电气控制与PLC-第4章ppt课件(全).ppt
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1、第第4章章 三菱三菱FX系列系列PLC4.1 三菱三菱FX系列系列PLC简介简介4.3 基本指令及编程基本指令及编程4.4 步进指令及编程步进指令及编程4.5 功能指令及编程功能指令及编程本章小结本章小结习题与思考题习题与思考题 第第4章章 三菱三菱FX系列系列PLC 本章主要以日本三菱公司FX系列为例,介绍其系统硬件、技术特点、指令系统及应用等基本知识。 4.1 三菱三菱FX系列系列PLC简介简介 4.1.1 FX系列系列PLC的特点的特点 1. 体积极小的微型PLC FX1S,FX1N和FX2N系列PLC的高度为90mm,深度为75mm(FX1S和FX1N系列)和87mm(FX2N和FX2
2、NC系列),FX1S-14M(14个I/O点的基本单元)的底部尺寸仅为90mm60mm,相当于一张卡片大小,很适合与在机电一体化产品中使用。内置24V DC电源可作为输入回路的电源和传感器的电源。 2. 先进美观的外部结构 三菱公司的FX系列PLC吸收了整体式和模块式PLC的优点,它的基本单元、扩展单元和扩展模块的高度和深度相同,但宽度不同 。它们之间用扁平电缆连接,紧密拼装后组成一个整齐的长方体。 3. 提供多个子系列供用户选用 FX1S、FX1N和FX2N的外观、高度、深度差不多,但是性能和价格有很大差别(见表4-1)。 FX1S的功能简单实用,价格便宜,可用于小型开关量控制系统,最多30
3、个I/O点,有通信功能,可用于一般的紧凑型的PLC不能应用的地方;FX1N最多可配置128个I/O点,可用于要求较高的中小型系统;FX2N的功能最强,可用于要求很高的系统。 FX2NC的结构紧凑,基本单元有16点、32点、64点和96点4种,可扩展到256点,有很强的通信功能。由于不同的系统选用不同的子系列,避免了功能的浪费,使用户能用最少的投资来满足系统的要求。 4. 灵活多变的配置系统 FX系列PLC的配置灵活,用户除了可选不同的子系列外,还可选用多种基本单元、扩展单元和扩展模块,组成不同IO点和不同功能的控制系统,各种配置都可以得到很高的性能价格比。FX系列的硬件配置就像模块式PLC那样
4、灵活,因为它的基本单元采用整体式结构,又具有比模块式PLC更高的性能价格比。 每台PLC可将一块功能扩展板安装在基本单元内,不需要外部的安装空间,这种通信功能的扩展板价格非常便宜。功能扩展板有以下品种:4点开关量输入板、2点开关量输出板、2 点模拟量输入板、1点模拟量输出板、8点模拟量调整板、RS-232C通信板、RS-485通信板和RS-422通信板。 显示模块FX1N-5DM的价格便宜,还可以安装在FX1S和FX1N上,它可以显示时钟的当前时间和错误信息,可对定时器、计数器和数据寄存器等进行监视,可对设定值进行修改。FX系列还有许多特殊模块,如模拟量输入输出模块、热电阻/热电偶温度传感器用
5、模拟量输入模块、温度调节模块可编程凸轮开关、 、高速计数器模块、脉冲输出模块、定 位控制器、可编程凸轮开关、CC-Link接口模块、MELSEC远程IO连接系统主站模块、AS-i主站模块、DeviceNet接口模块、Profibus接口模块、RS-232C通信接口模块、RS-232C适配器、RS-485通信板适配器、RS-232C/RS-485转换接口等。 FX系列PLC还有多种规格的数据存取单元,可用来修改定时器、计数器和数据寄存器的数据,也可用来监控装置,有的显示字符,有的显示画面。 5. 功能强,使用方便 FX系列的体积虽小,却具有很强功能。它内置高速计数器,有输入输出刷新、中断、输入滤
6、波时间调整、恒定时间等功能,有高速计数器的专用比较指令。使用脉冲列输出功能,直接控制步进电动机 或伺服电动机。脉冲宽度调制功能可用于温度控 制或照明灯的调光控制。可设置8位数字密码,以防止别人对用户程序的改写或盗用, 保护设计者的知识产权。FX系列基本单元和扩展单元一般采用插接式的接线端子排,更换单元方便快捷。FX1S和FX1N系列PLC使用EEPROM,不需要定期更换电池,成为几乎不需要维护的电子控制装置;FX2N系列使用带后备电池的RAM。若采用可选的存储器扩充卡盒,FX2N的用户存储器容量可扩充到16K步,可选用RAM,EPROM和EEPROM储存卡盒。 FX1S和FX1N系列PLC有两
