小型可编程控制器实用技术第3章课件.ppt

1、第一节第一节 三菱小型可编程序控制器概述三菱小型可编程序控制器概述 PLC的性能指标众多，但主要的是指下面几个：输入输入/输出点数输出点数 输入/输出点数是PLC组成控制系统时所能接入的输入输出信号的最大数量，表示PLC组成系统时可能的最大规模。在I/O总点数中，输入点与输出点是按一定的比例设置的，往往是输入点数大于输出点数，也可能输入点数与输出点数相等。应用程序的存储容量应用程序的存储容量 应用程序的存储容量是存放用户程序的存储器的容量。通常用K字表示，1K字也叫1024步，即1K字=1024步。一般小型PLC机的应用程序存储容量为1K到几K字。扫描速度扫描速度 通常PLC的扫描速度是以执行

2、1000条基本逻辑指令所需的时间来衡量。单位为ms/千步。也有的以执行一步指令时间计的，如s/步。一般PLC的逻辑指令与功能指令的平均执行时间有较大差别。一、三菱一、三菱PLCPLC概况概况三菱电机公司是日本PLC的主要生产厂家之一，而PLC产品主要有F系列(F、F1、F2)、FX系列(FXO、FXON、FX2、FX2c、FX1S、FX1N、FX1Nc、FX2N、FX2NC、FX3u)、A系列(A1、A2、A3)和Q系列(Q4AR、QnAS、QnA)。A系列和Q系列PLC是三菱电机公司的中大型机。而F系列是小型PLC已停止生产。FX系列PLC也是三菱电机的小型PLC。FX1N型PLC主机单元有

3、14点、24点、40点和60点4种，最大配置可到128点。FX1S属超小型PLC，主机控制点数有10点、14点、20点、30点4种。FX2N是三菱具有代表性的小型PLC，FX2N的体积只有FX2的50，而运行速度比FX2快6倍，达0.08s/步。2005年，三菱电机公司刚刚推出的小型机FX3。是FX系列第三代产品，基本指令的运行速度，为0.065s/步，内存容量为64K字。由于FX3。系列PLC刚刚推出，普遍应用还有一个过程，所以这次修订还是以FX2N为蓝本。表3-1列出了FX1S、FX1N的基本性能指标。FX21t的基本性能指标见表3-2，FX3U的性能指标见表3-3。表表3 3-1 1 F

4、XFX1N1N、FXFX1S1S基本性能基本性能（续表（续表3-1）注：“EEPROM保持用”是指保存在内置EEPROM中。“电容保持用”是指通过在内置的大容量电容器做后备支持（充满电：30min,可在10日内保存数据）。“EEPROM保持”和“电容器保持”的范围是固定的（参数不可变更）。表表3 3-2 2 FXFX2N2N基本性能基本性能表表3 3-2 2续续表表3 3-2 2续续表表3 3-3 3 FXFX3U3U基本性能基本性能二、三菱小型二、三菱小型PLCPLC的型号命名方式的型号命名方式系列序号：0、2、ON、2C、1S、1N、2N、2NC、3U。I/O总点数：10256单元类型：M

5、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)输出形式：R继电器输出T晶体管输出S晶闸管输出特殊品种区别：D DC电源，DC输入A AC电源，AC输人H 大电流输出扩展模块V 立式端子排的扩展模块C 接插口输入输出方式F 输入滤波器1ms的扩展单元L TTL输入型扩展单元S 独立端子(无公共端)扩展单元三、三、FXFX2N2N型型PLCPLC的系统构成的系统构成(一)FX2N系列PLC的基本构成(二)电源与接地(三)IO与外部接线(一一)FX2N)FX2N系列系列PLCPLC的基本构成的基本构成 FX2N是三菱电机小型PLC的强功能机，FX2N系列PLC由基

