模块，并利用RS232C或RS422A接口，用双绞线、同轴电缆或光缆将它们连成网络。由一台计算机与多台PLC组成分布式控制系统，进行“集中管理，分散控制”，
8、建立工厂的自动化网络。PLC还可以连接CRT（阴极射线管）显示器或打印机，实现显示和打印4.PLC的分类(1)按结构形式分类根据PLC的结构形式，可将PLC分为整体式和模块式两类，如图2-1所示。(2)按功能分类根据PLC所具有的功能不同，可将PLC分为低档、中档、高档3类。(3)按I/O点数分类根据PLC的I/O点数的多少，可将PLC分为小型、中型和大型3类。(1)按结构形式分类根据PLC的结构形式，可将PLC分为整体式和模块式两类，如图2-1所示。图2-1整体式PLC和模块式PLC(2)按功能分类根据PLC所具有的功能不同，可将PLC分为低档、中档、高档3类。根据PLC所具有的功能不同，可
9、将PLC分为低档、中档、高档3类。1）低档PLC具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量模拟量输入输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。2）中档PLC除具有低档PLC的功能外，还具有较强的模拟量输入输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。有些还可增设中断控制、PID控制等功能，适用于复杂控制系统。3）高档PLC除具有中档PLC的功能外，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其他特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能等。高档PLC机具有更强的通信联
10、网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，实现工厂自动化。(3)按I/O点数分类根据PLC的I/O点数的多少，可将PLC分为小型、中型和大型3类。1）小型PLCI/O点数小于256点；单CPU、8位或16位处理器、用户存储器容量在4KB以下。其特点是体积小、结构紧凑，整个硬件融为一体，除了开关量I/O以外，还可以连接模拟量I/O及其他各种特殊功能模块。它能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术运算、数据处理和传送、通信联网及各种应用指令。例如，美国通用电气（GE）公司的GEI型；美国德州仪器公司的TI100；日本三菱电气公司的FX系列；日本立石公司（欧姆龙）的C20、C40，日本东芝公
11、司的EX20、EX40，德国西门子公司的S7200，中外合资无锡华光电子工业有限公司的SR20/21。2）中型PLCI/O点数为2562048点；双CPU，用户存储器容量为416KB。这种类型PLC一般采用模块化结构，I/O的处理方式除了采用一般PLC通用的扫描处理方式外，还能采用直接处理方式。它能联接各种特殊功能模块，通信联网功能更强，指令系统更丰富，内存容量更大，扫描速度更快。例如，德国西门子公司的JP3S7300、SU5、SU6，中外合资无锡华光电子工业有限公司的SR400，日本立石公司的C500，GE公司的GE。JP3）大型PLCI/O点数大于2048点；多CPU，16位、32位处理器
12、，用户存储器容量为16KB以上，具有极强的自诊断功能。通信联网功能强，有各种通信联网的模块，可以构成三级通信网，实现工厂生产管理自动化。大型PLC还可以采用三CPU构成表决式系统，使机器的可靠性更高。例如，德国西门子公司的S7400，GE公司的GE，立石公司的C2000，三菱公司的K3等5.PLC的发展(1)国内外PLC发展应用概况PLC自问世以来，经过40多年的发展，在美、德、日等工业发达国家已成为重要的产业之一。(2)PLC技术发展趋势PLC技术随着计算机和微电子技术的发展而迅速发展，由1位机发展为8位机，随着微处理器和微型计算机技术在PLC中的应用，现在的PLC产品已使用16位、32位高
13、性能微处理器，而且实现了多处理器的多信道处理，通信技术使PLC的应用得到进一步的发展，未来PLC将朝两极化、多功能、智能化和网络化的模式方向发展。6.PLC的基本结构(1)中央处理器(CPU)同一般的微型计算机一样，CPU是PLC的核心。(2)存储器存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。(3)I/O单元I/O(输入/输出)单元，是PLC与工业生产现场之间的连接部件。(4)电源PLC配有开关电源，以供内部电路使用。(5)编程装置编程装置的作用是编辑、调试、输入用户程序，也可在线监控PLC内部状态和参数，与PLC进行人机对话。6.PLC的基本结构图2-2整体式PLC组成框图6.PLC的基本结构