7、个内置的设置参数用的小电位器,FX2N和FX1N系列可选用有8点模拟设定功能的扩展板,可以用旋具来调节设定植。 FX系列PLC可在线修改程序,通过调制解调器和电话线可实现监视和编程,组件注释可储存在程 序储存器中。持续扫描功能可用于定义扫描周期,可调节8点输入滤波器的时间常数,面板上运行/停止开关易于操作。 4.1.2 FX系列系列PLC的介绍的介绍 1FX系列型号名称的含义 FX系列PLC型号名称的含义如下: FX (1) (2) (3) (4) (5) 子系列的名称,如1S,1N,2N 等。 输入输出的总点数。 单元类型:M为基本单元,E为输入输出混合扩展单元与模块,EX为输入专用扩展模块
8、,EY为输出专用扩展模块。 输出形式:R为继电器输出,T为晶体管输出,S为双向晶闸管输出。 电源和输入输出类型等特性。D和DS为24V电源;DSS为DC 24V电源,源晶体管输出;ES为交流电源;ESS为交流电源,源晶体管输出;UA1为 AC电源。AC输入。例如FX2N-48MR-D属于FX2N系列,是有48个I/O点的基本单元,继电器输出型,使用24V直流电源。 2FX系列PLC的一般技术指标(如表4-2、表4-3所示)2FX系列PLC的一般技术指标(如表4-2、表4-3所示) 3FX1S系列PLC FX1S系列PLC是用于极小规模系统的超小型PLC,可降低成本。该系列有16种基本单元,10
9、30个I/O点,用户存储器(EEPROM)容量为2000步。FX1S可使用一块I/O点扩展板、串行通信扩展板或模拟量扩展板,可同时安装显示模块和扩展板,有两个内置的设置参数用的小电位器。一个单元可同时输出2点100KHz的高速脉冲,有7条特殊的定位指令。 通过通信扩展板可实现多种通信和数据链接,如S-232、RS-422和RS-485通信,N N链接、并行链接和计算机链接。表4-4 为FX1S系列的基本单元。 4FX1N系列PLC FX1N系列有13种基本单元,可组成14128个I/O点的系统,并能使用特殊功能模块、显示模块和扩展板,用户存储容量为8000步,有内置的实时时钟。PID指令可实现
10、模拟量闭环控制,一个单元可同时输出2点100KHz的高速脉冲,有7条特殊的定位指令,有两个内置的设置参数用的小电位器。 通过通信扩展板或特殊适配器可实现多种通信和数据链接 ,CC-Link ,AS-i网络,S-232、RS-422和RS-485通信,N N链接 、并行链接和计算机链接和I/O链接。表4-5 为FX1N系列基本单元。 5FX2N系列PLC FX2N是FX系列中功能最强、速度最高的微型 PLC。 它的基本指令执行时间高达0.08us每条指令,内置的用户存储器为8K 步,可扩展到16K,最大可扩展到256个I/O点,有多种特殊功能模块或功能扩展板,可实现多轴定位控制。机内有实时时钟
11、,PID指令可实现模拟量闭环控制。有功能很强的数学指令集,如浮点数运算、开平方和三角函数等。每个FX2N基本单元可扩展8个特殊单元。 通过通信扩展板或特殊适配器可实现多种通信和数据链接 ,如CC-Link,,AS-I,Profibus,DeviceNet等开放式网络通信,RS-232、RS-422和RS-485通信,N N链接、并行链接和计算机链接和I/O链接 。 表4-6 为FX2N系列基本单元,表4-7为 FX1N和FX2N系列带电源的I/O扩展单元。 表4-6 为FX2N系列基本单元,表4-7为 FX1N和FX2N系列带电源的I/O扩展单元。 表4-8中的扩展模块可用于FX1N、FX2N
12、和FX2NC。此外输入扩展板FX1N-4EX-BD有4点24V DC输入,输出扩展板FX1N-2EYT-BD有2点晶体管输出,可用于FX1S和FX1N。 6FX2NC系列PLC FX2NC具有很高的性能体积比和通信功能,可安装到比标准的PLC小很多的空间内。I/O型连接器可降低连接线成本,节约接线时间。I/O点数可扩展到256点,可选用实时时钟 ,最多连接4个特殊功能模块。利用内置的功能,可控制两轴(包括插补功能),通过增加扩展单元可控制多轴。 通过通信扩展板特殊适配器可实现多种通信和数据链接,如CC-Link,AS-I,Profibus,DeviceNet等开放式网络通信,如RS-232、R
