1、第一節(jié) 三菱小型可編程序控制器概述 PLC的性能指標眾多，但主要的是指下面幾個： 輸入/輸出點數(shù) 輸入/輸出點數(shù)是PLC組成控制系統(tǒng)時所能接入的輸入輸出信號的最大數(shù)量，表示PLC組成系統(tǒng)時可能的最大規(guī)模。在I/O總點數(shù)中，輸入點與輸出點是按一定的比例設置的，往往是輸入點數(shù)大于輸出點數(shù)，也可能輸入點數(shù)與輸出點數(shù)相等。 應用程序的存儲容量 應用程序的存儲容量是存放用戶程序的存儲器的容量。通常用K字表示，1K字也叫1024步，即1K字=1024步。一般小型PLC機的應用程序存儲容量為1K到幾K字。 掃描速度 通常PLC的掃描速度是以執(zhí)行1000條基本邏輯指令所需的時間來衡量。單位為ms/千步。也有的

2、以執(zhí)行一步指令時間計的，如s/步。一般PLC的邏輯指令與功能指令的平均執(zhí)行時間有較大差別。一、三菱PLC概況三菱電機公司是日本PLC的主要生產(chǎn)廠家之一，而PLC產(chǎn)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是三菱電機公司的中大型機。而F系列是小型PLC已停止生產(chǎn)。FX系列PLC也是三菱電機的小型PLC。FX1N型PLC主機單元有14點、24點、40點和60點4種，最大配置可到128點。FX1S屬超小型PLC，

3、主機控制點數(shù)有10點、14點、20點、30點4種。FX2N是三菱具有代表性的小型PLC，F(xiàn)X2N的體積只有FX2的50，而運行速度比FX2快6倍，達0.08s/步。2005年，三菱電機公司剛剛推出的小型機FX3。是FX系列第三代產(chǎn)品，基本指令的運行速度，為0.065s/步，內存容量為64K字。由于FX3。系列PLC剛剛推出，普遍應用還有一個過程，所以這次修訂還是以FX2N為藍本。表3-1列出了FX1S、FX1N的基本性能指標。FX21t的基本性能指標見表3-2，F(xiàn)X3U的性能指標見表3-3。表3-1 FX1N、FX1S基本性能（續(xù)表3-1）注：“EEPROM保持用”是指保存在內置EEPROM中

4、。“電容保持用”是指通過在內置的大容量電容器做后備支持（充滿電：30min,可在10日內保存數(shù)據(jù)）。“EEPROM保持”和“電容器保持”的范圍是固定的（參數(shù)不可變更）。表3-2 FX2N基本性能表3-2續(xù)表3-2續(xù)表3-3 FX3U基本性能二、三菱小型PLC的型號命名方式系列序號：0、2、ON、2C、1S、1N、2N、2NC、3U。I/O總點數(shù)：10256單元類型：M基本單元E擴展單元(輸入輸出混合)EX擴展輸入單元(模塊)EY擴展輸出單元(模塊)輸出形式：R繼電器輸出T晶體管輸出S晶閘管輸出特殊品種區(qū)別：D DC電源，DC輸入A AC電源，AC輸人H 大電流輸出擴展模塊V 立式端子排的擴展模

5、塊C 接插口輸入輸出方式F 輸入濾波器1ms的擴展單元L TTL輸入型擴展單元S 獨立端子(無公共端)擴展單元三、FX2N型PLC的系統(tǒng)構成(一)FX2N系列PLC的基本構成(二)電源與接地(三)IO與外部接線(一)FX2N系列PLC的基本構成 FX2N是三菱電機小型PLC的強功能機，F(xiàn)X2N系列PLC由基本單元、擴展單元、擴展模塊、特殊功能模塊和編程器等構成。基本單元(主機)中包含CPU、存儲器、I/O電路和電源，是PLC的主要部分；擴展單元是用于增加I/O點數(shù)，內部沒有電源；擴展模塊用于增加I/O點數(shù)和改變I/O比例，模塊內部無電源，由基本單元或擴展單元供電。擴展單元和擴展模塊都無CPU，