14、图2-3模块式PLC组成框图(1)中央处理器(CPU)同一般的微型计算机一样，CPU是PLC的核心。同一般的微型计算机一样，CPU是PLC的核心。PLC中所配置的CPU随机型不同而不同，常用的有3类：通用微处理器（如Z80、8086、80286等）、单片微处理器（如8031、8096等）和位片式微处理器(如AMD29W等)。小型PLC大多采用8位通用微处理器和单片微处理器；中型PLC大多采用16位通用微处理器或单片微处理器；大型PLC大多采用高速位片式微处理器。目前，小型PLC为单CPU系统，而中、大型PLC则大多为双CPU系统，甚至有些PLC中多达8个CPU。对于双CPU系统，一般一个为字处
15、理器，通常采用8位或16位处理器；另一个为位处理器，采用由各厂家设计制造的专用芯片。字处理器为主处理器，用于执行编程器接口功能，监视内部定时器，监视扫描时间，处理字节指令以及对系统总线和位处理器进行控制等；位处理器为从处理器，主要用于处理位操作指令和实现PLC编程语言向机器语言的转换。位处理器的采用,提高了PLC的速度，使PLC更好地满足实时控制要求。在PLC中，CPU按系统程序赋予的功能指挥PLC有条不紊地进行工作，归纳起来主要有以下几个方面：1)接收从编程器输入的用户程序和数据。2)诊断电源、PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等。3)通过输入接口接收现场的状态或数据，并存入输入映像
16、寄存器或数据寄存器中。4)从存储器逐条读取用户程序，经过解释后执行。5)根据执行的结果，更新有关标志位的状态和输出映像寄存器的内容，通过输出单元实现输出控制。有些PLC还具有制表打印或数据通信等功能。(2)存储器存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。系统程序是由PLC的制造厂家编写的，和PLC的硬件组成有关，完成系统诊断、命令解释、功能子程序调用管理、逻辑运算、通信及各种参数设定等功能，提供PLC运行的平台。系统程序关系到PLC的性能，而且在PLC使用过程中不会变动，所以是由制造厂家直接固化在只读存储器ROM、PROM或EPROM中，用户不能访问和
17、修改。用户程序是由用户根据对生产工艺的控制要求而编制的应用程序，为了便于读出、检查和修改，用户程序一般存于CMOS静态RAM中，用锂电池作为后备电源，以保证掉电时不会丢失信息。PLC使用以下几种物理存储器：1)随机存取存储器（RAM）。2)只读存储器（ROM）。3)可擦除只读存储器（EPROM）。4)电擦除只读存储器（EEPROM）。(3)I/O单元I/O(输入/输出)单元，是PLC与工业生产现场之间的连接部件。输入/输出）单元，是PLC与工业生产现场之间的连接部件。PLC通过输入接口可以检测被控对象的各种数据，以这些数据作为PLC对被控制对象进行控制的依据；同时PLC又通过输出接口将处理结果
18、送给被控制对象，以实现控制目的。PLC I/O单元的主要作用为：1)数据锁存向外设输出数据时需要。2)电平隔离使外设和CPU电路之间的直流电平互不影响。3)速度协调使外设和CPU之间，准备好后才传送数据。4)数据变换串/并变换、并/串变换、A/D（数/模）变换、D/A（模/数）变换。(4)电源PLC配有开关电源，以供内部电路使用。PLC配有开关电源，以供内部电路使用。与普通电源相比，PLC电源的稳定性好、抗干扰能力强。对电网提供的电源稳定度要求不高，一般允许电源电压在其额定值15%的范围内波动。许多PLC还向外提供直流24V稳压电源，用于对外部传感器供电。(5)编程装置编程装置的作用是编辑、调
19、试、输入用户程序，也可在线监控PLC内部状态和参数，与PLC进行人机对话。图2-4编程装置7.PLC的工作原理(1)PLC的循环扫描技术PLC循环扫描的工作过程如图2-5所示，一般包括5个阶段：内部处理与自诊断、通信处理、输入采样、程序执行及输出刷新。(2)PLC与传统继电器控制的异同PLC的扫描工作方式同继电器控制有着明显不同，见表2-1。(3)PLC扫描周期的计算一个完整的扫描周期包括自诊断时间、通信时间、扫描I/O时间和扫描用户程序时间。(4)PLC的I/O响应时间I/O响应时间指从PLC的输入信号变化开始到引起系统有关输出端信号的改变所需的时间，它反映了PLC的输出滞后输入的时间。7.