6、本单元、扩展单元、扩展模块、特殊功能模块和编程器等构成。基本单元(主机)中包含CPU、存储器、I/O电路和电源，是PLC的主要部分；扩展单元是用于增加I/O点数，内部没有电源；扩展模块用于增加I/O点数和改变I/O比例，模块内部无电源，由基本单元或扩展单元供电。扩展单元和扩展模块都无CPU，必须与基本单元一起使用。特殊功能模块是为获得某些特殊功能、满足控制要求的特殊装置。编程器用于程序的输入、运行监视和故障分析等。FX2N的基本单元、扩展单元和扩展模块的部分型号规格见表3-4、表35、表3-6、表37。表表3 3-4 4 基本单元型号规格基本单元型号规格（交流电源、DC24V输入）表表3 3-

7、5 5 基本单元型号规格基本单元型号规格（DC24V）表表3 3-6 6 扩展单元型号规格扩展单元型号规格表表3 3-7 7 扩展模块型号规格扩展模块型号规格(二二)电源与接地电源与接地 FX2N采用DC24V和ACl20V240V供电两种形式。通用交流电源的PLC，其内部配有一个稳压开关电源，用于对CPU、I/O等内部电子电路供电。此外，还向外部提供一组DC24V稳压电源，用于对外部传感器供电。使用中应注意外接电源、接地以及基本单元与扩展单元、扩展模块互连时的接线正确性。交流电源误接到任何输入端子或DC24V端子都会烧坏PLC。(三三)I/O)I/O与外部接线与外部接线 PLC的输入、输出信

8、号有开关量、数字量和模拟量等几种。不同型号有不同的输入输出特性、模块类型、负载能力、响应速度、保护要求及外部接线方式。下面以应用最多的开关量为例说明FX2N输入、输出的结构特性和外部接线。1输入接线 各输入端子与公共端子(COM)之间可接无源开关或NPN型集电极开路输出方式的传感器。输入电流由PLC内部稳压电源提供(每点DC24V7mA，只能用于弱电流小型输入器件)，+24V端可作为传感器电源(当超出PLC电源容量允许时，则由外部DC24V电源提供)，图3-1示出了输入电路接线图。图3-1 输入连接举例 2输出接线输出接线 各种PLC的基本单元与输出模块都有继电器、晶体管与晶闸管三种输出方式，

9、可根据外部负载性质和控制要求决定选用哪种类型。PLC输出的另一个特点是COM端子有两种设置方式。一种是分隔式，即输出端各自独立(无公共端)，输出端编号为YOYO、Y1Y1、Y3Y3、Y4Y4、同一组接一个负载，图3-2表示的就是这种分隔式输出端的接线方式。另一种是分组式，即4点或8点为一组，每一组共用一个COM端子，其编号为COMl、COM2、COM3、同一电压等级的负载排在同一组，不够时可将几组并联使用。图3-2 分隔式输出的接线方式图3-3 示出了分组式输出的接线方式。图3-3 分组式输出的接线方式第二节第二节 三菱小型可编程序控制器的编程器件三菱小型可编程序控制器的编程器件一、一、FXF

10、X2N2N系列系列PLCPLC的内部编程器件的内部编程器件 PLC在软件设计中需要各种各样的逻辑器件和运算器件，称之为编程器件，以完成PLC程序所赋予的逻辑运算、算术运算、定时、计数功能。这些器件有着与硬件继电器等类似的功能，为了区别，通常称PLC编程器件为软器件。从编程角度看，我们可以不管这些器件的物理实现，只注重它的功能，按每一器件的功能给一个名称，例如输入继电器、输出继电器、定时器、计数器等，同类器件有多个时，给每个器件一个编号，以便区分。编程器件实质上是由PLC内部的电子电路和用户存储区中一个存储单元构成的，存储单元地址与它们的编号相对应。下面以FX2N型PLC为例，介绍三菱小型PLC

11、常用的编程器件的名称、用途、数量、编号和使用方法。第二节第二节 三菱小型可编程序控制器的编程器件三菱小型可编程序控制器的编程器件一、一、FXFX2N2N系列系列PLCPLC的内部编程器件的内部编程器件(一)输入继电器X(X0X177)(二)输出继电器Y(Y0Y177)(三)辅助继电器M(四)状态器S(五)定时器T(T0T255)(六)计数器C(C0C255)(七)数据寄存器D(八)变址寄存器V/Z(九)常数KH(十)指针PI(一一)输入继电器输入继电器X(X0X(X0X177)X177)输入继电器的作用是专门用于接收和存储(记忆对应输入映像寄存器的某一位)外部开关量信号，它能提供无数对常开、常