6、必須與基本單元一起使用。特殊功能模塊是為獲得某些特殊功能、滿足控制要求的特殊裝置。編程器用于程序的輸入、運行監(jiān)視和故障分析等。 FX2N的基本單元、擴展單元和擴展模塊的部分型號規(guī)格見表3-4、表35、表3-6、表37。表3-4 基本單元型號規(guī)格（交流電源、DC24V輸入）表3-5 基本單元型號規(guī)格（DC24V）表3-6 擴展單元型號規(guī)格表3-7 擴展模塊型號規(guī)格(二) 電源與接地 FX2N采用DC24V和ACl20V240V供電兩種形式。通用交流電源的PLC，其內部配有一個穩(wěn)壓開關電源，用于對CPU、I/O等內部電子電路供電。此外，還向外部提供一組DC24V穩(wěn)壓電源，用于對外部傳感器供電。使用

7、中應注意外接電源、接地以及基本單元與擴展單元、擴展模塊互連時的接線正確性。交流電源誤接到任何輸入端子或DC24V端子都會燒壞PLC。(三) I/O與外部接線 PLC的輸入、輸出信號有開關量、數(shù)字量和模擬量等幾種。不同型號有不同的輸入輸出特性、模塊類型、負載能力、響應速度、保護要求及外部接線方式。下面以應用最多的開關量為例說明FX2N輸入、輸出的結構特性和外部接線。1輸入接線 各輸入端子與公共端子(COM)之間可接無源開關或NPN型集電極開路輸出方式的傳感器。輸入電流由PLC內部穩(wěn)壓電源提供(每點DC24V7mA，只能用于弱電流小型輸入器件)， +24V端可作為傳感器電源(當超出PLC電源容量允

8、許時，則由外部DC24V電源提供)，圖3-1示出了輸入電路接線圖。圖3-1 輸入連接舉例 2輸出接線 各種PLC的基本單元與輸出模塊都有繼電器、晶體管與晶閘管三種輸出方式，可根據(jù)外部負載性質和控制要求決定選用哪種類型。PLC輸出的另一個特點是COM端子有兩種設置方式。一種是分隔式，即輸出端各自獨立(無公共端)，輸出端編號為YOYO、Y1Y1、Y3Y3、Y4Y4、同一組接一個負載，圖3-2表示的就是這種分隔式輸出端的接線方式。另一種是分組式，即4點或8點為一組，每一組共用一個COM端子，其編號為COMl、COM2、COM3、同一電壓等級的負載排在同一組，不夠時可將幾組并聯(lián)使用。圖3-2 分隔式輸

9、出的接線方式圖3-3 示出了分組式輸出的接線方式。圖3-3 分組式輸出的接線方式第二節(jié) 三菱小型可編程序控制器的編程器件一、FX2N系列PLC的內部編程器件 PLC在軟件設計中需要各種各樣的邏輯器件和運算器件，稱之為編程器件，以完成PLC程序所賦予的邏輯運算、算術運算、定時、計數(shù)功能。這些器件有著與硬件繼電器等類似的功能，為了區(qū)別，通常稱PLC編程器件為軟器件。從編程角度看，我們可以不管這些器件的物理實現(xiàn)，只注重它的功能，按每一器件的功能給一個名稱，例如輸入繼電器、輸出繼電器、定時器、計數(shù)器等，同類器件有多個時，給每個器件一個編號，以便區(qū)分。編程器件實質上是由PLC內部的電子電路和用戶存儲區(qū)中