20、PLC的工作原理图2-5PLC循环扫描的工作示意图(1)PLC的循环扫描技术PLC循环扫描的工作过程如图2-5所示，一般包括5个阶段：内部处理与自诊断、通信处理、输入采样、程序执行及输出刷新。图2-6PLC程序执行过程示意图(2)PLC与传统继电器控制的异同PLC的扫描工作方式同继电器控制有着明显不同，见表2-1。表2-1PLC与继电器控制系统比较(3)PLC扫描周期的计算一个完整的扫描周期包括自诊断时间、通信时间、扫描I/O时间和扫描用户程序时间。一个完整的扫描周期包括自诊断时间、通信时间、扫描I/O时间和扫描用户程序时间。1）自诊断时间：与PLC的型号系列有关，如三菱FX2N系列PLC自诊
21、断时间为1ms。2）通信时间：取决于连接的外设数量，若没有连接外设，则通信时间为0。3）扫描I/O时间：等于扫描的I/O总点数与每点扫描速度的乘积。4）扫描用户程序时间：取决于指令步数的多少和所用指令类型。等于基本指令扫描速度与所有基本指令步数的乘积，加上功能指令扫描时间。功能指令扫描速度与指令步数可以查阅相关用户手册。可见，PLC控制系统固定后，扫描周期将主要取决于用户程序的长短与所用指令的类型。(4)PLC的I/O响应时间I/O响应时间指从PLC的输入信号变化开始到引起系统有关输出端信号的改变所需的时间，它反映了PLC的输出滞后输入的时间。I/O响应时间指从PLC的输入信号变化开始到引起系
22、统有关输出端信号的改变所需的时间，它反映了PLC的输出滞后输入的时间。产生输入输出响应滞后的原因主要是PLC的扫描工作方式和输入滤波器的影响。为了增强PLC的抗干扰能力，PLC的每个开关量输入端都采用光电隔离和RC滤波电路等技术，其中RC滤波电路的滤波常数约为1020ms。若PLC采用继电器输出方式，输出电路中继电器触头的机械滞后作用，也是引起输入输出响应滞后现象的一个因素。PLC的I/O响应时间，在一般的工业控制系统中是完全允许的，但不能适应要求I/O响应速度快的实时控制场合。因此，现在的大、中、小型PLC除了加快扫描速度外，还在软件硬件上采取一些措施，以提高I/O的响应速度。例如，可选用快
23、速响应模块、高速计数模块等，也可采用改变信息刷新方式、运用中断技术、调整输入滤波器等方法进行改进。8.PLC的编程语言(1)梯形图(LD)梯形图语言是在传统电气控制系统中常用的接触器、继电器等图形符号的基础上演变而来的。(2)指令表(IL)这种编程语言是一种与汇编语言类似的助记符编程表达方式。(3)顺序功能图(SFC)顺序功能图语言(SFC语言)是一种较新的编程方法，又称状态转移图语言。(4)高级语言随着PLC技术的发展，为了增强PLC的运算、数据处理及通信等功能，以上编程语言无法很好地满足要求。(1)梯形图(LD)梯形图语言是在传统电气控制系统中常用的接触器、继电器等图形符号的基础上演变而来
24、的。图2-7传统的电气控制电路和PLC梯形图(2)指令表(IL)这种编程语言是一种与汇编语言类似的助记符编程表达方式。这种编程语言是一种与汇编语言类似的助记符编程表达方式。在PLC应用中，经常采用简易编程器，而这种编程器中没有CRT屏幕显示，或没有较大的液晶屏幕显示。因此，就用一系列PLC操作命令组成的语句表将梯形图描述出来，再通过简易编程器输入到PLC中。虽然各个PLC生产厂家的语句表形式不尽相同，但基本功能相差无几。以下是与图27b对应的指令程序。(3)顺序功能图(SFC)顺序功能图语言（SFC语言）是一种较新的编程方法，又称状态转移图语言。它将一个完整的控制过程分为若干阶段，各阶段具有不
25、同的动作，阶段间有一定的转换条件，转换条件满足就实现阶段转移，上一阶段动作结束，下一阶段动作开始。用状态转移图的方式来表达一个控制过程，对于顺序控制系统特别适用。(4)高级语言随着PLC技术的发展，为了增强PLC的运算、数据处理及通信等功能，以上编程语言无法很好地满足要求。近年来推出的PLC，尤其是大型PLC，都可用高级语言（如BASIC语言、C语言、PASCAL语言等）进行编程。采用高级语言后，用户可以像使用普通微型计算机一样操作PLC，使PLC的各种功能得到更好的发挥。HT5HWTHZSTHZ9PLC的技术指标HTSTWT虽然各厂家所生产的PLC产品型号、规格和性能各不相同，但通常都可以用