12、闭触点用于内部编程。每个输入继电器线圈与PLC的一个输入端子相连。图3-4是输入、输出继电器的梯形图和等效电路示意图。输入继电器的状态只能由外部信号驱动改变，而无法用程序驱动。所以在梯形图中只见其触点而不会出现输入继电器线圈符号。另外输入继电器触点只能用于内部编程，无法驱动外部负载。FX2N系列PLC输入继电器采用八进制地址编号，其地址号为X0-X177。即最多为128点，其输入响应时间为10ms。(二二)输出继电器输出继电器Y(Y0Y(Y0Y177)Y177)输出继电器有两个作用：第一是提供无数对常开、常闭触点用于内部编程；第二是能提供一副常开触点驱动外部负载(继电器输出响应时间为10ms)

13、。每一个输出继电器的外部常开触点或输出管(对晶体管或晶闸管输出)与PLC的一个输出点相连，其等效电路图如图3-4所示。输出继电器线圈状态由程序驱动。FX2。系列PLC的输出继电器也是采用八进制地址编码，其地址为Y0Y177，最多可达128点。图3-4 输入、输出继电器等效电路图(三三)辅助继电器辅助继电器MM PLC内部有很多辅助继电器，其作用相当于继电器控制系统中的中间继电器，用于状态暂存、辅助移位运算及特殊功能等。辅助继电器线圈(除某些特殊继电器外)也是由程序驱动，也能提供无数对常开、常闭触点用于内部编程。PLC内部辅助继电器一般有如下3种类型。1通用型辅助继电器通用型辅助继电器 例如FX

14、2N型PLC按十进制编号为MOM499共500点。请注意FX2N型PLC的软器件除X、Y为八进制编号外，其他软器件均为十进制编号。2掉电保持型掉电保持型(锁定型锁定型)辅助继电器辅助继电器 PLC在运行中若发生断电，输出继电器和通用辅助继电器全部变为断开状态。当电源再次接通时，除PLC运行时被外部输入信号接通外，其他仍处于断开状态。有些控制系统要求有些信号、状态保持断电瞬间的状态，就必须使用掉电保持型辅助继电器。这类辅助继电器是依靠PLC内部的备用锂电池来实现掉电保持功能。FX2N系列PLC的掉电保持型辅助继电器编号为M500M3071共2572点。3特殊辅助继电器特殊辅助继电器 FX2N系列

15、PLC共有M8000M8255共256点。顾名思义，这256个辅助继电器都有特殊功能。例如M8000，一旦PLC运行(RUN)，M8000即为ON，实际上M8000是用于运行显示；又如M8012是产生100ms时钟脉冲。(四四)状态器状态器S S 状态器S是构成状态转移图的重要器件，用于步进顺序控制。FX2。系列PLC共有1000点状态器：1)初始状态器S0S9共10点。2)一般状态器S10S499共490点。3)保持状态器S500$899共400点。4)报警状态器S900S999共100点。状态器供编程作用，使用次数不受限制，当状态器不用于步进控制时，状态器S也可以作为辅助继电器使用。(五五

16、)定时器定时器T(T0T(T0T255)T255)FX2N系列PLC有256个定时器，其地址编号为T0T255，定时器的作用相当于电气控制系统中的时间继电器，但PLC里的定时器都是通电延时型。在程序中，定时器总是与一个定时设定值常数一起使用，根据时钟脉冲累积计时，当计时时间达到设定值，其输出触点(常开或常闭)动作，定时器触点可供编程使用，使用次数不限。FX2N系列PLC定时器计时单位有1ms、10ms、100ms3种类型，其中T0T199(200点)、T250T255(6点)都是以100ms为计时单位，设定值范围是0.13276.7s。T200T245(46点)是以10ms为计时单位，设定值范

