模块1初识三菱FX2N系列PLC课件.ppt
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- 模块 初识 三菱 FX2N 系列 PLC 课件
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1、模块模块1 初识三菱初识三菱FX2N系列系列PLC 能力目标:能力目标:v 了解了解FX2N系列系列PLC编程语言;编程语言;v 掌握掌握GX Developer编程软件使用方法;编程软件使用方法;v 掌握掌握GX Simulator-6仿真软件使用方法。仿真软件使用方法。知识目标:知识目标:v 了解了解PLC硬件结构及系统组成;硬件结构及系统组成;v 掌握掌握PLC的工作原理及安装接线方法;的工作原理及安装接线方法;v 掌握掌握FX2N系列系列PLC常用软元件应用技巧。常用软元件应用技巧。模块模块1 初识三菱初识三菱FX2N系列系列PLC项目项目1.1 PLC的基本结构及工作原理的基本结构及
2、工作原理项目项目1.2 初识三菱初识三菱FX2N系列系列PLC 项目项目1.3 学会使用学会使用GX Developer编程软件编程软件思考与练习思考与练习学习内容学习内容项目项目1.1 PLC的基本结构及工作原理的基本结构及工作原理v 国际电工委员会(国际电工委员会(IEC)于)于1987年年2月颁布的月颁布的PLC标准标准草案(第三稿)中对草案(第三稿)中对PLC作了如下定义:作了如下定义:v 可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统,可编程序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
3、存储执行逻辑运算、顺序控制、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命令,并通过数字式、定时、计数和算术运算等操作命令,并通过数字式、模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的外部设备,都应按易程。可编程序控制器及其有关的外部设备,都应按易于与工业控制系统联成一个整体、易于扩充其功能的于与工业控制系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则而设计。原则而设计。1.1.1 PLC的基本结构的基本结构图1-1 PLC基本结构示意图1.CPU模块模块 CPU模块由中央处理器(模块由中央处理器(CP
4、U)、系统程序存储器和用户程序及数据)、系统程序存储器和用户程序及数据存储器等部分组成,是存储器等部分组成,是PLC的核心部件。的核心部件。CPU模块的主要任务如下:模块的主要任务如下:v 接收从编程软件或编程器输入的用户程序和数据,并存储在存储器中;接收从编程软件或编程器输入的用户程序和数据,并存储在存储器中;v 用扫描方式接收现场输入设备的状态和数据,并存入相应的数据寄存用扫描方式接收现场输入设备的状态和数据,并存入相应的数据寄存器或输入映像寄存器;器或输入映像寄存器;v 当当PLC处于运行状态时,执行用户程序,完成用户程序规定的各种算处于运行状态时,执行用户程序,完成用户程序规定的各种算
5、术逻辑运算、数据的传输和存储等;术逻辑运算、数据的传输和存储等;v 按照程序运行结果,更新相应的标志位和输出映像寄存器,通过输出按照程序运行结果,更新相应的标志位和输出映像寄存器,通过输出部件实现输出控制、制表打印和数据通信等功能。部件实现输出控制、制表打印和数据通信等功能。2.输入输入/输出(输出(I/O)模块)模块 输入(输入(I)模块可分为三类:直流输入模块、交流输入模块)模块可分为三类:直流输入模块、交流输入模块和交和交/直流输入模块,如图直流输入模块,如图1-2所示。所示。输出(输出(O)模块可分为三类:继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管)模块可分为三类:继电器输出型、晶体管输出型和