26、以下7个指标来描述PLC的主要性能。（1）存储容量（2）I/O点数（3）扫描速度（4）指令的功能与数量（5）内部元件的种类与数量（6）特殊功能单元（7）可扩展能力9.PLC的技术指标(1)存储容量存储容量是指用户程序存储器的容量。(2)I/O点数输入/输出(I/O)点数是PLC可以接受的输入信号和输出信号的总和，是衡量PLC性能的重要指标。(3)扫描速度扫描速度是指PLC执行用户程序的速度，是衡量PLC性能的重要指标。(4)指令的功能与数量指令功能的强弱、数量的多少也是衡量PLC性能的重要指标。(5)内部元件的种类与数量在编制PLC程序时，需要用到大量的内部元件来存放变量、中间结果、保持数据、
27、定时计数、模块设置和各种标志位等信息。(6)特殊功能单元特殊功能单元种类的多少与功能的强弱是衡量PLC产品的一个重要指标。9.PLC的技术指标(7)可扩展能力PLC的可扩展能力包括I/O点数的扩展、存储容量的扩展、联网功能的扩展、各种功能模块的扩展等。(1)存储容量存储容量是指用户程序存储器的容量。存储容量是指用户程序存储器的容量。用户程序存储器的容量大，就可以编制出复杂的程序。在PLC中存储容量除了用KB作单位外，更多的用“步”作单位，PLC中程序指令是按“步”存放的，一“步”占用一个地址单元，也称为1个“字”，一个地址单元占用两个字节（B），所以1步=1字=2B。(2)I/O点数输入/输出
28、(I/O)点数是PLC可以接受的输入信号和输出信号的总和，是衡量PLC性能的重要指标。输入/输出（I/O）点数是PLC可以接受的输入信号和输出信号的总和，是衡量PLC性能的重要指标。I/O点数越多，外部可接的输入设备和输出设备就越多，控制规模就越大。当系统的I/O点数不够时，可通过PLC的I/O扩展接口对系统进行扩展。(3)扫描速度扫描速度是指PLC执行用户程序的速度，是衡量PLC性能的重要指标。扫描速度是指PLC执行用户程序的速度，是衡量PLC性能的重要指标。一般以扫描1K字（或1K步）用户程序所需的时间来衡量扫描速度，通常以ms/K字（或ms/K步）为单位。PLC用户手册一般会给出执行各条
29、指令所用的时间，可以通过比较各种PLC执行相同的操作所用的时间来衡量扫描速度的快慢。(4)指令的功能与数量指令功能的强弱、数量的多少也是衡量PLC性能的重要指标。指令功能的强弱、数量的多少也是衡量PLC性能的重要指标。编程指令的功能越强、数量越多，PLC的处理能力和控制能力也越强，用户编程也越简单和方便，越容易完成复杂的控制任务。(5)内部元件的种类与数量在编制PLC程序时，需要用到大量的内部元件来存放变量、中间结果、保持数据、定时计数、模块设置和各种标志位等信息。这些元件的种类与数量越多，表示PLC的存储和处理各种信息的能力越强。(6)特殊功能单元特殊功能单元种类的多少与功能的强弱是衡量PL
30、C产品的一个重要指标。近年来各PLC厂商非常重视特殊功能单元的开发，特殊功能单元种类日益增多，功能越来越强，使PLC的控制功能日益扩大。(7)可扩展能力表2-2F系列PLC性能参数表10.FX2N系列PLC的软元件表示电池后备区，通过参数设置可变为非电池后备区。表示电池后备固定区，区域特性不可改变。(1)输入继电器(X)输入继电器与输入端相连，它是专门用来接受PLC外部开关信号的元件。(2)输出继电器(Y)输出继电器用来将PLC内部信号输出传送给外部负载(用户输出设备)。(3)辅助继电器(M)辅助继电器是PLC中数量最多的一种继电器，一般的辅助继电器与继电器控制系统中的中间继电器相似。(4)状
31、态寄存器(S)状态寄存器用来记录系统运行中的状态。(5)定时器(T)PLC中的定时器(T)相当于继电器控制系统中的时间继电器，可在程序中实现延时控制。(6)计数器(C)计数器在程序中用作计数控制。10.FX2N系列PLC的软元件(7)数据寄存器(D、V、Z)PLC在进行输入输出处理、模拟量控制、位置控制时，需要许多数据寄存器存储数据和参数。(8)常数及指针10.FX2N系列PLC的软元件表2-3F系列PLC软元件一览表10.FX2N系列PLC的软元件表2-3F系列PLC软元件一览表(1)输入继电器(X)输入继电器与输入端相连，它是专门用来接受PLC外部开关信号的元件。图2-8输入继电器(X1)