17、围是0.01327.67s；T246T249(4点)是以1ms为计时单位，设定值范围是0.0132.767s。这256个定时器按工作方式不同可分为两类。1非积算式定时器2积算定时器1 1非积算式定时器非积算式定时器 10ms定时器，T200T245共46点，设定时间范围为0.01327.67s。100ms定时器，T0T199共200点，设定时间范围为0.13276.7s。非积算式定时器的工作原理与时序图如图35a、b所示。当X0接通时，非积算定时器T200线圈被驱动，T200的当前值计数器对10ms脉冲进行加法累积计数，该值与设定值K123进行实时比较，当两值相等(100msxl23=1.23

18、s)时，T200的输出触点接通。也就是说，当T200线圈得电后，其触点延时1.23s后动作。当输入条件X0断开或发生断电时，计数器立即复位，输出触点也立即复位。图3-5 非积算时间定时器的工作原理与动作时序a)工作原理 b)动作时序图图3-5 3-5 非积算时间定时器的工作原理与动作时序非积算时间定时器的工作原理与动作时序a)a)工作原理工作原理 b)b)动作时序动作时序2 2积算定时器积算定时器 1ms积算定时器，T246T249共4点，设定时间范围0.00132.767s。100ms积算定时器，T250T255共6点，设定时间范围0.13276.7s。积算式定时器的动作原理和动作时序如图3

19、6a、b所示。当X1接通时，积算定时器T250线圈被驱动，当前值计数器开始对100ms脉冲累积计数，该值不断与设定值K345进行比较，两值相等时，T250触点动作接通。计数中途即使X1断开或断电，T250线圈失电，当前值也能保持。输入X1再次接通或复电时，计数继续进行，直到累计延时到100msx345=34.5s，T250触点才输出动作。任何时刻只要复位信号X2接通，定时器与输出触点立即复位。一般情况下，从定时条件采样输入到定时器延时输出控制，其延时最大误差为2T0，T0为一个程序扫描周期。图图3-6 3-6 积算时间定时器的工作原理与动作时序积算时间定时器的工作原理与动作时序a)a)工作原理

20、工作原理 b)b)动作时序动作时序(六六)计数器计数器C(C0C255)FX2lt系列PLC提供了256个计数器。根据它们的计数方式、工作特点可分为内部信号计数用计数器和高速计数器。1内部信号计数用计数器内部信号计数用计数器 (1)16位单向加法计数器 (2)32位双向加/减计数器 2高速计数器高速计数器1内部信号计数用计数器内部信号计数用计数器 在执行扫描操作时，对内部器件X、Y、M、S、T和C的信号(通/断)进行计数的计数器称为信号计数器。通常为保证信号计数的准确性，要求接通和断开时间应比PLC的扫描周期长。内部信号计数器按工作方式又分为以下几种类型。(1)16(1)16位单向加法计数器位

21、单向加法计数器 计数设定值范围K1K32767。其中C0C99共100点是通用型16位加法计数器，C100C199共100点是掉电保持型16位加法计数器。图3-7是单向加计数器动作过程。x11是计数器输入信号，每接通一次，计数器当前值加1，当前值与设定值相等时，计数器输出触点动作。此时，即使x11再接通，计数器当前值保持不变。当复位输入X10接通(ON)，执行RST指令，计数器复位，当前值变为0，其输出触点也断开。计数器的设定值除了用常数K设定外，也可间接通过指定数据寄存器来设定，这要用到后述的功能指令MOV。(2)32(2)32位双向加位双向加/减计数器减计数器 计数值设定范围：214748

22、3648+2147483647。双向计数器也有两种类型，即通用型C200-C219共20点，掉电保持型C220C234共15点。上面35个计数器也有两种设定方法：用常数K在上述设定值范围内直接设定；指定某两个地址号紧连在一起的数据寄存器D的内容为设定值的间接设定。图3-8表示加/减计数器的动作过程。其中X12为计数方向设定信号，X13为计数器复位信号，X14为计数器输入信号。若计数器从+2147483647起再进行加计数，当前值就变成2147483648，同样从2147483648再减，当前值就变成+2147483647，称为循环计数。图图3-7 3-7 加速器动作过程加速器动作过程 2 2高