13、S-422和RS-485通信,N N链接、并行链接和计算机链接和I/O链接。FX2NC系列也可以使用FX0N和FX2N的扩展模块。表4-9 为FX2NC系列基本单元,表4-10 为FX2NC系列扩展模块 4.1.3 三菱三菱FX系列系列PLC的外部接线图的外部接线图 PLC的外部接线包括输入模块的外部接线和输出模块的外部接线。 FX系列PLC基本单元端子排列图 图4-1为三菱FX2N-48MR型PLC基本单元端子排列图。其中,X为输入端子,Y为输出端子。图中输入部分的COM点是输入的公共点;输出部分有COM1、COM2、COM3,是输出的公共点,这些公共点构成不同组输出,各组公共点间相互隔离。
14、对共用一个公共点的同一组输出,必须用同一电压类型和等级的电源电压,不同的公共点组可以使用不同的电压类型和等级。如FX2N-48MR型PLC,Y0Y3共用COM1、Y4Y7共用COM2。 电源接在L、N端子间;24、COM端子可以作为传感器供电电源,此电源容量为400mA/DC 24V, 另外, 这个端子不能由外部电源供电;端子是空端子,不要对其进行外部接线或作为中间端子使用。 图4-1 PLC基本单元端子排列图FX2N-48MRCOM X0 X2 X4X10X12X6X5X27X23 X25X15 X17 X21X13X11X7X22 X24 X26X3X14 X16X20Y10X124+L
15、NY12Y14Y13Y6Y4Y2Y0Y20Y16Y24Y22Y17Y15Y26COM5COM1Y1 Y3 COM2COM3Y23COM4Y5 Y7Y11Y25 Y27Y21 2输入模块的外部接线 输入模块是通过输入端子与外部 输入设备连接的。 输入模块通常由若干个输入点,每一个输入点能接收输入设备发出的开关信号。典型的输入设备有操作开关、按钮、行程开关以及继电器和传感器的节点等。 如图4-2(a)所示为直流输入模块、如图4-2(b)所示为交流输入模块。 (a)直流模块 (b)交流模块 图4-2 输入接线输入设备输入端子24VCOM输入设备用户电源输入模块输入模块COMCOM( ) a ( )
16、b 3输出模块的外部接线 输出模块是通过输出端子与外部 输出设备连接的。 输出模块通常有若干个输出点,每一个输出点能驱动一个用户输出设备。典型的用户输出设备有继电器、接触器、电磁线圈以及信号灯等。由于FX系列PLC输出端有对应的COM端,因此对应的输出端就有对应的COM端。 各输出回路有一个公共端,全部输出点为一组共用一个公共端和一个电源,如图4-3(a)所示;将全部输出点分为几组,每组有一个公共端和单独的一个电源,如图4-3(b)所示。 (a)汇点式 (b)分组式 图4-3 输出接线COM用户接线用户接线用户接线用户接线输出模块COMCOM用户接线用户接线用户接线用户接线用户电源用户电源输出
17、模块( ) a ( ) b 4输入/输出模块的外接线 这种模块具有输入、输出双重功能,既有若干个输入点,又有若干个输出点,如图4-4所示。各输入回路的直流电源由PLC自身的电源提供,各输出回路的负载电源由用户提供。负载电源既可以是直流,也可以是交流。 不同的PLC,其输入输出的外部接线方式可能不同,使用时应查看PLC的使用说明。 图4-4 输入输出模块接线用 户 接 线C O M用 户 接 线用 户 接 线用 户 接 线用 户 接 线用 户 电 源C O M输入输出模块 4.2 三菱三菱FX系列系列PLC的软继电器的软继电器 PLC提供给用户使用的I/O继电器、状态继电器、辅助继电器、计数器、
18、定时器及每个存储单元都称为软继电器,由于这些软继电器都可以用程序(即软件)来指定,故又称为软元件或编程元件。各软继电器有各自的功能,有其固定的地址,软继电器的多少决定了PLC整个系统的规模及数据处理能力。 软继电器的名称由字母和数字组成,它们分别代表软继电器的类型和号码。 1输入继电器(X) 输入继电器与PLC输入端子相连,是PLC接受外部输入信号的窗口。输入继电器与输入端子之间是通过光电耦合的。输入继电器与输入端子是一一对应的,有多少输入端子就有多少输入继电器端子可以外接常开或常闭触点,也可以接由多个触点组 成的串并联电路或电子传感器(如接近开关)等。输入继电器是一种软继电器,其常开或常闭触
19、点在梯形图中可以多次使用,这与普通的电磁继电器不同。输入继电器只能由外部信号驱动,而不能在程序中由指令驱动,所以其线圈在程序设计时不允许出现,其触点也不能直接输出带动负载。图4-5为PLC输入继电器电路示意图。 图4-5 PLC 输入继电器电路示意图 输入继电器的元件编号为八进制。如:FX2N 48MR型PLC共有24个输入点,编号为别为X0X7,X10X17,X20X27。扩展单元和扩展模块的输入继电器编号是从基本单元开始按连续顺序,以八进制进行编号。SB 1X 0X 0X 0COM输 入 信 号输 入 继 电 器输 入 端 子X0 表4-11为三菱FX系列PLC主机输入继电器元件编号表。