32、的等效电路(2)输出继电器(Y)输出继电器用来将PLC内部信号输出传送给外部负载(用户输出设备)。图2-9输出继电器(Y0)的等效电路(3)辅助继电器(M)辅助继电器是PLC中数量最多的一种继电器，一般的辅助继电器与继电器控制系统中的中间继电器相似。图2-10小车往复运动控制(3)辅助继电器(M)辅助继电器是PLC中数量最多的一种继电器，一般的辅助继电器与继电器控制系统中的中间继电器相似。图2-11M8000、M8002、M8012的波形图(4)状态寄存器(S)状态寄存器用来记录系统运行中的状态。图2-12状态寄存器S的应用(5)定时器(T)PLC中的定时器（T）相当于继电器控制系统中的时间继
33、电器，可在程序中实现延时控制。它们是通过对一定周期的时钟脉冲进行累计而实现定时的，时钟脉冲有周期为1ms、10ms、100ms 3种，当所计数达到设定值时触头动作。设定值可用常数K或数据寄存器D的内容来设置。它可以提供无限对常开常闭延时触头。(6)计数器(C)计数器在程序中用作计数控制。计数器在程序中用作计数控制。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。内部输入信号的接通和断开时间应比PLC的扫描周期稍长，最高计数频率为10kHz，因此是低速计数器。高速计数器又称外部计数器，用于测量通过指定输入点的被测信号频率
34、。1）16位加计数器（C0C199）。2）32位加/减计数器（C200C234）。3）高速计数器。(7)数据寄存器(D、V、Z)PLC在进行输入输出处理、模拟量控制、位置控制时，需要许多数据寄存器存储数据和参数。数据寄存器为16位，最高位为符号位。可用两个数据寄存器来存储32位数据，最高位仍为符号位，0表示正数，1表示负数。数据寄存器有以下几种类型：1）通用数据寄存器（D0D199）。2）断电保持数据寄存器（D200D7999）。3）特殊数据寄存器（D8000D8195）。4）变址寄存器（V/Z）。(8)常数及指针图2-13分支用指针(8)常数及指针图2-14输入中断指针11.三菱FX系列PL
35、C型号说明2D1.TIF一、项目任务1)SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件的安装与基本操作。2)编写如图2-16所示报警闪烁灯梯形图程序，并完成程序的传送、运行和监控操作。3)基本掌握在SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件中，采用指令表形式编程的方法。二、相关知识点1.SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件的主要功能2.系统配置要求3.编程软件的使用1.SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件的主要功能1)在SWOPC-FXGP/WIN-C中，可通过梯形图符号，指令表及SFC符号来创建顺控指令程序，建立注释数据及设置寄存器数据。2)创建顺控指令程序以及将其存储为文件，用打印机打印。
36、3)该程序可在串行系统中与PLC进行通信，实现文件传送,操作监控及各种测试功能。2.系统配置要求486以上的计算机并配上相应的接口单元和通信电缆即可满足系统配置要求，如采用FX232AWC型RS232C/RS422转换器(便携式)，或FX232AW型RS232C/RS422转换器(内置式)，以及其他指定的转换器。通信电缆通常采用SC09编程电缆，SC09编程电缆为RS232接口（俗称COM口）到RS422接口的转换电缆，通用于三菱A系列和FX系列（FX2/FX2C/FX2N/FX0/FX0N/FX0S/FX1N/FX1S）PLC，支持所有通信协议，用于计算机与PLC的编程通信和各种上位机监控软
37、件，并可替代三菱通信模块FX232AW（或FX232AWC），该电缆的RS422接口和RS232接口均内置保护电路，可带电任意插拔。如果与三菱F1/F2系列PLC通信，需加装F220GF1通信模块。如果使用USB接口，需选用USB接口的编程电缆USBSC09。3.编程软件的使用(1)编程软件的启动与退出双击桌面上的图标可启动SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件，打开如图2-17所示的主窗口，执行“文件”“退出”命令，即可退出编程系统。(2)文件的管理(3)梯形图编程(1)编程软件的启动与退出双击桌面上的图标可启动SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件，打开如图2-17所示的主窗口，执行“