6、晶闸管输出型,如图输出型,如图1-3所示。其中继电器输出型适用于连接直流负载和交流负所示。其中继电器输出型适用于连接直流负载和交流负载,晶体管输出型仅适用于连接直流负载,晶闸管输出型仅适用于连接载,晶体管输出型仅适用于连接直流负载,晶闸管输出型仅适用于连接交流负载。交流负载。3.电源模块电源模块v 外部电源。外部电源。交流交流380、220、110V,直流,直流100、48、24、12、5V等。等。v 内部电源。内部电源。一般可从四个方面考虑:一般可从四个方面考虑:v 1)内部电源与外部电源隔离,减少供电线路对内部电源的影响;)内部电源与外部电源隔离,减少供电线路对内部电源的影响;v 2)有较
7、强的抗干扰能力;)有较强的抗干扰能力;v 3)电源本身功耗尽可能低,在供电电压波动范围较大时,能保)电源本身功耗尽可能低,在供电电压波动范围较大时,能保证正常稳定的输出;证正常稳定的输出;v 4)具有良好的保护功能。)具有良好的保护功能。v 备用电源。备用电源。一般一般PLC采用采用锂电池锂电池作为作为RAM的备用电源。的备用电源。4.编程器编程器vPLC的编程器用于用户程序的输入、编辑和调试,同时监控、的编程器用于用户程序的输入、编辑和调试,同时监控、显示显示PLC的一些系统参数和内部状态,是开发、设计和维护的一些系统参数和内部状态,是开发、设计和维护PLC控制系统的必要工具。控制系统的必要
8、工具。v目前,目前,PLC的编程器一般分为手持式编程器和图形编程器。的编程器一般分为手持式编程器和图形编程器。其中手持式编程器常用于工业现场调试。图形编程器只需在个其中手持式编程器常用于工业现场调试。图形编程器只需在个人计算机上运行与人计算机上运行与PLC配套的编程软件即可进行编程工作,这配套的编程软件即可进行编程工作,这种编程非常方便,用户可以在计算机上以连机种编程非常方便,用户可以在计算机上以连机/脱机方式编程,脱机方式编程,特别是笔记本电脑的逐渐普及,利用图形编程器编程和现场调特别是笔记本电脑的逐渐普及,利用图形编程器编程和现场调试已成为工控技术人员优选方案。试已成为工控技术人员优选方案
9、。1.1.2 PLC的工作原理的工作原理图1-4 PLC的“循环扫描”工作过程(1)输入采样阶段)输入采样阶段v 输入采样阶段又称为输入处理阶段、输入刷新阶段或输入更新阶输入采样阶段又称为输入处理阶段、输入刷新阶段或输入更新阶段。在此阶段,段。在此阶段,PLC首先以扫描方式将所有外部输入设备的接通首先以扫描方式将所有外部输入设备的接通/断开(断开(ON/OFF)状态转换成电平的高低状态)状态转换成电平的高低状态“1”或或“0”并存入输并存入输入锁存器中,然后将其写入各自对应的输入映像寄存器中,即刷入锁存器中,然后将其写入各自对应的输入映像寄存器中,即刷新输入。随即关闭输入端口,进入程序执行阶段
10、。新输入。随即关闭输入端口,进入程序执行阶段。v 注意:注意:只有采样时刻,输入映像寄存器中的内容才与输入信号一只有采样时刻,输入映像寄存器中的内容才与输入信号一致,而其他时间范围内输入信号的变化不会影响输入映像寄存器致,而其他时间范围内输入信号的变化不会影响输入映像寄存器内容,输入信号的变化状态只能在下一个扫描周期的输入处理阶内容,输入信号的变化状态只能在下一个扫描周期的输入处理阶段被读入,这种输入工作方式称为集中输入工作方式段被读入,这种输入工作方式称为集中输入工作方式。(2)程序执行阶段)程序执行阶段v PLC的用户程序由若干条指令组成,指令在存储器中按步序号顺序排的用户程序由若干条指令