20、2输出继电器(Y) 输出继电器是PLC向外部负载发送控制信号的窗口。输出继电器用来将PLC的输出信号通过输出电路硬件驱动外部负载 。外部信号不能直接驱动输出继电器, 外部信号只能在程序内部由指令来驱动。输出继电器的触点分为外部输出触点(硬件)和内部触点(软继电器触点)2种。 外部输出触点(继电器触点、晶闸管和晶体管等输出元件)连接在PLC的输出端子上,用于控制负载电路的接通和关断,且只有1个常开触点;内部触点如同输入继电器一样,其常开触点和常闭触点在梯形图中可以多次使用,不受次数限制。输出继电器与输出端子是一一对应的,有多少输出端子就有多少输出继电器。 图4-6 PLC 输出继电器电路示意图C
21、OMY0输出继电器外部触点用户电源输出端子负载内部触点Y0Y0X1X0Y0Y0 输出继电器的元件编号为八进制,如:FX2N 48MR型PLC共有24个输出点,编号为别为Y0Y7,Y10Y17,Y20Y27。扩展单元和扩展模块的输出继电器编号是从基本单元开始按连续顺序,以八进制进行编号。表4-12为三菱FX系列PLC主机输出继电器元件编号表。 3辅助继电器(M) PLC内部有很多辅助继电器,它们是用软件实现的。辅助继电器的线圈可以由PLC内部各软继电器的触点驱动,它们不能像输入继电器那样接收外部的输入信号,也不能像输出继电器那样直接驱动外部负载,而是一种内部的状态标志,相当于继电器控制系统中的中
22、间继电器的作用。辅助继电器的触点使用次数不限,在梯形图中可以多次使用。辅助继电器用十进制进行编号,这一点与输入输出继电器不同。辅助继电器往往用作状态暂存和位移等运算,但也有一些辅助继电器具有一些特殊功能。FX系列PLC的辅助继电器分为通用辅助继电器、失电保持辅助继电器和特殊辅助继电器3种。 1)通用辅助继电器 通用辅助继电器在PLC编程中起辅助作用,在使用时,除了不能驱动外部元件外,其他功能与输出继电器非常相似。 不同型号的PLC其通用辅助继电器的数量是不同的,其编号范围也不同。使用时,必须参照编程手册。三菱FX1S系列和FX1N系列PLC通用辅助继电器的点数为384点,元件号为M0M383;
23、FX2系列和FX2NC系列PLC通用辅助继电器的点数为500点,元件号为M0M499。 FX系列PLC的通用辅助继电器与输出继电器一样,没有断电保持功能,即断电后,无论程序运行时是ON还是OFF,其状态将变为OFF。通电后,必须由其它逻辑条件使之变为ON。图4-7为含有辅助继电器的梯形图 图4-7 有辅助继电器的梯形图 2)失电保持辅助继电器 PLC在运行时如果突然停电,有时需要保持失电前的状态,以使来电后继续进行断电前的工作,这靠输出继电器和通用继电器是无能为力的。这时就需要一种能保存失电前状态的辅助继电器,即失电保持辅助继电器。失电保持辅助继电器并非断电后真正能在自身电源也切断的条件下保存
24、PLC原工作状态,而是靠PLC内部的备用电池供电而已。常开触点常闭触点M 101X0X1M101M101M101 图4-8 失电保持辅助继电器 FX1S系列PLC失电保持辅助继电器点数为128点,组件号为M384M511;FX1N系列PLC失电保持辅助继电器点数为1152点,元件号为M384M1535;FX2N系列和FX2NC系列PLC失电保持辅助继电器点数为2572点,元件号为M500M3071。 图4-8所示是具有停电保持功能的失电保持辅助继电器用法举例。X1X2M500M500 图中X1接通后,M500动作,其常开触点闭合自锁,即使X1再断开,M500的状态仍保持不变。若此时PLC失去供
25、电,等PLC恢复供电后再运行时,只要停电前X2的状态不发生改变,M500仍能保持动作。M500保持动作的原因并不是因为自锁,而是因为M500是失电保持辅助继电器,有后备电池供电的缘故。 3)特殊辅助继电器 三菱FX系列PLC内有256个特殊辅助继电器,元件号为M8000M8255,这些特殊辅助继电器各自有特定的功能。可以分为只能利用触点型和可驱动线圈型。1)只能利用触点型。这类特殊辅助继电器的线圈由PLC自动 驱动,用户只能利用其触点。例如:M8000运行监控,PLC运行时为ON。 M8001运行监控,PLC 运行时为OFF。 M8002初始脉冲,PLC 运行开始时接通一个扫描周期 M8003
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