38、文件”“退出”命令，即可退出编程系统。图2-17SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件主窗口(2)文件的管理图2-18“PLC类型设置”对话框(2)文件的管理图2-19“打开文件”对话框(2)文件的管理图2-20“赋名及保存”对话框(2)文件的管理图2-21“文件保存确认”对话框(3)梯形图编程图2-22“输入元件”对话框(3)梯形图编程图2-23“元件名输入”对话框(3)梯形图编程图2-24“程序检查”对话框(3)梯形图编程图2-25元件登录监控窗口(3)梯形图编程图2-26元件监控设置结果(3)梯形图编程图2-27元件监控过程(3)梯形图编程图2-28“强制Y输出”对话框(3)梯形图编程
39、图2-29“强制ON/OFF”对话框(3)梯形图编程图2-30改变当前值对话框(3)梯形图编程图2-31改变设定值对话框(3)梯形图编程图2-32确认对话框三、项目实施1.编程准备2.编程操作3.程序的传送4.运行操作5.监控操作1.编程准备在计算机的RS232C端口与PLC编程端口之间使用SC09编程电缆进行连接，并将PLC处于停止模式，然后接通计算机和PLC电源。2.编程操作打开SWOPCFXGP/WINC编程软件，建立一个新文件，采用梯形图编程的方法，将图216所示梯形图输入到计算机，并通过编辑操作对程序进行修改和检查，最后将编辑好的梯形图程序保存，并将文件命名为“报警闪烁灯3.程序的传
40、送(1)程序的写出打开程序文件，通过“写出”操作将程序文件“报警闪烁灯.pmw”传送到PLC用户存储器RAM中，然后进行校验。(2)程序的读入通过“读入”操作将PLC中已有程序读入到计算机中，然后进行校验。(3)程序的校验在上述程序检验过程中，只有当计算机对两端程序比较无误后，才可认为程序传送正确，否则应查清原因，重新传送。4.运行操作1)根据梯形图程序，将PLC的输入/输出端与外部模拟信号连接好，PLC输入/输出端编号及说明见表2-4。2)接通PLC运行开关，PLC面板上RUN灯亮，表明程序已开始运行。3)结合控制程序，操作有关输入信号，在不同输入状态下观察输入/输出指示灯的变化，若输出指示
41、灯的状态与程序要求一致，则表明程序运行正常。1)根据梯形图程序，表2-4PLC输入/输出端编号及说明5.监控操作(1)元件的监视监视X1、Y1、Y2、M1的ON/OFF状态，监视T0、T1、C0的设定值及当前值，并将结果填入表2-5中。(2)强制Y输出对Y1进行强制ON操作，对Y2进行强制OFF操作。(3)强制ON/OFF强制T1为ON，观察运行结果，说明变化原因。(4)改变设定值将T0的设定值K20修改为K100，然后，观察运行结果，写出操作过程；将C0的设定值K5修改为K10，然后，观察运行结果，写出操作过程。(1)元件的监视监视X1、Y1、Y2、M1的ON/OFF状态，监视T0、T1、C
42、0的设定值及当前值，并将结果填入表2-5中。表2-5元件监视结果一览表四、知识进阶1)执行“文件”“新文件”或“打开”,选择PLC类型设置(如FX1N或FX2N),单击“确认”，弹出指令表(如果不是指令表，可从菜单“视图”内选择“指令表”)。2)输入“LD”后按“空格”键(也可以键入“F5”)，再输入“X000”，按“回车”键，即成功输入第一条指令及对应元件号，光标自动进入第二条指令。3)输入“OUT”后按“空格”键(也可以键入“F9”)，再输入“Y000”，按“回车”键，即成功输入第二条指令及对应元件号，光标自动进入第三条指令。4)输入“END”后按“回车”键，输入结束指令，无元件号，光标下
43、移，结果如图所示。5)切换到梯形图视图，其对应的梯形图如图2-34所示。5)切换到梯形图视图，其对应的梯形图如图2-34所示。图2-33指令表编程示例结果5)切换到梯形图视图，其对应的梯形图如图2-34所示。图2-34指令表对应梯形图一、项目任务将项目22中图216所示报警闪烁灯梯形图程序导入GX Developer中，并进行仿真测试操作。二、相关知识点1.GX2.在GX3.工程的导入4.元件的输入5.程序的传输6.梯形图逻辑测试1.GX1)在GX Developer编程软件中，可通过梯形图、语句表及SFC符号来创建顺控指令程序，建立注释数据及设置寄存器数据。2)创建顺控指令程序以及将其存储为