10、一個存儲單元構成的，存儲單元地址與它們的編號相對應。下面以FX2N型PLC為例，介紹三菱小型PLC常用的編程器件的名稱、用途、數(shù)量、編號和使用方法。第二節(jié) 三菱小型可編程序控制器的編程器件一、FX2N系列PLC的內部編程器件(一)輸入繼電器X(X0X177)(二)輸出繼電器Y(Y0Y177)(三) 輔助繼電器M(四)狀態(tài)器S(五)定時器T(T0T255)(六)計數(shù)器C(C0C255)(七)數(shù)據(jù)寄存器D(八)變址寄存器V/Z(九)常數(shù)KH(十)指針PI(一) 輸入繼電器X(X0X177) 輸入繼電器的作用是專門用于接收和存儲(記憶對應輸入映像寄存器的某一位)外部開關量信號，它能提供無數(shù)對常開、常

11、閉觸點用于內部編程。每個輸入繼電器線圈與PLC的一個輸入端子相連。圖3-4是輸入、輸出繼電器的梯形圖和等效電路示意圖。輸入繼電器的狀態(tài)只能由外部信號驅動改變，而無法用程序驅動。所以在梯形圖中只見其觸點而不會出現(xiàn)輸入繼電器線圈符號。另外輸入繼電器觸點只能用于內部編程，無法驅動外部負載。FX2N系列PLC輸入繼電器采用八進制地址編號，其地址號為X0-X177。即最多為128點，其輸入響應時間為10ms。(二) 輸出繼電器Y(Y0Y177) 輸出繼電器有兩個作用：第一是提供無數(shù)對常開、常閉觸點用于內部編程；第二是能提供一副常開觸點驅動外部負載(繼電器輸出響應時間為10ms)。每一個輸出繼電器的外部常

12、開觸點或輸出管(對晶體管或晶閘管輸出)與PLC的一個輸出點相連，其等效電路圖如圖3-4所示。輸出繼電器線圈狀態(tài)由程序驅動。FX2。系列PLC的輸出繼電器也是采用八進制地址編碼，其地址為Y0Y177，最多可達128點。圖3-4 輸入、輸出繼電器等效電路圖(三) 輔助繼電器M PLC內部有很多輔助繼電器，其作用相當于繼電器控制系統(tǒng)中的中間繼電器，用于狀態(tài)暫存、輔助移位運算及特殊功能等。輔助繼電器線圈(除某些特殊繼電器外)也是由程序驅動，也能提供無數(shù)對常開、常閉觸點用于內部編程。PLC內部輔助繼電器一般有如下3種類型。 1通用型輔助繼電器 例如FX2N型PLC按十進制編號為MOM499共500點。請

13、注意FX2N型PLC的軟器件除X、Y為八進制編號外，其他軟器件均為十進制編號。 2掉電保持型(鎖定型)輔助繼電器 PLC在運行中若發(fā)生斷電，輸出繼電器和通用輔助繼電器全部變?yōu)閿嚅_狀態(tài)。當電源再次接通時，除PLC運行時被外部輸入信號接通外，其他仍處于斷開狀態(tài)。有些控制系統(tǒng)要求有些信號、狀態(tài)保持斷電瞬間的狀態(tài)，就必須使用掉電保持型輔助繼電器。這類輔助繼電器是依靠PLC內部的備用鋰電池來實現(xiàn)掉電保持功能。FX2N系列PLC的掉電保持型輔助繼電器編號為M500M3071共2572點。 3特殊輔助繼電器 FX2N系列PLC共有M8000M8255共256點。顧名思義，這256個輔助繼電器都有特殊功能。例

14、如M8000，一旦PLC運行(RUN)，M8000即為ON，實際上M8000是用于運行顯示；又如M8012是產(chǎn)生100ms時鐘脈沖。(四) 狀態(tài)器S 狀態(tài)器S是構成狀態(tài)轉移圖的重要器件，用于步進順序控制。FX2。系列PLC共有1000點狀態(tài)器： 1)初始狀態(tài)器S0S9共10點。 2)一般狀態(tài)器S10S499共490點。 3)保持狀態(tài)器S500$899共400點。 4)報警狀態(tài)器S900S999共100點。 狀態(tài)器供編程作用，使用次數(shù)不受限制，當狀態(tài)器不用于步進控制時，狀態(tài)器S也可以作為輔助繼電器使用。(五)定時器T(T0T255) FX2N系列PLC有256個定時器，其地址編號為T0T255，