23、速计数器高速计数器 FX2N系列PLC内有21个高速计数器，其地址号为C235C255。高速计数信号从XOX5共6个端子输入，每一个端子只能作为一个高速计数器的输入，所以最多只能同时用6个高速计数器工作。前面21个高速计数器又分为4种类型，即C235C240为1相无起动/复位端子高速计数器、C241C245为1相带起动/复位端子高速计数器、C246C250为1相双向输入高速计数器、C251C255为2相输入(AB型)高速计数器。有关高速计数器的使用方法可参阅FX2N系列PLC使用手册，这里不再赘述。高速计数器的最高计数频率受两个因素限制，一个是输入响应速度；另一个是全部高速计数器的处理速度。因

24、为高速计数器是采用中断方式操作，因此计数器用得越少，计数频率就越高。图图3-8 3-8 加加/减计数器动作过程减计数器动作过程(七七)数据寄存器数据寄存器D D PLC在进行输入输出处理、模拟量控制、数字控制时，需要用许多数据寄存器存储各种数据，每个数据寄存器都是16位(而最高位为符号位)，用两个数据寄存器串联即可存储32位数据。FX2N系列PLC有如下几种数据寄存器。1通用数据寄存器 2掉电保持数据寄存器 3特殊数据寄存器1 1通用数据寄存器通用数据寄存器 D0D199共200点。该类数据寄存器在一般情况下只要不写入其他数据，已存入的数据不会改变，而当PLC状态由运行(RUN)变为停止(ST

25、OP)时，数据区全部清零。但利用特殊的辅助继电器M8033置1，PLC由RUN变为停止STOP时，D0D199中的数据可以保持。2 2掉电保持数据寄存器掉电保持数据寄存器 D200D7999共7800点。其中D200D511共312点为掉电保持一般用型，而D512D7999共7488点为掉电保持专用型。这类数据寄存器只要不改写，其数据不会丢失，无论电源接通与否或PLC运行与否都不会改变寄存器的内容。请注意，用PLC外围设备的参数设定，可以改变D200D511的掉电保持性，而专用型掉电保持数据寄存器改为一般用途时，可在程序起步时采用后述的RST或ZRST指令，进行清零。可以清楚地看出，新型FX2

26、N系列PLC比以前FX2系列PLC数据寄存器大大增加。FX2N系列PLC的D1000D7999掉电保持型数据寄存器可以作为文件寄存器。文件寄存器实际上是存放大量数据的专用数据寄存器，用以生成用户数据区。例如存放采集数据、统计计算数据、多组控制参数(如多种原料配方)等。文件寄存器占用用户程序存储器(RAM、EPROM、EEPROM)内的某一存储区间，以500点为一单位，有时把500点称为块。也就是说，通过参数设定，可以把D1000D7999指定为114个块(一个块相当于500个文件寄存器)。D1000D7999一部分设定为文件寄存器时，剩余部分仍为掉电保持型数据寄存器使用。当PLC运行中，可用后

27、叙的BMOV指令将文件寄存器的数据读到通用数据寄存器中，但不能用指令将数据写入文件写存器。3 3特殊数据寄存器特殊数据寄存器 D8000D8255，共256点。这类数据寄存器用于PLC内各种器件的运行监视。电源接通时，写入初始值(开机先清零，然后在系统程序安排下写入初始值)。未定义的特殊数据寄存器，用户不能用。(八八)变址寄存器变址寄存器V/ZV/Z变址寄存器实际上是一种特殊用途数据寄存器，其作用相当于微处理器中的变址寄存器，用于改变元器件的地址编号(变址)。V、Z都是16位数据寄存器，它可像其他数据寄存器一样进行数据读写，需要32位数操作时，可将V、Z串联使用，并规定Z为低位，V为高位。(九九)常数常数K/HK/H 常数也作为一种软器件处理，因为无论在程序中或在PLC内部存储器中，它都占有一定的存储空间。十进制常数用K表示，如常数18表示为K18；十六进制数则用H表示，如常数18表示为H18。