44、文件，用打印机打印。3)该软件可在串行系统中可与PLC进行通信、文件传送操作及离线和在线调试功能。2.在GX1)执行“工程”“创建新工程”命令，弹出如图2-37所示对话框，单击PLC系列下拉列表，选择所使用的PLC的CPU系列，本实验中选用的是FX系列，所以选FXCPU。2)单击PLC类型下拉列表，选择对应的PLC的CPU系列的类型，本实验用FX2N系列，所以选中FX2N(C)。3)设置工程路径、工程名和标题。4)单击“确定”按钮，则新建一工程主窗口如图2-39所示。3)设置工程路径、工程名和标题。图2-37“创建新工程”对话框3)设置工程路径、工程名和标题。图2-38“另存工程为”对话框4)
45、单击“确定”按钮，则新建一工程主窗口如图2-39所示。图2-39新建的工程主窗口3.工程的导入图2-40“读取FXGP(WIN)格式文件”对话框3.工程的导入图2-41“浏览导入文件”对话框3.工程的导入图2-42“导入参数设置”对话框4.元件的输入图2-43“梯形图输入”对话框5.程序的传输图2-44“PLC写入”对话框6.梯形图逻辑测试1)打开所需测试的梯形图程序文件。2)执行“工具”“梯形图逻辑测试起动”命令，弹出如图2-45所示“梯形图逻辑测试工具”对话框。3)在“梯形图逻辑测试工具”对话框中，如图2-46所示，执行“菜单起动”“继电器内存监视”命令，弹出如图2-47所示“元件监视”窗
46、口，在此窗口中既可实现时序图监视，也可实现相应软元件状态监视。4)单击GPPW屏幕来激活屏幕，可观察到梯形图中各元件的状态，从而达到测试程序的目的。5)执行“工具”“梯形图逻辑测试结束”命令，退出梯形图逻辑测试操作。三、项目实施1.编程准备2.导入文件3.梯形图逻辑测试1.编程准备在计算机的RS232C端口与PLC编程口之间使用SC09编程电缆进行连接，并将PLC处于停止模式，然后接通计算机和PLC电源。2.导入文件图2-49导入文件结果2.导入文件图2-50“软元件监控”窗口3.梯形图逻辑测试1)起动梯形图逻辑测试功能。2)在如图2-50所示“软元件监控”窗口中，结合控制程序，操作有关输入信
47、号，在不同输入状态下观察输入/输出元件状态的变化，若输出元件的状态与程序要求一致，则表明程序运行正常。3)监视X1、M1、Y1、Y2的ON/OFF状态，监视T0、T1、C0的设定值及当前值，并将结果填入表2-6中。4)将T0的设定值K20修改为K100，然后，观察运行结果；将C0的设定值K5修改为K10，然后，观察运行结果，分析运行结果的正确性。4)将T0的设定值K20修改为K100，然后，观察运行结果；将C0的设定值K5修改为K10，然后，观察运行结果，分析运行结果的正确性。表2-6元件监视结果一览表一、项目任务1.根据FX2N-48MR的输入、输出端子图(见图2-52)和PLC控制系统的接
48、线示意图。2.利用计算机将提供的程序写入PLC。3.观察PLC系统的运行情况并进行调试。3.观察PLC系统的运行情况并进行调试。图2-52F-48MR的输入、输出端子图3.观察PLC系统的运行情况并进行调试。图2-53PLC控制系统接线示意图二、项目分析按下常开按钮SB0，指示灯HL1点亮，松开后，指示灯保持点亮状态，PLC面板上的LED指示灯与之同步；按下常闭按钮SB1，指示灯HL1熄灭，松开后，指示灯HL1保持熄灭状态，PLC面板上的LED指示灯与之同步。传感器采用三线式的接近开关，可采用电容式、电感式或光电式传感器。在下面操作中以光电式接近开关为例，将一光亮物体接近光电式接近开关，指示灯
49、HL2点亮，将光亮物体远离光电式接近开关，指示灯HL2熄灭，PLC面板上的LED指示灯与之同步。三、相关知识点1. FX2N产品规格2.电源单元3.FX2N系列基本单元产品端子排列4.PLC系统的安装5.输入电路的接线6.输出电路的接线7.端子排1. FX2N产品规格 35mm宽DIN导轨 安装孔4个(4.5,32点以下者2个) 电源、辅助电源、输入信号用的装卸式端子台(带盖板，FX2N-16M除外) 输入指示灯 扩展单元、扩展模块、特殊单元、特殊模块、接线插座盖板 输出用的装卸式端子台(带盖板，FX2N-16M除外) 输出动作指示灯 DIN导轨装卸用卡子 面板盖 外围设备接线插座、盖板1.