11、组成,指令在存储器中按步序号顺序排列。在没有跳转指令时,则按顺序从列。在没有跳转指令时,则按顺序从0000号地址开始的程序进行逐条号地址开始的程序进行逐条扫描执行,并分别从输入映像寄存器、输出映像寄存器以及辅助继电扫描执行,并分别从输入映像寄存器、输出映像寄存器以及辅助继电器中获得所需的数据进行运算处理,再将程序执行的结果写入输出映器中获得所需的数据进行运算处理,再将程序执行的结果写入输出映像寄存器中。像寄存器中。(3)输出刷新阶段)输出刷新阶段v 输出刷新阶段又称为输出处理阶段和输出更新阶段。当程序执行到程输出刷新阶段又称为输出处理阶段和输出更新阶段。当程序执行到程序结束(序结束(END)指
12、令,即执行完用户所有程序后,)指令,即执行完用户所有程序后,PLC将输出映像寄将输出映像寄存器中的内容送到输出锁存器中,并通过一定的驱动装置(继电器、存器中的内容送到输出锁存器中,并通过一定的驱动装置(继电器、接触器或晶闸管)驱动相应输出设备工作。接触器或晶闸管)驱动相应输出设备工作。v 注意:注意:在输出刷新阶段完成后,输出锁存器的状态保持不变。输出映在输出刷新阶段完成后,输出锁存器的状态保持不变。输出映像寄存器变化了的状态只有等到下一个扫描周期的输出刷新阶段到来像寄存器变化了的状态只有等到下一个扫描周期的输出刷新阶段到来时才能通过时才能通过CPU送入输出锁存器中,这种输出工作方式称为集中输
13、出送入输出锁存器中,这种输出工作方式称为集中输出工作方式工作方式。1.2.1 三菱三菱FX2N系列系列PLC快速入门快速入门 日本三菱公司的日本三菱公司的PLC是较早进入中国市场的产品。是较早进入中国市场的产品。三菱公司近年来三菱公司近年来推出的推出的FX系列系列PLC有有FX0、FX2、FX0S、FXON、FX2C、FX1S、FX1N、FX2N、FX2NC等系列型号。其中等系列型号。其中FX2N是三菱是三菱FX系列系列PLC中中功能最强,速度最高的小型可编程序控制器。功能最强,速度最高的小型可编程序控制器。FX2N系列系列PLC常用产品常用产品如图如图1-6所示。所示。a)FX2N-32MR
14、 b)FX2N-48MR c)FX2N-64MR图图1-6 常用常用FX2N系列系列PLC产品产品1.FX2N系列系列PLC控制面板简介控制面板简介别注意别注意(1)输入接线端)输入接线端 应用技巧:应用技巧:三菱PLC的输入接线端用文字符号X表示,采用八进制编号方法,FX2N-32MT的输入端共有16个,即X0X7和X10X17。在进行安装、配线作业时,一定要在全部关闭外部电源之后进行。否则,容易电震、损伤产品。(2)输出接线端输出接线端应用技巧:应用技巧:三菱PLC的输出接线端用符号Y表示,也采用八进制编号方法;输出设备使用不同的电压类型和等级时,FX2N系列PLC输出接线端与公共端组合对
15、应关系见表1-1;当输出设备使用相同的电压类型和等级时,则将COM1、COM2、COM3、COM4用导线短接即可。表表1-1 FX2N系列系列PLC输出端子与公共端子组合的对应关系输出端子与公共端子组合的对应关系组次公共端子输出端子第一组COM1Y0、Y1、Y2、Y3第二组COM2Y4、Y5、Y6、Y7第三组COM3Y10、Y11、Y12、Y13第四组COM4Y14、Y15、Y16、Y17(3)状态指示栏)状态指示栏表表1-2 PLC运行状态指示灯含义运行状态指示灯含义指示灯指示灯的状态与当前运行的状态POWER:电源指示灯 PLC接通电源后,该灯点亮,正常时仅有该灯点亮表示PLC处于编辑状态
16、RUN:运行指示灯 当PLC处于正常运行状态时,该灯点亮BATT.V:锂电池电压低指示灯 如果该指示灯点亮,说明PLC内部锂电池电压不足,应更换PROG-E/CPU-E:程序出错指示灯 1)程序语法错误 2)锂电池电压不足 3)定时器或计数器未设置常数 4)干扰信号使程序出错(4)工作模式转换开关与通信接口)工作模式转换开关与通信接口注意:注意:v通信线与PLC连接时,务必注意通信线接口内的“针”与PLC上的接口正确对应后才可将通信线接口用力插入PLC的通信接口,以免损坏接口。vFX2N系列PLC常用FX-10P-E型和FX-20P-E型手持式编程器。2.FX2N系列系列PLC的型号的型号例如