15、定時器的作用相當于電氣控制系統(tǒng)中的時間繼電器，但PLC里的定時器都是通電延時型。在程序中，定時器總是與一個定時設定值常數(shù)一起使用，根據(jù)時鐘脈沖累積計時，當計時時間達到設定值，其輸出觸點(常開或常閉)動作，定時器觸點可供編程使用，使用次數(shù)不限。 FX2N系列PLC定時器計時單位有1ms、10ms、100ms3種類型，其中T0T199(200點)、T250T255(6點)都是以100ms為計時單位，設定值范圍是0.13276.7s。T200T245(46點)是以10ms為計時單位，設定值范圍是0.01327.67s；T246T249(4點)是以1ms為計時單位，設定值范圍是0.0132.767s。

16、這256個定時器按工作方式不同可分為兩類。1非積算式定時器2積算定時器1非積算式定時器 10ms定時器，T200T245共46點，設定時間范圍為0.01327.67s。 100ms定時器，T0T199共200點，設定時間范圍為0.13276.7s。 非積算式定時器的工作原理與時序圖如圖35a、b所示。當X0接通時，非積算定時器T200線圈被驅動，T200的當前值計數(shù)器對10ms脈沖進行加法累積計數(shù)，該值與設定值K123進行實時比較，當兩值相等(100msxl23=1.23s)時，T200的輸出觸點接通。也就是說，當T200線圈得電后，其觸點延時1.23s后動作。當輸入條件X0斷開或發(fā)生斷電時，

17、計數(shù)器立即復位，輸出觸點也立即復位。 圖3-5 非積算時間定時器的工作原理與動作時序a)工作原理 b)動作時序圖3-5 非積算時間定時器的工作原理與動作時序a)工作原理 b)動作時序2積算定時器 1ms積算定時器，T246T249共4點，設定時間范圍0.00132.767s。 100ms積算定時器，T250T255共6點，設定時間范圍0.13276.7s。 積算式定時器的動作原理和動作時序如圖36a、b所示。當X1接通時，積算定時器T250線圈被驅動，當前值計數(shù)器開始對100ms脈沖累積計數(shù)，該值不斷與設定值K345進行比較，兩值相等時，T250觸點動作接通。計數(shù)中途即使X1斷開或斷電，T25

18、0線圈失電，當前值也能保持。輸入X1再次接通或復電時，計數(shù)繼續(xù)進行，直到累計延時到100msx345=34.5s，T250觸點才輸出動作。任何時刻只要復位信號X2接通，定時器與輸出觸點立即復位。一般情況下，從定時條件采樣輸入到定時器延時輸出控制，其延時最大誤差為2T0，T0為一個程序掃描周期。圖3-6 積算時間定時器的工作原理與動作時序a)工作原理 b)動作時序(六) 計數(shù)器C(C0C255) FX2lt系列PLC提供了256個計數(shù)器。根據(jù)它們的計數(shù)方式、工作特點可分為內部信號計數(shù)用計數(shù)器和高速計數(shù)器。1內部信號計數(shù)用計數(shù)器 (1)16位單向加法計數(shù)器 (2)32位雙向加/減計數(shù)器 2高速計數(shù)

19、器1內部信號計數(shù)用計數(shù)器 在執(zhí)行掃描操作時，對內部器件X、Y、M、S、T和C的信號(通/斷)進行計數(shù)的計數(shù)器稱為信號計數(shù)器。通常為保證信號計數(shù)的準確性，要求接通和斷開時間應比PLC的掃描周期長。內部信號計數(shù)器按工作方式又分為以下幾種類型。(1)16位單向加法計數(shù)器 計數(shù)設定值范圍K1K32767。其中C0C99共100點是通用型16位加法計數(shù)器，C100C199共100點是掉電保持型16位加法計數(shù)器。圖3-7是單向加計數(shù)器動作過程。x11是計數(shù)器輸入信號，每接通一次，計數(shù)器當前值加1，當前值與設定值相等時，計數(shù)器輸出觸點動作。此時，即使x11再接通，計數(shù)器當前值保持不變。當復位輸入X10接通(