50、FX2N产品规格图2-54F系列PLC的前面板图2.电源单元图2-55交流供电电源2.电源单元图2-56直流供电电源3.FX2N系列基本单元产品端子排列图2-57F-16MR、F-32MR等基本单元产品端子排列3.FX2N系列基本单元产品端子排列图2-58F-64MR、F-64MT和F-64MS基本单元产品端子排列3.FX2N系列基本单元产品端子排列图2-59F-80MR、F-80MT和F-80MS基本单元产品端子排列3.FX2N系列基本单元产品端子排列图2-60F-128MR、F-128MT基本单元产品端子排列4.PLC系统的安装(1)底板安装利用PLC机体外壳4个角上的安装孔，用规格为M4
51、的螺钉将控制单元、扩展单元、AD转换单元、DA转换单元及IO链接单元固定在底板上。(2)DIN导轨安装利用PLC底板上的DIN导轨安装杆将控制单元、扩展单元、AD转换单元、DA转换单元及IO链接单元安装在DIN导轨上。5.输入电路的接线1)实现现场与PLC主机的电气隔离，以提高抗干扰性，因为该器件的发光二极管VD0与光敏晶体管VT0之间是靠光电耦合传递信息的，在电气上彼此绝缘，一些干扰电信号不易串入。2)避免外电路出故障时，外部强电侵入主机而损坏主机。3)电平变换时，现场开关信号可能有各种电平，光耦合器可将它们变换成PLC主机要求的标准逻辑电平。(1)无源开关的接线FX2N系列PLC只有直流输
52、入，在PLC内部有24V电源，将输入端与内部24V电源正极相连、COM端与负极连接，如图2-62所示。(2)接近开关等传感器的接线5.输入电路的接线图2-61直流开关量(F基本单元)输入接口电路(1)无源开关的接线FX2N系列PLC只有直流输入，在PLC内部有24V电源，将输入端与内部24V电源正极相连、COM端与负极连接，如图2-62所示。图2-62F系列PLC与无源开关的输入连接示意图(2)接近开关等传感器的接线图2-63PLC与传感器连接的示意图6.输出电路的接线(1)FX2N系列基本单元的输出方式输出模块是通过输出端子与外部用户输出设备连接的，典型用户输出设备主要包括各种继电器、接触器
53、、电磁阀线圈、信号指示灯等。(2)输出电路的外部接线输出模块与外部用户输出设备的接线分为汇点式和分隔式两种类型输出接线，其基本接线形式如图2-69所示。(3)输出接口的安全保护当输出接口连接电感类设备时，为了防止电路关断时刻产生高压对输入、输出口造成破坏，应在感性元件两端加保护元件。(1)FX2N系列基本单元的输出方式输出模块是通过输出端子与外部用户输出设备连接的，典型用户输出设备主要包括各种继电器、接触器、电磁阀线圈、信号指示灯等。表2-7F输出技术指标(1)FX2N系列基本单元的输出方式输出模块是通过输出端子与外部用户输出设备连接的，典型用户输出设备主要包括各种继电器、接触器、电磁阀线圈、
54、信号指示灯等。表2-7F输出技术指标(1)FX2N系列基本单元的输出方式输出模块是通过输出端子与外部用户输出设备连接的，典型用户输出设备主要包括各种继电器、接触器、电磁阀线圈、信号指示灯等。图2-64直流输出模块(晶体管输出方式)电路原理(1)FX2N系列基本单元的输出方式输出模块是通过输出端子与外部用户输出设备连接的，典型用户输出设备主要包括各种继电器、接触器、电磁阀线圈、信号指示灯等。图2-65交流输出模块(双向晶闸管输出方式)原理电路(1)FX2N系列基本单元的输出方式输出模块是通过输出端子与外部用户输出设备连接的，典型用户输出设备主要包括各种继电器、接触器、电磁阀线圈、信号指示灯等。图
55、2-66交/直流输出模块(继电器输出方式)原理电路(1)FX2N系列基本单元的输出方式输出模块是通过输出端子与外部用户输出设备连接的，典型用户输出设备主要包括各种继电器、接触器、电磁阀线圈、信号指示灯等。图2-67继电器输出方式下的混合接线示意图(1)FX2N系列基本单元的输出方式输出模块是通过输出端子与外部用户输出设备连接的，典型用户输出设备主要包括各种继电器、接触器、电磁阀线圈、信号指示灯等。图2-68晶体管输出方式下的继电器过渡示意图(2)输出电路的外部接线输出模块与外部用户输出设备的接线分为汇点式和分隔式两种类型输出接线，其基本接线形式如图2-69所示。图2-69输出接线方式(3)输出
56、接口的安全保护当输出接口连接电感类设备时，为了防止电路关断时刻产生高压对输入、输出口造成破坏，应在感性元件两端加保护元件。图2-70输出接口的保护环节示意图7.端子排图2-71通过端子排与外围设备连接的接线示意图四、项目实施1)根据FX2N-48MR的端子图、PLC控制原理图和接线图，完成PLC接线。2)将图2-72所示的PLC接线检查程序利用计算机写入PLC。3)按步骤操作，观察PLC系统的运行情况并进行调试。五、知识进阶旋转编码器可以提供高速脉冲信号，在数控机床及工业控制中经常用到。不同型号的编码器输出的频率、相数也不一样。有的编码器输出U、V、W三相脉冲，有的只有两相脉冲，有的只有一相脉冲(如U相)，频率有100Hz、200Hz、1kHz、2kHz等。当频率比较低时，PLC可以响应；频率高时，PLC就不能响应，此时，编码器的输出信号要接到特殊功能模块上。图273为FX2N系列PLC与欧姆龙的E6A2C系列旋转编码器的接口示意图。结束结束