17、:FX2N-32MR-D,其型号含义为三菱FX2N系列PLC,有32个I/O点的基本单元,继电器输出型,使用DC24V电源。1.2.2 认识三菱认识三菱FX2N系列系列PLC的软元件的软元件1.FX2N系列系列PLC的软元件性能指标的软元件性能指标v FX2N系列PLC的软元件性能指标包括运行方式、运算速度、程序容量、编程语言、指令的类型和数量以及编程器件的种类和数量等。详见表1-10。2.FX2N系列系列PLC的软元件的软元件v FX2N系列PLC内部有CPU模块、输入/输出(I/O)模块、通信接口和扩展接口等硬件资源,使PLC具有很强的功能。若用PLC进行控制,必须编写控制程序。与C+高级
18、语言或MCS-51汇编语言编程一样,在PLC的RAM存储器中应有存放数据的存储单位。由于PLC是由继电-接触器控制发展而来的,而且在设计时考虑到便于工控技术人员容易学习与应用,因此将PLC的存储单元沿用“继电器”来命名。按存储数据的性质把这些存储单元命名为输入继电器,输出继电器,辅助继电器,状态继电器,定时器、计数器,数据寄存器、变址寄存器等。(1)输入、输出继电器1)输入继电器(X)vPLC的输入接线端是从输入设备接收信号的端口,PLC内部与输入接线端连接的输入继电器(X)是基于光电隔离的电子继电器,它们的编号与输入接线端编号一致,按八进制进行编号。2)输出继电器(Y)v 输出继电器(Y)是
19、PLC用来传递信号到输出设备的元件。输出继电器的工作状态由程序驱动,也按八进制进行编号,其外部输出主触点(常开触点)接到PLC的输出接线端上供驱动输出设备使用,内部提供常开/常闭触点供程序使用,且使用次数不限。(2)辅助继电器(M)1)通用辅助继电器v FX2N系列PLC的通用辅助继电器共500个,其元件地址号按十进制编号(M0M499)。2)断电保持辅助继电器v 某些控制系统要求记忆电源中断瞬间的状态,重新通电后再呈现其状态,断电保持辅助继电器(M500M3071,共计2572个)可以用于这种场合。它由PLC内置锂电池提供电源。3)特殊辅助继电器v 特殊辅助继电器有两种类型:一类是触点利用型
20、,用户只能利用其触点,如M8000、M8002、M8005、M8011M8014等;另一类是线圈驱动型,可由用户程序驱动其线圈,使PLC执行特定的操作,如M8033、M8034、M8039等。v M8000:运行监控继电器。当PLC执行用户程序时为ON;停止执行时为OFF。v M8002:初始化脉冲继电器。仅在PLC运行开始瞬间接通一个扫描周期。M8002的常开触点常用于某些元件的复位和清零,也可作为启动条件。v M8005:锂电池电压监控继电器。当锂电池电压降至规定值时变为ON,可以用它的触点驱动输出继电器和外部指示灯,提醒工作人员更换锂电池。v M8011M8014:时钟脉冲继电器。分别产
21、生10ms、100ms、1s和1min的时钟脉冲输出。v M8033:输出保持特殊辅助继电器。该继电器线圈“通电”时,PLC由RUN状态进入STOP状态后,映像寄存器与数据寄存器中的内容保持不变。v M8034:禁止全部输出特殊辅助继电器。该继电器线圈“通电”时,PLC全部输出被禁止。(3)状态继电器v 状态继电器是构成顺序功能图的重要软元件,通常与步进顺控指令配合使用。三菱FX2N系列PLC状态继电器用字母“S”表示,共有1 000点,分配如下:v 1)初始状态继电器:S0S9,共10点。v 2)回零状态计数器:S10S19,共10点,供返回原点用。v 3)通用状态继电器:S20S499,共
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