20、ON)，執(zhí)行RST指令，計數(shù)器復位，當前值變?yōu)?，其輸出觸點也斷開。計數(shù)器的設定值除了用常數(shù)K設定外，也可間接通過指定數(shù)據(jù)寄存器來設定，這要用到后述的功能指令MOV。 (2)32位雙向加/減計數(shù)器 計數(shù)值設定范圍： 2147483648+2147483647。雙向計數(shù)器也有兩種類型，即通用型C200-C219共20點，掉電保持型C220C234共15點。上面35個計數(shù)器也有兩種設定方法：用常數(shù)K在上述設定值范圍內直接設定；指定某兩個地址號緊連在一起的數(shù)據(jù)寄存器D的內容為設定值的間接設定。圖3-8表示加/減計數(shù)器的動作過程。其中X12為計數(shù)方向設定信號，X13為計數(shù)器復位信號，X14為計數(shù)器輸入

21、信號。若計數(shù)器從+2147483647起再進行加計數(shù)，當前值就變成2147483648，同樣從2147483648再減，當前值就變成+2147483647，稱為循環(huán)計數(shù)。圖3-7 加速器動作過程 2高速計數(shù)器 FX2N系列PLC內有21個高速計數(shù)器，其地址號為C235C255。高速計數(shù)信號從XOX5共6個端子輸入，每一個端子只能作為一個高速計數(shù)器的輸入，所以最多只能同時用6個高速計數(shù)器工作。前面21個高速計數(shù)器又分為4種類型，即C235C240為1相無起動/復位端子高速計數(shù)器、C241C245為1相帶起動/復位端子高速計數(shù)器、C246C250為1相雙向輸入高速計數(shù)器、C251C255為2相輸入

22、(AB型)高速計數(shù)器。 有關高速計數(shù)器的使用方法可參閱FX2N系列PLC使用手冊，這里不再贅述。高速計數(shù)器的最高計數(shù)頻率受兩個因素限制，一個是輸入響應速度；另一個是全部高速計數(shù)器的處理速度。因為高速計數(shù)器是采用中斷方式操作，因此計數(shù)器用得越少，計數(shù)頻率就越高。圖3-8 加/減計數(shù)器動作過程(七)數(shù)據(jù)寄存器D PLC在進行輸入輸出處理、模擬量控制、數(shù)字控制時，需要用許多數(shù)據(jù)寄存器存儲各種數(shù)據(jù)，每個數(shù)據(jù)寄存器都是16位(而最高位為符號位)，用兩個數(shù)據(jù)寄存器串聯(lián)即可存儲32位數(shù)據(jù)。FX2N系列PLC有如下幾種數(shù)據(jù)寄存器。1通用數(shù)據(jù)寄存器 2掉電保持數(shù)據(jù)寄存器 3特殊數(shù)據(jù)寄存器1通用數(shù)據(jù)寄存器 D0D199共200點。該類數(shù)據(jù)寄存器在一般情況下只要不寫入其他數(shù)據(jù)，已存入的數(shù)據(jù)不會改變，而當PLC狀態(tài)由運行(RUN)變?yōu)橥Ｖ?STOP)時，數(shù)據(jù)區(qū)全部清零。但利用特殊的輔助繼電器M8033置1，PLC由RUN變?yōu)橥Ｖ筍TOP時，D0D199中的數(shù)據(jù)可以保持。2掉電保持數(shù)據(jù)寄存器 D200D7999共7800點。其中D200D511共312點為掉電保持一般用型，而D512D7999共7488點為掉電保持專用型。這類數(shù)據(jù)寄存器只要不改寫，其數(shù)據(jù)不會丟失，無論電源接通與否或PLC運行與否都不會改變寄存器的內容。請注意，用PLC外圍設備的參數(shù)設定，